专题02 晶体结构与性质（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高二化学下学期期中考点大串讲（人教版2019）

专题02 晶体结构与性质 ◆考点01 物质的聚集状态与晶体常识 1.物质的聚集状态 (1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 (2)等离子体和液晶 概念 主要性能 等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 具有良好的导电性和流动性 液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等 2.晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别 比较 晶体 非晶体 结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 二者区 别方法 间接方法 测定其是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 (2)获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 ③溶质从溶液中析出。 3.晶胞 (1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。 (2)晶胞形状 常规的晶胞都是平行六面体。 (3)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 (4)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：如某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。 ②非长方体结构 在六棱柱结构(如图2)中，顶角上的原子有属于此结构，面上的原子有属于此结构，因此六 棱柱中镁原子个数为12×＋2×＝3，硼原子个数为6。 4.晶体结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在单一波长X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。 (2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶体形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶体里的数目和位置等。 ◆考点02 常见晶体结构与性质 1.金属键 (1)“电子气理论” 电子气理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 (2)金属键特征 没有方向性、饱和性。 (3)金属键的强度 金属键的强度差别很大。例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，是因为钠中金属键较弱，而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属，是因为钨、铬中金属键较强。 (4)金属键的应用 金属键可以解释金属的延展性、导电性和导热性。 2.晶格能 (1)定义 气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。 (2)意义：晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。 (3)影响因素 ①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。 ②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 3.四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成微粒 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互 作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任 何溶剂　 难溶于常见溶剂　 大多易溶于水等极 性溶剂　 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电　　 一般不具 有导电性 电和热的 良导体　 晶体不导电，水溶 液或熔融态导电　 4.典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 共价晶体 金刚石 (1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2 SiO2 (1)二氧化硅晶体结构 (2)石英晶体中的硅氧四面体相连成螺旋链 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，N(Si)∶N(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si 分子晶体 干冰 8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子 离子晶体 NaCl 型 (1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个 (2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－ CsCl 型 (1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－ 混合型晶体 石墨 (1)层内每一个碳原子分别与另外3个碳原子以共价键连接，形成六元环结构 (2)碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有2个碳原子 (3)层间的作用力是范德华力 5.过渡晶体 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更偏向离子晶体，Al2O3更偏向共价晶体。 【方法技巧】同种类型晶体熔、沸点高低的规律 (1)共价晶体 ―→―→―→ 如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 (2)离子晶体 ①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。 ②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 (3)分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 ③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 (4)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 ◆考点03 配合物与超分子 1.配位键 (1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受键”。 (2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。 (3)实例 [Cu(H2O)4]2＋中的配位键为 2.配合物 (1)概念：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 (2)形成条件：①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。 (3)组成(实例) [Cu(NH3)4]SO4的组成为 3.配合物生成的实验 (1)CuSO4溶液Cu(OH)2(蓝色沉淀)[Cu(NH3)4]2＋(深蓝色)，其反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 (2)FeCl3溶液[Fe(SCN)n]3－n(红色)，KSCN溶液检验Fe3＋。 (3)NaCl溶液AgCl(白色沉淀)[Ag(NH3)2]＋，反应的离子方程式为Cl－＋Ag＋===AgCl↓，AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－。 4.配合物的种类与应用 配合物种类繁多，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。如叶绿素中Mg2＋为中心离子，大环有机物作配体，配位原子为N。配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域应用广泛。 5.超分子 (1)概念 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 (2)超分子内分子间的作用力 多数人认为，超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 (3)超分子的两个重要特征是分子识别和自组装。 (4)超分子的应用 ①分离C60和C70 ②冠醚识别碱金属离子：冠醚与合适的碱金属离子形成超分子。 ◆考点04 晶胞中微粒配位数的计算 1.配位数 一个粒子周围最邻近的粒子数称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 2.晶体中原子(或分子)的配位数 若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目，常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 3.离子晶体的配位数 指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例： ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如上图中心的黑球(Cl－)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如上图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 ◆考点05 晶胞参数计算 1.晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2.晶体结构的相关计算 (1)空间利用率＝×100%。 (2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式(设棱长为a) ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 3.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 ◆考点06 原子分数坐标、投影图 1.原子分数坐标 (1)概念：以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 (2)原子分数坐标的表示方法(实例) 晶胞中的任一个原子的中心位置均可用3个分别小于1的数在立体坐标系中表示出来，如位于晶胞原点A(顶角)的原子的坐标为(0，0，0)； B点原子分数坐标为； C点原子分数坐标为； D点原子分数坐标为。 【方法技巧】原子分数坐标的确定方法 (1)依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 (2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 (3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 2.晶胞投影图 (1)晶胞沿x、y平面上的投影图 晶胞结构 沿体对角线的投影图 (2)晶胞沿体对角线的投影图 晶胞结构 沿体对角线的投影图 1．（24-25高二下·陕西西安·期中）下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>石墨>碳-60 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 【答案】B 【解析】A．石墨属于混合型晶体，石墨层内共价键键长比金刚石短，所以熔点：石墨>金刚石，而C60是分子晶体，其熔点较低，故熔沸点由高到低的顺序为：石墨>金刚石>碳-60，A错误； B．对羟基苯甲酸能形成分子间氢键、邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，所以熔沸点：对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸，B正确； C．离子晶体的熔沸点大于分子晶体，水中含有氢键，熔、沸点比氮气、溴的大，溴沸点高于氧气，则熔、沸点为MgO>H2O>Br2>O2，C错误； D．熔、沸点：共价晶体>金属晶体，合金的熔点比纯金属的低，则熔沸点为金刚石>纯铁>生铁>钠，D错误；故选B。 2．（24-25高二上·河南洛阳·期末）晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米、重量达81千克的大直径单晶硅，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是 A．形成晶体硅时速率越快越好 B．晶体硅没有固定的熔点 C．可用X射线衍射实验来区别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 【答案】C 【解析】A．形成晶体的适宜条件之一是适当的生长速率，生长速率过快，微粒难以形成周期性的有序排列，A项错误； B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以晶体硅有固定的熔、沸点，B项错误； C．区别晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，晶体能产生衍射，非晶体只能产生散射，晶体硅是晶体，玻璃是非晶体，所以可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃，C项正确； D．晶体硅的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D项错误；故选C。 3．（23-24高二上·甘肃兰州·期中）许多过渡金属离子对多种配体有很强结合力，能形成种类繁多的配合物，下列说法正确的是 A．配合物的配位数为5 B．配合物中存在的化学键有离子键，共价键，配位键和氢键 C．中，提供空轨道，提供孤对电子 D．配合物中的化合价为 【答案】C 【解析】A．配合物中配体为和，所以配位数为6，A错误； B．氢键只是分子间一种比较强的相互作用，不属于化学键，B错误； C．中，提供空轨道，提供孤对电子，形成配合物离子，C正确； D．由化合物代数和为零可知，配合物中的化合价为价，D错误；故选C。 4．（24-25高二上·湖北武汉·期中）金晶体是铜型堆积，制作出不同形貌的纳米金具有不同的应用。纳米金的形貌有球形、棒状、片状、花状、笼状及多面体等。下列说法错误的是 A．金晶体的空间利用率约为74% B．纳米金的熔点比大块金晶体更低 C．观察纳米金的形貌可以使用电子显微镜 D．由于自范性的存在，各种形貌的纳米金颗粒中只有一种形貌能稳定存在 【答案】D 【解析】A．铜型堆积是面心立方，则空间利用率约为，A正确； B．这是由于纳米金微粒比表面积大,表面能及界面能高,熔化时所需内能较小,因而使纳米金熔点较低，B正确； C．纳米颗粒,尺寸只有头发的一百分之一，肉眼根本分辨不出，但可以通过透射电镜来观察，C正确； D．纳米金的形貌有球形、棒状、片状、花状、笼状及多面体，D错误； 故选D。 5．（24-25高二上·甘肃天水·期中）下列关于晶体的说法正确的是 A．离子晶体只含离子键，不含共价键 B．稀有气体形成的晶体属于分子晶体 C．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体 D．任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子 【答案】B 【解析】A．离子晶体中可能含有共价键，如氢氧化钠晶体中含有离子键和共价键，故A错误； B．稀有气体由单原子分子构成，稀有气体形成的晶体是由其分子通过分子作用力结合而成，属于分子晶体，故B正确； C．晶体是硅、氧原子通过共价键形成的空间网状结构的晶体，属于共价晶体，不是分子晶体，故C错误； D．晶体中，含有阳离子，不一定有阴离子，如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，故D错误； 答案选B。 6．（24-25高二上·江苏无锡·期中）下列关于化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl的配合物的说法正确的是 A．配体是NH3，配位数是4 B．配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl中Co元素的化合价是+2价 C．配合物中的NH3的H—N—H键角大于游离NH3的键角 D．在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 【答案】C 【解析】A．该配合物中配体是四个分子和两个，故配体数是6，A错误； B．配合物中呈电中性，为负一价，则元素的化合价为+3价，B错误； C．配合物中的上的孤对电子形成了配位键，氮原子上不存在孤电子对，所以配合物中的NH3的H—N—H键角大于游离NH3的键角，C正确； D．加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl-离子与Ag+反应，内界配位离子Cl-不与Ag+反应，只能生成1molAgCl沉淀，D错误；故选C。 7．（23-24高二下·北京·期中）下列关于微粒间的作用力说法正确的是 ①分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②离子键的强弱和离子半径及所带电荷有关 ③在晶体中有阳离子一定有阴离子 ④石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，属于混合型晶体 A．①④ B．②④ C．②③ D．①③④ 【答案】B 【解析】①分子晶体中，共价键键能越大，该物质越稳定，与分子间作用力无关，故①错误； ②离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，则离子键的强弱和离子半径及所带电荷有关，故②正确； ③晶体中如果含有阳离子，可能不含阴离子，如：金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，故③错误； ④石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，属于混合型晶体，故④正确；故选B。 8．（24-25高二上·浙江杭州·期末）结构决定性质。下列结构因素正确且与性质差异匹配的是 选项 性质差异 结构因素 A 硬度：金刚石>石墨 金刚石中碳碳键键能>石墨中碳碳键能 B 键角： 分子氢键数目分子氢键数目 C 酸性： 键长键长 D 的溶解度：溶液溶液 分子极性分子极性 【答案】D 【解析】A．金刚石中的碳原子以杂化形成立体网状结构，每个碳原子与四个碳原子形成强的共价键，使其硬度极大；而石墨中，碳原子以杂化形成层状结构，层内是共价键，层间是范德华力，因此层间滑动容易，硬度较低；真正影响金刚石和石墨的硬度的是空间结构的不同，A错误； B．分子空间构型是三角锥形，N 具有一个孤对电子，分子空间构型是 V 形，O 具有两个孤对电子，孤对电子对成键电子对的排斥比成键电子对间的排斥更强，使得的键角比更小，与氢键数目无关，B错误； C．中，具有强吸电子效应，降低羧基的电子云密度，增强的释放，使酸性增强，而中，具有弱供电子效应，使酸性减弱，酸性强弱与键长无关，C错误； D．因为非极性分子，为非极性溶剂，为极性分子，根据相似相溶原理，分子极性分子极性，则的溶解度：溶液溶液，结构因素正确，D正确；故选D。 9．（24-25高二上·浙江杭州·期末）冠醚能与阳离子作用，12-冠-4与作用而不与作用；18-冠-6与作用，但不与或作用。下列说法正确的是 A．冠醚适配碱金属离子，体现了超分子的自组装特征 B．超分子中O原子与间存在离子键 C．12-冠-4中C和O的杂化方式分别是超分子和 D．18-冠-6可增大在甲苯中的溶解度 【答案】D 【解析】A．冠醚能与半径大小相匹配的金属离子作用，因此18-冠-6与K+作用，不与Li+或Na+作用，这反映了超分子的“分子识别”的特征，A错误； B．由图可知18-冠-6中O原子存在孤对电子，有空轨道，二者之间以配位键结合，不存在离子键，B错误； C．18-冠-6中C和O的价层电子对数均为4，均采用sp3杂化，所以其杂化轨道类型相同，C错误； D．KMnO4不溶于大多数有机物，冠醚通过与形成配合物，可以增加在非极性溶剂（如甲苯）中的溶解度，D正确； 故选D。 10．（24-25高二上·湖南长沙·期末）CuS晶胞结构中S2-的位置如图1所示。Cu2+位于S2-所构成的四面体中心，其晶胞俯视图如图2所示。若晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 A．Cu位于元素周期表的d区 B．CuS晶胞中，Cu2+的配位数为4 C．CuS晶胞中，Cu2+之间的最短距离为0.5apm D．CuS晶胞中，Cu2+填充了8个四面体空隙 【答案】B 【分析】由图1可知晶胞中S2-数目为：，化学式为CuS，故晶胞中含4个Cu2+，根据图2，晶胞中Cu2+填充了4个四面体空隙（将晶胞均分为8个小立方体，其中4个小立方体体心为Cu2+，且处于对角线位置）。 【解析】A．Cu的价电子排布式为3d104s1，位于元素周期表的ds区，A错误； B．Cu2+位于S2-所构成的四面体中心，CuS晶胞中，Cu2+的配位数为4，B正确； C．根据分析，距离最近的Cu2+位于两个小立方体的体心，且为对角线位置，故最短距离为面对角线的一半，故为：，C错误； D．根据分析，晶胞中含4个Cu2+，Cu2+填充了4个四面体空隙，D错误；故选B。 11．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列关于配合物和超分子的说法正确的是 A．超分子是由两种或两种以上的分子形成的分子聚集体 B．向溶液中加入硝酸银溶液不能生成沉淀 C．利用超分子的自组装特征可以分离和 D．在中，中心离子为，配位数为5 【答案】A 【解析】A．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，包括离子，A正确； B．能电离出[Co(NH3)6]2+和Cl-，加入硝酸银溶液能生成AgCl沉淀，B错误； C．分离C60和C70是利用超分子“分子识别”的特征，C错误； D．配离子[Fe(CN)5(NO)]2-的中心离子为Fe3+，提供空轨道，NO和CN-与Fe3+形成配位键，配位数为6，D错误；故选A。 12．（24-25高二上·河北衡水·期末）几种晶体的晶胞(或晶体结构)如图所示，下列说法正确的是 A．NaCl晶胞每个周围距离最近且相等的有12个 B．晶胞中配位数为6 C．若金刚石的晶胞边长为a，其中两个最近的碳原子之间的距离为 D．石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种过渡晶体 【答案】A 【解析】A．NaCl晶胞中Na+位于体心和棱的中心，以体心的Na+为研究对象，每个周围距离最近且相等的有12个，A正确； B．晶胞中位于顶点和面心，每个周围距离最近且相等的有12个，晶胞中配位数为12，B错误； C．若金刚石的晶胞边长为a，由题干晶胞结构示意图可知，其中两个最近的碳原子之间的距离为晶胞体对角线长度的=，C错误； D．石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征，所以石墨为混合晶体，D错误；故选A。 13．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 【答案】C 【解析】A．卤素单质的晶体都属于分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体熔点越高，则晶体熔点由低到高的顺序为F2 < Cl2 < Br2 < I2，故A正确； B．共价键键长越短，键能越大，共价晶体的熔点越大，键长：C-C键<Si-C键<Si-Si键，故熔点由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B正确； C．Na、K、Rb均属于金属晶体，熔点与金属键的强弱有关，金属原子的价层电子数越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，Na、K、Rb原子的价层电子数相同，原子半径由大到小的顺序为Rb>K>Na，故熔点由低到高的顺序为Rb<K<Na，故C错误； D．离子晶体中离子所带电荷数越多，离子间距越小，离子键越强，熔点越高，晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故D正确；故选C。 14．（24-25高二上·吉林·期末）下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．(金刚石)和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【解析】A．C(金刚石)为原子(共价)晶体，所含化学键为共价键，CO2为分子晶体，所含化学键为共价键，晶体类型不同，A不符合题意； B．NaBr为离子晶体，含有离子键，HBr为分子晶体，含有共价键，晶体类型和化学键均不同，B不符合题意； C．CH4和H2O都是分子晶体，含有共价键，C符合题意； D．Cl2为分子晶体，含有共价键，KCl为离子晶体，含有离子键，晶体类型和化学键均不同，D不符合题意；故选C。 15．（23-24高二下·北京·期中）氟化钙被广泛应用于天文观测、高分辨光学仪器中，其晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是 A．氟化钙的化学式为 B．每个晶胞中含有14个 C．每个周围距离最近且等距的有4个 D．和之间既存在静电引力，又存在静电斥力 【答案】D 【解析】A．晶胞中有8个氟离子，钙离子有：，则氟化钙的化学式为CaF2，故A错误； B．每个晶胞中含有个Ca2+，故B错误； C．以面心的Ca2+分析，每个Ca2+周围距离最近且等距的F-有8个，故C错误； D．Ca2+和F-之间不只存在静电引力，还存在原子间、电子间的静电排斥力，故D正确；故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 晶体结构与性质 ◆考点01 物质的聚集状态与晶体常识 1.物质的聚集状态 (1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。 (2)等离子体和液晶 概念 主要性能 等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 具有良好的导电性和流动性 液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等 2.晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别 比较 晶体 非晶体 结构特征 结构粒子周期性有序排列 结构粒子无序排列 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 各向异性 各向同性 二者区 别方法 间接方法 测定其是否有固定的熔点 科学方法 对固体进行X射线衍射实验 (2)获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 ③溶质从溶液中析出。 3.晶胞 (1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。 (2)晶胞形状 常规的晶胞都是平行六面体。 (3)晶体中晶胞的排列——无隙并置 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。 (4)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法 ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：如某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有属于这个晶胞。常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。 ②非长方体结构 在六棱柱结构(如图2)中，顶角上的原子有属于此结构，面上的原子有属于此结构，因此六 棱柱中镁原子个数为12×＋2×＝3，硼原子个数为6。 4.晶体结构的测定 (1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在单一波长X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。 (2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶体形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶体里的数目和位置等。 ◆考点02 常见晶体结构与性质 1.金属键 (1)“电子气理论” 电子气理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。 (2)金属键特征 没有方向性、饱和性。 (3)金属键的强度 金属键的强度差别很大。例如，金属钠的熔点较低、硬度较小，是因为钠中金属键较弱，而钨是熔点最高的金属、铬是硬度最大的金属，是因为钨、铬中金属键较强。 (4)金属键的应用 金属键可以解释金属的延展性、导电性和导热性。 2.晶格能 (1)定义 气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。 (2)意义：晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。 (3)影响因素 ①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。 ②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。 3.四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成微粒 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互 作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任 何溶剂　 难溶于常见溶剂　 大多易溶于水等极 性溶剂　 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电　　 一般不具 有导电性 电和热的 良导体　 晶体不导电，水溶 液或熔融态导电　 4.典型晶体模型 晶体 晶体结构 晶体详解 共价晶体 金刚石 (1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内 (4)每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2 SiO2 (1)二氧化硅晶体结构 (2)石英晶体中的硅氧四面体相连成螺旋链 (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“O”，N(Si)∶N(O)＝1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si 分子晶体 干冰 8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子 离子晶体 NaCl 型 (1)每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有6个，每个Na＋周围等距且紧邻的Na＋有12个 (2)每个晶胞中含4个Na＋和4个Cl－ CsCl 型 (1)每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有8个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－ 混合型晶体 石墨 (1)层内每一个碳原子分别与另外3个碳原子以共价键连接，形成六元环结构 (2)碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有2个碳原子 (3)层间的作用力是范德华力 5.过渡晶体 纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更偏向离子晶体，Al2O3更偏向共价晶体。 【方法技巧】同种类型晶体熔、沸点高低的规律 (1)共价晶体 ―→―→―→ 如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。 (2)离子晶体 ①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。 ②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。 (3)分子晶体 ①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 ②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 ③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 (4)金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。 ◆考点03 配合物与超分子 1.配位键 (1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受键”。 (2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。 (3)实例 [Cu(H2O)4]2＋中的配位键为 2.配合物 (1)概念：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 (2)形成条件：①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。 (3)组成(实例) [Cu(NH3)4]SO4的组成为 3.配合物生成的实验 (1)CuSO4溶液Cu(OH)2(蓝色沉淀)[Cu(NH3)4]2＋(深蓝色)，其反应的离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。 (2)FeCl3溶液[Fe(SCN)n]3－n(红色)，KSCN溶液检验Fe3＋。 (3)NaCl溶液AgCl(白色沉淀)[Ag(NH3)2]＋，反应的离子方程式为Cl－＋Ag＋===AgCl↓，AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－。 4.配合物的种类与应用 配合物种类繁多，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。如叶绿素中Mg2＋为中心离子，大环有机物作配体，配位原子为N。配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域应用广泛。 5.超分子 (1)概念 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 (2)超分子内分子间的作用力 多数人认为，超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 (3)超分子的两个重要特征是分子识别和自组装。 (4)超分子的应用 ①分离C60和C70 ②冠醚识别碱金属离子：冠醚与合适的碱金属离子形成超分子。 ◆考点04 晶胞中微粒配位数的计算 1.配位数 一个粒子周围最邻近的粒子数称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 2.晶体中原子(或分子)的配位数 若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目，常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 3.离子晶体的配位数 指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例： ①找一个与其他粒子连接情况最清晰的粒子，如上图中心的黑球(Cl－)。 ②数一下与该粒子周围距离最近的粒子数，如上图标数字的面心白球(Na＋)。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 ◆考点05 晶胞参数计算 1.晶胞参数 晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，包括晶胞的3组棱长a、b、c和3组棱相互间的夹角α、β、γ，即晶格特征参数，简称晶胞参数。 2.晶体结构的相关计算 (1)空间利用率＝×100%。 (2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式(设棱长为a) ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③体心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 ④面心立方堆积4r＝a(r为原子半径)。 3.宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 ◆考点06 原子分数坐标、投影图 1.原子分数坐标 (1)概念：以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的相对位置，称为原子分数坐标。 (2)原子分数坐标的表示方法(实例) 晶胞中的任一个原子的中心位置均可用3个分别小于1的数在立体坐标系中表示出来，如位于晶胞原点A(顶角)的原子的坐标为(0，0，0)； B点原子分数坐标为； C点原子分数坐标为； D点原子分数坐标为。 【方法技巧】原子分数坐标的确定方法 (1)依据已知原子的分数坐标确定坐标系取向。 (2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。 (3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 2.晶胞投影图 (1)晶胞沿x、y平面上的投影图 晶胞结构 沿体对角线的投影图 (2)晶胞沿体对角线的投影图 晶胞结构 沿体对角线的投影图 1．（24-25高二下·陕西西安·期中）下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是 A．金刚石>石墨>碳-60 B． C． D．金刚石>生铁>纯铁>钠 2．（24-25高二上·河南洛阳·期末）晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米、重量达81千克的大直径单晶硅，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是 A．形成晶体硅时速率越快越好 B．晶体硅没有固定的熔点 C．可用X射线衍射实验来区别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 3．（23-24高二上·甘肃兰州·期中）许多过渡金属离子对多种配体有很强结合力，能形成种类繁多的配合物，下列说法正确的是 A．配合物的配位数为5 B．配合物中存在的化学键有离子键，共价键，配位键和氢键 C．中，提供空轨道，提供孤对电子 D．配合物中的化合价为 4．（24-25高二上·湖北武汉·期中）金晶体是铜型堆积，制作出不同形貌的纳米金具有不同的应用。纳米金的形貌有球形、棒状、片状、花状、笼状及多面体等。下列说法错误的是 A．金晶体的空间利用率约为74% B．纳米金的熔点比大块金晶体更低 C．观察纳米金的形貌可以使用电子显微镜 D．由于自范性的存在，各种形貌的纳米金颗粒中只有一种形貌能稳定存在 5．（24-25高二上·甘肃天水·期中）下列关于晶体的说法正确的是 A．离子晶体只含离子键，不含共价键 B．稀有气体形成的晶体属于分子晶体 C．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体 D．任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子 6．（24-25高二上·江苏无锡·期中）下列关于化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl的配合物的说法正确的是 A．配体是NH3，配位数是4 B．配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl中Co元素的化合价是+2价 C．配合物中的NH3的H—N—H键角大于游离NH3的键角 D．在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 7．（23-24高二下·北京·期中）下列关于微粒间的作用力说法正确的是 ①分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 ②离子键的强弱和离子半径及所带电荷有关 ③在晶体中有阳离子一定有阴离子 ④石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，属于混合型晶体 A．①④ B．②④ C．②③ D．①③④ 8．（24-25高二上·浙江杭州·期末）结构决定性质。下列结构因素正确且与性质差异匹配的是 选项 性质差异 结构因素 A 硬度：金刚石>石墨 金刚石中碳碳键键能>石墨中碳碳键能 B 键角： 分子氢键数目分子氢键数目 C 酸性： 键长键长 D 的溶解度：溶液溶液 分子极性分子极性 9．（24-25高二上·浙江杭州·期末）冠醚能与阳离子作用，12-冠-4与作用而不与作用；18-冠-6与作用，但不与或作用。下列说法正确的是 A．冠醚适配碱金属离子，体现了超分子的自组装特征 B．超分子中O原子与间存在离子键 C．12-冠-4中C和O的杂化方式分别是超分子和 D．18-冠-6可增大在甲苯中的溶解度 10．（24-25高二上·湖南长沙·期末）CuS晶胞结构中S2-的位置如图1所示。Cu2+位于S2-所构成的四面体中心，其晶胞俯视图如图2所示。若晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是 A．Cu位于元素周期表的d区 B．CuS晶胞中，Cu2+的配位数为4 C．CuS晶胞中，Cu2+之间的最短距离为0.5apm D．CuS晶胞中，Cu2+填充了8个四面体空隙 11．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列关于配合物和超分子的说法正确的是 A．超分子是由两种或两种以上的分子形成的分子聚集体 B．向溶液中加入硝酸银溶液不能生成沉淀 C．利用超分子的自组装特征可以分离和 D．在中，中心离子为，配位数为5 12．（24-25高二上·河北衡水·期末）几种晶体的晶胞(或晶体结构)如图所示，下列说法正确的是 A．NaCl晶胞每个周围距离最近且相等的有12个 B．晶胞中配位数为6 C．若金刚石的晶胞边长为a，其中两个最近的碳原子之间的距离为 D．石墨晶体层内是共价键，层间是范德华力，所以石墨是一种过渡晶体 13．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 14．（24-25高二上·吉林·期末）下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是 A．(金刚石)和 B．和 C．和 D．和 15．（23-24高二下·北京·期中）氟化钙被广泛应用于天文观测、高分辨光学仪器中，其晶胞结构如下图所示。下列说法正确的是 A．氟化钙的化学式为 B．每个晶胞中含有14个 C．每个周围距离最近且等距的有4个 D．和之间既存在静电引力，又存在静电斥力 / 学科网（北京）股份有限公司 $$