第五章 第26讲 晶体结构与性质（Word教参）-【百汇大课堂】2026年高考化学选考总复习上册·第1轮（浙江专用）

第26讲　晶体结构与性质 课标引领 1.了解晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。 2．借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。 3．知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。 4．知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。 考点一　物质的聚集状态　晶体与非晶体 [对应学生用书P128] 1．物质的聚集状态 (1)物质三态间的相互转化 (2)等离子体和离子液体 等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质 离子液体 熔点不高的仅由离子组成的液体物质 2.晶体和非晶体 (1)晶体和非晶体的比较 固体 晶体 非晶体 结构特征 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 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 区别方法 间接方法, 看是否有固定的熔点 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 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)晶胞的特点 (3)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算——“均摊法” 考向一　确定晶胞中粒子数及晶体的化学式 [例1] (1)(2024·浙江1月选考卷)某化合物的晶胞如图，其化学式是________，晶体类型是________。 (2)(2023·浙江6月选考卷，节选)某含氮化合物晶胞如图，其化学式为________，每个阴离子团的配位数(紧邻的阳离子数)为______。 答案：(1)CrCl2·4H2O　分子晶体 (2)CaCN2　6 解析：(1)由晶胞图可知，化学式为CrCl2·4H2O；由晶胞图可知构成晶胞的粒子为CrCl2·4H2O分子，故为分子晶体。 (2)每个晶胞中，钙个数为2＋4×＋4×＝3，CN个数为2＋2×＋2×＝3，其个数比为1∶1，则其化学式为CaCN2。根据六方最密堆积图，以上面的面心分析下面的有3个，同理上面也应该有3个：，以这个CN进行分析，其俯视图为，因此距离最近的钙离子个数为6，其配位数为6。 [练1] (1)(2023·广东卷，节选)由CoCl2可制备AlxCoOy晶体，其立方晶胞如图。Al与O最小间距大于Co与O最小间距，x、y为整数，则Co在晶胞中的位置为________；晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为________。 (2)(2022·辽宁卷，节选)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g/mol，则M元素为________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为 ________________________________________________________________________。 答案：(1)体心　12　(2)Fe　3d6 考向二　晶胞中粒子配位数计算 [例2] 硅化镁是一种窄带隙n型半导体材料，在光电子器件、能源器件、激光、半导体制造等领域具有重要应用前景。硅化镁的晶胞参数a＝0.639 1 nm，属于面心立方晶胞，结构如图所示。Si原子的配位数为________。 答案：8 解析：根据晶胞结构，以面心Si原子为基准，同一晶胞内等距离且最近的Mg原子有4个，紧邻晶胞还有4个Mg原子，共8个，故Si原子的配位数为8。 [练2] (2024·浙江七彩阳光联盟联考) 按要求回答下列问题： 某化合物的晶体如图所示： (1)其化学式是_______________________________________________________。 (2)每个Pb紧邻的CH3NH数目为________。 答案：(1)CH3NH3PbI3　(2)8 解析：(1)CH3NH位于体心，数量为1，Pb位于顶角，数量为8×＝1，I位于棱上，数量为12×＝3，化学式是CH3NH3PbI3。 (2)以顶角Pb为中心，每个晶胞中有1个CH3NH，所以每个Pb紧邻的CH3NH数目为8。 [练3] 如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体，晶胞棱上的球代表Ba，顶点的球代表Y，四方锥 中心和八面体中心的球代表Fe，其余小球代表O。 (1)该晶体的化学式为________________________________________________。 (2)其中Y的配位数为______________________________________________________。 答案：(1)YBa2Fe3O8　(2)8 考点二　四种常见晶体类型 [对应学生用书P130] 1．四种类型晶体的比较 类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间相互作用力 分子间作用力 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 熔点、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 常见溶剂难溶 大多易溶于水等极性溶剂 导电性、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 2．金属键的本质——“电子气理论” 3．教材中典型晶胞结构及分析 (1)共价晶体 晶体结构 晶体详解 金刚石 ①每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构；键角均为109°28′； ②最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内； ③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 (2)分子晶体 晶体结构 晶体详解 ①8个CO2分子构成立方体，在6个面心各占据1个CO2分子； ②每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个 (3)离子晶体 晶体结构 晶体详解 NaCl ①每个Na＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cl－(Na＋)有个，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 ①每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有个； ②每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－ (4)混合型晶体 晶体结构 晶体详解 ①石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是分子间作用力； ②平均每个正六边形拥有的碳原子个数为，碳原子采取的杂化方式是sp2 考向三　判断四种不同晶体类型 [例3] (1)(2023·天津卷，节选)S8的晶体类型是________。 (2)(2023·湖南卷，节选)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是____________。 (3)(2023·山东卷，节选)常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为____________。 (4)(2023·全国甲卷，节选)AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为__________键。 答案：(1)分子晶体　(2)分子晶体　(3)分子晶体　(4)离子 解析：(2)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，其沸点较低，故晶体Ga(CH3)3的晶体类型是分子晶体。 (3)常温常压下，HOF为无色气体，说明HOF的沸点较低，故固态HOF的晶体类型是分子晶体。 (4)AlF3的熔点为1 090 ℃，熔点较高，推测AlF3是离子晶体，铝氟之间的化学键为离子键。 判断晶体类型的两种常用方法 (1)依据构成晶体的粒子和粒子间作用力判断 由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成共价键构成的晶体为共价晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体。 (2)依据晶体的熔点判断 不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低。 [练4] (2025·浙江1月选考卷)某化合物Fe(NH3)2Cl2的晶胞如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．晶体类型为混合晶体 B．NH3与二价铁形成配位键 C．该化合物与水反应有难溶物生成 D．该化合物热稳定性比FeCl2高 D　解析：由图可知，Fe(NH3)2Cl2晶体中存在离子键、配位键、分子间作用力，具有分子晶体和离子晶体的特性，属于混合晶体，A正确；NH3与二价铁通过配位键形成[Fe(NH3)2]2＋，B正确；Fe(NH3)2Cl2与水反应可以生成Fe(OH)2沉淀，化学方程式为Fe(NH3)2Cl2＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH4Cl，C正确；Fe(NH3)2Cl2中[Fe(NH3)2]2＋半径大于Fe2＋，[Fe(NH3)2]2＋与Cl－之间的键能小于Fe2＋与Cl－之间的键能，Fe(NH3)2Cl2热稳定性小于FeCl2，D错误。 考向四　典型晶体的结构及分析 [例4] (2024·浙江金丽衢十二校联考)铅磷青铜具有很高的耐腐蚀性和耐磨性，常用于制作耐磨零件和滑动轴承。如图为铅磷青铜的一种晶胞结构，已知A点原子的分数坐标为(0，0，0)，B点原子的分数坐标为(1，1，0)；下列说法不正确的是(　　) A．该晶胞的化学式为PbCu3P B．C点原子的分数坐标为(0.5，0.5，1) C.Pb位于第六周期第ⅣA族，Cu属于第 Ⅰ B族元素位于d区 D．晶体中基态磷原子的核外电子共有9种空间运动状态 C　解析：一个晶胞中含有1个P，含有Cu的个数为6×＝3，含有Pb的个数为8×＝1，其个数比为1∶3∶1，故该晶胞的化学式为PbCu3P，A正确；A点原子的分数坐标为(0，0，0)，B点原子的分数坐标为(1，1，0)，结合题干晶胞图可知C点原子的分数坐标为(0.5，0.5，1)，B正确；Pb和C、Si、Ge、Sn同一主族，故Pb位于第六周期第ⅣA族，Cu是29号元素，其价层电子排布式为3d104s1，属于第 Ⅰ B族元素，位于ds区，C错误；P是15号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，故P原子核外占据9个不同的原子轨道，即晶体中基态磷原子的核外电子共有9种空间运动状态，D正确。 [练5] 向FeCl3溶液中滴加黄血盐K4[Fe(CN)6]可制得普鲁士蓝，向FeCl2溶液中滴加赤血盐K3[Fe(CN)6]可制得滕氏蓝。普鲁士蓝和滕氏蓝很久以来都被视为两种物质，但科学家研究发现，两者都是如图所示的结构(K＋未标出)。下列关于普鲁士蓝和滕氏蓝说法不正确的是(　　) A．根据如图的晶体结构，K＋应位于晶胞体心 B．普鲁士蓝和滕氏蓝都是离子晶体 C．图中Fe2＋和Fe3＋的位置不能互换 D．测定晶体的结构常采用X射线衍射法 答案：A [对应学生用书P132] 1．(2024·浙江金华十校联考)下列说法不正确的是(　　) A．石墨晶体中存在共价键与分子间作用力，属于混合型晶体 B．纯金属中加入其他元素会改变规则的层状排列，能增大金属硬度 C．NaCl和SiC晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型不相同 D．液晶是液体和晶体聚集而成的一种特殊的混合物 答案：D 2．(教材改编题)下表是钠、硅的卤化物及其熔点： 物质 NaF NaCl NaBr 熔点/℃ 995 801 755 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 熔点/℃ －90.2 －70.4 5.2 下列说法不正确的是(　　) A．钠的卤化物都是离子晶体，硅的卤化物都是分子晶体 B．钠的卤化物的熔点与离子键的强弱有关 C．硅的卤化物的熔点与范德华力的大小有关 D．据此推测，熔点：NaI＞NaBr，SiI4＞SiBr4 答案：D 3．(2024·浙江Z20名校联盟联考)下列说法正确的是(　　) 　　 A.一种由M原子(顶角和面心)和N原子(棱的中心和体心)构成的气态团簇分子结构如图甲所示，它的化学式为MN B．若图甲为NaCl晶胞，则Na＋周围紧邻的Na＋数目是12个，Na＋周围紧邻的Cl－数目是8个 C．H2S和H2O分子结构相似，但在H2S晶体中一个H2S分子的配位数为12，而冰中H2O的配位数为4，是因为共价键具有饱和性和方向性 D．磷化硼(BP)晶体结构(如图乙)与金刚石相似，都是共价晶体，由晶胞结构可知B和P均满足8电子稳定结构 答案：D 4.(2024·浙江温州模拟)冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是(　　) A．晶胞中z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键的长为d B．冰晶体中，相邻的水分子间皆以氢键结合 C．冰密度比干冰的小，主要是因为冰晶体分子间的氢键存在方向性、饱和性 D．硫化氢晶体结构与冰相似 D　解析：氢键键长可表示为通过氢键相连接的两个氧原子的核间距，z方向上距离最近的两个O原子所在的水分子即通过氢键连接，A正确；在冰晶体中，相邻水分子之间都以氢键结合，形成正四面体结构，B正确；在冰晶体中，由于氢键有方向性和饱和性，使每个在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，密度较小，C正确；硫化氢分子间只存在范德华力，硫化氢晶体中分子采用密堆积方式，冰中水分子之间存在氢键，冰晶体中水分子采用非密堆积方式，D错误。 5. (2024·浙江6月选考卷，节选)某化合物的晶胞如图，Cl－的配位数(紧邻的阳离子数)为____________；写出该化合物的化学式：__________，写出该化合物与足量NH4Cl溶液反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 答案：12　K3ClO　K3ClO＋2NH4Cl＋H2O===3KCl＋2NH3·H2O 解析：由晶胞结构知，Cl位于8个顶角，O位于体心，K位于面心，1个晶胞中含Cl：8×＝1个、含O：1个、含K：6×＝3个，该化合物的化学式为K3ClO；由图可知，Cl－的配位数为＝12；该化合物可看成KCl·K2O，故该化合物与足量NH4Cl溶液反应生成KCl和NH3·H2O，反应的化学方程式为K3ClO＋2NH4Cl＋H2O===3KCl＋2NH3·H2O。 6．(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级，纯金为24K。AuCu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ 和 Ⅲ 是立方晶胞。下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ 为18 K金 B．Ⅱ 中Au的配位数是12 C．Ⅲ 中最小核间距AuCu＜AuAu D．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 中，Au和Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1 C　解析：由24 K金的质量分数为100%，则18 K金的质量分数为×100%＝75%，Ⅰ 中Au和Cu原子个数比为1∶1，则Au的质量分数为×100%≈75%，A正确；Ⅱ 中Au处于立方体的八个顶角，Au的配位数指距离最近的Cu，Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确；设 Ⅲ 的晶胞参数为a，Au­Cu的核间距为a，AuAu的最小核间距也为 a，最小核间距AuCu＝AuAu，C错误；Ⅰ 中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶角，其原子个数比为1∶1；Ⅱ 中，Au处于立方体的八个顶角，Cu 处于面心，其原子个数比为∶＝1∶3；Ⅲ 中，Au处于立方体的面心，Cu处于顶角，其原子个数比为∶＝3∶1，D正确。 规范答题4　晶体熔点、沸点的比较及原因分析 [对应学生用书P133] 答题模板 　(1)不同类型晶体的熔点、沸点比较 [答题模板]×××是×××晶体，而×××为×××晶体。 (2)同种类型晶体的熔、沸点比较 ①分子晶体 [答题模板]a.都是分子晶体，××存在氢键，而×××只存在较弱的范德华力。 b．都是分子晶体，都只存在范德华力，×××的相对分子质量大，范德华力大，其熔点、沸点高。 c．都是分子晶体，二者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，其熔点、沸点高。 ②共价晶体 [答题模板]都是共价晶体、×××的键长短，键能大，其熔点、沸点高。 ③离子晶体 [答题模板]都是离子晶体，××离子的半径小，所带电荷多，则×××的离子键强，其熔点、沸点高。 考题例析 [典例] (2022·浙江1月选考卷，节选)(1)两种有机物的相关数据如表： 物质 HCON(CH3)2 HCONH2 相对分子质量 73 45 沸点/℃ 153 220 HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是________________________________________________________________________。 (2)四种晶体的熔点数据如表： 物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3 熔点/℃ －183 －90 －127 ＞1 000 CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是________________________________________________________________________。 答案：(1)HCON(CH3)2只存在范德华力，HCONH2分子间存在氢键，氢键强于范德华力，故HCON(CH3)2的沸点低 (2)CF4和SiF4都是分子晶体，分子间作用力相差较小，熔点相差较小；BF3是分子晶体，AlF3是离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，故熔点相差较大  规范精练 1．(1)(2023·全国乙卷，节选)已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4 熔点/℃ 800.7 －68.8 －51.5 －34.1 Na与Si均为第三周期元素。NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是______________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(2022·全国乙卷，节选)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为__________。解释X的熔点比Y高的原因 ________________________________________________________________________。 答案：(1)NaCl是离子晶体，SiCl4是分子晶体　SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点依次升高，三者均为分子晶体，范德华力随着相对分子质量的增大而递增，使得熔点依次升高 (2)CsCl　CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体 2．(1)NaF的熔点________(填“＞”“＝”或“＜”)BF的熔点，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知金刚石结构中C—C比石墨结构中C—C的键长长，则金刚石的熔点________(填“高于”“低于”或“等于”)石墨的熔点，理由是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)金属镓(Ga)位于元素周期表中第4周期ⅢA族，其卤化物的熔点如下表： 物质 GaF3 GaCl3 GaBr3 熔点/℃ >1 000 77.75 122.3 GaF3熔点比GaCl3熔点高很多的原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)Co与Ca同周期且最外层电子数相同，单质钴的熔、沸点均比钙大，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)＞　两者均为离子化合物，且离子所带电荷数均为1，但后者离子半径大，离子键较弱，其熔点较低 (2)低于　键长越长，键能越小，键越不稳定，熔点越低 (3)GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体；离子键强于分子间作用力 (4)钴的原子半径比钙小，价电子数比钙多，钴中金属键比钙中强 3．(1)(经典高考题，节选)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其熔点由高到低的顺序为________________。 (2)(经典高考题，节选)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型。前者的熔点明显高于后者，其主要原因是________________________________________________________。 (3)(经典高考题，节选)晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)。 答案：(1)NiO>CoO>FeO (2)MnS中阴、阳离子所带电荷数比NaCl的多，离子键强度更大 (3)SiC 解析：(2)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型，二者都属于离子晶体，由于S2－半径小于Cl－，且所带电荷比Cl－多，MnS中离子键强于NaCl中离子键，故MnS的熔点明显高于NaCl。 (3)晶体硅和碳化硅都是共价晶体，由于Si原子半径大于C原子半径，Si—Si键长比Si—C长，则Si—Si的键能比Si—C的键能小，故碳化硅的熔点高于晶体硅。 [课时提升训练(26)见P258] [章末综合测试(五)见P260] 学科网（北京）股份有限公司 $$