3.3 金属晶体与离子晶体（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

第三节 金属晶体与离子晶体 题型01 金属键与金属晶体 题型02 离子晶体 题型03 过渡晶体与混合型晶体 题型04 典型晶体模型结构分析 题型05 晶体类型的比较 题型06 晶胞计算 题型01 金属键与金属晶体 1．金属键 (1)概念：金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用称为金属键。 (2)本质：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成一种“巨分子”。 (3)描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。 2．金属晶体的组成和性质 (1)组成：除纯金属外，还有大量合金，大多数合金以一种金属为主要组成，如碳钢、锰钢、不锈钢的主要成分为铁；黄铜、青铜、白铜的主要成分为铜。 (2)性质 ①“电子气理论”解释金属的性质 延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性。 导电性 在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”做定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。 导热性 “自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的交换 颜色/光泽 自由电子吸收所有频率光释放一定频率光。 ②金属键的强弱决定着金属晶体的性质 金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强，金属晶体的熔、沸点越高，硬度越大。金属键强度差别较大，如金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属，铬是硬度最大的金属。 3．常见金属晶体的三种结构型式 结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3 结构 示意图 配位数 12 8 12 实例 Ca、Al、Cu、Ag、 Au、Pd、Pt Li、Na、K、 Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti 【典例1】(2025·浙江学军中学高二期中)小波在参观了学军中学的晶体墙后，对晶体产生了浓厚的兴趣，她决定上网查找相关资料，但不幸的是她登录的网站被不法分子篡改了。她摘录了该网站上的一些表述，请帮她选出其中错误的表述( ) A．金属锗(Ge)是一种常见的金属晶体 B．根据电子气理论，金属具有良好的延展性是由于其受到外力时，各原子层发生相对滑动，改变原来的排列方式 C．能带理论是一种描述金属键的理论 D．在水晶晶体中，平均每1个原子被1个十二元环占有 【答案】A 【解析】A项，锗属于金属，但锗的晶体是共价晶体，A错误；B项，由于金属晶体中各原子层发生相对滑动，但不会改变原理的排列方式，也不破坏金属键，金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，具有良好的延展性，B正确；C项，金属键的另一种理论是能带理论，C正确；D项，在水晶晶体中，最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个十二元环共有，每个Si-O键被6个十二元环共有，每个十二元环所拥有的Si原子数为6×=1，即平均每1个Si原子被1个十二元环占有,D正确；故选A。 【变式1-1】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是( ) ①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的 ②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 ③Na、Mg、Al的沸点依次升高 ④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】C 【解析】①金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；③一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，Na+、Mg2+、Al3+三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；④金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确；故选：C。 【变式1-2】经X射线衍射实验测定，某金属单质M有如图甲、乙所示两种晶胞。已知：甲晶胞参数为anm，乙晶胞参数为bnm。下列叙述正确的是( ) A．1个图甲晶胞含4个金属原子 B．M晶体由阴离子和阳离子构成 C．图乙中两个粒子之间最近距离为bnm D．图甲和图乙晶体密度之比为 【答案】A 【解析】A项，甲晶胞是面心立方晶胞，8个原子在顶点、6个原子在面心，1个甲晶胞含个原子，A项正确；B项，金属晶体由金属阳离子、自由电子靠金属键构成，不含阴离子，B项错误；C项，图乙晶胞中，体对角线上3个粒子相切，两个最近粒子之间距离为，C项错误；D项，乙晶胞含，甲、乙晶胞含金属原子数分别为4、2，晶体密度计算式为：，二者密度之比为，D项错误；故选A。 【变式1-3】 (2026·江省台州市椒江区等5地高三一模) Mg2Fe是一种很有发展潜力的新型储氢材料，其晶胞为立方体，Fe位于顶点和面心，Mg位于顶点和相邻面心形成的四面体中心，储氢后形成化合物X，氢以正八面体构型分布在每个Fe周围。下列说法不正确的是( ) A．化合物X的化学式为Mg2FeH6 B．化合物X遇水产生H2、Mg和Fe C．化合物X减压和高温有利于释放H2 D．Mg2Fe的硬度高于纯铁和纯镁 【答案】B 【解析】A项，Mg2Fe中Mg与Fe的个数比为2:1，储氢后H以正八面体构型分布在每个Fe周围，即Fe与H的个数比为1:6，因此化合物X的化学式为Mg2FeH6，A正确；B项，化合物Mg2FeH6中Mg、Fe的化合价均为+2价，H为-1价，则遇水发生反应Mg2FeH6+6H2O=2Mg(OH)2+Fe(OH)2+6H2↑，并不生成Mg和Fe，B错误；C项，化合物Mg2FeH6释放H2发生分解反应Mg2FeH6=Mg2Fe+3H2↑，该反应ΔH＞0，ΔS＞0，因此减压和高温有利于反应正向进行，C正确； D项，一般合金的硬度高于其组元金属本身，Mg2Fe为镁铁合金，其硬度比纯铁和纯镁的硬度更高，D正确；故选B。 题型02 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 【典例2】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。 【变式2-1】下列说法一定正确的是( ) A．其水溶液导电的一定是离子晶体 B．熔融态导电的一定是离子晶体 C．离子晶体中肯定不含共价键 D．固态不导电，熔融态导电的一定是离子晶体 【答案】D 【解析】A项，其水溶液导电的不一定是离子晶体，可能是共价化合物，如HCl，故错误；B项，熔融态导电的不一定是离子晶体，可能是金属单质，如Fe，应是熔融状态下导电的化合物一定是离子晶体，故错误；C项，离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，如NaOH，故错误；D项，固态不导电，熔融态导电一定是离子晶体，因为金属单质固体也导电，故正确。 【变式2-2】已知某离子晶体晶胞如图所示。已知该晶体的密度为ρ g/cm3，摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法中正确的是( ) A．该晶胞中阴、阳离子个数均为1 B．其中的阴、阳离子的配位数都是4 C．该晶胞可能是CsCl的晶胞 D．该晶胞中两个阳离子最近的核间距为 【答案】D 【解析】A项，晶胞中白球位于棱心和体心，晶胞单独占有白球数目=12×+1=4，黑球位于顶点和面心，晶胞单独占有黑球数目=8×+6×=4，故A错误；B项，由晶胞结构，体心的白球周围有6个黑球，每个黑球周围有6个白球，所以晶体中，阴、阳离子的配位数都为6，故B错误；C项，根据均摊法可知，在这个晶胞中阴、阳离子的个数都为4，阴、阳离子的配位数都为6，晶胞结构与NaCl晶胞相同，可能是NaCl的晶胞，CsCl的配位数是8，故C错误；D项，晶胞的棱长是cm，该晶胞中两个阳离子最近的距离是面对角线的一半，则为cm＝，故D正确；故选D。 【变式2-3】(2026·浙江省强基联盟高三二模)气态N2O5呈平面结构，其结构式为。固态N2O5的晶胞如图所示，下列说法不正确的是( ) A．实验室利用P2O5的吸水性与浓硝酸反应制得N2O5 B．气态N2O5中N原子的杂化方式为sp2杂化 C．1mol气态N2O5中含6NA个σ键 D．固态N2O5为离子化合物 【答案】A 【解析】A项，五氧化二磷具有脱水性，可以使硝酸发生脱水反应生成五氧化二氮，反应的化学方程式为：2HNO3+P2O5=2HPO3+N2O5，所以五氧化二磷制备五氧化二氮时，五氧化二磷表现脱水性，不是吸水性，A错误；B项，由结构式可知，气态五氧化二氮分子中每个氮原子都形成3个σ键，不含孤对电子，所以氮原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2杂化，B正确；C项，由结构式可知，气态五氧化二氮分子中含有2个配位键、2个氮氧双键和2个氮氧单键，配位键和单键属于σ键，双键中含有1个σ键，所以1 mol气态五氧化二氮分子中含有σ键的数目为：1 mol×6×NAmol-1=6NA，C正确；项，由晶胞结构可知，固态五氧化二氮是由NO2+离子和NO3-离子形成的离子晶体，D正确；故选A。 题型03 过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (1)四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体。 (2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是Na2O、MgO；作为共价晶体处理的是Al2O3、SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。 2．混合型晶体——石墨 (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平面六元并环结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 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，属于混合型晶体。 (3)物理性质：①导电性，②导热性，③润滑性。 【典例3】(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，质地软，可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似，是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。下列说法不正确的是( ) A．六方相氮化硼为混合晶体 B．立方相氮化硼晶体中与氮原子紧邻且最近的氮原子数为12 C．六方相氮化硼导电能力强于石墨 D．立方相氮化硼熔点高于单晶硅 【答案】C 【解析】A项，六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，属于混合晶体(层内共价键，层间分子间作用力)，A正确；B项，立方相氮化硼晶体中，N原子构成面心立方堆积，每个N原子周围距离最近且等距的N原子有12个，B正确；C项，石墨中存在自由移动的电子从而导电，而六方相氮化硼的层内结构中，由于 B 和 N 的电负性差异大，B-N 键具有部分离子键特性(与石墨中纯共价键不同)。离子键导致电子被束缚在原子附近，难以形成离域电子云，抑制了导电性，C错误； D项，立方相氮化硼与金刚石均为共价晶体，共价晶体的熔点与共价键键能有关，B-N键的键长比Si-Si键短，键能更大，因此立方相氮化硼熔点高于单晶硅，D正确；故选C。 【变式3-1】黑磷是一种黑色有金属光泽的晶体，是一种比石墨烯更优秀的新型材料。黑磷晶体具有与石墨类似的层状结构(如图所示)。下列有关说法正确的是( ) A．磷原子为杂化，故每层中的磷原子均共平面 B．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同 C．黑磷熔沸点很高，与金刚石晶体类型相同 D．黑磷、红磷和白磷三种物质互为同系物，化学性质相似 【答案】B 【解析】A项，由黑鳞的结构图可知，黑鳞的中磷原子排列成立体结构，则磷原子杂化方式为sp3杂化，则每一层中的磷原子不可能在同一平面上，故A错误；B项，因为黑磷晶体与石墨类似的层状结构，所以黑磷晶体中层与层之间的作用力是分子间作用力，每层内是共价键，所以层与层之间和沿片层的导电性不同，故B正确；C项，黑磷晶体与石墨有类似的层状结构，则黑鳞最可能是混合型晶体(具有共价晶体和分子晶体的性质)，故C错误；D项，黑磷、白磷和红磷都是单质，不属于同系物，故D错误；故选B。 【变式3-2】(2026·浙江省新阵地教育联盟高三第一次模拟预测)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为dpm。右图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( ) A．碘晶体是混合型晶体 B．碘晶体升华时克服范德华力和“卤键” C．碘晶体中有NA个“卤键” D．常温下，碘晶体几乎不导电 【答案】A 【解析】A项，碘晶体层内存在I2分子间的“卤键”，层间存在范德华力，都属于分子间作用力，碘晶体属于分子晶体，A错误；B项，碘晶体升华时，固态变为气态，需克服层间的范德华力和层内分子间的“卤键”，B正确；C项，127 g碘晶体为0.5 mol I2。每个“卤键”由2个I2分子共用，由图可知每个I2分子形成4个“卤键”，则卤键总数=(0.5 mol×NA×4)/2=NA，C正确；D项，碘晶体中无自由移动的电子或离子，常温下几乎不导电，D正确；故选A。 【变式3-3】 (2026·浙江省嘉兴市2026届高三基础测试)金属钼(Mo)形成的某种硫化物可用作固态钠离子电池正极材料，其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复)，图2为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是( ) 　　 A．该晶体属于混合型晶体 B．该化合物的化学式为MoS2 C．该物质也可用作润滑剂 D．S原子的配位数为6 【答案】D 【解析】A项，该晶体层内存在共价键，层间通过范德华力结合，同时具有共价晶体和分子晶体的特征，属于混合型晶体，A正确；B项，由单层俯视图可知，每个Mo原子周围有6个S原子，每个S原子周围有3个Mo原子，故Mo与S的原子个数比为，化学式为MoS2，B正确；C项，该晶体层间存在范德华力，层间易滑动，类似石墨，可用作润滑剂，C正确；D项，S原子的配位数指其周围距离最近且等距离的Mo原子数，由单层俯视图可知，每个S原子周围有3个Mo原子，故S原子的配位数为3，D错误；故选D。 题型04 典型晶体模型结构分析 1．典型离子晶体的结构模型 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 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。 3．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 4．典型混合型晶体的结构模型 (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。 【典例4】(2025·浙江大学附中质检)下列关于晶体的叙述中，错误的是( ) A．Li2O晶体中Li+配位数为4，O2-配位数为8 B．碘晶胞中，每个I2分子紧邻12个I2分子 C．金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数目比为1∶2 D．12 g石墨晶体中含有3 mol σ键 【答案】D 【解析】A项，根据晶胞结构，Li2O晶体中Li+周围相邻的O2-有4个，配位数为4；O2-周围相邻的Li+有8个，配位数为8，故A正确；B项，碘晶胞中，I2分子位于晶胞的顶点和面心，每个I2分子紧邻12个I2分子，故B正确；C项，金刚石晶体中，每个碳原子连有4个碳碳键，根据均摊法，每个碳原子占有2个碳碳键，碳原子与碳碳键数目比为1∶2，故C正确；D项，石墨晶体中，每个碳原子占有1.5个σ键，故12 g石墨晶体中含有1.5mol σ键，故D错误；故选D。 【变式4-1】(2025·浙江省杭州滨江区杭州二中高二期末)下列对结构模型的分析错误的是( ) A．图1为CaO2晶胞示意图，每个晶胞中有4个O22- B．图2为二氧化硅结构示意图，晶体中Si原子与Si-O键个数比为1：2 C．图3为金属铜晶胞示意图，晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12 D．图4为苯甲酸层状结构示意图，苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高 【答案】B 【解析】A项，CaO2中O22-位于棱上和体心，每个晶胞中有个O22-，A正确；B项，每个Si原子连接4个O原子，晶体中Si原子与Si-O键个数比为1：4，B错误；C项，以顶点的Cu原子为例，与顶点Cu原子紧邻且等距的铜原子位于面心，则晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12，C正确；D项，苯甲酸分子中羧基上有2个氧原子与其他苯甲酸分子中羧基上的氢原子形成分子间氢键，苯乙醇分子中羟基上只有一个氧原子与其他苯乙醇分子中羟基上的氢原子形成分子间氢键，所以苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高，D正确；故选B。 【变式4-2】有关晶体的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是( ) A．在晶体中与最近的形成正八面体 B．在CaF2晶胞中，每个晶胞平均占有4个Ca2+ C．在SiO2晶胞中，原子数与Si—O键数目比为 D．铜晶胞为面心立方最密堆积，铜原子的配位数为6 【答案】D 【解析】A项，在NaCl晶体中Na＋最近的Cl－是Na＋的上下左右前后六个顶点依次相连便是正八面体，故A正确；B项，在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有个Ca2＋，故B正确；C项，1molSiO2晶体中含4molSi—O，硅原子和硅氧键个数比为1：4，故C正确；D项，铜晶体为面心立方最密堆积，六角密堆的水平面上有6个，水平面上面和下面各有3个，一共12个原子，每个铜原子的配位数为12，故D错误；故选D。 【变式4-3】(2024·浙江台州高二期末)下图(1)是常见的几种物质的晶胞，从左到右分别为锌、碘、金刚石和钠，下列说法不正确的是( ) A．Zn晶胞的俯视图是如图(2)所示的菱形，则晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个 B．碘晶胞中I2分子有两种不同的取向，一个晶胞中有4个I2分子 C．金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm D．Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为 pm 【答案】D 【解析】A项，锌原子堆积方式为六方最密堆积，属于密堆积，由晶胞结构可知，晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个，A正确；B项，由晶胞结构可知，碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心的I2取向不同，一个晶胞中有 =4个I2分子，B正确；C项，由晶胞结构可知，金刚石晶胞的体对角线等于C原子半径的8倍，金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm，C正确；D项，由晶胞结构可知，Na晶胞体对角线的等于Na原子的半径，Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为nm=×103pm，D错误；故选D。 题型05 晶体类型的比较 1．四种晶体的比较 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体 构成微粒 分子 阴、阳离子 金属离子、自由电子 原子 微粒间作用力 范德华力(少数有氢键) 离子键 金属键 共价键 性质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高 硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大 溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些与水反应 不溶 机械加工性能 不良 不良 良好 不良 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电 作用力大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定 2．晶体类型的判断方法 晶体类型 根据晶体的概念判断 根据物质的类别判断 根据晶体的特征性质判断 离子晶体 通过阴、阳离子相互作用形成的晶体 金属氧化物、强碱和绝大多数盐类 熔、沸点较高，且在熔融状态下导电的化合物 分子晶体 由分子通过分子间作用力形成的晶体 部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等外)、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸和绝大多数有机物(除有机盐外) 熔、沸点较低且不导电的单质和化合物，溶解性符合“相似相溶”规律 共价晶体 由原子通过共价键形成的晶体 金刚石、晶体硅、晶体硼、SiC和SiO2等 熔、沸点很高，硬度很大，不导电，不溶于一般溶剂的物质 金属晶体 由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体 纯金属、合金 有延展性、导电性、导热性，熔、沸点一般较高 3．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 【典例5】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5-1】下列比较不正确的是( ) A．晶体熔点由低到高：F2 < Cl2 < Br2 < I2 B．晶体硬度由大到小：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项，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，A项正确；B项，共价键键长越短，键能越大，共价晶体的硬度越大，键长：C-C键<Si-C键<Si-Si键，故硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅，B项正确；C项，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，C项错误；D项，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，D项正确。本题选C。 【变式5-2】下表所列数据是对应晶体的熔点，据此判断下列选项正确的是( ) 晶体 Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 熔点 920℃ 97.8℃ 1291℃ 190℃ 2073℃ -107℃ -57℃ 1723℃ A．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 B．铝的化合物的晶体均是离子晶体 C．同族元素的最高价氧化物不可能形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 【答案】D 【解析】A项，金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，A错误；B项，由表中数据可知，AlCl3的熔点较低，形成的晶体为分子晶体，而AlF3、Al2O3的熔点较高，形成的晶体均为离子晶体，B错误；C项，C、Si在同一主族，二氧化碳为分子晶体，二氧化硅为共价晶体，C错误；D项，钠的熔点低于氯化铝的熔点，钠是金属晶体，氯化铝是分子晶体，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，D正确； 故选D。 【变式5-3】几种物质的沸点如图所示。下列推断正确的是 A．D可能为共价晶体，H为分子晶体 B．G可能为离子晶体，A可能为分子晶体 C．G、H一定是分子晶体，E、F一定是金属晶体 D．D可能为共价晶体，B一定是离子晶体 【答案】A 【解析】不同类型的晶体熔、沸点高低规律为：原子晶体(共价晶体)＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨等，有的则很低，如汞等。A项，由题图知，D的沸点最高，D晶体可能是共价晶体，G、H在常温下呈气态，一定是分子晶体，A正确；B项，由题图知，G在常温下呈气态，一定是分子晶体，B错误；C项，由题图知，E、F的沸点较低，可能为金属晶体或者离子晶体，C错误； D项，由题图知，B的沸点较低，可能为金属晶体或者离子晶体，D错误；故选A。 题型06 晶胞计算 1．微粒间距离的计算 计算晶体中微粒间距离的方法 2．晶胞密度的有关计算 (1)晶胞参数与晶胞密度的关系 (2)晶胞中的几组几何公式(设棱长为a) ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③4r＝a(r为原子半径)。 ④4r＝a(r为原子半径)。 3．晶胞参数(边长)与半径的关系 晶体 晶体结构 图示关系 晶胞参数与边长关系 简单立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有a=2r 体心立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，体对角线长为c，则有c＝a＝4r 面心立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4r＝a 六方最密堆积晶胞 晶胞中原子球半径为r，六棱柱边长为a，高为h，则有a＝2r，h＝2倍四面体高 石墨 晶胞 设石墨晶胞的底边长为a cm，原子球直径为r，高为h cm，层间距d cm，则h＝2d，由图可知：a/2＝r×sin60°，得a＝r 金刚石晶胞 ( 金刚石晶胞 ) G点是空的，没有球，是正立方体的体心，A球心到E球心，是2个半径，即一个直径；同样，E球心到G，是2个半径，即一个直径，所以AG是两个直径，体对角线是AG的两倍，所以体对角线是4个直径，即8r，则有8r＝a 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有8r＝a。(体对角线上五球相切，其中有两个假想球) CaF2型晶胞(与金刚石类似) 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4(r+ + r－)＝a 4．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤 ①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比 ② (2)金属晶体空间利用率分类简析 ①简单立方堆积：如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3 空间利用率＝×100%＝×100%＝≈52% ②体心立方堆积：如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%＝≈68% ③面心立方最密堆积：如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74% ④六方最密堆积：如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74% ⑤金刚石型堆积：设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01% 5．确定晶胞中原子坐标的方法 晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来，如下图所示。 注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。 【典例6】(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)α-Fe可用作合成氨催化剂、其立方晶胞如图所示(晶胞边长为a pm)。已知截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。下列说法不正确的是( ) A．铁的配位数是8 B．α-Fe晶胞中原子的半径为 C．截面单位面积含有的原子为(个/) D．m、n截面中，催化活性较低的是n 【答案】C 【解析】A项，铁原子位于体心和顶点，以体心为例最近且等距的铁原子为8个，故铁的配位数是8，A正确；B项，3个铁原子沿体对角线相切，故α-Fe晶胞中Fe原子的半径为，B正确；C项，n截面面积为，每个顶点被8个相邻晶胞共享，该截面上的4个顶点原子，每个对该平面的贡献为，体心原子完全属于本截面，所含原子数为，故n截面单位面积含有的Fe原子为，C错误；D项，m截面面积，每个顶点被8个相邻晶胞共用​​，每个晶胞的面被两个晶胞共用，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面，所含原子数为，单位面积原子数为，n截面单位面积含有的Fe原子为，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低，故催化活性较低是n，D正确；故选C。 【变式6-1】(2025·浙江省绍兴市高二期末)Mg2Si具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm。下列叙述正确的是( ) A．基态Mg核外电子有3种不同的空间运动状态 B．每个硅原子周围有4个镁原子 C．Mg与Si之间的最近距离为nm D．Mg2Si的密度计算式为 【答案】C 【解析】A项，Mg是12号元素，根据构造原理，可知基态Mg原子核外电子排布式是1s22s22p63s2，原子核外具有的轨道数是1+1+3+1=6，原子核外有几个轨道，核外电子就有几种不同的空间运动状态，故基态Mg核外电子有6种不同的空间运动状态，A错误；B．晶胞中含有的小白球数目是8×+6×=4；含有的大黑球数目是8个，大黑球与小白球个数比是8：4=2：1，所以大黑球表示Mg原子，小白球表示Si原子。以上底部Si原子为研究对象，在该晶胞中有4个Mg原子与其距离相等且最近；在通过该平面的上面的晶胞中也存在4个Mg原子与其距离相等且最近，故每个硅原子周围有8个镁原子，B错误；C．根据Si、Mg的相对位置，可知Mg与Si原子之间的最短距离为晶胞体对角线的。晶胞参数是a nm，晶胞体对角线为a nm，故晶胞中Mg与Si原子之间的最短距离为nm，C正确；D．根据选项B计算可知：在1个晶胞中含有8个Mg原子，4个Si原子，晶胞参数为a nm，则晶胞的密度ρ=g/cm3= g/cm3，D错误；故选C。 【变式6-2】因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，铁的晶体中铁原子有三种堆积方式，其中两种立方晶胞结构如图所示。下列关于铁或其晶胞的说法中正确的是 A．铁在周期表中位于第四周期第VIIIB族，是过渡元素也是副族元素 B．在两种晶胞中，每个Fe原子周围均有8个与之距离相等且最近的Fe原子 C．若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，则Fe原子半径r=bpm D．若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是 【答案】D 【解析】A项，铁在周期表中位于第四周期第VIII族，不是第VIIIB族，故A错误；B项，在两种晶胞中，每个Fe原子周围与之距离相等且最近的Fe原子个数分别为8、12，故B错误；C项，若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，ɑ-Fe晶胞是体心立方堆积，体对角线是4个半径，因此Fe原子半径r=bpm，故C错误；D项，若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，β-Fe是面心立方最密堆积，面对角线是4个半径，即为2apm，则晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是，故D正确。故选D。 【变式6-3】(2026·浙江师大附中选考模拟)超高硬度生物材料 Ti3Au 合金是理想的人工髋关节和膝关节材料，其晶体有α-Ti3Au(图甲)、β-Ti3Au(图乙)两种结构。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．图甲中，与 Ti原子距离最近且等距的 Ti原子有8个 B．图乙中，Ti原子位于Au原子构成的四面体空隙中 C．图乙中，若M的坐标为(m，，1)，则N的坐标为(1，1-m，) D．图乙中，若晶胞边长为 d pm，则晶体的密度为 【答案】D 【解析】A项，图甲中，Ti原子在面心，以最上面的面心的Ti原子观察，到下方四个侧面面心的Ti原子距离都相等且距离最近，上方四个侧面面心也有4个Ti原子距离都相等且距离最近，故Ti原子距离最近且等距的Ti原子共8个，A正确；B项，图乙中，Au原子形成体心立方堆积，晶胞每个面分成4个小正方形，每个小正方形中有一个四面体空隙，根据晶胞图，Ti原子位于Au原子构成的四面体空隙中，B正确；C项，图乙中，若M的坐标为(m,,1)，则N的坐标为(1,1-m,)，C正确 ；D项，图乙中，由均摊法，Au原子个数为，Ti原子个数为，晶胞边长为dpm，根据晶体密度的计算公式，D错误；故选D。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 金属晶体与离子晶体 题型01 金属键与金属晶体 题型02 离子晶体 题型03 过渡晶体与混合型晶体 题型04 典型晶体模型结构分析 题型05 晶体类型的比较 题型06 晶胞计算 题型01 金属键与金属晶体 1．金属键 (1)概念：________________和________________之间存在的强烈的相互作用称为金属键。 (2)本质：金属原子脱落下来的________形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有的______________维系在一起，形成一种“巨分子”。 (3)描述金属键本质的最简单理论是“电子气理论”。 2．金属晶体的组成和性质 (1)组成：除纯金属外，还有大量________，大多数合金以一种金属为主要组成，如碳钢、锰钢、不锈钢的主要成分为铁；黄铜、青铜、白铜的主要成分为铜。 (2)性质 ①“电子气理论”解释金属的性质 延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生___________，但__________不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性。 导电性 在外加电场的作用下，金属晶体中的“____________”做____________而形成电流，呈现良好的导电性。 导热性 “自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的交换 颜色/光泽 自由电子________所有频率光释放一定频率光。 ②金属键的强弱决定着金属晶体的性质 金属原子半径________，价电子数________，金属键越强，金属晶体的熔、沸点________，硬度________。金属键强度差别较大，如金属钠的熔点较低、硬度较小，而钨是熔点最高的金属，铬是硬度最大的金属。 3．常见金属晶体的三种结构型式 结构型式 面心立方最密堆积A1 体心立方密堆积A2 六方最密堆积A3 结构 示意图 配位数 ________ ________ ________ 实例 Ca、Al、Cu、Ag、 Au、Pd、Pt Li、Na、K、 Ba、W、Fe Mg、Zn、Ti 【典例1】(2025·浙江学军中学高二期中)小波在参观了学军中学的晶体墙后，对晶体产生了浓厚的兴趣，她决定上网查找相关资料，但不幸的是她登录的网站被不法分子篡改了。她摘录了该网站上的一些表述，请帮她选出其中错误的表述( ) A．金属锗(Ge)是一种常见的金属晶体 B．根据电子气理论，金属具有良好的延展性是由于其受到外力时，各原子层发生相对滑动，改变原来的排列方式 C．能带理论是一种描述金属键的理论 D．在水晶晶体中，平均每1个原子被1个十二元环占有 【变式1-1】下列关于金属键或金属的性质说法正确的是( ) ①金属的导电性是由金属阳离子和自由电子的定向移动实现的 ②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用 ③Na、Mg、Al的沸点依次升高 ④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【变式1-2】经X射线衍射实验测定，某金属单质M有如图甲、乙所示两种晶胞。已知：甲晶胞参数为anm，乙晶胞参数为bnm。下列叙述正确的是( ) A．1个图甲晶胞含4个金属原子 B．M晶体由阴离子和阳离子构成 C．图乙中两个粒子之间最近距离为bnm D．图甲和图乙晶体密度之比为 【变式1-3】 (2026·江省台州市椒江区等5地高三一模) Mg2Fe是一种很有发展潜力的新型储氢材料，其晶胞为立方体，Fe位于顶点和面心，Mg位于顶点和相邻面心形成的四面体中心，储氢后形成化合物X，氢以正八面体构型分布在每个Fe周围。下列说法不正确的是( ) A．化合物X的化学式为Mg2FeH6 B．化合物X遇水产生H2、Mg和Fe C．化合物X减压和高温有利于释放H2 D．Mg2Fe的硬度高于纯铁和纯镁 题型02 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8个F－。晶胞中F－在体对角线的_____处 【典例2】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 【变式2-1】下列说法一定正确的是( ) A．其水溶液导电的一定是离子晶体 B．熔融态导电的一定是离子晶体 C．离子晶体中肯定不含共价键 D．固态不导电，熔融态导电的一定是离子晶体 【变式2-2】已知某离子晶体晶胞如图所示。已知该晶体的密度为ρ g/cm3，摩尔质量为M g/mol，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法中正确的是( ) A．该晶胞中阴、阳离子个数均为1 B．其中的阴、阳离子的配位数都是4 C．该晶胞可能是CsCl的晶胞 D．该晶胞中两个阳离子最近的核间距为 【变式2-3】(2026·浙江省强基联盟高三二模)气态N2O5呈平面结构，其结构式为。固态N2O5的晶胞如图所示，下列说法不正确的是( ) A．实验室利用P2O5的吸水性与浓硝酸反应制得N2O5 B．气态N2O5中N原子的杂化方式为sp2杂化 C．1mol气态N2O5中含6NA个σ键 D．固态N2O5为离子化合物 题型03 过渡晶体与混合型晶体 1．过渡晶体 (1)四类典型晶体是____________、____________、____________、____________。 (2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越_____，其中作为离子晶体处理的是____________；作为共价晶体处理的是____________；作为分子晶体处理的是________________________。 2．混合型晶体——石墨 (1)结构特点——层状结构 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轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 ②层与层之间以____________相结合。 (2)晶体类型 石墨晶体中，既有____________，又有____________和____________，属于_____________。 (3)物理性质：①导电性，②导热性，③润滑性。 【典例3】(2026·浙江省名校新高考研究联盟高三一模)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，质地软，可作润滑剂。立方相氮化硼与金刚石相似，是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构及晶胞如图所示。下列说法不正确的是( ) A．六方相氮化硼为混合晶体 B．立方相氮化硼晶体中与氮原子紧邻且最近的氮原子数为12 C．六方相氮化硼导电能力强于石墨 D．立方相氮化硼熔点高于单晶硅 【变式3-1】黑磷是一种黑色有金属光泽的晶体，是一种比石墨烯更优秀的新型材料。黑磷晶体具有与石墨类似的层状结构(如图所示)。下列有关说法正确的是( ) A．磷原子为杂化，故每层中的磷原子均共平面 B．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同 C．黑磷熔沸点很高，与金刚石晶体类型相同 D．黑磷、红磷和白磷三种物质互为同系物，化学性质相似 【变式3-2】(2026·浙江省新阵地教育联盟高三第一次模拟预测)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为dpm。右图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( ) A．碘晶体是混合型晶体 B．碘晶体升华时克服范德华力和“卤键” C．碘晶体中有NA个“卤键” D．常温下，碘晶体几乎不导电 【变式3-3】 (2026·浙江省嘉兴市2026届高三基础测试)金属钼(Mo)形成的某种硫化物可用作固态钠离子电池正极材料，其晶体结构如图1所示(A、B两层不断重复)，图2为单层俯视图的一部分。下列说法不正确的是( ) 　　 A．该晶体属于混合型晶体 B．该化合物的化学式为MoS2 C．该物质也可用作润滑剂 D．S原子的配位数为6 题型04 典型晶体模型结构分析 1．典型离子晶体的结构模型 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 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__________。 3．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 4．典型混合型晶体的结构模型 (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。 【典例4】(2025·浙江大学附中质检)下列关于晶体的叙述中，错误的是( ) A．Li2O晶体中Li+配位数为4，O2-配位数为8 B．碘晶胞中，每个I2分子紧邻12个I2分子 C．金刚石晶体中，碳原子与碳碳键数目比为1∶2 D．12 g石墨晶体中含有3 mol σ键 【变式4-1】(2025·浙江省杭州滨江区杭州二中高二期末)下列对结构模型的分析错误的是( ) A．图1为CaO2晶胞示意图，每个晶胞中有4个O22- B．图2为二氧化硅结构示意图，晶体中Si原子与Si-O键个数比为1：2 C．图3为金属铜晶胞示意图，晶体中铜原子周围紧邻且等距的铜原子数为12 D．图4为苯甲酸层状结构示意图，苯甲酸分子形成氢键机会大于苯乙醇，熔点更高 【变式4-2】有关晶体的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是( ) A．在晶体中与最近的形成正八面体 B．在CaF2晶胞中，每个晶胞平均占有4个Ca2+ C．在SiO2晶胞中，原子数与Si—O键数目比为 D．铜晶胞为面心立方最密堆积，铜原子的配位数为6 【变式4-3】(2024·浙江台州高二期末)下图(1)是常见的几种物质的晶胞，从左到右分别为锌、碘、金刚石和钠，下列说法不正确的是( ) A．Zn晶胞的俯视图是如图(2)所示的菱形，则晶体中与一个Zn原子最近且等距的Zn原子有12个 B．碘晶胞中I2分子有两种不同的取向，一个晶胞中有4个I2分子 C．金刚石晶胞中C原子的半径为c pm，则体对角线的长度为8c pm D．Na晶胞是边长为a nm的立方体，则Na的原子半径可以表示为 pm 题型05 晶体类型的比较 1．四种晶体的比较 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体 构成微粒 分子 阴、阳离子 金属离子、自由电子 原子 微粒间作用力 范德华力(少数有氢键) 离子键 金属键 共价键 性质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高 硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大 溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些与水反应 不溶 机械加工性能 不良 不良 良好 不良 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电 作用力大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定 2．晶体类型的判断方法 晶体类型 根据晶体的概念判断 根据物质的类别判断 根据晶体的特征性质判断 离子晶体 通过阴、阳离子相互作用形成的晶体 金属氧化物、强碱和绝大多数盐类 熔、沸点较高，且在熔融状态下导电的化合物 分子晶体 由分子通过分子间作用力形成的晶体 部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等外)、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸和绝大多数有机物(除有机盐外) 熔、沸点较低且不导电的单质和化合物，溶解性符合“相似相溶”规律 共价晶体 由原子通过共价键形成的晶体 金刚石、晶体硅、晶体硼、SiC和SiO2等 熔、沸点很高，硬度很大，不导电，不溶于一般溶剂的物质 金属晶体 由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体 纯金属、合金 有延展性、导电性、导热性，熔、沸点一般较高 3．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 【典例5】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5-1】下列比较不正确的是( ) A．晶体熔点由低到高：F2 < Cl2 < Br2 < I2 B．晶体硬度由大到小：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 【变式5-2】下表所列数据是对应晶体的熔点，据此判断下列选项正确的是( ) 晶体 Na2O Na AlF3 AlCl3 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 熔点 920℃ 97.8℃ 1291℃ 190℃ 2073℃ -107℃ -57℃ 1723℃ A．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 B．铝的化合物的晶体均是离子晶体 C．同族元素的最高价氧化物不可能形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高 【变式5-3】几种物质的沸点如图所示。下列推断正确的是 A．D可能为共价晶体，H为分子晶体 B．G可能为离子晶体，A可能为分子晶体 C．G、H一定是分子晶体，E、F一定是金属晶体 D．D可能为共价晶体，B一定是离子晶体 题型06 晶胞计算 1．微粒间距离的计算 计算晶体中微粒间距离的方法 2．晶胞密度的有关计算 (1)晶胞参数与晶胞密度的关系 (2)晶胞中的几组几何公式(设棱长为a) ①面对角线长＝a。 ②体对角线长＝a。 ③4r＝a(r为原子半径)。 ④4r＝a(r为原子半径)。 3．晶胞参数(边长)与半径的关系 晶体 晶体结构 图示关系 晶胞参数与边长关系 简单立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有a=2r 体心立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，体对角线长为c，则有c＝a＝4r 面心立方晶胞 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4r＝a 六方最密堆积晶胞 晶胞中原子球半径为r，六棱柱边长为a，高为h，则有a＝2r，h＝2倍四面体高 石墨 晶胞 设石墨晶胞的底边长为a cm，原子球直径为r，高为h cm，层间距d cm，则h＝2d，由图可知：a/2＝r×sin60°，得a＝r 金刚石晶胞 ( 金刚石晶胞 ) G点是空的，没有球，是正立方体的体心，A球心到E球心，是2个半径，即一个直径；同样，E球心到G，是2个半径，即一个直径，所以AG是两个直径，体对角线是AG的两倍，所以体对角线是4个直径，即8r，则有8r＝a 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有8r＝a。(体对角线上五球相切，其中有两个假想球) CaF2型晶胞(与金刚石类似) 晶胞参数(边长)为a，原子球半径为r，则有4(r+ + r－)＝a 4．金属晶体空间利用率的计算方法 (1)空间利用率的定义及计算步骤 ①空间利用率(η)：指构成晶体的原子、离子或分子总体积在整个晶体空间中所占有的体积百分比 ② (2)金属晶体空间利用率分类简析 ①简单立方堆积：如图所示，原子的半径为r，立方体的棱长为2r，则V球＝πr3，V晶胞＝(2r)3＝8r3 空间利用率＝×100%＝×100%＝≈52% ②体心立方堆积：如图所示，原子的半径为r，体对角线c为4r，面对角线b为a，由(4r)2＝a2＋b2得a＝ r。1个晶胞中有2个原子，故空间利用率＝×100%＝×100%＝×100%＝≈68% ③面心立方最密堆积：如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2r，V晶胞＝a3＝(2r)3＝16r3,1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74% ④六方最密堆积：如图所示，原子的半径为r，底面为菱形(棱长为2r，其中一个角为60°)，则底面面积S＝2r×r＝2r2，h＝r，V晶胞＝S×2h＝2r2×2×r＝8r3,1个晶胞中有2个原子，则空间利用率＝×100%＝×100%＝≈74% ⑤金刚石型堆积：设原子半径为R，由于原子在晶胞体对角线方向上相切(相邻两个碳原子之间的距离为晶胞体对角线的四分之一)，可以计算出晶胞参数：a＝b＝c＝R，α＝β＝γ＝90°。每个晶胞中包含八个原子。 η＝×100%＝×100%≈34.01% 5．确定晶胞中原子坐标的方法 晶胞中的任意一个原子的中心位置均可用3个分别≤1的数在立体坐标系中表示出来，如下图所示。 注意：在确定各原子的坐标时，要注意x、y、z轴的单位标准不一定相同。 【典例6】(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)α-Fe可用作合成氨催化剂、其立方晶胞如图所示(晶胞边长为a pm)。已知截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。下列说法不正确的是( ) A．铁的配位数是8 B．α-Fe晶胞中原子的半径为 C．截面单位面积含有的原子为(个/) D．m、n截面中，催化活性较低的是n 【变式6-1】(2025·浙江省绍兴市高二期末)Mg2Si具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm。下列叙述正确的是( ) A．基态Mg核外电子有3种不同的空间运动状态 B．每个硅原子周围有4个镁原子 C．Mg与Si之间的最近距离为nm D．Mg2Si的密度计算式为 【变式6-2】因生产金属铁的工艺和温度不同，产生的铁单质的晶体结构、密度和性质均不同，铁的晶体中铁原子有三种堆积方式，其中两种立方晶胞结构如图所示。下列关于铁或其晶胞的说法中正确的是 A．铁在周期表中位于第四周期第VIIIB族，是过渡元素也是副族元素 B．在两种晶胞中，每个Fe原子周围均有8个与之距离相等且最近的Fe原子 C．若ɑ-Fe晶胞边长为bpm，则Fe原子半径r=bpm D．若β-Fe晶胞中最近的两个Fe原子核间距为apm，阿伏加德罗常数为NA，晶胞的密度表达式是 【变式6-3】(2026·浙江师大附中选考模拟)超高硬度生物材料 Ti3Au 合金是理想的人工髋关节和膝关节材料，其晶体有α-Ti3Au(图甲)、β-Ti3Au(图乙)两种结构。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．图甲中，与 Ti原子距离最近且等距的 Ti原子有8个 B．图乙中，Ti原子位于Au原子构成的四面体空隙中 C．图乙中，若M的坐标为(m，，1)，则N的坐标为(1，1-m，) D．图乙中，若晶胞边长为 d pm，则晶体的密度为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $