物质的聚集状态与物质性质.docx
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物质的聚集状态与物质性质
物质的聚集状态与物质性质
第3章物质的聚集状态与物质性质
第1节认识晶体
【自学目标】
1．能区分晶体与非晶体，知道晶体的重要特征。
2．了解A1、A3型密堆积。
3．知道晶胞是晶体的最小结构重复单元，能用切割法计算一个晶胞种实际拥有的微粒数。
【自学助手】
1．晶体的特性是。
2．的晶体称为离子晶体；的晶体称为金属晶体；
的晶体称为原子晶体；的晶体称为分子晶体。
3．因为金属键、离子键、分子间的相互作用没有，所以组成金属晶体、离子晶体、分子晶体的微粒服从原理。
4．金属晶体的结构形式可归结为等径圆球的密堆积。
其中，每一层都是最紧密堆积，也就是每个等径球与周围相接触。
而层与层之间的堆积时有多种方式：
一种是“…ABAB…”重复方式，叫型的最密堆积，一种是“…ABCABC…”重复方式，叫型的最密堆积。
5．晶胞是晶体结构中最小的，是从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同的。
6．在晶胞中，平行六面体的顶点上的微粒为个晶胞共有；在面心上的微粒为个晶胞共有；在棱的中心上的微粒为个晶胞共有。
【思维点拨】
【例题1】关于晶体的下列说法正确的是
A．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C．离子晶体的熔点一定比金属晶体的高D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
【解答】A正确。
B不正确，在金属晶体中含金属阳离子而不含阴离子。
C不正确，金属钨的熔点比所有的离子晶体高。
D不正确，单质汞在常温下为液态，而分子晶体碘、硫在常温下为固态。
【答案】A
【例题2】某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。
试分析：
（1）在一个晶胞中有个X，个Y，所以该晶体的化学式为__________。
（2）晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角∠XYX角度为________（填角的度数）
【解答】
（1）Y的个数为1，X的个数为4×1/8=1/2，所以X︰Y=1︰2，化学式是XY2
（2）X与Y之间的连线构成了正四面体，类似甲烷（CH4）的结构，所求的∠XYX等于甲烷中的键角，即109.5°。
【答案】
（1）1；1/2；
（2）109.5°
【自我检测】
1．下列各对物质中，化学键类型和晶体类型完全相同的是（）
A．NaCl和NaOHB．Br2和H2O．CCl4和FeCl3D．CO2和SiO2
2．某单质晶体一定不是（）
A．离子晶体B．分子晶体C．原子晶体D．金属晶体
3．下列叙述正确的是（）
A．任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子
B．离子晶体中可能含有共价键
C．离子晶体中只含有离子键不含有共价键
D．分子晶体中只存在分子作用力，不含有其他化学键
4．下列有关金属元素特征的叙述中正确的是（）
A．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性
B．金属元素在化合物中一定显正价
C．金属元素在不同化合物中的化合价均不同
D．金属单质在常温下都是固体
5．含有离子的晶体（）
A．一定是离子晶体B．可能是分子晶体
C．可能是原子晶体D．可能是金属晶体
6．下列说法一定正确的是（）
A．其水溶液导电的一定是离子晶体
B．熔融态导电的一定是离子晶体
C．固态导电的一定是金属晶体
D．固态不导电熔融态导电的一定是离子晶体
7．碘的熔、沸点较低，其原因是（）
A．碘的非金属性较弱B．I2中I—I键不稳定
C．碘分子的分子间作用力比较小D．碘的氧化性较弱
8．下列叙述中正确的是（）
A．分子晶体中一定存在共价键B．离子晶体中一定含金属元素
C．原子晶体中一定不存在离子键D．离子晶体中不可能存在共价键
9．干冰气化时发生变化的是（）
A．分子内共价键B．分子间作用力
C．分子间的距离D．分子内原子间的距离
10．有关A1型密堆积与A3型密堆积的说法中正确的是（）
A．A1型密堆积是最密堆积，A3型密堆积不是最密堆积。
B．两者都是最密堆积，其中A1型密堆积是一、三、五…各层球心重合，二、四、六…各层球心重合；A3型密堆积是四、五、六层…分别和一、二、三层球心重合。
C．原子晶体一般都采用A1型密堆积或A3型密堆积。
D．只有金属晶体才可能采用A1型密堆积或A3型密堆积。
11．能与氢氧化钠溶液反应的原子晶体是（）
A．铝B．金刚石C．硅D．二氧化硅
12.下列说法中错误的是（）
A．分子晶体中范德华力没有方向性和饱和性，所以分子晶体一般都采取密堆积，但要受到分子形状的影响。
B．离子晶体一般都是非等径球的密堆积
C．由于共价键的方向性和饱和性，原子晶体堆积的紧密程度大大降低。
D．配位数就是配位键的数目。
13．对于A1型密堆积的描述错误的是（）
A．A1型密堆积晶体的晶胞也叫面心立方晶胞。
B．面心立方晶胞的每个顶点上和每个面的中心上都各有一个金属原子
C．平均每个面心立方晶胞中有14个金属原子
D．平均每个面心立方晶胞中有4个金属原子
14．将H2S、HF、HCl、HI、CH4、NH3、H2O、MgCl2、SiO2、CO2、SO2、NaCl、NaOH等化合物按以下要求填空：
（1）具有强极性键的弱酸是，具有强极性键的强酸是，具有弱极性键的强酸是，具有弱极性键的弱酸是，其水溶液有强碱性的是，其水溶液有弱碱性的是。
（2）属于离子化合物的是。
（3）属于分子晶体的氧化物是，
属于原子晶体的氧化物是。
（4）具有正四面体构型的化合物是，难溶于水的气态氢化物是，难溶于水的氧化物是。
[探索提高]
15.金属铜的晶胞是一个“面心立方体”（注：
八个顶点和六个面分别有一个金属原子）。
则金属铜平均每个晶胞中有__________个金属原子组成的。
已知铜的摩尔质量是64g·mol—1，金属铜的密度是8.93g·cm-3。
则金属铜的晶胞体积是。
计算过程为:
第1节认识晶体
1.B2.A3.B4.B5.D6.D7.C8.C9.BC10.B11.CD12.D13.C
14.
（1）HF；HCl；HI；H2S；NaOH；NH3
（2）MgCl2、NaCl、NaOH；
（3）CO2、SO2、H2O；SiO2
（4）CH4；H2S、CH4；SiO2
15．4；4.76×10-23cm-3
第2节金属晶体与离子晶体
【自学目标】
1．知道离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
2．能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
3．了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。
4.能列举金属晶体的基本堆积模型。
制作典型的离子晶体结构模型。
比较氯化钠、氯化铯等离子晶体的结构特征
【自学助手】
1．由于金属键没有性和性，所以金属晶体最常见的结构形式具有堆积密度、原子的配位数、能充分利用空间等特点的最密堆积。
如Cu、Au属于，配位数是；Mg、Zn属于，配位数是。
但是有些金属晶体的堆积方式不是最密堆积，而是采用A2密堆积，也叫堆积，如常见金属，其配位数是。
2．金属晶体中金属原子的价电子数越，原子半径越，金属阳离子与自由电子静电作用越强，金属键越强，熔沸点越高，反之越低。
如：
熔点NaMgAl；LiNaKRbCs。
3．晶格能是指。
晶格能越大，表示离子键越，离子晶体越。
4．
（1）金属能导电的原因是_____________________________________。
（2）离子晶体在固态时不能导电的原因_____________________________________，
但在熔化状态下或水溶液中能导电的原因是_____________________________________。
5．离子晶体的熔沸点与离子所带电荷、核间距有关。
离子所带电荷越，核间距越，离子晶体的熔沸点越。
6．离子晶体一般易溶于，难溶于溶剂。
【思维点拨】
【例题1】金属晶体的形成是因为晶体中存在
A．金属离子间的相互作用B．金属原子间的相互作用
C．金属离子与自由电子间的相互作用D．金属原子与自由电子间的相互作用
【答案】C
【例题2】科学家发现的钇钡铜氧化合物在90K具有超导性，若该化合物晶体的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式可能是
A．YBa2Cu3O4
B.YBa2Cu2O5
C．YBa2Cu3O5
D.YBaCu4O4
【解答】位于顶点的铜原子（最上层平面和最下层平面）的共8个，这个晶胞中只分摊到8×1/8=1个；位于棱线（中间两个平面）的也是8个，这个晶胞分摊到的份额是8×1/4=2个；所以，每个晶胞单独占有的铜原子数为3个。
氧原子共13个，位于晶胞面上（不含棱）的是7个，位于晶胞棱上的是6个，所以，每个晶胞单独含有的氧原子数共为7×1/2+6×1/4=5个。
所以该晶体每个晶胞中平均分摊到（即单独占有）的钇原子、钡原子、铜原子和氧原子个数分别为1、2、3、5，化学式为YBa2Cu3O5
【答案】C
【自我检测】
1．金属的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是（）
A．易导电B．易导热C．有延展性D．易锈蚀
2．金属能导电的原因是（）
A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱
B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子
3.金属晶体具有延展性的原因（）
A．金属键很微弱B．金属键没有饱和性
C．密堆积层的阳离子容易发生滑动，但不会破坏密堆积的排列方式，也不会破坏金属键
D．金属阳离子之间存在斥力
4．下列物物质中，可证明某晶体是离子晶体的是（）
A．易溶于水B．晶体不导电，熔化时能导电
C．熔点较高D．晶体不导电，水溶液能导电
5．离子晶体一般不具有的特征是（）
A．熔点较高，硬度较大B．易溶于水而难溶于有机溶剂
C．固体时不能导电D．离子间距离较大，其密度较小
6．含有共价键的离子晶体是（）
A．MgCl2B．NaOHC．H2SD．（NH4）2S
7.下列物质容易导电的是（）
A．熔融的氯化钠B.硝酸钾溶液C．硫酸铜晶体D.无水乙醇
8.下列物质中,导电性能最差的是（）
A．熔融氢氧化钠B.石墨棒C．盐酸溶液D.固态氯化钠
9．下列物质的熔沸点依次升高的是（）
A．K、Na、Mg、AlB．Li、Na、Rb、Cs
C．Al、Mg、Na、KD．LiF、NaCl、KBr、KI
10．离子晶体熔点的高低决定于晶体中阳离子与阴离子之间的静电引力，静电引力大则熔点高，引力小则反之。
试根据你学到的电学知识，判断KCl、NaCl、CaO、BaO四种晶体熔点的高低顺序（）
A．KCl>NaCl>BaO>CaOB.NaCl>KCl>CaO>BaO
C．CaO>BaO>NaCl>KClD.CaO>BaO>KCl>NaCl
11．下面有关离子晶体的叙述中，不正确的是（）
A．1mol氯化钠中有NA个NaCl分子
B．氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的Cl—共有6个
C．氯化铯晶体中，每个CS+周围紧邻8个Cl—
D．平均每个NaCl晶胞中有4个Na+、4个Cl—
12．同主族元素所形成的同一类型的化合物，其结构和性质往往相似，化合物PH4I是一种无色晶体，下列对它的描述中不正确的是（）
A．在加热时此化合物可以分解
B．它是一种离子化合物
C．这种化合物不能跟强碱发生化学反应
D．该化合物在一定条件下由PH3，与HI化合而成
13．离子键的强弱主要决定于离子半径和离子电荷值，一般规律是：
离子半径越小，离子电荷值越大，则离子键越强。
试分析：
①Na2O、②Al2O3、③MgO三种物质离子键由强至弱的顺序是（填序号）_____________________。
14．金属钾晶体为体心立方结构，则在单位晶胞中钾原子的个数是。
15．BaCl2是无色晶体，熔点963℃，沸点1560℃，溶于水，水溶液能导电。
它可能属于________________晶体。
【探索提高】
16．萤石（CaF2）晶体属于立方晶系，萤石中每个Ca2+被8个F-所包围，则每个F-周围最近距离的Ca2+数目为（）
A．2B．4C．6D．8
17．纳米材料的表面微粒数占总微粒数的比例极大，这是它具有许多特殊性质的原因。
假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状（如下图所示）相同，则这种纳米颗粒的表面微粒数点总微粒数的百分数为（）
A．87.5%B．92.9%C．96.3%D．100%
18．参考上题中NaCl的晶胞结构计算：
（1）每个晶胞中平均分______个Na＋，______个Cl－。
（2）若某NaCl晶体的质量为5.85g，计算所含NaCl晶胞的物质的量。
第2节金属晶体与离子晶体
1.D2.B3.C4.B5.D6.BD7.AB8.D9.A10.C11.A12.C
13.②>③>①
14.2
15.离子晶体
16.B
17.C
18.
（1）4；4；
（2）1个晶胞中有4个NaCl单元，设58.5gNaCl中有xmol晶胞，则：
4×58.5g·mol－1·x＝58.5g，解得x＝0.025。
第3节原子晶体与分子晶体
【自学目标】
1．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
2．知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
3．举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。
【自学助手】
晶体
种类
离子晶体
分子晶体
原子晶体
金属晶体
组成微粒
微粒间的作用力
作用力强弱
熔沸点
硬度
导电性
固体
熔融
溶液
【思维点拨】
【例题1】已知BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃，试估计它们各属于哪一类晶体。
【解答】BBr3是由非金属元素组成的，属于共价化合物，由于BBr3的熔点为－46℃，熔点很低，所以BBr3在固态时是以分子间作用力而形成的晶体。
KBr是由活泼金属和活泼非金属元素组成的化合物，熔点相对较高，所以KBr属于离子晶体。
【答案】BBr3是分子晶体，KBr是离子晶体。
【例题2】碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
下列三种晶体：
①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是
A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③
分析：
在原子晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高。
题目中所给的信息是有关SiC的结构知识，通过加工信息，并比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－C键比C－C键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：
C－C键>C－Si键>Si－Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是：
①③②
【答案】A
【自我检测】
1．下列晶体中由原子直接构成的单质有（）
A．硫B．氦气C．金刚石D．金属镁
2．石墨晶体中，层与层之间的结合力是:
（）
A．金属键B.共价键C．分子间力D.离子键
3．1999年美国《科学》杂志报道：
在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是（）
A．该原子晶体中含有极性键B．该原子晶体易气化，可用作制冷材料
C．该原子晶体有很高的熔点、沸点D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料
4．在60gSiO2晶体中，含有Si—O键的物质的量为（）
A．1molB．2molC．3molD．4mol
5．金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里所包含的碳原子数（）
A．前者多B．后者多C．相等D．无法确定
6．下列说法中，正确的是（）
A．冰溶化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定
7．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其做出如下推断：
①SiCl4晶体是分子晶体；②常温常压SiCl4不是气体；③SiCl4分子是由极性键构成的非极性分子；④SiCl4熔点高于CCl4。
其中正确的是（）
A．只有①B．只有①②C．只有②③D．①②③④
8．水的沸点是100℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是—60.7°C，引起这种差异的主要原因是（）
A．范德华力B．共价键C．氢键D．相对分子质量
9．分析下列各物质的物理性质，判断其固态不属于分子晶体的是（）
A．碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电
B．溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电
C．五氧化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
10．下列叙述中正确的是：
（）
A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高
B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高
D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体
11．固体熔化时必须破坏非极性共价键的是（）
Ａ．冰Ｂ．晶体硅Ｃ．溴单质Ｄ．二氧化硅
12．下列物质的熔点均按由高到低的排列，其原因是由于键能由大到小排列的是（）
A．铝、钠、干冰B．金刚石、碳化硅、晶体硅
C．碘化氢、溴化氢、氯化氢D．二氧化硅、二氧化碳、一氧化碳
13．氯化钠属于晶体，二氧化硅属于晶体，NaCl和SiO2并不代表它们的式，只能表示组成晶体的各种微粒的。
14．在金刚石的网状结构中,含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有（填数字）个碳原子,每个碳原子上的任意两个C—C键的夹角都是（填角度）.
15．
（1）二氧化硅晶体中，每个硅原子周围有________个氧原子，每个氧原子周围有________个硅原子，硅氧原子个数比为________。
（2）石墨晶体结构如图所示，每一层由无数个正六边形构成。
平均每个正六边形所占有的碳原子数目为________、
平均每个正六边形所占有的共价键数目为________。
【探索提高】
16．在石墨晶体里，每一层由无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C-C键结合，则石墨晶体中碳原子数与C-C键数之比为（）
A．1：
1B．2：
1C．2：
3D．3：
2
17．下面有关晶体的叙述中，不正确的是（）
A．金刚石空间网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小环上有6个碳原子
B．氯化钠晶体中，每个Na+周围距离相等的Cl-共有6个
C．氯化铯晶体中，每个CS+周围紧邻8个Cl-
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻10个CO2分子
18．已知氯化铝的熔点为190℃（2.02×105Pa），但它在180℃和常压下即开始升华。
（1）氯化铝是晶体（填“离子”或“分子”）。
（2）在500℃，1.01×105Pa时，氯化铝的蒸气密度（换算成标准状况）为11.92g·L－1，且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的化学式为。
（3）设计一个更可靠的实验，证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体，你的实是
。
19.a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：
微粒代码
a
b
c
原子核数
单核
单核
双核
带电荷数
（单位电荷）
0
1+
1-
d
e
f
g
多核
单核
多核
多核
0
2+
1+
0
其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成两个共价型d、g分子。
试写出：
（1）a微粒的核外电子排布式
（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为>（用化学式表示）
（3）g微粒所构成的晶体类型属
（4）d分子的空间构型为
20．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D>C>A>B。
其中A、B处于同一周期，A、C处于同一主族。
C原子核内的质子数等于A、B原子核内质子数之和，C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。
试回答：
（1）这四种元素分别是：
A，B，C，D。
（2）这四种元素单质的熔点由高到低的顺序是。
（3）写出A、B、D组成的化合物与B、C组成的化合物相互反应的化学方程式。
第3节原子晶体与分子晶体
1.BC2.C3.B4.D5.C6.B7.D8.C9.AD10.A11.B12.A
13.离子；原子；个数比
14．6；109.50
15．
（1）4；2；1︰2
（2）2;3
16．C17.D
18.
（1）分子
（2）
（3）在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体，若不导电，则为分子晶体。
19.
（1）1s22S22p6
（2）NaOH>Mg（OH）2（3）分子晶体（4）三角锥形
20．
（1）A．CB．OC．SiD．Na
（2）C>Si>Na>O2
（3）Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2
第4节物质的其他聚集状态
【自学目标】
1．结合实例说明“等离子体”的应用。
2．了解非晶体、液晶、纳米材料的应用
【自学助手】
1．由大量和所组成的物质聚集体称为物质的等离子体。
2．等离子体中的微粒带有，而且能够，使等离子体具有很好的。
3．液晶在折射率、磁化率、电导率等宏观性质表现出类似晶体的。
4．1919年，Langmuir提出等电子原理：
原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：
和；和。
（2）此后，等电子原理又有所发展。
例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有：
、。
【自我检测】
1．特殊方法把固体物质加工到纳米级（1-100nm,1nm=10-9m）的超细粉末粒子，然后制得纳米材料。
下列分散系中的分散质的微粒直径和这种粒子具有相同数量级的是（）
A．溶液B．悬浊液C．胶体D．乳浊液
2．用特殊的方法把固体物质加工纳米级（1nm=1×10－9m）的超细粉末粒子，由这些超细粉末制得的材料叫纳米材料。
某分散系中分散质的微粒直径为20nm，那么该分散系不可能（）
A．产生丁达尔现象B．加入电解质后发生凝聚
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