《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

2. 常见晶体的结构模型

(1)典型的分子晶体——干冰和冰
①干冰晶体中，每个$CO_{2}$分子周围等距且紧邻的$CO_{2}$分子有____个。
②冰晶体中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，含$1\ mol\ H_{2}O$的冰中，最多可形成____$mol$氢键。
(2)典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅
①金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较

| |
②金刚石和二氧化硅结构特点分析比较
| |金刚石|二氧化硅|
|----|----|----|
|a.|碳原子采取____杂化，键角为____|Si 原子采取$sp^{3}$杂化，正四面体内 O—Si—O 键角为$109^{\circ }28'$|
|b.|每个碳原子与周围紧邻的 4 个碳原子以共价键结合成__________结构，向空间伸展形成空间网状结构|每个 Si 原子与____个 O 原子形成 4 个共价键，Si 原子位于正四面体的中心，O 原子位于正四面体的顶点，同时每个 O 原子被____个硅氧正四面体共用，晶体中 Si 原子与 O 原子个数比为____|
|c.|最小环由____个碳原子组成，每个碳原子被____个六元环共用|最小环上有____个原子，包括____个 O 原子和____个 Si 原子|
|d.|金刚石晶胞的每个____和____均有 1 个 C 原子，晶胞内部有____个 C 原子，内部的 C 在晶胞的体对角线的$\frac{1}{4}$处，每个金刚石晶胞中含有____个 C 原子|$1\ mol\ SiO_{2}$晶体中含 Si—O 数目为____|
|e.| |$SiO_{2}$晶胞中有____个 Si 原子位于立方晶胞的顶点，有____个 Si 原子位于立方晶胞的面心，还有____个 Si 原子与____个 O 原子在晶胞内构成 4 个硅氧四面体。每个$SiO_{2}$晶胞中含有____个 Si 原子和____个 O 原子|

(3)典型的离子晶体——$NaCl$、$CsCl$、$CaF_{2}$

|①|在晶体中，每个$Na^{+}$同时吸引____个$Cl^{-}$，每个$Cl^{-}$同时吸引____个$Na^{+}$，配位数为____。每个晶胞含____个$Na^{+}$和____个$Cl^{-}$。| | |
|②| |在晶体中，每个$Cl^{-}$吸引____个$Cs^{+}$，每个$Cs^{+}$吸引____个$Cl^{-}$，配位数为____。| |
|③| | |在晶体中，每个$Ca^{2 + }$吸引____个$F^{-}$，每个$F^{-}$吸引____个$Ca^{2 + }$，每个晶胞含____个$Ca^{2 + }$，____个$F^{-}$。|

答案： 答案：
(1)①12 ②4 2
(2)②$sp^{3}$ $109^{\circ }28'$ 正四面体 6 12 顶点 面心 4 8 4 2 $1:2$ 12 6 6 $4N_{A}$ 8 6 4 16 8 16
(3)①6 6 6 4 ②8 8 8 ③8 4 4 8
解析：
(1)①干冰晶体中，每个$CO_{2}$分子周围等距且紧邻的$CO_{2}$分子有 12 个。②冰晶体中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含$1\ mol\ H_{2}O$的冰中，最多可形成 2$mol$氢键。
(2)②金刚石中碳原子采取$sp^{3}$杂化，键角为$109^{\circ }28'$；每个碳原子与周围紧邻的 4 个碳原子以共价键结合成正四面体结构；最小环由 6 个碳原子组成，每个碳原子被 12 个六元环共用；金刚石晶胞的每个顶点和面心均有 1 个 C 原子，晶胞内部有 4 个 C 原子，每个金刚石晶胞中含有 8 个 C 原子。二氧化硅中每个 Si 原子与 4 个 O 原子形成 4 个共价键，每个 O 原子被 2 个硅氧正四面体共用，晶体中 Si 原子与 O 原子个数比为$1:2$；最小环上有 12 个原子，包括 6 个 O 原子和 6 个 Si 原子；$1\ mol\ SiO_{2}$晶体中含 Si—O 数目为$4N_{A}$；$SiO_{2}$晶胞中有 8 个 Si 原子位于立方晶胞的顶点，有 6 个 Si 原子位于立方晶胞的面心，还有 4 个 Si 原子与 16 个 O 原子在晶胞内构成 4 个硅氧四面体，每个$SiO_{2}$晶胞中含有 8 个 Si 原子和 16 个 O 原子。
(3)①在$NaCl$晶体中，每个$Na^{+}$同时吸引 6 个$Cl^{-}$，每个$Cl^{-}$同时吸引 6 个$Na^{+}$，配位数为 6，每个晶胞含 4 个$Na^{+}$和 4 个$Cl^{-}$。②在$CsCl$晶体中，每个$Cl^{-}$吸引 8 个$Cs^{+}$，每个$Cs^{+}$吸引 8 个$Cl^{-}$，配位数为 8。③在$CaF_{2}$晶体中，每个$Ca^{2 + }$吸引 8 个$F^{-}$，每个$F^{-}$吸引 4 个$Ca^{2 + }$，每个晶胞含 4 个$Ca^{2 + }$，8 个$F^{-}$。