发布时间 : 星期四 文章第五章 晶体结构更新完毕开始阅读e43b652c7cd184254b35354b
分析：离子晶体熔点主要由晶格能决定，晶格能越大熔点越高。而晶格能又和阴、阳离子
Z?Z?
电荷及半径有关，晶格能（负值）∝。据此分下列几种情况讨论：
r??r?
（1）对于NaF、NaCl、NaBr、NaI，其阳离子均为Na+，阴离子电荷相同而阴离子半径大小为：rF?＜rCl?＜rBr?＜rI?
晶格能大小为：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 所以熔点高低也是NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI。
（2）对于NaCl、KCl、RbCl，其阴离子均为Cl，而阳离子电荷相同，离子半径： rNa?＜rK?＜rRb?
则晶格能：NaCl＞KCl＞RbCl 。同理，CaO熔点高于BaO。
（3）对于NaF与CaO，由于它们的阴、阳离子距离差不多（dNaF= 231pm dCaO= 239pm），故晶格能的大小决定于离子电荷数，CaO的阴、阳离子电荷数均为2，而NaF均为1，则CaO的晶格能比NaF大，所以CaO熔点高于NaF。同理BaO的熔点高于NaCl。
解：离子晶体的熔点，随阴、阳离子电荷的增高和离子半径的减小而增高。 例4、石墨具有层状结构，如图：
－
（1）试指出石墨层状分子中碳原子（C）数与C—C化学键（将每对临近的碳原子与碳原子间的联线看作一个化学键）数的相对比例，请对所得结论的导出作出论证（若能以两种方法论证更好）；
（2）实验测得石墨、苯、乙烯分子中C—C键键长依次为142、140、133 pm。请对上述系列中键长依次递减的现象作出合理的解释。
分析：从六边形的共用顶点，看每个顶点对环所作的贡献进行分析，以及每C原子所享有的电子数进行讨论。
解：（1）石墨层状分子中碳原子（C）数与C—C化学键数的相对比例为： C / C—C = 1/1.5 = 0.67/1
若取层状结构的一个基本单元平面正六边形来看，六边形上的每个顶点（碳原子）为三个六边形共用，故每个平面六边形中的碳原子数为6× = 2；六边形的每条边（即C—C键）为两个六边形所共用，故每个平面正六边形中的C—C键数为6× = 3。所以每个六边形中C / C—C = 2/3 = 0.67。
若从层状结构的一个点即碳原子来看：它周围有三个C—C键，但每个C—C键都是由该
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1213原子与另一个碳原子所共用，故该碳原子单独享有的C—C键数为3× = 1.5。
（2）从石墨、苯、乙烯的分子结构可知：
石墨中1个C—C键平均有0.67个?电子； 苯分子中1个C—C键平均有1个?电子； 乙烯分子中1个C—C键有2个?电子；由于?电子从0.67、1增大到2，所以键长缩短。 例5、试比较下列金属熔点的高低，并解释之。 （1）Na、Mg、Al （2）Li、Na、K、Rb、Cs 分析：用金属键理论分析、判断。 解：熔点：（1）Na＜Mg＜Al
因为离子半径Na+＞Mg2+＞Al3+，而离子电荷Na+＜Mg2+＜Al3+，金属晶体中，离子半径越小，电荷数越大，金属键越强，金属键越强，金属晶体的熔点越高。
（2）熔点Li＞Na＞K＞Rb＞Cs
Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+的离子电荷数相同，离子半径Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+， 金属键Li＞Na＞K＞Rb＞Cs，所以熔点高低顺序如上。 例6、已知金属铜为面心立方晶体，如图所示：
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铜的相对原子质量为63.54，密度为8.936 g·cm，试求：
–3
（1）单位晶胞的边长； （2）铜的金属半径。
分析：由题提供的数据，先求出铜的摩尔体积，再求出单胞体积，最后求出单胞边长和金属半径。
解：（1）1 mol铜原子所占的体积为：1 mol ×63.54 g·mol–1/8.936 g·cm–3=7.11cm3 铜为面心立方晶格，1个单胞中有4个铜原子，故1个单胞的体积为
7.11cm3·mol?16.023?1023mol?14 = 4.722×10–23cm3
单胞边长a为：
a = （4.722?10?23cm3）1/3 = 3.615×10–8cm
（2）在一个面心立方晶胞中，单胞边长为a，铜原子的金属半径为r，根据简单的几何关系得：(4r)2 = a2 + a2
r = 2/4a = 1.28×10–8cm
因此铜单位晶胞的边长为3.615×10-8cm，铜原子的金属半径为1.28×10-8cm
例7、X–衍射实验测得，金属银属于立方晶系，它的晶胞参数a = 408 pm；又用比重瓶测
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出金属银的密度d = 10.6 g/cm3。问金属银的点阵类型。
分析：欲得一个晶胞里有几个银原子，需得知一个晶胞的质量。后者可根据晶胞的体积和金属的密度求得。
求出Z = ？，对于常见的金属晶胞，就可以获知它的点阵类型。一般规律是：Z = 1，简单立方；Z = 2，六方密堆积的六方晶胞或体心立方（金属晶体很少有底心类型，一般可排除）；Z = 4，面心立方。（注：根据较深入的理论，从X–衍射实验得到的衍射图谱上考察衍射强度就可确定点阵的带心与否以及带心类型，从略。）
解：
晶胞体积 V = (408pm)3
晶胞的质量 m = 10.6g / cm3 ×(4.08×108cm)3
－
设晶胞含有 x个银原子，质量为x107.9 / 6.022×1023 x107.96g / 6.022×1023 = 10.6g/cm3 × (4.08×108cm)3
－
∴ x = 4.02
所以，一个晶胞含4个银原子（注：由于数据来自测定实验，不可能得到4.0000的整数，而原子数总是整数。
因此，银的点阵类型属于面心立方点阵。 【知能训练】
1、硼酸晶体是一种层状结构的分子晶体，在晶体的一层之内，硼酸分子通过 连结成巨大的平面网状结构，而层与层之间则是通过 结合的。
??2、固体五氯化磷是由阳离子PCl4和阴离子PCl6形成的离子化合物（但其蒸气却是分子
化合物），则固体中两种离子的构型分别为 、 。
3、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是____ __。
4、1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体所释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。
（1）下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是 。
A．Na＋（g）＋Cl－（g）＝NaCl（s） ΔH B．Na（s）＋1/2Cl2（g）＝NaCl（s） ΔH1 C．Na（s）＝Na（g） ΔH2 D．Na（g）－e－＝Na＋（g） ΔH3 E．1/2Cl2（g）＝Cl（g） ΔH4 F．Cl（g）＋e－ ＝Cl－（g） ΔH5
（2）写出ΔH1与ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间的关系式 。 5、石英平面结构如图1所示。根据石英的平面结构图分析石英晶体的化学式？在石英晶体中，每个Si原子独有多少个Si—O键，由此分析n mol 石英晶体中约含多少摩Si—O键？石英的晶体结构空间结构为：在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。请想象石英的空间结构思考构成一个最小的环需多少个原子？以Si原子为中心的Si—O键之间的键角为多少度？原
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?4?硅酸根离子SiO44的结构如图2所示。二聚硅酸根离子Si2O6，只有硅氧键，它的结构如何
表示？
6、观察干冰的晶胞结构，计算每个晶胞中含有CO2分子的个数？在干冰晶体结构中，每个CO2分子周围与之最近且等距离CO2分子的个数？
7、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为_______；乙晶体的化学式为_________；丙晶体的化学式为_____________；丁晶体的化学式为_______________。
8、晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体，其中含有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角各有一个硼原子，如图所示。
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