第04讲 晶体结构与性质（复习讲义）（天津专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第4讲 晶体结构与性质 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 物质的聚集状态和晶体常识 知识点1 物质的聚集状态 晶体和非晶体 知识点2 晶胞及晶胞组成的计算 知识点3 晶胞参数及计算 考向1 晶体与非晶体的判断 考向2 晶胞的化学式及配位数的计算 考向3 晶胞参数及晶体的有关计算 考点二 晶体的结构和性质 知识点1 晶体的性质 知识点2 常见晶体的结构 考向1 常见晶体的类型的判断 考向2 不同晶体的熔、沸点的比较 考向3 常见晶体的结构 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 晶体常识 选择题 非选择题 —— —— —— 晶体的组成和性质 选择题 非选择题 天津卷T4,3分 天津卷T10,3分 —— —— 晶胞的计算 选择题 非选择题 天津卷T13,2分 天津卷T13,2分 天津卷T16,2分 天津卷T13,2分 考情分析： 近几年高考对于晶体结构与性质主要从两个方面切入：(1)认识不同晶体类型的特点。能从多角度、动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。(2)主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。 在选择题中考查晶体的类型及相关性质，在非选择题中主要考查晶胞组成、晶体的结构特点以及晶胞相关计算等。 复习目标： 1.了解晶体中微粒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．熟悉物质结构与性质综合题考查的重点及考查方式，构建解题的认知模型。 5．建立基于“位”“构”“性”关系的系统思维框架，提高分析和解决问题的能力。 6．结合晶胞模型结构及分析，培养空间想象能力及简单计算能力。 考点一 物质的聚集状态和晶体常识 知识点1 物质的聚集状态 晶体和非晶体 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)等离子体是由电子、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，具有良好的导电性和流动性。 (3)离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 (4)液晶是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)晶体与非晶体的比较 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 (2)得到晶体的途径 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)晶体与非晶体的测定方法 测定方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 最可靠方法 对固体进行X射线衍射实验 得分速记 (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。 (2)晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。 (3)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 (4)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。 (5)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (6)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 知识点2 晶胞及晶胞组成的计算 1．晶胞 (1)定义：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小重复单位。 (2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“无隙并置”构成晶体。 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。 ②并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。 (3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。 2．晶胞组成的计算——均摊法。 (1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是。 (2)方法： ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图： ②“三棱柱”晶胞和“六棱柱”晶胞中不同位置粒子数的计算 ③石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占。 3．确定晶胞中粒子配位数的方法 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的粒子是同种原子(或分子)，则某个原子(或分子)的配位数是指与该原子(或分子)等距离且最近的原子(或分子)的数目。 (2)离子晶体的配位数：是指某个离子周围等距离且最近的带异种电荷离子的数目。 得分速记 几种典型晶胞结构 晶胞模型 配位数 晶胞中 粒子个数 晶胞棱长(a)与 粒子半径(r)关系 6 1 a＝2r 8 2 a＝4r 12 4 a＝4r 12 2 a＝2r 4 8 a＝8r 知识点3 晶胞参数及计算 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．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的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。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为、。 3．空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 4．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 考向1 晶体与非晶体的判断 例1 下列有关晶体的叙述正确的是( ) A．固体物质一定是晶体 B．铁、冰、玻璃是晶体 C．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高 D．晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 答案 D 解析　固体物质分为晶体和非晶体两种，故A错误；玻璃是非晶体，故B错误；非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低，故C错误；晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列，而非晶体中微粒排列无序，故D正确。 【变式训练1·变载体】晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是( ) A．形成晶体硅的速率越大越好 B．晶体硅没有固定的熔、沸点 C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 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　晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越好，A项错误；晶体有固定的熔、沸点，B项错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，C项正确；晶体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。 【变式训练2·变考法】下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( ) A．白磷、蓝矾 B.陶瓷、塑料 C．碘、橡胶 D.食盐、蔗糖 答案 C 解析　A中白磷和蓝矾都是晶体；B中两者均为非晶体，C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中两者均为晶体。 考向2 晶胞的化学式及配位数的计算 例2 某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。 (1)晶体中每个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着_____个Y，该晶体的化学式为_________。 (2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个。 (3)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为_________(填角的度数)。 答案 (1)4 8 Y2X或XY2　(2)12 (3) 109°28′　 解析　晶胞中的微粒分为4种：①体心上的微粒完全属于该晶胞；②面心上的微粒属于该晶胞；③棱上的微粒属于该晶胞；④顶点上的微粒属于该晶胞。本题微粒Y位于体心，微粒X位于顶点，所以该晶体的化学式为Y2X(或XY2)。观察图，4个X和1个Y构成了一个正四面体，故∠XYX＝109°28′。 思维建模 确定晶体的化学式的解题步骤 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。 【变式训练1·变考法】 【高考真题汇编】(1)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－1，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_______。 (2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_______。每个晶胞B中含Fe原子数为_______。 答案 (1)Fe 3d6 (2)8 4 [解析]　(1)根据“均摊法”可知，每个晶胞中含有个数为8×＋6×＝4，含有个数为8，即含4个M(NH3)6和8个BH4，二者个数之比为1∶2，故该晶体的化学式为M(NH3)6(BH4)2。又知该化合物的摩尔质量为188 g·mol－1，则有Mr(M)＋17×6＋15×2＝188，解得Mr(M)＝56，故M元素为Fe。根据化合物中各元素化合价代数和为0推知，Fe显＋2价，则Fe2＋的价电子排布式为3d6。 (2)晶胞A为体心立方结构，体心Fe原子与顶角的8个Fe原子紧邻；晶胞B为面心立方结构，每个晶胞中含有Fe原子个数为8×＋6×＝4。 【变式训练2·变题型】如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( ) A．Mn2Bi B．MnBi C．MnBi3 D．Mn4Bi3 答案 B 解析　由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱内，所以Bi为6个。黑球代表Mn原子，个数为12×＋2×＋1＋6×＝6(个)，则二者的原子个数比为1∶1。 考向3 晶胞参数及晶体的有关计算 例3 【经典习题汇编】 (1)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2＋的配位数是________，S2－填充在Zn2＋形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝ ________ nm。 (2)如图是Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为________ nm(用含有d、NA的代数式表示)。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于________晶体，其中硼原子的配位数为________。 答案　(1)4　×107 (2)××107 (3)共价　4 解析　(1)根据晶胞结构可知晶胞中含有Zn2＋个数为8×＋6×＝4，S2－全部在晶胞内，共4个，其化学式是ZnS。根据晶胞结构可知S2－位于4个Zn2＋形成的正四面体空隙中，S2－的配位数是4，根据化学式可判断Zn2＋的配位数也是4。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则d＝，因此该晶胞参数a＝ cm＝×107 nm。 (2)由Fe单质的晶胞图可知，晶胞中含铁原子个数为2，晶胞的质量为 g，晶胞体积为 cm3，则晶胞边长为 cm，设Fe原子的半径为r，则4r＝× cm，r＝××107 nm。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；晶胞中每个N原子连接4个B原子，氮化硼的化学式为BN，所以晶胞中每个B原子也连接4个N原子，即硼原子的配位数为4。 思维建模 有关晶体的计算 (1)计算晶体的密度 (2)计算晶体中微粒间距离的方法 (3)晶胞计算公式(立方晶胞)。 a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。 (4)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(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)。 (5)空间利用率＝×100%。 【变式训练1·变载体】【新型材料+晶体的计算】氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结构类似。 (1)50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为______。 (2)立方氮化硼中N的配位数为________。已知立方氮化硼密度为d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为_____________ pm(列式即可)。 答案　(1)2NA　(2)4　××1010 解析　(1)根据均摊法，一个六方氮化硼晶体的六元环含有一个N、一个B,50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为×NA＝2NA。 (2)由图2可知，立方氮化硼中N的配位数为4；面心上6个N原子构成正八面体，该正八面体的边长等于面对角线的一半，设BN晶胞边长为a cm,1个晶胞中含有4个B原子，含有N原子数为8×＋6×＝4，则1个晶胞中含有4个BN，所以d＝，解得a＝，故正八面体的边长为××1010 pm。 【变式训练2·变题型】氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中氮化钼晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A．氮化钼的化学式为MoN2 B．相邻两个最近的N原子的距离为a nm C．晶体的密度ρ＝ g·cm－3 D．每个钼原子周围与其距离最近的钼原子有12个 答案 D 解析　根据物质结构可知该晶胞中含有Mo原子数目为8×＋6×＝4，含有的N原子数目为1＋4×＝2，Mo原子与N原子的个数比为2∶1，则氮化钼的化学式为Mo2N，A错误；根据晶胞结构可知：在该晶体中2个最近的N原子位于面对角线的一半，则其距离是L＝a nm，B错误；该晶胞的密度ρ＝＝ g·cm－3＝ g·cm－3，C错误；以顶点的Mo原子为研究对象，通过该顶点能够形成8个晶胞，在一个晶胞中与该Mo原子等距离的Mo原子有3个，分别位于通过该Mo原子三个平面的面心上，每个Mo原子被重复计算2次，则每个Mo原子周围与其距离最近的Mo原子有＝12个，D正确。 【变式训练3·变考法】一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。 (1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为________；该晶体的化学式为________。 (2)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位置，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、，则C点原子的分数坐标为________________；晶胞中C、D间距离d＝________________pm。 答案 (1) 50% CuInTe2 (2) 解析　(1)由晶胞结构可知，Cu、In原子形成的四面体空隙有16个，Te原子填充的四面体空隙有8个，则四面体空隙的占有率为×100%＝50%；晶胞中位于顶点、面上和体内的铜原子个数为8×＋4×＋1＝4，位于棱上、面心和面上的铟原子个数为6×＋4×＝4，位于体内的碲原子个数为8，则铜、铟、碲的原子个数比为4∶4∶8＝1∶1∶2，故晶体的化学式为CuInTe2。 (2)由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标可知，晶胞边长为1 pm，则位于体对角线的处、面对角线的处的C点原子的分数坐标分别为；由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为 pm、 pm可知，C、D间距离d＝＝ pm。 考点二 晶体的结构和性质 知识点1 晶体的性质 1．四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 分子 原子 金属阳离子和自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 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、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、传热性 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．晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点 一般共价晶体的熔、沸点最高，分子晶体的熔、沸点最低。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2>NaCl>干冰。 有的离子晶体熔点很高，如MgO。 有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如KF>KCl>KI；CaCl2>KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。如金刚石>碳化硅>晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，熔、沸点越高。如Al>Mg>Na>K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点低。 ④分子晶体： a．比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点升高，若形成分子内氢键，则熔、沸点降低。 b．对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔、沸点越高。如CI4>CBr4>CCl4>CF4。 c．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。 d．在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 知识点2 常见晶体的结构 1．典型的分子晶体——干冰和冰 (1)干冰 ①干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 ②每个晶胞有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。 (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 H2O的冰中，最多可形成2 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 结构模型 晶胞 金刚石 二氧化硅 (2)金刚石和二氧化硅结构特点分析比较 金刚石 a．碳原子采取sp3杂化，键角为109°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正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构 c．最小碳环由6个碳原子组成，每个碳原子被12个六元环共用 d．每个金刚石晶胞中含有8个C原子 二氧化硅 a．Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′ b．每个Si原子与4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 c．最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子 d．1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为4NA e．每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子 得分速记 常见共价晶体的结构特点 (1)在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采用sp3杂化。 (2)金刚石晶体中每个C参与了4个C—C的形成，而在每个键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C的个数之比为1∶＝1∶2。即1 mol(12 g)金刚石中含有C—C共价键数为2NA。 (3)SiO2晶体的结构相当于将金刚石中的C原子全都换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间添加一个O原子，在晶体中只存在Si—O，不存在 Si—Si 和O—O。 (4)金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目：①金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)；②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si；③SiO2晶体中，1 mol SiO2晶体中有4 mol Si—O。 3．典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2 (1)NaCl型： ①Na＋的配位数为6，Cl－的配位数为6 ②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有12个 ③每个晶胞中有4个Na＋和4个Cl－ ④每个Cl－周围的Na＋构成正八面体形结构 (2)CsCl型： ①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为8，Cl－的配位数为8 ②每个Cs＋与6个Cs＋等距离且最近，每个Cs＋与8个Cl－等距离且最近 (3)CaF2型： ①Ca2＋的配位数为8，F－配位数为4 ②每个晶胞含4个Ca2＋，8个F－ 4．过渡晶体与混合型晶体 (1)过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。 (2)混合型晶体——石墨晶体 ①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以范德华力相结合。 ③石墨的二维平面结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 ④石墨晶体中C原子数与C—C数之比为2∶3，即12 g石墨晶体中含1.5NA个C—C共价键。 ⑤石墨的典型物理性质是导电性、润滑性和高熔、沸点，其熔点比金刚石的还高。 考向1 常见晶体的类型的判断 例1 下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ) ①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和I2 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 答案 C 解析　SiO2是共价晶体，SO3是分子晶体，化学键均为共价键，故①不符合题意；晶体硼是共价晶体，化学键为共价键，HCl是分子晶体，化学键为共价键，故②不符合题意；CO2和SO2是分子晶体，所含化学键均为共价键，故③符合题意；晶体硅和金刚石均为共价晶体，所含化学键均为共价键，故④符合题意；晶体氖和晶体氮均是分子晶体，但晶体氖是由单原子分子构成的，分子中不存在化学键，晶体氮中含有共价键，故⑤不符合题意；硫黄和I2均是分子晶体，所含化学键均为共价键，故⑥符合题意。综上，C项正确。 思维建模 判断晶体类型的两种常用方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断 由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的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。 【变式训练1·变考法】下列有关晶体类型的判断正确的是(　　) A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体 B B：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体 C 锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体 D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体 答案　D 【变式训练2·变载体】 下列晶体分类中正确的一组是( ) 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 A NaOH 固态Ar SO2 B H2SO4 石墨 S C CH3COONa 水晶 D Ba(OH)2 金刚石 玻璃 答案 C 解析　A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。 考向2 不同晶体的熔、沸点的比较 例2 下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述正确的是( ) A．Cl2>I2 B．SiCl4<CCl4 C．NH3>PH3 D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3 答案 C 解析　A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但分子间存在氢键的熔、沸点高；D项属于分子式相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。 思维建模 晶体熔、沸点比较的解题思维流程 注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体，但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的。 【变式训练1·变题型】【经典习题汇编】(1) AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。则GaN的熔点_______(填“高于”或“低于”)AlN。 (2)晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______ (填化学式)；硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如下表： 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是 SiCl4　(填化学式)，沸点依次升高的原因是______________ _______________________________________________________________。 (3)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) 低于 (2)SiC SiCl4　 SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大　 (3) CsC CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体 解析　(1)因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN的。 (2)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，碳元素非金属性强于硅元素，碳硅键的键长小于硅硅键的键长、键能大于硅硅键的，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅；由题给熔沸点数据可知，0 ℃时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高。 (3)CsICl2发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体X为CsCl，红棕色液体Y为ICl；CsCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，ICl为分子晶体，熔化时，克服的是分子间作用力，因此CsCl的熔点比ICl的高。 【变式训练2·变考法】根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　) AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －68 2 300 ＞3 550 1 415 沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 答案　D 解析　SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在低于熔化的温度下就能气化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点很高，所以晶体硼是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知，金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强，D错误。 考向3 常见晶体的结构 例3 下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。 请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空) (1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是______。 (2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________。 (3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是____________________________________________________________________________________。 (4)每个Cu晶胞中实际占有______个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为______。 (5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是______________________________。 答案 (1) ② (2) ②>④>⑤>①>⑥ (3) 小于 在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数 (4)4 8 (5) H2O分子之间存在氢键 解析　(1)冰、干冰晶体属于分子晶体，构成微粒属于分子，分子之间以分子间作用力结合，不符合题意；金刚石属于共价晶体，原子之间以共价键结合，符合题意；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子之间以金属键结合，不符合题意；MgO、CaCl2属于离子晶体，离子之间以离子键结合，不符合题意；故这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是②金刚石晶体。 (2)一般情况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。 (3)在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)、r(O2－)<r(Cl－)，且MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数，所以晶格能MgO比NaCl的大。 (4)Cu晶胞属于面心立方结构，每个晶胞中含有的Cu原子个数为8×＋6×＝4；Ca2＋位于晶胞的面心与顶点，每个CaCl2晶胞中实际占有Ca2＋离子数目为8×＋6×＝4，CaCl2晶体中Cl－周围有4个距离相等且最近的Ca2＋，所以Cl－的配位数为4，由化学式可知CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为Cl－的配位数的2倍，则Ca2＋的配位数为8。 (5)冰、干冰都是分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于冰中水分子间形成了氢键，使冰的熔点远高于干冰的熔点。 【变式训练1·变题型】碳化硅(SiC)晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体中存在极性键和非极性键 C．该晶体中Si的化合价为－4 D．该晶体中C的杂化类型为sp3 答案　D 解析　与金刚石类似，该晶体属于共价晶体，A错误；根据该晶体的晶胞结构图可知，该晶体只存在Si—C极性共价键，B错误；Si—C中，C的电负性更强，共用电子对偏向C原子，所以Si的化合价为＋4，C错误；每个C原子与4个Si原子形成4个σ键，C原子没有孤电子对，所以C的杂化类型为sp3，D正确。 【变式训练2·变载体】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体 B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋ C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构 D．该气态团簇分子的分子式为EF 答案　D 解析　氟化钙晶胞中，Ca2＋位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。 1．（天津卷2024）我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是 A．SiC是离子化合物 B．SiC晶体的熔点高、硬度大 C．核素14C的质子数为8 D．石墨烯属于烯烃 【答案】B 【解析】A．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，A错误；B．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点高、硬度大，B正确；C．C元素为6号元素，故核素14C的质子数为6，C错误；D．石墨烯是碳元素构成的单质，不属于烯烃，D错误；故选B。 2．（天津卷2024）白磷(P4)在高温下可分解为P2，即P4(g) = P2(g)。已知P4中P—P的键能为209kJ/ mol。P2中 P≡P的键能为523kJ/ mol。下列说法错误的是 A．P4晶体为分子晶体 B．P2分子中含有σ键和π键 C．P4与P2互为同素异形体 D．根据键能估算上述反应的△H=-208 kJ/ mol 【答案】D 3．(1)（天津卷2024）晶体Ge与金刚石具有类似的晶体结构，其晶胞如图，在该晶胞中，Ge原子的数目为 。 (2)（天津卷2022）钠某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为_______。 (3)（天津卷2023）铜的一种化合物的晶胞如图所示，其化学式为______。 (4)（天津卷2023）硫磺()的晶体类型是______。 答案 (1)8 (2)Na2O (3)CuCl (4)分子晶体 【解析】(2)钠的某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内，则晶胞中有8个钠，氧有个，钠氧个数比为2：1，则该氧化物的化学式为；故答案为：。 (3)由题干铜的一种化合物的晶胞图所示可知，一个晶胞中含有Cu+为4个，含有Cl-个数为：=4个，故其化学式为CuCl，故答案为：CuCl。 4．（2025·河北卷）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是 选项 宏观现象 微观解释 A 氮气稳定存在于自然界中 氮分子中存在氮氮三键，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 离子晶体中离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 【答案】D 【详解】A．氮气的稳定性源于氮分子中的三键，键能高难以断裂，A正确；B．苯因大π键结构稳定，难以与溴发生加成或取代，B正确；C．水晶的规则外形由原子三维有序排列（晶体结构）导致，C正确；D．氯化钠熔点高于氯化铝的真实原因是氯化铝为分子晶体而非离子晶体，选项中将二者均视为离子晶体并用离子电荷和半径解释，不符合实际，D错误；故选D。 5．（2025·山东卷）物质性质与组成元素的性质有关，下列对物质性质差异解释错误的是 性质差异 主要原因 A 沸点： 电离能： B 酸性： 电负性： C 硬度：金刚石>晶体硅 原子半径： D 熔点： 离子电荷： 【答案】A 【详解】A．H2O沸点高于H2S的主要原因是H2O分子间存在氢键、H2S分子间不存在氢键，而非O的电离能大于S，电离能与沸点无直接关联，A错误；B．HClO酸性强于HBrO是因为Cl的电负性大于Br，导致O-H键极性更强，更易解离H+，B正确；C．金刚石硬度大于晶体硅是因为C原子半径小于Si，C-C键键能更大，共价结构更稳定，C正确；D．MgO和NaF均属于离子晶体，离子晶体的熔点取决于其晶格能的大小，离子半径越小、离子电荷越多的，其晶格能一般较大，其熔点更高；MgO熔点高于NaF是因为Mg2+和O2−的电荷高于Na+和F−，且其阴、阳离子的半径对应较小，故离子键强度更大，晶格能更高，D正确；故选A。 6．（2025·甘肃卷）物质的结构决定性质，下列事实与结构因素无关的是 选项 事实 结构因素 A K与Na产生的焰色不同 能量量子化 B 的沸点高于 分子间作用力 C 金属有良好的延展性 离子键 D 刚玉的硬度大，熔点高 共价晶体 【答案】C 【详解】A．焰色反应的本质是电子跃迁释放特定波长的光，不同元素的原子能级（能量量子化）导致焰色差异，结构因素正确，A不符合题意；B．SiH4和CH4均为分子晶体，沸点差异由分子间作用力（范德华力）强弱决定，结构因素正确，B不符合题意；C．金属延展性源于金属键的特性（自由电子使原子层滑动），而离子键对应离子晶体（延展性差），结构因素“离子键”错误，C符合题意；D．四大晶体类型只是理想的模型，共价晶体与离子晶体没有明显的边界，二者间存在过渡区域，刚玉的硬度大，熔点高，说明其具有共价晶体的特征，结构因素正确，D不符合题意；故选C。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4讲 晶体结构与性质 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 物质的聚集状态和晶体常识 知识点1 物质的聚集状态 晶体和非晶体 知识点2 晶胞及晶胞组成的计算 知识点3 晶胞参数及计算 考向1 晶体与非晶体的判断 考向2 晶胞的化学式及配位数的计算 考向3 晶胞参数及晶体的有关计算 考点二 晶体的结构和性质 知识点1 晶体的性质 知识点2 常见晶体的结构 考向1 常见晶体的类型的判断 考向2 不同晶体的熔、沸点的比较 考向3 常见晶体的结构 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 晶体常识 选择题 非选择题 —— —— —— 晶体的组成和性质 选择题 非选择题 天津卷T4,3分 天津卷T10,3分 —— —— 晶胞的计算 选择题 非选择题 天津卷T13,2分 天津卷T13,2分 天津卷T16,2分 天津卷T13,2分 考情分析： 近几年高考对于晶体结构与性质主要从两个方面切入：(1)认识不同晶体类型的特点。能从多角度、动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。(2)主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。 在选择题中考查晶体的类型及相关性质，在非选择题中主要考查晶胞组成、晶体的结构特点以及晶胞相关计算等。 复习目标： 1.了解晶体中微粒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．熟悉物质结构与性质综合题考查的重点及考查方式，构建解题的认知模型。 5．建立基于“位”“构”“性”关系的系统思维框架，提高分析和解决问题的能力。 6．结合晶胞模型结构及分析，培养空间想象能力及简单计算能力。 考点一 物质的聚集状态和晶体常识 知识点1 物质的聚集状态 晶体和非晶体 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________、________以及介乎________和________之间的塑晶态、液晶态等。 (2)等离子体是由________、________和___________(分子或原子)组成的整体上呈________性的气态物质，具有良好的导电性和流动性。 (3)离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。 (4)液晶是介于________和________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)晶体与非晶体的比较 晶体 非晶体 结构特征 原子在三维空间里呈____ _________排列 原子排列________ 性质特征 自范性 熔点 异同表现 (2)得到晶体的途径 ①________物质凝固； ②________物质冷却不经液态直接凝固(凝华)； ③________从溶液中析出。 (3)晶体与非晶体的测定方法 测定方法 测熔点 晶体____固定的熔点，非晶体______固定的熔点 最可靠方法 对固体进行___________实验 得分速记 (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。 (2)晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。 (3)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 (4)有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。 (5)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 (6)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。 知识点2 晶胞及晶胞组成的计算 1．晶胞 (1)定义：晶胞是描述晶体结构的_________，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小重复单位。 (2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“_________”构成晶体。 ①无隙：相邻晶胞之间没有任何________。 ②并置：所有晶胞都是__________、取向相同。 (3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。 2．晶胞组成的计算——均摊法。 (1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是________。 (2)方法： ①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图： ②“三棱柱”晶胞和“六棱柱”晶胞中不同位置粒子数的计算 ③石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占_____。 3．确定晶胞中粒子配位数的方法 (1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的粒子是同种原子(或分子)，则某个原子(或分子)的配位数是指与该原子(或分子)等距离且最近的原子(或分子)的数目。 (2)离子晶体的配位数：是指某个离子周围等距离且最近的带异种电荷离子的数目。 得分速记 几种典型晶胞结构 晶胞模型 配位数 晶胞中 粒子个数 晶胞棱长(a)与 粒子半径(r)关系 6 1 a＝2r 8 2 a＝4r 12 4 a＝4r 12 2 a＝2r 4 8 a＝8r 知识点3 晶胞参数及计算 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．原子分数坐标 (1)定义：以单位长度建立的坐标系来表示晶胞中各原子的位置。 (2)原子分数坐标的确定方法 ①依据已知原子的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。 说明：这里的“原子”是泛指，即形成晶体的微粒、还包括阴、阳离子等。例如，图中原子1的坐标为，则原子2和3的坐标分别为____________、____________。 3．空间利用率 空间利用率=×100%。 将原子（离子）设想为一个球，依据1个晶胞内所含原子（离子）数目计算原子（离子）的体积，再确定晶胞的体积，即可计算晶胞的空间利用率。 4．宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 假设某晶体的晶胞如右图所示： 以M表示该晶体的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数，N表示一个晶胞中所含的微粒数，a表示晶胞的棱长，ρ表示晶体的密度，计算如下： 考向1 晶体与非晶体的判断 例1 下列有关晶体的叙述正确的是( ) A．固体物质一定是晶体 B．铁、冰、玻璃是晶体 C．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高 D．晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列 【变式训练1·变载体】晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是( ) A．形成晶体硅的速率越大越好 B．晶体硅没有固定的熔、沸点 C．可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 【变式训练2·变考法】下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( ) A．白磷、蓝矾 B.陶瓷、塑料 C．碘、橡胶 D.食盐、蔗糖 考向2 晶胞的化学式及配位数的计算 例2 某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。 (1)晶体中每个Y同时吸引着______个X，每个X同时吸引着_____个Y，该晶体的化学式为_________。 (2)晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有______个。 (3)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为_________(填角的度数)。 思维建模 确定晶体的化学式的解题步骤 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。 【变式训练1·变考法】 【高考真题汇编】(1)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－1，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_______。 (2)用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_______。每个晶胞B中含Fe原子数为_______。 【变式训练2·变题型】如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( ) A．Mn2Bi B．MnBi C．MnBi3 D．Mn4Bi3 考向3 晶胞参数及晶体的有关计算 例3 【经典习题汇编】 (1)Zn与S所形成化合物晶体的晶胞如图所示。Zn2＋的配位数是________，S2－填充在Zn2＋形成的正四面体空隙中。若该晶体的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞参数a＝ ________ nm。 (2)如图是Fe单质的晶胞模型。已知晶体密度为d g·cm－3，铁原子的半径为________ nm(用含有d、NA的代数式表示)。 (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，但热稳定性远高于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于________晶体，其中硼原子的配位数为________。 思维建模 有关晶体的计算 (1)计算晶体的密度 (2)计算晶体中微粒间距离的方法 (3)晶胞计算公式(立方晶胞)。 a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。 (4)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(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)。 (5)空间利用率＝×100%。 【变式训练1·变载体】【新型材料+晶体的计算】氮化硼是一种性能优异的新型材料，主要结构有六方氮化硼(图1)和立方氮化硼(图2)。前者与石墨结构类似。 (1)50.0 g六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为______。 (2)立方氮化硼中N的配位数为________。已知立方氮化硼密度为d g·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值，立方氮化硼晶胞中面心上6个N原子相连构成正八面体，该正八面体的边长为_____________ pm(列式即可)。 【变式训练2·变题型】氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中氮化钼晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A．氮化钼的化学式为MoN2 B．相邻两个最近的N原子的距离为a nm C．晶体的密度ρ＝ g·cm－3 D．每个钼原子周围与其距离最近的钼原子有12个 【变式训练3·变考法】一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。 (1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为________；该晶体的化学式为________。 (2)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位置，称为原子的分数坐标，如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、，则C点原子的分数坐标为________________；晶胞中C、D间距离d＝________________pm。 考点二 晶体的结构和性质 知识点1 晶体的性质 1．四种晶体类型的比较 　　 类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 粒子间的相互作用力 硬度 有的很大，有的很小 熔、沸点 有的很高，有的很低 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、传热性 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________，水溶液或熔融态________ 2．晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点 一般共价晶体的熔、沸点________，分子晶体的熔、沸点________。离子晶体和金属晶体要根据物质构成粒子间的作用力大小判断，但一般介于上述两者之间。如SiO2_____NaCl_____干冰。 有的离子晶体熔点很高，如MgO。 有的金属晶体的熔点很高，如W、Cr等，有的金属晶体的熔点很低，如汞、Na、K等。 (2)同类晶体的熔沸点比较方法 ①离子晶体： 一般地，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷越多、半径越小，离子键________，熔、沸点________。如KF____KCl___KI；CaCl2______KCl。 ②共价晶体： 共价晶体结构相似时，原子半径越小，键长越短，键能________，熔、沸点________。如金刚石____碳化硅_____晶体硅。 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键________，熔、沸点________。如Al_____Mg_____Na_____K。 一般合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点____。 ④分子晶体： a．比较分子晶体的熔、沸点，要先看是否有氢键形成，若形成分子间氢键，熔、沸点________，若形成分子内氢键，则熔、沸点________。 b．对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力________，晶体的熔、沸点________。如CI4_____CBr4_____CCl4_____CF4。 c．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力________，其熔、沸点就________，如熔、沸点：CO_____N2。 d．在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就________，如沸点：正戊烷____异戊烷____新戊烷。 知识点2 常见晶体的结构 1．典型的分子晶体——干冰和冰 (1)干冰 ①干冰中的CO2分子间只存在___________，不存在________。 ②每个晶胞有_____个CO2分子，_____个原子。每个CO2分子周围有_____个紧邻分子，密度比冰的_______。 (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 H2O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 结构模型 晶胞 金刚石 二氧化硅 (2)金刚石和二氧化硅结构特点分析比较 金刚石 a．碳原子采取________杂化，键角为________ b．每个碳原子与周围紧邻的_______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 c．最小碳环由_____个碳原子组成，每个碳原子被12个六元环共用 d．每个金刚石晶胞中含有______个C原子 二氧化硅 a．Si原子采取________杂化，正四面体内O—Si—O键角为________ b．每个Si原子与____个O原子形成_____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．最小环上有____个原子，包括____个O原子和____个Si原子 d．1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为________ e．每个SiO2晶胞中含有_____个Si原子和______个O原子 得分速记 常见共价晶体的结构特点 (1)在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采用sp3杂化。 (2)金刚石晶体中每个C参与了4个C—C的形成，而在每个键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C的个数之比为1∶＝1∶2。即1 mol(12 g)金刚石中含有C—C共价键数为2NA。 (3)SiO2晶体的结构相当于将金刚石中的C原子全都换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间添加一个O原子，在晶体中只存在Si—O，不存在 Si—Si 和O—O。 (4)金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目：①金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)；②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si；③SiO2晶体中，1 mol SiO2晶体中有4 mol Si—O。 3．典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2 (1)NaCl型： ①Na＋的配位数为_____，Cl－的配位数为_____ ②与Na＋(Cl－)等距离且最近的Na＋(Cl－)有_____个 ③每个晶胞中有_____个Na＋和_____个Cl－ ④每个Cl－周围的Na＋构成____________结构 (2)CsCl型： ①在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为_____，Cl－的配位数为_____ ②每个Cs＋与_____个Cs＋等距离且最近，每个Cs＋与_____个Cl－等距离且最近 (3)CaF2型： ①Ca2＋的配位数为_____，F－配位数为______ ②每个晶胞含______个Ca2＋，_____个F－ 4．过渡晶体与混合型晶体 (1)过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。 (2)混合型晶体——石墨晶体 ①同层内，碳原子采用________杂化，以________相结合形成________________结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，使p轨道中电子可在整个平面中运动。 ②层与层之间以___________相结合。 ③石墨的二维平面结构内，每个碳原子的配位数为______，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 ④石墨晶体中C原子数与C—C数之比为________，即12 g石墨晶体中含________个C—C共价键。 ⑤石墨的典型物理性质是导电性、润滑性和高熔、沸点，其熔点比金刚石的还高。 考向1 常见晶体的类型的判断 例1 下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ) ①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和I2 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 思维建模 判断晶体类型的两种常用方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断 由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的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。 【变式训练1·变考法】下列有关晶体类型的判断正确的是(　　) A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体 B B：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体 C 锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体 D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体 【变式训练2·变载体】 下列晶体分类中正确的一组是( ) 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 A NaOH 固态Ar SO2 B H2SO4 石墨 S C CH3COONa 水晶 D Ba(OH)2 金刚石 玻璃 考向2 不同晶体的熔、沸点的比较 例2 下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述正确的是( ) A．Cl2>I2 B．SiCl4<CCl4 C．NH3>PH3 D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3 思维建模 晶体熔、沸点比较的解题思维流程 注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体，但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的。 【变式训练1·变题型】【经典习题汇编】(1) AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。则GaN的熔点_______(填“高于”或“低于”)AlN。 (2)晶体硅和碳化硅熔点较高的是_______ (填化学式)；硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如下表： 物质 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是 SiCl4　(填化学式)，沸点依次升高的原因是______________ _______________________________________________________________。 (3)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__________________________________________。 【变式训练2·变考法】根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　) AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －68 2 300 ＞3 550 1 415 沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 考向3 常见晶体的结构 例3 下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。 请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空) (1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是______。 (2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________。 (3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是____________________________________________________________________________________。 (4)每个Cu晶胞中实际占有______个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为______。 (5)冰的熔点远高于干冰的重要原因是______________________________。 【变式训练1·变题型】碳化硅(SiC)晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体中存在极性键和非极性键 C．该晶体中Si的化合价为－4 D．该晶体中C的杂化类型为sp3 【变式训练2·变载体】有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体 B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋ C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构 D．该气态团簇分子的分子式为EF 1．（天津卷2024）我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是 A．SiC是离子化合物 B．SiC晶体的熔点高、硬度大 C．核素14C的质子数为8 D．石墨烯属于烯烃 2．（天津卷2024）白磷(P4)在高温下可分解为P2，即P4(g) = P2(g)。已知P4中P—P的键能为209kJ/ mol。P2中 P≡P的键能为523kJ/ mol。下列说法错误的是 A．P4晶体为分子晶体 B．P2分子中含有σ键和π键 C．P4与P2互为同素异形体 D．根据键能估算上述反应的△H=-208 kJ/ mol 3．(1)（天津卷2024）晶体Ge与金刚石具有类似的晶体结构，其晶胞如图，在该晶胞中，Ge原子的数目为 。 (2)（天津卷2022）钠某氧化物晶胞如下图，图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为_______。 (3)（天津卷2023）铜的一种化合物的晶胞如图所示，其化学式为______。 (4)（天津卷2023）硫磺()的晶体类型是______。 4．（2025·河北卷）化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是 选项 宏观现象 微观解释 A 氮气稳定存在于自然界中 氮分子中存在氮氮三键，断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 离子晶体中离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低 5．（2025·山东卷）物质性质与组成元素的性质有关，下列对物质性质差异解释错误的是 性质差异 主要原因 A 沸点： 电离能： B 酸性： 电负性： C 硬度：金刚石>晶体硅 原子半径： D 熔点： 离子电荷： 6．（2025·甘肃卷）物质的结构决定性质，下列事实与结构因素无关的是 选项 事实 结构因素 A K与Na产生的焰色不同 能量量子化 B 的沸点高于 分子间作用力 C 金属有良好的延展性 离子键 D 刚玉的硬度大，熔点高 共价晶体 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$