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2. 晶体的类型

晶体结构与性质 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 晶体是由微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律周期性重复排列形成的固体。

从哪来 本知识点建立在1. 共价键的形成、1. 范德华力、2. 氢键以及1. 原子核外电子排布之上。 * 共价键决定了原子晶体中微粒间的结合方式; * 范德华力和氢键决定了分子晶体中微粒间的结合方式; * 原子核外电子排布决定了元素形成何种类型的化学键及晶体结构的基础。

为什么 物质在固态时,微粒为了达到能量最低、最稳定的状态,会克服热运动的影响,按照特定的几何规则紧密堆积。 * 如果微粒间通过强烈的共价键结合(如金刚石),则形成原子晶体,硬度极大,熔点极高。 * 如果微粒是分子,分子间仅靠较弱的范德华力或氢键结合(如冰、干冰),则形成分子晶体,硬度小,熔沸点低。 * 这种“微粒种类 + 结合力强弱”的组合,直接决定了晶体的物理性质(熔沸点、硬度、导电性等)。理解这一点,才能从微观结构解释宏观性质。

【类比法:乐高积木 vs 沙堆】** * **适合学生
形象思维强、抽象概念理解困难的学生。 * 内容: * 晶体像搭好的乐高城堡:每一块积木(微粒)都有固定的位置,拆掉一块,整体结构崩塌,但积木本身很坚固(原子晶体)或者积木之间用强力胶粘着(离子晶体)。 * 非晶体像一堆沙子:看起来是一堆,但每一粒沙子位置不固定,没有长程有序性,受力容易流动或变形。 * 核心:晶体有“内部秩序”,非晶体没有。
【数据对比法:熔点与硬度】** * **适合学生
逻辑性强、喜欢通过数据规律推导结论的学生。 * 内容: * 列出三组数据: 1. 金刚石(C-C共价键):熔点 >3550℃,硬度10。 2. 冰(H₂O,氢键/范德华力):熔点 0℃,硬度低。 3. 干冰(CO₂,范德华力):升华 -78.5℃,硬度极低。 * 推导:结合力越强(共价键 > 氢键 > 范德华力),破坏晶体所需的能量越大,熔沸点越高,硬度越大。 * 结论:晶体类型由“微粒间作用力”决定,作用力强弱决定性质。
【结构模型法:空间网格】** * **适合学生
空间想象力好、擅长构建微观模型的学生。 * 内容: * 原子晶体:想象一个无限延伸的三维网状结构,每个原子都通过共价键与周围原子相连,没有“分子”边界(如SiO₂、SiC)。 * 分子晶体:想象一个个独立的“小球”(分子),小球内部有共价键,小球之间靠弱力(范德华力/氢键)松散地堆在一起(如H₂O、CO₂)。 * 关键区别:原子晶体是“网”,分子晶体是“堆”。
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练一道
基础题
判断下列物质属于哪种晶体类型,并说明理由: (1) 干冰 (CO₂) (2) 金刚石 (C)
变式
已知 SiO₂ 和 CO₂ 的组成元素相似,但 SiO₂ 熔点高(1710℃),CO₂ 熔点低(-56.6℃)。请从晶体类型和微粒间作用力的角度解释这一差异。
试试手自己判
检测题
下列叙述正确的是( ) A. 分子晶体中一定存在共价键 B. 原子晶体中只存在共价键 C. 熔点:SiO₂ > CO₂ > H₂O D. 硬度:金刚石 > 晶体硅 > 干冰
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
A 错**:稀有气体(如 He、Ne)形成的晶体是分子晶体,但分子内无共价键(单原子分子)。
* B 对:原子晶体由原子通过共价键形成空间网状结构,内部只有共价键。
* C 错:H₂O 分子间有氢键,沸点高于 CO₂(常温下 CO₂ 是气体,H₂O 是液体)。正确顺序:SiO₂ > H₂O > CO₂。
* D 错:金刚石 > 晶体硅 > 干冰 是正确的硬度顺序,但题目问的是“叙述正确”,B 是定义性正确,D 是经验性正确。但在化学考试中,B 是更本质的结构判断。*注:若题目为单选,B 是最严谨的结构描述。D 虽然事实正确,但通常作为性质比较题出现。此处 B 为最佳选项,因为 A、C 明显错误,D 虽对但 B 更直接体现晶体类型定义。*
* *修正*:为避免争议,检测题应设计为唯一正确。
* 重新设计检测题:
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