第10讲 离子晶体 共价晶体 分子晶体（复习讲义）（上海专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第10讲 离子晶体 共价晶体 分子晶体 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 离子键与离子晶体 知识点1 离子键 知识点2 离子晶体 考向1 离子键与离子晶体 考向2 离子晶体晶胞的分析 考向3 离子晶体晶胞的应用与计算 考点二 共价晶体 知识点1 共价晶体 知识点2 典型共价晶体的结构模型 考向1常见共价晶体的结构 考向2共价晶体的性质 考点三 分子晶体 知识点1 分子晶体 知识点2 典型分子晶体的结构模型 知识点3典型混合型晶体——石墨的结构特点 知识点4 过渡晶体 考向1 分子晶体的性质 考向2 典型的分子晶体分析 考向3 混合晶体结构及性质 【思维建模】石墨晶体的结构特点 考向4 晶体熔沸点高低的比较 【思维建模】晶体熔、沸点的比较方法 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 离子晶体 非选择题 上海卷T二，6 T三，4、5 共价晶体 非选择题 —— —— 分子晶体 非选择题 —— 上海卷T三，3 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，自2024年以来上海高考化学试题采用新的命题形式，共五个大题，均为非选择题，对离子晶体、共价晶体和分子晶体有所涉及，由于受题量限制，考查不多等。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考，将以典型元素化合物、新材料、新技术为背景为载体，离子晶体、共价晶体、分子晶体将嵌入元素及化合物、物质结构与性质、化学工艺流程、综合实验设计与评价等大题中进行考查，具有一定的应用性。 复习目标： 1．知道离子键的概念、形成条件及判断方法。 2．掌握离子晶体的概念，了解离子晶体的组成、结构、性质特点。 3．能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙等的晶体结构，会计算晶胞中的粒子数。 4．了解离子晶体主要性质，能从晶体结构的微观角度去解释物质的物理性质。 5．能根据晶体的结构、性质等辨识常见的共价晶体和分子晶体。 6．知道共价晶体和分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 7．能从微观角度分析共价晶体和分子晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 8．能借助金刚石、二氧化硅、冰和干冰等典型晶体的晶胞模型，理解共价晶体和分子晶体中微粒的堆积模型。 ( ) 考点一 离子键与离子晶体 知识点1 离子键 1．定义：在离子化合物中，由正、负离子之间通过________________所形成的________叫做离子键。 2．构成粒子：正离子和负离子。 3．特征：没有________性和________性。通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个异电性离子。因此，离子键没有方向性和饱和性。 4．形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于________，即活泼的金属(如ⅠA、ⅡA族)元素和活泼的非金属(如VIA、VIIA族)元素。 5．影响因素：离子半径和离子所带的电荷会影响离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带的电荷数越大，离子键就越________。 6．配位数：一个离子周围最邻近的________离子的数目。 知识点2 离子晶体 1．离子晶体 离子晶体 构成微粒 ________________ 粒子间的相互作用力 _______________ 方向性和饱和性 ________方向性，________饱和性 离子键强弱 阴、阳离子半径越______，所带电荷数越_____，离子键越强。 硬度 ________ 熔、沸点 较高 溶解性 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 ________不导电，________________导电 物质类别及举例 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 2．离子晶体的性质 性质 原因 熔沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越_____，熔、沸点越_____ 硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的________。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 导电性 不导电，但熔融或溶于水后能________。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力， 成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而________。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而________ 溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子 延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无________性 3．结构模型 NaCl型 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－ CsCl型 在晶体中，每个Cl－吸引_____个Cs＋，每个Cs＋吸引_____个Cl－，配位数为_____ CaF2型 在晶体中，F－的配位数为_____，Ca2＋的配位数为_____，晶胞中含_____个Ca2＋，含_____个F－。晶胞中F－在体对角线的_____处 得分速记 (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。 (2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。 (3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。 (4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。 (5)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。 考向1 离子键与离子晶体 例1(2025·上海市静安区高三一模调研)无色晶体NH4N3也是一种具有含能材料特性的化合物，易爆炸，能产生大量气体，晶胞结构如下图所示。 (1)该晶体属于___________。 A．共价晶体 B．分子晶体 C．离子晶体 D．金属晶体 (2)晶胞中NH4+的数目为 ，晶胞密度为 g·cm-3。 思维建模 离子晶体的组成与判断 (1)离子晶体中除含离子键外也可能含其他化学键，如(NH4)2SO4中除含离子键外，还含有共价键。 (2)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。 (3)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。 (4)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。 【变式训练1·变载体】下列说法中正确的是____________。 A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物 C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高 D．离子化合物中可能只含有非金属元素 【变式训练2·变考法】下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是____________。 A．具有较高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电 C．可溶于水 D．固态不导电，熔融状态能导电 【变式训练3·变题型】自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明CaF2是离子晶体的是____________。 A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 考向2 离子晶体的晶胞分析 例2几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是____________。 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．若ZnS的晶胞边长为a pm，则Zn2+与S2-之间最近距离为 C．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为12 D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【变式训练1·变载体】以Li2O晶胞的某一顶点为原点建立坐标系，沿x、y、z轴的晶胞投影均如图所示。下列说法错误的是____________。 A．熔点：Li2O＞Na2O＞K2O B．Li2O晶体中，O2－的配位数为6 C．Li2O晶体中，与O2－等距且最近的O2－个数为12 D．若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为anm 【变式训练2·变载体】利用K4[Fe(CN)6]与Fe3+反应生成蓝色沉淀可检验Fe3+的存在。该沉淀物晶胞的结构如图所示(K+未画出)。下列说法错误的是 ____________。 A．一个晶胞中K+个数为6 B．晶体的化学式为KFe[Fe(CN)6] C．晶体中与每个Fe3+距离相等且最近的CN-为6个 D．一个晶胞中Fe2+个数为4 【变式训练3·变题型】NaCl晶体模型如下图所示： (1)在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引________个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着________个Na＋，在NaCl晶胞中含有________个Na＋、________个Cl－，晶体中每个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有________个。 (2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是________。 A．相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和 B．与氯化铯晶体结构相同 C．每个Na＋与6个Cl－作为近邻 考向3 离子晶体的晶胞综合应用与计算 例3(2025·上海祟明区二模)Li、Fe、Se可形成一种新型超导材料，其晶胞结构如图所示。 (1)该超导材料化学式为___________；距离Se原子最近的Fe原子的个数为___________。 (2)晶胞的部分参数如图所示，且晶胞棱边夹角均为90°，晶体密度为___________(阿伏加德罗常数用NA表示)。 【变式训练1·变载体】(2025·上海市奉贤区高三一模调研)某含Cu2+的晶体晶胞结构如图所示。该晶胞中负离子为CN-(部分示例位置已用箭头标出)，CN-连接着每一对相邻的Fe3+与Cu2+。已知该晶胞棱长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)该晶胞中距Cu2+最近且等距的K+有 个。 (2)该晶体的化学式为 ，晶体密度为 g∙cm-3(列出代数式)。 【变式训练2·变载体】(2025·上海市闵行区高三一模调研)硼氢化钠(NaBH4)水解生成氢气：NaBH4(s)＋2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH＜0，是一种环境友好的固体储氢材料。NaBH4的晶胞结构如图所示，已知NA为阿伏加德罗常数的值，则NaBH4晶体的密度ρ=_____ g· cm-3。(用含a、NA的代数式表示，1nm=10-7cm) 【AI技术与学科知识结合】(2025·上海市浦东新区教学质量检测)某同学采用AI技术结合计算化学方法，模拟预测了熔融的CaO和MgO冷却结晶的产物结构，得到一种类似NaCl晶胞的结构，如下图所示。 (7)该结构中Ca2+周围最近的Mg2+有_______个。 A．2 B．4 C．6 D．8 (8)已知一个该晶胞的体积为9.61×10-23cm-3，计算该晶体的密度ρ=_____ g· cm-3。(NA的数值取6.02×1023，计算结果精确到小数点后2位) (9)用AI输出的另一种晶胞结构是：上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+，判断这种新晶胞的结构是否合理，并写出判断依据_______。 ( ) 考点二 共价晶体 知识点1共价晶体 1．定义：所有原子都以________键相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2．结构特点： (1)构成微粒：________ (2)微粒间作用力：________键 (3)结构特征：①晶体中只存在________键，原子间全部通过共价键相结合。晶体中原子不遵循密堆积原则。②整块晶体是一个三维的共价键________状结构，不存在单个分子，是一个“巨分子”，又称原子晶体。 3．常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 知识点2典型共价晶体的结构模型 金刚石晶体 ①金刚石晶体中，每个C与另外______个C形成共价键，碳原子采取______杂化，C—C—C夹角是________，最小的环是______元环。每个C被______个六元环共用。含有1 mol C的金刚石中形成的C—C共价键有______mol。 ②在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的______处。每个晶胞含有______个C 二氧化硅晶体 SiO2晶体中，每个Si原子与______个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环是______元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是______原子。1 mol SiO2晶体中含Si—O键数目为______，在SiO2晶体中Si、O原子均采取______杂化。低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，具有________。 得分速记 (1)共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在；而分子晶体中存在真实的分子。 (2)共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如SiO2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1∶2。而分子晶体的化学式表示真实的组成。 (3)由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。 考向1 常见共价晶体的结构 例1将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是____________。 A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同 B．Si3N4晶体是立体网状结构 C．共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 【变式训练1·变考法】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 ____________。 A．124 g P4含有的P—P键的个数为6NA B．28 g晶体硅中含有的Si—Si键的个数为4NA C．12 g金刚石中含有的C—C键的个数为1.5NA D．60 g SiO2中含Si—O键的个数为2NA 【变式训练2·变载体】Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是____________。 A．氮化铝属于分子晶体 B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具 C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子 D．氮化铝晶体中Al的配位数为2 【变式训练3·变载体】可以从金刚石的晶体结构建立金刚石晶胞结构。下列说法正确的是____________。 A．晶体结构和晶胞结构是金刚石结构的两种呈现方式 B．晶体结构中，晶胞结构中 C．晶体结构中的最小环是6元环，晶胞结构中的最小环是12元环 D．晶体结构中所有的碳原子都参与成键，晶胞结构中部分碳原子没有成键 考向2 共价晶体的性质 例2(2025·上海长宁区二模)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是_______。 A. 金刚石(C) B. 单晶硅(Si) C. 金刚砂(SiC) D. 氮化硼(BN，立方相) 【变式训练1·变载体】碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是____________。 A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅 B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅 C．三种晶体中的单元都是四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体 【变式训练2·变考法】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是____________。 A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B．无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电 D．熔点-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 【变式训练3·变题型】下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是____________。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ ( ) 考点三 分子晶体 知识点1分子晶体 1．概念及粒子间作用力 分子晶体 构成微粒 ______ 粒子间的相互作用力 ___________ (某些含氢键) 硬度 较小 熔、沸点 较低 溶解性 ____________ 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 2．堆积方式 项目 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有____________，无______ 有分子间______，它具有______ 空间特点 每个分子周围一般有______个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的______ 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有____________ H2O、NH3、CH4等 部分____________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分____________ CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的______ HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数_________ 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 知识点2 典型分子晶体的结构模型 干冰的晶体结构 干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有_____个，属于分子________。每个晶胞中含有_____个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等 冰的晶体结构 冰的结构模型中，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。晶胞结构与金刚石相似，含有_____个H2O 知识点3 混合型晶体——石墨的结构特点 1．晶体模型 2．结构特点——层状结构 (1)同层内碳原子采取_____杂化，以共价键(σ键)结合，形成____________________。 (2)层与层之间靠__________维系。 (3)石墨的二维结构内，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。 3．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于__________。 4．性质：熔点__________、质软、_____导电等。 知识点4 过渡晶体 __________的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的__________晶体。 (1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表。 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 由表中数据可知，以上4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的__________晶体。 (2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如__________等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如__________、__________等。 (3)像第三周期后几种元素的氧化物如P2O5、SO3、Cl2O7等都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小了，而且共价键也不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。 考向1 分子晶体的性质 例1(2025·上海祟明区二模)已知SeO2与SO2的部分性质如下表： 物 质 状态(常温) 熔 点 SeO2 固体 340-350℃ SO2 气体 -755℃ 根据X射线衍射分析，SeO2晶体具有如图所示的长链状结构，请解释SeO2与SO2熔点差异较大的可能原因___________。 【变式训练1·变考法】分子晶体具有某些特征的本质原因是____________。 A．组成晶体的基本微粒是分子 B．熔融时不导电 C．基本构成微粒间以分子间作用力相结合 D．熔点一般比较低 【变式训练2·变考法】下列说法正确的是____________。 A．CH4比SiH4稳定原因：原子半径C<Si，键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H B．CO2、CHCl3、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【变式训练3·变题型】(2025·上海市金山区高三一模调研)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图所示。 (1)硼酸晶体中存在的作用力有 。 A．离子键 B．共价键 C．配位键  D．范德华力 1mol该晶体中含有 mol氢键。解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因 。 (2)硼酸可由三卤化硼(BX3)水解而成，机理如下图。从结构的角度解释CCl4水解反应很难进行的原因 。 考向2 典型分子晶体分析 例2如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是____________。 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 【变式训练1·变载体】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是____________。 A．CO2分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 【变式训练2·变载体】碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是____________。 A．碘晶体熔化时需克服共价键 B．1个碘晶胞中含有4个碘分子 C．晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2有6个 【变式训练3·变载体】甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是____________。 A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 考向3 混合晶体结构及性质 例2(2025·上海市金山区高三一模调研)BN的两种晶型：六方晶型(类似于石墨)及立方晶型(类似于金刚石)，结构如下图。下列说法正确的是 。 A．六方氮化硼晶体层间存在化学键 B．六方氮化硼结构与石墨相似，能导电 C．两种晶体中的B和N之间的化学键均为极性共价键 D．立方氮化硼含有σ键和π键，属于共价晶体，所以硬度大 立方相氮化硼晶体中，氮的配位数是 ，其晶胞参数为a pm，则用含a的代数式表示硼和氮的最短距离d= pm。 思维建模 石墨的结构特点 1．结构特点——层状结构 (1)同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平行且相互重叠，p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。 2．晶体类型 石墨晶体中，既有共价键又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 【变式训练1·变考法】下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是____________。 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 【变式训练2·变载体】磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是____________。 A．白磷和黑磷晶体中P原子杂化方式分别为sp3和sp2 B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5NA C．白磷的熔点高于黑磷 D．黑磷晶体属于共价晶体 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·上海市浦东新区高三一模调研)碳的常见单质有金刚石、石墨和C60。最近我国科学家合成出了新型共价晶体碳材料：T-碳，可以看做金刚石晶胞中的一个碳原子被四个碳原子构成的一个正四面体结构单元替代，结构如下图所示。 (1)下列关于含碳的物质和材料的说法中，正确的是___________。 A．金刚石、石墨、C60互为同分异构体 B．T-碳晶体不具有各向异性 C．C60晶体中存在的微粒间作用力是共价键和分子间作用力 D．已知 ，则石墨比金刚石更加稳定 (2)结合下表中的数据和石墨的晶体结构，解释说明石墨硬度小于金刚石，但是熔点却高于金刚石。 石墨 金刚石 碳碳键键长/pm 142 154 莫氏硬度 1~2 10 熔点/℃ 3652~3697 3550 (3)已知T-碳的晶胞边长为acm，则T-碳的密度ρ=_____ g· cm-3。(用含有a和NA的代数式表示) 考向4 晶体熔沸点高低的比较 例4下列各组物质中，按沸点由低到高的顺序排列正确的是____________。 A．H2O、H2S、H2Se、H2Te B．CH4、CCl4、CBr4、CI4 C．金刚石、P4、O2 D．碳化硅、二氧化硅、晶体硅 思维建模 晶体熔、沸点的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 (2)相同类型晶体 ①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg<Al。 ②离子晶体：A．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。B．阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。 ③原子晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。 ④分子晶体：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。 (3)离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高 【变式训练1·变载体】下列关于物质的熔沸点高低顺序中，正确的是____________。 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B．NaF>NaCl>NaBr C．邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 D．生铁>纯铁>钠 【变式训练2·变考法】(2024·上海二模)下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是____________。 A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱 B．NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低 C．Li、Na、K的熔点逐渐降低 D．SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高 【变式训练3·变题型】 (2025·上海长宁区二模)早在青铜器时代，人类就认识了与碳硅同主族的锡。锡的卤化物熔点数据如下表， 物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 (1)SnCl4气态分子的空间构型是_______。 A. 正四面体形 B. 三角锥形 C. 角形 D. 直线形 (2)结合变化规律说明上述熔点变化的原因：_______。 1．(2025·上海卷T二，6)图晶胞号O原子，若晶胞仅含1个完整WO42-四面体，组成该四面体的O编号是 。 2．(2025·浙江1月卷，17)(2)某化合物的晶胞如图。 ①化学式是 ； ②将0.01mol该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中，实验现象是 (从酸碱性和溶解性角度推测)。 (3)两分子H3PO4(Ka3=4.8×10-13)脱水聚合得到一分子H4P2O7(Ka3=2.0×10-7)，从PO43-、HP2O73-的结构角度分析Ka3差异的原因 。 3．(2025·北京卷，15)(3)[Mg(NH3)6]Cl2的晶胞是立方体结构，边长为anm，结构示意图如下。 ①[Mg(NH3)6]Cl2的配体中，配位原子是 。 ②已知[Mg(NH3)6]Cl2的摩尔质量为M g·molˉ1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 g· cm-3。(1nm=10-7cm) 4．(2024·上海卷T三，3)铝的三种化合物的沸点如下表所示： 铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 沸点 1500 370 430 解释三种卤化物沸点差异的原因 。 5．(2024·上海卷T三，4、5)已如Al2Br6的晶胞如图所示(已知结构为平行六面体，各棱长不相等，Al2Br6在棱心) 4．该晶体中，每个Al2Br6，距离其最近的有_______个。 A．4 B．5 C．8 D．12 5．已知，一个晶胞的体积。求Al2Br6的晶胞密度 。 21 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲 离子晶体 共价晶体 分子晶体 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 离子键与离子晶体 知识点1 离子键 知识点2 离子晶体 考向1 离子键与离子晶体 考向2 离子晶体晶胞的分析 考向3 离子晶体晶胞的应用与计算 考点二 共价晶体 知识点1 共价晶体 知识点2 典型共价晶体的结构模型 考向1常见共价晶体的结构 考向2共价晶体的性质 考点三 分子晶体 知识点1 分子晶体 知识点2 典型分子晶体的结构模型 知识点3典型混合型晶体——石墨的结构特点 知识点4 过渡晶体 考向1 分子晶体的性质 考向2 典型的分子晶体分析 考向3 混合晶体结构及性质 【思维建模】石墨晶体的结构特点 考向4 晶体熔沸点高低的比较 【思维建模】晶体熔、沸点的比较方法 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 离子晶体 非选择题 上海卷T二，6 T三，4、5 共价晶体 非选择题 —— —— 分子晶体 非选择题 —— 上海卷T三，3 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，自2024年以来上海高考化学试题采用新的命题形式，共五个大题，均为非选择题，对离子晶体、共价晶体和分子晶体有所涉及，由于受题量限制，考查不多等。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考，将以典型元素化合物、新材料、新技术为背景为载体，离子晶体、共价晶体、分子晶体将嵌入元素及化合物、物质结构与性质、化学工艺流程、综合实验设计与评价等大题中进行考查，具有一定的应用性。 复习目标： 1．知道离子键的概念、形成条件及判断方法。 2．掌握离子晶体的概念，了解离子晶体的组成、结构、性质特点。 3．能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙等的晶体结构，会计算晶胞中的粒子数。 4．了解离子晶体主要性质，能从晶体结构的微观角度去解释物质的物理性质。 5．能根据晶体的结构、性质等辨识常见的共价晶体和分子晶体。 6．知道共价晶体和分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 7．能从微观角度分析共价晶体和分子晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 8．能借助金刚石、二氧化硅、冰和干冰等典型晶体的晶胞模型，理解共价晶体和分子晶体中微粒的堆积模型。 ( ) 考点一 离子键与离子晶体 知识点1 离子键 1．定义：在离子化合物中，由正、负离子之间通过静电相互作用所形成的化学键叫做离子键。 2．构成粒子：正离子和负离子。 3．特征：没有饱和性和方向性。通常情况下，阴、阳离子可以看成是球形对称的，其电荷分布也是球形对称的，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个异电性离子。因此，离子键没有方向性和饱和性。 4．形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于1.7，即活泼的金属(如ⅠA、ⅡA族)元素和活泼的非金属(如VIA、VIIA族)元素。 5．影响因素：离子半径和离子所带的电荷会影响离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带的电荷数越大，离子键就越强。 6．配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。 知识点2 离子晶体 1．离子晶体 离子晶体 构成微粒 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 离子键 方向性和饱和性 没有方向性，没有饱和性 离子键强弱 阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。 硬度 较大 熔、沸点 较高 溶解性 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 物质类别及举例 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 2．离子晶体的性质 性质 原因 熔沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高 硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎 导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力， 成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电 溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子 延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性 3．结构模型 NaCl型 在晶体中，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－ CsCl型 在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8 CaF2型 在晶体中，F－的配位数为4，Ca2＋的配位数为8，晶胞中含4个Ca2＋，含8个F－。晶胞中F－在体对角线的处 得分速记 (1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。 (2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。 (3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。 (4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。 (5)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。 考向1 离子键与离子晶体 例1(2025·上海市静安区高三一模调研)无色晶体NH4N3也是一种具有含能材料特性的化合物，易爆炸，能产生大量气体，晶胞结构如下图所示。 (1)该晶体属于___________。 A．共价晶体 B．分子晶体 C．离子晶体 D．金属晶体 (2)晶胞中NH4+的数目为 ，晶胞密度为 g·cm-3。 【答案】(1)C (2)4 【解析】(1)NH4N3是由NH4+和N3-通过离子键结合形成的晶体，属于离子晶体，故选C；(2)由图可知，晶胞中有4个NH4+在晶体内部，晶胞中NH4+的数目为4；该晶胞中有NH4+4个，N3-有8，晶胞的质量为，密度为==g/cm3。 思维建模 离子晶体的组成与判断 (1)离子晶体中除含离子键外也可能含其他化学键，如(NH4)2SO4中除含离子键外，还含有共价键。 (2)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。 (3)含有阳离子的晶体不一定是离子晶体，也可能是金属晶体。 (4)离子晶体中不一定不含分子，如CuSO4·5H2O晶体。 【变式训练1·变载体】下列说法中正确的是____________。 A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B．第ⅠA族元素与第ⅦA族元素形成的化合物一定是离子化合物 C．离子化合物的熔点一定比共价化合物的熔点高 D．离子化合物中可能只含有非金属元素 【答案】D 【解析】形成离子键的阴、阳离子之间不但存在阴、阳离子之间的相互吸引，也存在着电子之间的相互排斥和原子核之间的相互排斥，A项错误；氢是第ⅠA族元素，HX都是共价化合物，B项错误；NaCl是离子化合物，SiO2是共价化合物，但前者的熔点较低，C项错误；NH4Cl、(NH4)2SO4等都是只含有非金属元素的离子化合物，D项正确。 【变式训练2·变考法】下列性质中，可以较充分说明某晶体是离子晶体的是____________。 A．具有较高的熔点 B．固态不导电，水溶液能导电 C．可溶于水 D．固态不导电，熔融状态能导电 【答案】D 【解析】A项，SiO2晶体熔点也较高，但不是离子晶体；B项，HCl晶体的水溶液也能导电，也不是离子晶体；C项，有些晶体如固体氨溶于水，不属于离子晶体；D项，离子晶体固态时不能导电，在熔融时可导电。 【变式训练3·变题型】自然界中的CaF2又称萤石，是一种难溶于水的固体，属于典型的离子晶体。下列实验一定能说明CaF2是离子晶体的是____________。 A．CaF2难溶于水，其水溶液的导电性极弱 B．CaF2的熔、沸点较高，硬度较大 C．CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电 D．CaF2在有机溶剂(如苯)中的溶解度极小 【答案】C 【解析】离子晶体是由阴、阳离子构成的，熔化时克服的是离子键，产生自由移动的离子，能导电，而分子晶体、原子晶体熔化时，不能产生自由移动的离子，不导电，所以CaF2固体不导电，但在熔融状态下可以导电，一定能说明CaF2是离子晶体。 考向2 离子晶体的晶胞分析 例2几种离子晶体的晶胞如图所示，则下列说法正确的是____________。 A．熔沸点：NaCl<CsCl B．若ZnS的晶胞边长为a pm，则Zn2+与S2-之间最近距离为 C．在NaCl晶胞中，距离Na+最近且等距的Na+数目为12 D．上述三种晶胞中，其阳离子的配位数大小关系为ZnS<NaCl<CsCl 【答案】CD 【解析】A．NaCl和CsCl均为离子晶体，Na+半径小于Cs+半径越小，离子间的离子键越强，熔沸点越高，因此熔沸点：NaCl＞CsCl，A错误；B．Zn2+与S2-之间最近距离为体对角线1/4，ZnS的晶胞边长为a pm，则最近距离为：a/4 pm，B错误；C．由图可知在NaCl晶胞中，距离Na+最近的Na+有12个，C正确；D．ZnS中阳离子配位数为4，NaCl中阳离子配位数为6，CsCl中阳离子配位数为8，因此阳离子的配位数大小关系：ZnS<NaCl<CsCl，D正确；故选CD。 【变式训练1·变载体】以Li2O晶胞的某一顶点为原点建立坐标系，沿x、y、z轴的晶胞投影均如图所示。下列说法错误的是____________。 A．熔点：Li2O＞Na2O＞K2O B．Li2O晶体中，O2－的配位数为6 C．Li2O晶体中，与O2－等距且最近的O2－个数为12 D．若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为anm 【答案】BD 【解析】根据Li2O晶胞的投影图，可知白球位于晶胞的顶点和面上，故个数为8×1/8＋6×1/2＝4，根据化学式Li2O，可推测黑球在体内，有8个，如图为。A项，半径越小晶格能越大，熔点越高，半径Li＋＜Na＋＜K＋，故熔点Li2O＞Na2O＞K2O，正确；B项，根据分析可得，O2－的配位数为8，错误；C项，根据分析可得，如图与O2－等距且最近的O2－个数为12，正确；D项，若Li2O的晶胞参数为anm，则Li＋与O2－的最近距离为/4 anm，故D错误；故选BD。 【变式训练2·变载体】利用K4[Fe(CN)6]与Fe3+反应生成蓝色沉淀可检验Fe3+的存在。该沉淀物晶胞的结构如图所示(K+未画出)。下列说法错误的是 ____________。 A．一个晶胞中K+个数为6 B．晶体的化学式为KFe[Fe(CN)6] C．晶体中与每个Fe3+距离相等且最近的CN-为6个 D．一个晶胞中Fe2+个数为4 【答案】A 【解析】晶胞的结构中，Fe3+的个数为4×=，Fe2+的个数为4×=，CN-的个数为12×=3，根据电荷守恒：N(K+)+N(Fe3+)×3+N(Fe2+)×2=N(CN-)，可得N(K+)=，则晶体的化学式为KFe[Fe(CN)6]。一个晶胞中的K+个数=×8=4，故A错误；晶体的化学式为KFe[Fe(CN)6]，故B正确；依据晶胞的结构可知晶体中与每个Fe3+距离相等且最近的CN-共有6个，故C正确；一个晶胞中Fe2+个数为×8=4，故D正确。 【变式训练3·变题型】NaCl晶体模型如下图所示： (1)在NaCl晶体中，每个Na＋周围同时吸引________个Cl－，每个Cl－周围也同时吸引着________个Na＋，在NaCl晶胞中含有________个Na＋、________个Cl－，晶体中每个Na＋周围与它距离最近且相等的Na＋共有________个。 (2)对于氯化钠晶体，下列描述正确的是________。 A．相邻的正、负离子核间距等于正、负离子半径之和 B．与氯化铯晶体结构相同 C．每个Na＋与6个Cl－作为近邻 【答案】(1)6 6 4 4 12 (2)C 【解析】(1)在氯化钠晶体中，一个Na＋位于晶胞的中心，12个Na＋分别位于晶胞的12条棱上，则属于该晶胞的Na＋相当于3个，因此一个晶胞中共含有4个Na＋，8个Cl－分别位于晶胞的8个顶点上，则属于该晶胞的Cl－相当于1个，6个Cl－分别位于晶胞的6个面心上，则属于该晶胞的Cl－相当于3个，所以一个晶胞中共含有4个Cl－。可见NaCl晶体中Na＋、Cl－的个数比为1∶1；图中位于晶胞中心的Na＋实际上共有3个平面通过它，通过中心Na＋的每个平面都有4个Na＋位于平面的四角，这4个Na＋与中心Na＋距离最近且距离相等。所以在NaCl晶体中，每个Na＋周围与它距离最近且距离相等的Na＋共有12个，按相似的方法可推出每个Cl－周围与它最近且距离相等的Cl－也共有12个；(2)氯化铯晶体结构呈体心立方堆积，B错误，氯化钠晶体中以Na＋为中心向三维方向伸展，有6个Cl－近邻，C正确，相邻的正、负离子核间距不等于正、负离子半径之和，A错误。 考向3 离子晶体的晶胞综合应用与计算 例3(2025·上海祟明区二模)Li、Fe、Se可形成一种新型超导材料，其晶胞结构如图所示。 (1)该超导材料化学式为___________；距离Se原子最近的Fe原子的个数为___________。 (2)晶胞的部分参数如图所示，且晶胞棱边夹角均为90°，晶体密度为___________(阿伏加德罗常数用NA表示)。 【答案】(1)LiFe2Se2 4 (2) 【解析】(1)由晶胞结构可知，Li原子个数为：8×+1=2，Fe个数为8×=4，Se原子个数为：8×+2=4，则该超导材料的化学式为LiFe2Se2，距离Se原子最近的Fe原子的个数为4。(2)由晶胞结构可知，Li原子个数为：8×+1=2，Fe个数为8×=4，Se原子个数为：8×+2=4，晶体密度为=。 【变式训练1·变载体】(2025·上海市奉贤区高三一模调研)某含Cu2+的晶体晶胞结构如图所示。该晶胞中负离子为CN-(部分示例位置已用箭头标出)，CN-连接着每一对相邻的Fe3+与Cu2+。已知该晶胞棱长为anm，NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)该晶胞中距Cu2+最近且等距的K+有 个。 (2)该晶体的化学式为 ，晶体密度为 g∙cm-3(列出代数式)。 【答案】(1)4 (2) KCuFe(CN)6 【解析】在某含Cu2+的晶胞结构中，钾离子位于体内，钾离子的数目为4；Cu2+位于体心和棱上，则该晶胞中所含Cu2+的数目为=4；Fe3+位于面心和顶点，则该晶胞中所含Fe3+的数目为=4。则该晶胞中，K+、Cu2+、Fe3+的个数比为4:4:4=1:1:1。(1)该晶胞中，K+位于4个Cu2+和4个Fe3+构成的小立方体的体心，则距K+最近且等距的Cu2+有4个，而该晶胞中，K+、Cu2+的个数比为1:1，则距Cu2+最近且等距的K+有4个。(2)由分析可知，该晶胞中，K+、Cu2+、Fe3+的个数比为4:4:4=1:1:1，依据电荷守恒，该晶胞中，K+、Cu2+、Fe3+、CN-的个数比为1:1:1:(1×1+1×2+1×3)= 1:1:1:6，所以该晶体的化学式为KCuFe(CN)6，晶体密度为=g∙cm-3。 【变式训练2·变载体】(2025·上海市闵行区高三一模调研)硼氢化钠(NaBH4)水解生成氢气：NaBH4(s)＋2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH＜0，是一种环境友好的固体储氢材料。NaBH4的晶胞结构如图所示，已知NA为阿伏加德罗常数的值，则NaBH4晶体的密度ρ=_____ g· cm-3。(用含a、NA的代数式表示，1nm=10-7cm) 【答案】 【解析】BH4-个数，Na+个数，设NA为阿伏加德罗常数的值，1nm=10-7cm，则硼氢化钠晶体的密度g·cm-3。 【AI技术与学科知识结合】(2025·上海市浦东新区教学质量检测)某同学采用AI技术结合计算化学方法，模拟预测了熔融的CaO和MgO冷却结晶的产物结构，得到一种类似NaCl晶胞的结构，如下图所示。 (7)该结构中Ca2+周围最近的Mg2+有_______个。 A．2 B．4 C．6 D．8 (8)已知一个该晶胞的体积为9.61×10-23cm-3，计算该晶体的密度ρ=_____ g· cm-3。(NA的数值取6.02×1023，计算结果精确到小数点后2位) (9)用AI输出的另一种晶胞结构是：上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+，判断这种新晶胞的结构是否合理，并写出判断依据_______。 【答案】(7)D (8)3.32 (9)不合理，因为替换后，Mg2+周围都是Ca2+和Mg2+，同种电荷相互排斥，不稳定(或正负化合价代数和不为零，或正负电荷数不相等) 【解析】(7)由晶胞结构可知，以位于面心的Ca2+为研究对象，Ca2+周围最近的Mg2+有8个，距离为面对角线的一半，故选D。 (8)该晶胞中Ca2+的个数为=4，Mg2+的个数为=2，O2-的个数为=4，已知一个该晶胞的体积为，计算该晶体的密度=3.32。 (9)用AI输出的另一种晶胞结构是：上图晶胞体心的O2-被替换为Mg2+，这种新晶胞的结构不合理，原因是替换后，Mg2+周围都是，Ca2+和Mg2+，同种电荷相互排斥，不稳定(或正负化合价代数和不为零，或正负电荷数不相等)。 ( ) 考点二 共价晶体 知识点1共价晶体 1．定义：所有原子都以共价键相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2．结构特点： (1)构成微粒：原子 (2)微粒间作用力：共价键 (3)结构特征：①晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键相结合。晶体中原子不遵循密堆积原则。②整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个分子，是一个“巨分子”，又称原子晶体。 3．常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 知识点2典型共价晶体的结构模型 金刚石晶体 ①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是6元环。每个C被12个六元环共用。含有1 mol C的金刚石中形成的C—C共价键有2 mol。 ②在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的处。每个晶胞含有8个C 二氧化硅晶体 SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。1 mol SiO2晶体中含Si—O键数目为4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，具有手性。 得分速记 (1)共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在；而分子晶体中存在真实的分子。 (2)共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如SiO2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1∶2。而分子晶体的化学式表示真实的组成。 (3)由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。 考向1 常见共价晶体的结构 例1将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是____________。 A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同 B．Si3N4晶体是立体网状结构 C．共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 【答案】B 【解析】SiCl4是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子间作用力，化学键不断裂。Si3N4是共价晶体，为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大，故C3N4的熔点比Si3N4的高。 【变式训练1·变考法】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 ____________。 A．124 g P4含有的P—P键的个数为6NA B．28 g晶体硅中含有的Si—Si键的个数为4NA C．12 g金刚石中含有的C—C键的个数为1.5NA D．60 g SiO2中含Si—O键的个数为2NA 【答案】A 【解析】白磷是正四面体结构，1个白磷分子中含有6个P—P键，124 g白磷的物质的量是124 g÷124 g/mol=1 mol，124 g P4中含P—P键的数目为6NA，A正确；28 g晶体硅中n(Si)=1 mol，每个Si原子形成4条Si—Si键，每个Si—Si键由2个Si原子共用，则28 g晶体硅中含Si—Si键的数目为2NA，B不正确；12 g金刚石中n(C)=1 mol，金刚石中n(C)∶n(C—C键)=1∶2，12 g金刚石中含有的C—C键的个数为2NA，C不正确；60 g SiO2的物质的量为1 mol，二氧化硅中平均每个硅原子形成的Si—O键的个数为4，则60 g SiO2中含Si—O键的个数为4NA，D不正确。 【变式训练2·变载体】Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是____________。 A．氮化铝属于分子晶体 B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具 C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子 D．氮化铝晶体中Al的配位数为2 【答案】B 【解析】A项，硬度高、熔点高一般不会是分子晶体，描述错误，A不符题意；B项，硬度高、熔点高正好适合在高温环境下切割金属的道具材料，描述正确，B符合题意；C项，根据晶胞结构，顶点和体心有Al原子，故晶胞含有Al原子个数为，描述错误，C不符题意；D项，由晶胞体心的Al原子周围的N原子个数可知，Al原子的配位数应是4，描述错误，D不符题意。 【变式训练3·变载体】可以从金刚石的晶体结构建立金刚石晶胞结构。下列说法正确的是____________。 A．晶体结构和晶胞结构是金刚石结构的两种呈现方式 B．晶体结构中，晶胞结构中 C．晶体结构中的最小环是6元环，晶胞结构中的最小环是12元环 D．晶体结构中所有的碳原子都参与成键，晶胞结构中部分碳原子没有成键 【答案】A 【解析】A．晶胞和晶体结构相似的地方是都与晶体有关，不同之处在于，晶体结构是指晶体中所有原子排布方式，而晶胞则是表示晶体中最小重复单元结构，因此晶体结构和晶胞结构是两种不同的呈现方式，故A正确；B．无论是金刚石的晶体还是晶胞结构，均是4个碳原子围成正四面体结构，该结构中键角均为109°28′，故B错误；C．在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，晶胞结构中的最小环也是六元环，故C错误；D．金刚石晶体中的碳原子以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，晶体结构中所有的碳原子都参与成键；晶胞中部分碳原子没有成键的情况主要出现在石墨的结构中，其中每个碳原子通过共价键与相邻的三个碳原子相连，但金刚石晶胞中所有碳原子均成键，故D错误；故故选A。 考向2 共价晶体的性质 例2(2025·上海长宁区二模)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是_______。 A. 金刚石(C) B. 单晶硅(Si) C. 金刚砂(SiC) D. 氮化硼(BN，立方相) 【答案】B 【解析】共价晶体熔化时需破坏共价键，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高，则熔点最低的为单晶硅(Si)，故选B； 【变式训练1·变载体】碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是____________。 A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅 B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅 C．三种晶体中的单元都是四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体 【答案】C 【解析】由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为原子晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构单元。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，故熔点顺序是金刚石>碳化硅>晶体硅；晶体硅是半导体。 【变式训练2·变考法】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是____________。 A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B．无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电 D．熔点-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 【答案】B 【解析】共价晶体的熔点高，但不能导电，延展性差，故A不符合题意；无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，故B符合题意；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电，不属于共价晶体，故C不符合题意；熔点-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，故D不符合题意。 【变式训练3·变题型】下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是____________。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】D 【解析】共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 ( ) 考点三 分子晶体 知识点1分子晶体 1．概念及粒子间作用力 分子晶体 构成微粒 _分子__ 粒子间的相互作用力 _范德华力__(某些含氢键) 硬度 较小 熔、沸点 较低 溶解性 相似相溶 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 2．堆积方式 项目 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有分子间作用力，无氢键 有分子间氢键，它具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 知识点2 典型分子晶体的结构模型 干冰的晶体结构 干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等 冰的晶体结构 冰的结构模型中，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。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O 知识点3 混合型晶体——石墨的结构特点 1．晶体模型 2．结构特点——层状结构 (1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。 (2)层与层之间靠范德华力维系。 (3)石墨的二维结构内，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。 3．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 4．性质：熔点很高、质软、易导电等。 知识点4 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。 (1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表。 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 由表中数据可知，以上4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 (2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如 Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 (3)像第三周期后几种元素的氧化物如P2O5、SO3、Cl2O7等都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小了，而且共价键也不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。 考向1 分子晶体的性质 例1(2025·上海祟明区二模)已知SeO2与SO2的部分性质如下表： 物 质 状态(常温) 熔 点 SeO2 固体 340-350℃ SO2 气体 -755℃ 根据X射线衍射分析，SeO2晶体具有如图所示的长链状结构，请解释SeO2与SO2熔点差异较大的可能原因___________。 【答案】SeO2与SO2都属于分子晶体，SeO2的链状结构分子量远大于SO2，范德华力大得多 【解析】SeO2与SO2均为分子晶体，相对分子质量链状SeO2比SO2大的多，分子间作用力SeO2更大，所以SeO2与SO2熔点差异较大； 【变式训练1·变考法】分子晶体具有某些特征的本质原因是____________。 A．组成晶体的基本微粒是分子 B．熔融时不导电 C．基本构成微粒间以分子间作用力相结合 D．熔点一般比较低 【答案】C 【解析】分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，本质原因是其基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说比较弱。 【变式训练2·变考法】下列说法正确的是____________。 A．CH4比SiH4稳定原因：原子半径C<Si，键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H B．CO2、CHCl3、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【答案】A 【解析】A．同主族元素，从上到下原子半径依次增大、非金属性依次减弱、电负性依次减小，则最简单氢化物中键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H，则共价键C—H>Si—H，最简单氢化物分子中共价键越强，氢化物越稳定，所以甲烷比硅烷稳定，故A正确；B．三氯甲烷分子中碳原子为饱和碳原子，分子中只含有σ键，不含有π键，故B错误；C．分子晶体的构成微粒为分子，分子的分子间作用力越大，熔点和沸点越高，故C错误；D．三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，原子的杂化方式为sp2杂化；三聚三氧化硫分子中硫原子形成4个键，杂化方式为sp3杂化，所以两种形式中硫原子的杂化轨道类型不同，故D错误；故选A。 【变式训练3·变题型】(2025·上海市金山区高三一模调研)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图所示。 (1)硼酸晶体中存在的作用力有 。 A．离子键 B．共价键 C．配位键  D．范德华力 1mol该晶体中含有 mol氢键。解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大的原因 。 (2)硼酸可由三卤化硼(BX3)水解而成，机理如下图。从结构的角度解释CCl4水解反应很难进行的原因 。 【答案】(1) BD 3 加热促进H3BO3分子间氢键的断裂，有利于H3BO3分子与水分子间形成氢键 (2)碳原子价层无空轨道，不能接受水的进攻 【解析】(1)A项，根据其二维平面结构可知，硼酸是一种共价化合物，不存在离子键，A错误；B项，B、O原子间，O、H原子间存在极性共价键，B正确；C项，根据其二维平面结构可知，硼酸晶体中不含配位键，其结构主要由共价键和氢键组成，C错误；D项，硼酸晶体结构为层状，层间存在分子间作用力，即范德华力，D正确；故选BD。由晶体结构可知，每个硼酸分子可通过氢键与周围的分子形成稳定的层状结构，一个硼酸分子可以形成6个氢键，但只有3个氢键属于硼酸分子，则1 mol该晶体中含有3mol氢键；冷水中溶解度较小的原因：硼酸主要依靠氢键维持层状结构，水分子难以迅速破坏氢键，因此溶解度较小；加热后溶解度增大的原因：升温破坏氢键，使得层状结构松散，有利于H3BO3分子与水分子间形成氢键，从而提高溶解度。(2)根据机理图可知，水分子进攻 B 原子，破坏 B-X 键，最终生成H3BO3。CCl4中C原子外层电子已满足 8 电子稳定结构，没有空的轨道来接受水分子的孤对电子，因此水分子无法进攻 C 原子。 考向2 典型分子晶体分析 例2如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是____________。 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 【答案】B 【解析】A．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，即水分子间存在O―H···O作用力，故A正确；B．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，每个氢键被两个水分子所共有，则1mol冰晶体中最多含有氢键的物质的量为4mol×1/2=2mol，故B错误；C．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子形成四面体型的空间网状结构，则水分子间的作用力为氢键和分子间作用力，冰属于分子晶体，冰融化要破坏范德华力和氢键，故C正确；D．氢键具有方向性也有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小，即液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关，故D正确；故选B。 【变式训练1·变载体】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是____________。 A．CO2分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 【答案】C 【解析】A．干冰熔沸点低，属分子晶体，不是共价晶体，A错误；B．干冰升华时破坏范德华力，B错误；C．在干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个；在晶体中截取一个最小的正方体，使正方体的四个顶点都落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有4个CO2分子。以右下角CO2分子为研究对象，与其紧邻的为面心上的3个CO2分子，而被选为研究对象的CO2分子被8个立方体所共有，所以是3×8=24 个，又考虑到面心上的被2个这样的立体共有，故24÷2=12个，C正确；D．根据均摊法，平均每个干冰晶胞中CO2分子数为8×1/8+6×1/2=4，共4个，D错误；故选C。 【变式训练2·变载体】碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是____________。 A．碘晶体熔化时需克服共价键 B．1个碘晶胞中含有4个碘分子 C．晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2有6个 【答案】B 【解析】A．碘晶体为分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故A错误；B．1个碘晶胞中8个碘分子位于顶点，6个位于面心，则含有8×1/8+6×1/2=4个碘分子，故B正确；C．由图可知，晶体中碘分子的排列有2种不同取向，故C错误；D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2位于面心，有12个，故D错误；故选B。 【变式训练3·变载体】甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是____________。 A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 【答案】B 【解析】题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A错误；由甲烷晶胞可知，位于晶胞顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面上，因此每个都被2个晶胞共用，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×＝12，B正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C错误；甲烷晶胞中甲烷分子的个数为8×＋6×＝4，D错误。 考向3 混合晶体结构及性质 例2(2025·上海市金山区高三一模调研)BN的两种晶型：六方晶型(类似于石墨)及立方晶型(类似于金刚石)，结构如下图。下列说法正确的是 。 A．六方氮化硼晶体层间存在化学键 B．六方氮化硼结构与石墨相似，能导电 C．两种晶体中的B和N之间的化学键均为极性共价键 D．立方氮化硼含有σ键和π键，属于共价晶体，所以硬度大 立方相氮化硼晶体中，氮的配位数是 ，其晶胞参数为a pm，则用含a的代数式表示硼和氮的最短距离d= pm。 【答案】 C 4 【解析】A项，六方晶型(类似于石墨)，石墨层间是通过范德华力结合的，范德华力不属于化学键，A错误；B项，石墨导电是因为有离域的π电子，而六方BN中，虽然结构类似，B和N的电负性差异较大，电子可能被束缚，不能自由移动，不导电，B错误；C项，无论是六方还是立方BN，B和N之间都是不同原子形成的共价键，均为极性共价键，C正确；D项，立方BN结构类似于金刚石，金刚石中只有σ键，没有π键，立方BN是共价晶体，硬度大，D错误；故选C。在金刚石结构中，每个C原子连接4个其他C原子，形成四面体结构。立方BN结构类似，所以每个N原子应连接4个B原子，配位数为4；其晶胞参数为a pm，金刚石结构中，原子间的最近距离是体对角线的，即，在立方BN的晶胞中，B和N位于交替的四面体位置，最近距离也应该是立方体对角线的四分之一，即； 思维建模 石墨的结构特点 1．结构特点——层状结构 (1)同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平行且相互重叠，p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。 2．晶体类型 石墨晶体中，既有共价键又有金属键和范德华力，属于混合晶体。 【变式训练1·变考法】下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是____________。 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 【答案】D 【解析】A．金刚石晶胞中最小的六圆环最多有4个原子共面，故A错误；B．石墨晶体C原子与C-C键个数比为2：3，六圆环与C原子数之比为1：2，故B错误；C．石墨晶体为混合晶体C原子为sp2杂化，C60晶体为分子晶体C原子为sp2杂化，金刚石晶体为共价晶体C原子为sp3杂化，熔点石墨>金刚石>C60，故C错误；D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含有4个C60分子240个C原子，故D正确；答案为D。 【变式训练2·变载体】磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构如图所示，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是____________。 A．白磷和黑磷晶体中P原子杂化方式分别为sp3和sp2 B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5NA C．白磷的熔点高于黑磷 D．黑磷晶体属于共价晶体 【答案】B 【解析】A项，由图知，白磷和黑磷中，每个磷原子上均有3个P—P键和一个孤电子对，故P原子杂化方式均为sp3杂化，A错误；B项，31g白磷与31g黑磷中，磷原子的物质的量均为1mol，平均每个磷原子形成的P—P键数目相同，均为3，故含有的P-P键数目均为1.5NA，B正确；C项，黑磷晶体属于混合型晶体，而白磷属于分子晶体，故白磷的熔点低于黑磷，C错误；D项，由于黑磷(具有与石墨相似的层状结构)的结构，因石墨为混合型晶体，故黑磷晶体属于混合型晶体，D错误；故选B。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·上海市浦东新区高三一模调研)碳的常见单质有金刚石、石墨和C60。最近我国科学家合成出了新型共价晶体碳材料：T-碳，可以看做金刚石晶胞中的一个碳原子被四个碳原子构成的一个正四面体结构单元替代，结构如下图所示。 (1)下列关于含碳的物质和材料的说法中，正确的是___________。 A．金刚石、石墨、C60互为同分异构体 B．T-碳晶体不具有各向异性 C．C60晶体中存在的微粒间作用力是共价键和分子间作用力 D．已知 ，则石墨比金刚石更加稳定 (2)结合下表中的数据和石墨的晶体结构，解释说明石墨硬度小于金刚石，但是熔点却高于金刚石。 石墨 金刚石 碳碳键键长/pm 142 154 莫氏硬度 1~2 10 熔点/℃ 3652~3697 3550 (3)已知T-碳的晶胞边长为acm，则T-碳的密度ρ=_____ g· cm-3。(用含有a和NA的代数式表示) 【答案】(1)CD (2)石墨晶体具有层状结构，层与层之间存在的范德华力相互作用，范德华力作用力弱，石墨形变时只需克服分子间作用力，所以硬度很小；石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，键能大，融化时需要破坏共价键，所需能量多，所以石墨的熔点高于金刚石 (3) 【解析】(1)A项，同分异构体指的是化合物，金刚石、石墨、C60互为同素异形体，A错误；B项，T-碳属于晶体，晶体具有各向异性，B错误；C项，C60属于分子晶体，分子间存在分子间作用力，C60分子中碳与碳之间是共价键，C正确；D项，能量低的物质稳定，金刚石到石墨是放热反应，能量由高到低，石墨能量低，石墨比金刚石稳定，D正确；故选CD。(2)由图和表中数据可知，石墨晶体具有层状结构，层与层之间存在的范德华力相互作用，范德华力作用力弱，石墨形变时只需克服分子间作用力，所以硬度很小；石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，键能大，融化时需要破坏共价键，所需能量多，所以石墨的熔点高于金刚石；(3)T-碳的晶胞边长为acm，体积为a3cm3，T-碳的晶胞中碳原子个数为(×8+6×)×4=32，晶胞的质量为g=g，晶胞的密度为g/cm3。 考向4 晶体熔沸点高低的比较 例4下列各组物质中，按沸点由低到高的顺序排列正确的是____________。 A．H2O、H2S、H2Se、H2Te B．CH4、CCl4、CBr4、CI4 C．金刚石、P4、O2 D．碳化硅、二氧化硅、晶体硅 【答案】B 【解析】A项，H2O、H2S、H2Se、H2Te均为分子晶体，H2O分子间存在氢键，熔沸点较高，H2S、H2Se、H2Te分子间为范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，因此H2O的沸点最高，A错误；B项，CH4、CCl4、CBr4、CI4均为分子晶体，分子间作用力为范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，因此沸点依次升高，B正确；C项，金刚石为共价晶体，P4、O2为分子晶体，共价晶体的沸点高于分子晶体，因此金刚石的沸点最高，C错误；D项，碳化硅、二氧化硅、晶体硅均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的沸点越高，由于半径C＜Si，Si-C的键长＜Si-Si的键长，因此Si-C的键能＞Si-Si的键能，故沸点SiC＞Si，D错误；故选B。 思维建模 晶体熔、沸点的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。 (2)相同类型晶体 ①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg<Al。 ②离子晶体：A．晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。B．阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。 ③原子晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。 ④分子晶体：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。 (3)离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高 【变式训练1·变载体】下列关于物质的熔沸点高低顺序中，正确的是____________。 A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B．NaF>NaCl>NaBr C．邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 D．生铁>纯铁>钠 【答案】B 【解析】A项，同属于原子晶体，熔、沸点高低，主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅<碳化硅，A错误；B项，均为离子晶体，因离子半径F-<Cl-<Br-，离子晶体中离子键作用力逐渐减弱，熔、沸点高低顺序应为NaF<NaCl<NaBr，B错误；C项，邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，使熔沸点偏低，而对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键，使熔沸点偏高，故对羟基苯甲酸的沸点比邻羟基苯甲酸的高，C错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，D错误；故选B。 【变式训练2·变考法】(2024·上海二模)下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是____________。 A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱 B．NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低 C．Li、Na、K的熔点逐渐降低 D．SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高 【答案】D 【解析】A项，F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱，HF、HCl、HBr的共价键强度逐渐减弱，热稳定性逐渐减弱，A正确；B项，NaF、NaCl、NaBr均为离子晶体，离子半径越大，键能越小，故NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低，B正确；C项，Li、Na、K阳离子所带电荷数相同，但离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C正确；D项，SiF4、SiCl4、SiBr4都为分子晶体，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力增强，熔、沸点逐渐升高，与化学键无关，D错误；故选D。 【变式训练3·变题型】 (2025·上海长宁区二模)早在青铜器时代，人类就认识了与碳硅同主族的锡。锡的卤化物熔点数据如下表， 物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4 熔点/℃ 442 -34 29 143 (1)SnCl4气态分子的空间构型是_______。 A. 正四面体形 B. 三角锥形 C. 角形 D. 直线形 (2)结合变化规律说明上述熔点变化的原因：_______。 【答案】(1)A (2)SnF4属于离子晶体，熔点较高，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，分子晶体的相对分子量越大，分子间作用力越强，熔点越高 【解析】(1)SnCl4中Sn杂化类型为sp3，无孤电子对，空间结构为正四面体，故选A；(2)SnF4属于离子晶体，熔点较高，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体，分子晶体的相对分子量越大，分子间作用力越强，熔点越高。 1．(2025·上海卷T二，6)图晶胞号O原子，若晶胞仅含1个完整WO42-四面体，组成该四面体的O编号是 。 【答案】5、6、7、8 【解析】WO42-四面体是由1个W原子和4个O原子构成的，其中W原子位于四面体的中心，4个O原子位于四面体的4个顶点。从图1-8中可以看到晶胞的结构，当W原子与5、6、7、8号O原子相邻时，能组成一个四面体，故答案为：5、6、7、8； 2．(2025·浙江1月卷，17)(2)某化合物的晶胞如图。 ①化学式是 ； ②将0.01mol该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中，实验现象是 (从酸碱性和溶解性角度推测)。 (3)两分子H3PO4(Ka3=4.8×10-13)脱水聚合得到一分子H4P2O7(Ka3=2.0×10-7)，从PO43-、HP2O73-的结构角度分析Ka3差异的原因 。 【答案】(2) Ca3PCl3 溶液变蓝，有气体放出 (3) H3PO4中含有1个非羟基氧，H4P2O7含有2个非羟基氧，非羟基氧越多越易电离出氢离子 【解析】(2)①根据均摊原则，晶胞中Cl原子数、P原子数、Ca原子数，所以化学式是Ca3PCl3；②Ca3PCl3中P显-3价，将0.01mol该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中，反应生成氯化钙、氢氧化钙、PH3气体，溶液呈碱性，实验现象是溶液变蓝，有气体放出。(3)H3PO4中含有1个非羟基氧，H4P2O7含有2个非羟基氧，非羟基氧越多越易电离出氢离子，所以H4P2O7的Ka3大于H3PO4的Ka3。 3．(2025·北京卷，15)(3)[Mg(NH3)6]Cl2的晶胞是立方体结构，边长为anm，结构示意图如下。 ①[Mg(NH3)6]Cl2的配体中，配位原子是 。 ②已知[Mg(NH3)6]Cl2的摩尔质量为M g·molˉ1，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为 g· cm-3。(1nm=10-7cm) 【答案】(3)N 【解析】(3)①[Mg(NH3)6]Cl2的内界为[Mg(NH3)6]2+，故其配体为NH3，由于N原子有孤电子对，所以配位原子为N；②根据均摊法，该晶胞中[Mg(NH3)6]2+的个数为，Cl-的个数为8，故每个晶胞中含有4个[Mg(NH3)6]Cl2，则晶体的密度为。 4．(2024·上海卷T三，3)铝的三种化合物的沸点如下表所示： 铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 沸点 1500 370 430 解释三种卤化物沸点差异的原因 。 【答案】AlF3为离子晶体，AlCl3和AlBr3为分子晶体，故AlF3的沸点最高；AlBr3的相对分子质量大于AlCl3，故AlBr3的分子间作用力大于AlCl3，所以AlBr3的沸点高于AlCl3。 【解析】AlF3为离子晶体，AlCl3和AlBr3为分子晶体，故AlF3的沸点最高；AlBr3的相对分子质量大于AlCl3，故AlBr3的分子间作用力大于AlCl3，所以AlBr3的沸点高于AlCl3。 5．(2024·上海卷T三，4、5)已如Al2Br6的晶胞如图所示(已知结构为平行六面体，各棱长不相等，Al2Br6在棱心) 4．该晶体中，每个Al2Br6，距离其最近的有_______个。 A．4 B．5 C．8 D．12 5．已知，一个晶胞的体积。求Al2Br6的晶胞密度 。 【答案】4．A 5．3.24g·cm-3 【解析】(4)选取晶胞中宽上的棱心分子，由于各棱长不相等，与该棱心分子距离最近的分子为该晶胞中相邻两条高中的棱心分子以及相邻晶胞中两条高中的棱心分子，共有4个，故选A。(5)由Al2Br6的晶胞图可知，根据均摊法，一个晶胞中Al2Br6的个数为，则一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积，则Al2Br6的晶胞密度为。 29 / 29 学科网（北京）股份有限公司 $$