第三章 晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态与晶体常识 讲义-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态与晶体常识 知识1 物质的聚集状态☆ 项目 内容 物质三态间的相互转化 气态、液态和固态是物质最常见的三种状态，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态时只能振动，在气态能自由移动，在液态则介于二者之间 微观：分子的距离不同 宏观：物质聚集状态不同 图3.1-1 物质三态间的转化 提示：物质的三态变化是物理变化，变化时克服的是分子间作用力或旧化学键断裂，但因为没有新化学键的形成，所以均不属于化学变化。 注意：物质的三态变化均有热量变化，但它们不属于反应热。 等离子体 （1） 概念：是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 （2） 性质：具有良好的导电性和流动性 液晶 （1） 概念：是介于液体和晶态之间的物质状态 （2）性质：既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性 物质的聚集状态 除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态、以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等 · 例题 考点：物质的聚集状态 1．（2025秋•东西湖区校级月考）下列粒子不能用做离子液体中阴离子的是（　　） A． B． C． D．CN﹣ 【解答】解：离子液体的阴离子包括卤盐、碱盐、含F阴离子等‌，CN﹣一般不能用做离子液体中阴离子，故D正确， 故选：D。 知识2 晶体（crystal）与非晶体（noncrystal）☆☆☆ 1.晶体和非晶体的比较☆ 项目 晶体（固体） 非晶体（固体） 概念 把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶体 把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈相对无序状态的固体物质称为非晶体 示例 食盐、冰、铁等 玻璃、橡胶等 自范性 有（能自发呈现多面体外形） 没有（不能自发呈现多面体外形） 微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 2.获得晶体的途径☆ 项目 内容 途径 （1）熔融态物质凝固 （2）气态物质凝华 （3）溶质从溶液中析出 实验3-1探究获得晶体的途径 操作 （1）用研钵把硫磺粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象 （2）在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象 （3）在250ml烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象 现象 熔融态的硫渐渐凝固，得到黄色针状固体 从熔融态结晶出来的硫晶体 加热时固体直接变成紫色蒸汽，然后遇冷，又重新凝结成固体 凝华得到的碘晶体 溶液先变浑浊，几分钟后，有白色固体析出 从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体 图3.1-2 经不同途径得到的晶体 结论 熔融态物质凝固 气态物质凝华 溶质从溶液中析出 3.晶体的特性☆ 项目 内容 自范性 （1）定义：晶体能自发呈现多面体外形的性质。 （2）形成条件：晶体生长的速率适当。 （3）本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。 各向异性 （1）晶体在不同方向上表现出许多物理性质（如强度、导热性、光学性质等）的差异。 （2）晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性。 熔点 晶体常具有固定的熔点；而非晶体没有固定的熔点。 检验 （1）根据晶体特性的检验 ①有固定的熔点的为晶体，没有固定熔点的为非晶体。 ②有各向异性的为晶体，没有各向异性的为非晶体。 （2）利用X射线衍射的检验 晶体能使X射线产生衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。 图示 图3.1-3 晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图 · 例题 考点：晶体与非晶体 2．（2025春•佛山期末）三草酸合铁酸钾（K3[Fe（C2O4）3]•3H2O）是一种翠绿色单斜晶体，外形酷似绿宝石，是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。下列有关说法错误的是（　　） A．制备三草酸合铁酸钾晶体时，不断搅拌有利于形成大晶体 B．三草酸合铁酸钾能自发形成规则的外形，体现了晶体的自范性 C．可利用X射线衍射法区分三草酸合铁酸钾和玻璃 D．三草酸合铁酸钾晶体中含有离子键和非极性共价键 【解答】解：A.制备三草酸合铁酸钾晶体时，不断搅拌会使晶体颗粒变小，不利于形成大晶体，故A错误； B.三草酸合铁酸钾能自发形成规则的外形，体现了晶体的自范性，故B正确； C.可利用X射线衍射法区分三草酸合铁酸钾和玻璃，因为晶体具有固定的衍射图谱，而玻璃是非晶体，无法产生清晰的衍射图谱，故C正确； D.三草酸合铁酸钾晶体中含有离子键（钾离子与草酸根离子之间）和非极性共价键（草酸根中碳原子与碳原子之间），故D正确； 故选：A。 知识3 晶胞（unit cell）☆☆ 1.对晶胞的认识☆ 项目 内容 概念 描述晶体结构的基本单元（是构成晶体的最小的重复结构单元）。 和晶体的关系 宏观晶体，微观晶胞，可用蜂巢和蜂室的关系来比喻晶体和晶胞的关系。 晶胞的结构 一般都是平行六面体，晶体是由无数晶胞无隙并置而成的。 （1） 无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。 （2） 并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 （3）所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 举例 图3.1-4 铜晶体 图3.1-5铜晶胞 常见的晶胞类型 简单立方晶胞 体心立方晶胞 面心立方晶胞 图示 结构特征 仅在平行六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面心各有1个粒子 2.晶胞中粒子数目的计算☆ 项目 内容 均摊法的基本原则 在晶体中，一个粒子同时为n个晶胞所共有，那么该粒子的1/n属于这个晶胞 立方晶胞中粒子数的计算方法 四种常见情况 位置 顶角 棱上 面上 体内 图示 结论 被8个晶胞共用 被4个晶胞共用 被2个晶胞共用 只属于1个晶胞 正方体形晶胞中不同位置的粒子数的计算 图3.1-6 NaCl晶胞 以NaCl晶胞为例： 所以一个NaCl晶胞中含Na+个数；含Cl-个数 · 例题 考点：晶胞的计算 考点：晶胞的计算 3．（2026春•广东月考）现有四种晶体，其晶胞分别如图所示，其中化学式正确的是（　　） A． B． C． D． 版权所有 【解答】解：A．A在晶胞的体心，晶胞有1个A原子，B在晶胞的顶点，晶胞中B原子数目为81，所以化学式为AB，故A错误； B．E、F都位于顶点，结构中E、F原子数均为4，所以化学式为EF，故B错误； C．X在晶胞的体心，晶胞有1个X原子，Y在晶胞的面心，晶胞中Y原子数目为63，Z在晶胞的顶点，Z原子数目为81，所以化学式为XY3Z，故C正确； D．M在晶胞的顶点和面心，晶胞中M原子数目为864，N在晶胞的棱的中点和体心，N原子数目为1+124，所以化学式为MN，故D错误； 故选：C。 知识4 晶体结构的测定☆☆☆ 1.测定方法及图谱☆ 项目 内容 仪器 图3.1-7 X射线衍射仪 固体 X射线衍射仪 单一波长的X射线 晶体 → 记录仪 分立的斑点或明锐的衍射峰 晶体能产生分立的斑点 非晶体衍射图谱 非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰，如石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。 图3.1-8 单晶衍射图 图3.1-9 非晶态和晶态SiO2粉末衍射图谱的对比 2.X射线衍射图谱的应用☆ 项目 内容 经过计算可以从衍射图形 获得晶体结构的相关信息 （1）晶胞形状和大小。 （2）分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型。 （3）原子在晶胞里的数目和位置。 （4）结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 3.具体实例☆ 项目 内容 乙酸晶体的X射线衍射实验 乙酸晶胞中含4个乙酸分子 测定晶胞中各原子的位置→ 计算原子间的距离→ 判断出哪些原子间存在化学键 ↓ 得到分子的空间结构 ←确定键长和键角 乙酸晶体 乙酸晶胞 图3.1-10 乙酸晶体和乙酸晶胞 图3.1-11 乙酸的分子空间结构 · 例题 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 4．（2025秋•绿园区校级期末）下列有关物质结构、性质的说法正确的是（　　） A．图1中，18﹣冠﹣6中O原子（灰球）通过离子键与K+作用 B．图2物质相较NaBF，摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的σ键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣ 【解答】解：A．图1中冠醚和钾离子之间存在配位键，不存在离子键，故A错误； B．图2中阳离子基团较大，离子键较弱，所以晶格能较小，熔沸点较低，则图B物质相较NaBF4更低的熔沸点，故B错误； C．图2中，阳离子中含有19个σ键，阴离子中含有4个σ键，σ键个数比为19：4，故C错误； D．图3中，该结构的最小重复单位如图，最小重复单位中Si原子个数为4+46，O原子个数为14+617，O元素化合价为﹣2价、Si元素化合价为+4价，则（Si6O17）整体化合价为﹣10，所以该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣，故D正确； 故选：D。 考点：根据晶胞结构确定晶体化学式 5．（2025秋•贵州校级期末）氯化铯晶胞（晶体重复的结构单位）如图甲所示，该晶体中Cs+与Cl﹣的个数之比为1：1，化学式为CsCl。若某晶体晶腕结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为（　　） A．8：6：1 B．4：3：1 C．1：6：1 D．1：1：3 所有 【解答】解：根据图片知，该晶胞中A粒子个数＝81，B粒子个数＝1，C粒子个数＝63，所以晶体中A、B、C的粒子个数比为1：1：3， 故选：D。 · 近5年高考真题 考点：晶胞的计算（共10小题） 1．（2025•山西）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为dg•cm﹣3，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是（　　） A．沿晶胞体对角线方向的投影图为： B．Ag和B均为sp3杂化 C．晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个 D．Ag和B的最短距离为1010pm 【解答】解：A．沿晶胞体对角线方向的投影，对角白球重合，对角线上两黑球重合及对角线上两灰球重合，Ag位于体心，正确的投影图为：，故A错误； B．Ag和B的价层电子对均为4，则Ag和B均为sp3杂化，故B正确； C．晶体中Ag位于晶胞的体心，与Ag最近且距离相等的Ag位于前后、左右、上下，故晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个，故C正确； D．设晶胞参数为xpm，该晶胞中含有1个Ag原子，1个B原子，4个C原子和4个N原子，则ρg•cm﹣3＝dg•cm﹣3，解得x1010，则Ag和B的最短距离为1010pm，故D正确； 故选：A。 2．（2025•选择性）NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当0.44≤x≤0.95时，其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是（　　） A．与W最近且等距的O有6个 B．x增大时，W的平均价态升高 C．密度为时，x＝0.5 D．空位数不同，吸收的可见光波长不同 【解答】解：A．与W最近且等距的O位于其上下左右前后，有6个，故A正确； B．x增大时，根据各元素的代数和为0可知W的平均价态降低，故B错误； C．晶胞的体积为a3×10﹣30cm3，若晶胞的密度为时，则晶胞的质量为，物质NaxWO3的摩尔质量为243.5g/mol，则x＝0.5，故C正确； D．由题干可知，NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，因此空位数不同，吸收的可见光波长不同，故D正确； 故选：B。 3．（2024•湖南）Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH+C+N2Li2CN2+H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是（　　） A．合成反应中，还原剂是LiH和C B．晶胞中含有的Li+个数为4 C．每个周围与它最近且距离相等的Li+有8个 D．为V型结构 【解答】解：A．LiH中H元素为﹣1价，有图中离子化合价可知，N元素为﹣3价，C元素为+4价，根据反应2LiH+C+N2Li2CN2+H2可知，H元素由﹣1价升高为0价，C元素由0价升高到+4价，N元素由0价降低为﹣3价，所以还原剂为LiH和C，故A正确； B．Li+位于晶胞的面上，根据均摊法计算可知，含有Li+的个数为84，故B正确； C．观察位于体心的离子，与它最近且距离相等的Li+有8个，故C正确； D．离子的中心原子C原子的价层电子对数为：22，且与CO2互为等电子体，则为直线型离子，故D错误； 故选：D。 4．（2024•重庆）储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示，MgH2的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是（　　） A．H﹣的配位数为2 B．晶胞中含有2个Mg2+ C．晶体密度的计算式为 D．Mg2+（ⅰ）和Mg2+（ⅱ）之间的距离为 【解答】解：A．根据图知，与H﹣距离最近且等距离的Mg2+的个数是3，所以H﹣的配位数为3，故A错误； B．Mg2+位于晶胞的顶点和体心上，该晶胞中Mg2+的个数为81＝2，故B正确； C．该晶胞的体积为（a×10﹣7×a×10﹣7×c×10﹣7）cm3＝a2c×10﹣21cm3，该晶胞中Mg2+的个数为81＝2、H﹣的个数为2+44，相当于该晶胞中含有2个“MgH2”，晶体的密度为g/cm3，故C错误； D．Mg2+（ⅰ）和Mg2+（ⅱ）之间的距离等于晶胞体对角线长度的一半，为nm，故D错误； 故选：B。 5．（2023•辽宁）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体（图1），进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料（图2）。下列说法错误的是（　　） A．图1晶体密度为g•cm﹣3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1﹣x D．Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导 【解答】解：A．由图可知，晶胞中含有Cl：41，含有O：21，含有Li：81＝3，晶胞的化学式为Li3ClO，所以晶体密度为：ρg•cm﹣3，故A正确； B．由图可知，图1中与O原子距离最近且相等的Li原子的个数为6，即O配位数为6，故B正确； C．由图可知，晶胞中含有Cl或Br：41，含有O：21，含Li+为1×1＝1，Mg或空位：82，镁的个数小于2，根据化合价代数和为0可知，镁的个数为1，所以晶胞的化学式为LiMgOClxBr1﹣x，故C错误； D．因为Mg2+的半径大于Li+，Mg2+取代产生的空位体积更大，有利于内部的Li+传导，故D正确； 故选：C。 6．（2023•河北）锆（Zr）是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（　　） A．该氧化物的化学式为ZrO2 B．该氧化物的密度为g•cm﹣3 C．Zr原子之间的最短距离为apm D．若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心 【解答】解：A．根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、个O，所以立方氧化锆的化学式为ZrO2，故A正确； B．结合A分析可知，晶体密度为，故B错误； C．Zr原子之间的最短距离为两个四分之一晶胞的体心的距离，为整个晶胞对角线距离的一半，即，故C正确； D．若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则垂直向下，q点Zr原子位于晶胞xy面的面心，故D正确； 故选：B。 7．（2022•湖北）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是（　　） A．Ca2+的配位数为6 B．与F﹣距离最近的是K+ C．该物质的化学式为KCaF3 D．若F﹣换为Cl﹣，则晶胞棱长将改变 【解答】解：A．与Ca2+等距离且最近的F﹣有6个，所以Ca2+的配位数为6，故A正确； B．设晶胞棱长为a，与F﹣最近的K+的距离为a、与F﹣最近的Ca2+的距离为，与F﹣距离最近的是Ca2+，故B错误； C．该晶胞中Ca2+在内部，Ca2+个数为1、F﹣个数＝63、K+个数＝81，则化学式为KCaF3，故C正确； D．r（F﹣）＜r（Cl﹣），相邻离子之间的距离改变，则晶胞棱长将改变，故D正确； 故选：B。 8．（2022•广东）硒（Se）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（AIE）效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如图： （1）Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为 　4s24p4 。 （2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是 　H2O分子间存在氢键、H2Se分子间无氢键　 。 （3）关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有 　BDE　 。 A.Ⅰ中仅有σ键 B.Ⅰ中的Se﹣Se键为非极性共价键 C.Ⅱ易溶于水 D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2 E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大 （4）Ⅳ中具有孤对电子的原子有 　O、Se　 。 （5）硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4　＞　 H2SeO3（填“＞”或“＜”）。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠（Na2SeO4）可减轻重金属铊引起的中毒。Se的立体构型为 　正四面体　 。 （6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图a，沿x、y、z轴方向的投影均为图b。 ①X的化学式为 　K2SeBr6 。 ②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρg•cm﹣3，则X中相邻K之间的最短距离为 　107 nm（列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。 【解答】解：（1）S属于第三周期ⅥA族，价电子排布式为3s23p4，基态硒位于第四周期ⅥA族，则基态硒原子价电子排布式为4s24p4， 故答案为：4s24p4； （2）由于水分子间存在氢键，硒化氢分子间不存在氢键，分子间氢键能使氢化物熔沸点增大，所以H2Se的沸点低于H2O， 故答案为：H2O分子间存在氢键、H2Se分子间无氢键； （3）A．物质Ⅰ中含有C—H键和Se﹣Se键，苯环中化学键较为特殊，含有大π键，所以Ⅰ中含有π键和σ键，故A错误； B．物质Ⅰ中的Se﹣Se键是同种原子间形成的共价键，为非极性键，故B正确； C．物质Ⅱ属于烃类，烃类均不溶于水，故C错误； D．物质Ⅱ中含有苯环、碳碳双键和碳碳三键，苯环和碳碳双键中C原子均采用sp2杂化，碳碳三键中C原子采用sp杂化，所以Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2，故D正确； E．Ⅰ～Ⅲ含有的元素为C、N、O、Se、S、H，非金属性越强，其电负性越大，C、N、O位于同一周期、O、Se、S位于同一主族，则C、N、O、Se、S、H中O的电负性最大，故E正确； 故答案为：BDE； （4）C、O、S、Se最外层电子数分别为4、6、6、6，物质Ⅳ中C形成4个键，无孤电子对，S形成6个键、无孤电子对，O和Se均形成2个键，均会有2对孤电子， 故答案为：O、Se； （5）同一种元素形成的含氧酸中，非羟基O原子个数越多，其酸性越强，H2SeO4与H2SeO3可写成（OH）2SeO2、（OH）2SeO，H2SeO4比H2SeO3非羟基氧多（或H2SeO3中的Se为+4价，而H2SeO4中的Se为+6价，导致Se﹣O—H中的O的电子更向Se偏移，越易电离出H+），则酸性：H2SeO4＞H2SeO3；的成键电子对数为44，无孤电子对，则的VSEPR模型和立体构型均为正四面体， 故答案为：＞；正四面体； （6）①由图可知，K原子位于晶胞内部，“SeBr6”位于顶点和面心位置，由原子均摊法可知，该晶胞中K的数目为8，“SeBr6”的数目为864，则化学式为K2SeBr6， 故答案为：K2SeBr6； ②晶胞中含有4个“K2SeBr6”，n（K2SeBr6）mol，m（K2SeBr6）Mrgg，若晶胞边长为x，则晶胞体密度ρg•cm﹣3g•cm﹣3，解得xcm，由图可知，晶胞中相邻K之间的最短距离为xcm107nm， 故答案为：107。 9．（2021•广东）很多含巯基（﹣SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。 （1）基态硫原子价电子排布式为 　3s23p4 。 （2）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为 　H2O＞H2S＞CH4 。 （3）汞的原子序数为80，位于元素周期表第 　六　 周期第ⅡB族。 （4）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有 　AD　 。 A.在Ⅰ中S原子采取sp3杂化 B.在Ⅱ中S元素的电负性最大 C.在Ⅰ中C﹣C﹣C键角是180° D.在Ⅲ中存在离子键与共价键 E.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等 （5）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是 　Ⅲ　 。 （6）理论计算预测，由汞（Hg）、锗（Ge）、锑（Sb）形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体（晶胞如图a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。 ①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是 　图b不是晶体中最小结构的重复单元　 。 ②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为 　4　 ；该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb＝　1：1：2　 。 ③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为 　　 g/cm3（列出算式）。 【解答】解：（1）S位于周期表中第3周期第ⅥA族，基态硫原子的价电子排布式为3s23p4， 故答案为：3s23p4； （2）CH4、H2S分子间只有分子间作用力，H2O分子间还存在氢键，则H2O的沸点最大，H2S的相对分子质量大于CH4，分子间作用力大于CH4，故沸点排序为：H2O＞H2S＞CH4， 故答案为：H2O＞H2S＞CH4； （3）铬的原子序数为80，第六周期稀有气体的原子序数为86，则Hg位于第六周期第ⅡB族， 故答案为：六； （4）A．在Ⅰ中每个S原子含有2个共价键、2个孤电子对，所以每个S原子价层电子对个数都是4，根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型为sp3，故A正确； B．在Ⅱ中各元素非金属性O＞C＞S＞Hg＞H，电负性最大的为O，故B错误； C．在Ⅰ中各原子大小不同，是非对称结构，C﹣C﹣C键角不是180°，故C错误； D．在Ⅲ中，非金属原子形成共价键，钠原子形成离子键，故D正确； E．在Ⅳ中硫氧单键和硫氧双键键能不同，所以硫氧键的键能不相等，故E错误， 故答案为：AD； （5）化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，Ⅲ属于盐类物质，水溶性更好， 故答案为：Ⅲ； （6）①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，因为图b不是晶体中最小结构的重复单元， 故答案为：图b不是晶体中最小结构的重复单元； ②根据晶胞结构可知，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为4个；一个晶胞中Hg为：464，Ge：841＝4，Sb：8×1＝8，晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb＝4：4：8＝1：1：2， 故答案为：4；1：1：2； ③根据晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb＝4：4：8，X的最简式的式量为Mr，1mol该晶胞的质量＝4Mrg，晶胞的体积V＝x2y nm3，ρg/cm3g/cm3， 故答案为：。 10．（2021•湖北）某立方晶系的锑钾（Sb﹣K）合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（　　） A．该晶胞的体积为a3×10﹣36cm3 B．K和Sb原子数之比为3：1 C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为apm 【解答】解：A．该晶胞棱长＝a×10﹣10cm，晶胞体积＝（a×10﹣10cm）3＝a3×10﹣30cm3，故A错误； B．该晶胞中K原子个数＝121+8＝12、Sb原子个数＝864，则K、Sb原子个数之比＝12：4＝3：1，故B正确； C．以图标记的Sb原子为例，据此判断与Sb最邻近的K原子数为8，故C错误； D．根据图2知，K与Sb原子之间的最短距离为晶胞体对角线长度的apmapm，故D错误； 故选：B。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第一节 物质的聚集状态与晶体常识 知识1 物质的聚集状态☆ 项目 内容 物质三态间的相互转化 气态、液态和固态是物质最常见的三种状态，物质三态的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态时只能振动，在气态能自由移动，在液态则介于二者之间 微观：分子的距离不同 宏观：物质聚集状态不同 图3.1-1 物质三态间的转化 提示：物质的三态变化是物理变化，变化时克服的是分子间作用力或旧化学键断裂，但因为没有新化学键的形成，所以均不属于化学变化。 注意：物质的三态变化均有热量变化，但它们不属于反应热。 等离子体 （1） 概念：是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质 （2） 性质：具有良好的导电性和流动性 液晶 （1） 概念：是介于液体和晶态之间的物质状态 （2）性质：既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性 物质的聚集状态 除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态、以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等 · 例题 考点：物质的聚集状态 1．（2025秋•东西湖区校级月考）下列粒子不能用做离子液体中阴离子的是（　　） A． B． C． D．CN﹣ 知识2 晶体（crystal）与非晶体（noncrystal）☆☆☆ 1.晶体和非晶体的比较☆ 项目 晶体（固体） 非晶体（固体） 概念 把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶体 把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈相对无序状态的固体物质称为非晶体 示例 食盐、冰、铁等 玻璃、橡胶等 自范性 有（能自发呈现多面体外形） 没有（不能自发呈现多面体外形） 微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序 2.获得晶体的途径☆ 项目 内容 途径 （1）熔融态物质凝固 （2）气态物质凝华 （3）溶质从溶液中析出 实验3-1探究获得晶体的途径 操作 （1）用研钵把硫磺粉末研细，放入蒸发皿中，放在三脚架的铁圈上，用酒精灯加热至熔融态，自然冷却结晶后，观察实验现象 （2）在一个小烧杯里加入少量碘，用一个表面皿盖在小烧杯上，并在表面皿上加少量冷水。把小烧杯放在石棉网上小火加热，观察实验现象 （3）在250ml烧杯中加入半杯饱和氯化钠溶液，用滴管滴入浓盐酸，观察实验现象 现象 熔融态的硫渐渐凝固，得到黄色针状固体 从熔融态结晶出来的硫晶体 加热时固体直接变成紫色蒸汽，然后遇冷，又重新凝结成固体 凝华得到的碘晶体 溶液先变浑浊，几分钟后，有白色固体析出 从饱和硫酸铜溶液中析出的硫酸铜晶体 图3.1-2 经不同途径得到的晶体 结论 熔融态物质凝固 气态物质凝华 溶质从溶液中析出 3.晶体的特性☆ 项目 内容 自范性 （1）定义：晶体能自发呈现多面体外形的性质。 （2）形成条件：晶体生长的速率适当。 （3）本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。 各向异性 （1）晶体在不同方向上表现出许多物理性质（如强度、导热性、光学性质等）的差异。 （2）晶体的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性。 熔点 晶体常具有固定的熔点；而非晶体没有固定的熔点。 检验 （1）根据晶体特性的检验 ①有固定的熔点的为晶体，没有固定熔点的为非晶体。 ②有各向异性的为晶体，没有各向异性的为非晶体。 （2）利用X射线衍射的检验 晶体能使X射线产生衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。 图示 图3.1-3 晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图 · 例题 考点：晶体与非晶体 2．（2025春•佛山期末）三草酸合铁酸钾（K3[Fe（C2O4）3]•3H2O）是一种翠绿色单斜晶体，外形酷似绿宝石，是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。下列有关说法错误的是（　　） A．制备三草酸合铁酸钾晶体时，不断搅拌有利于形成大晶体 B．三草酸合铁酸钾能自发形成规则的外形，体现了晶体的自范性 C．可利用X射线衍射法区分三草酸合铁酸钾和玻璃 D．三草酸合铁酸钾晶体中含有离子键和非极性共价键 知识3 晶胞（unit cell）☆☆ 1.对晶胞的认识☆ 项目 内容 概念 描述晶体结构的基本单元（是构成晶体的最小的重复结构单元）。 和晶体的关系 宏观晶体，微观晶胞，可用蜂巢和蜂室的关系来比喻晶体和晶胞的关系。 晶胞的结构 一般都是平行六面体，晶体是由无数晶胞无隙并置而成的。 （1） 无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。 （2） 并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。 （3）所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。 举例 图3.1-4 铜晶体 图3.1-5铜晶胞 常见的晶胞类型 简单立方晶胞 体心立方晶胞 面心立方晶胞 图示 结构特征 仅在平行六面体的8个顶角上有粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的体心还有1个粒子 除8个顶角上有粒子外，平行六面体的6个面心各有1个粒子 2.晶胞中粒子数目的计算☆ 项目 内容 均摊法的基本原则 在晶体中，一个粒子同时为n个晶胞所共有，那么该粒子的1/n属于这个晶胞 立方晶胞中粒子数的计算方法 四种常见情况 位置 顶角 棱上 面上 体内 图示 结论 被8个晶胞共用 被4个晶胞共用 被2个晶胞共用 只属于1个晶胞 正方体形晶胞中不同位置的粒子数的计算 图3.1-6 NaCl晶胞 以NaCl晶胞为例： 所以一个NaCl晶胞中含Na+个数；含Cl-个数 · 例题 考点：晶胞的计算 3．（2026春•广东月考）现有四种晶体，其晶胞分别如图所示，其中化学式正确的是（　　） A． B． C． D． 知识4 晶体结构的测定☆☆☆ 1.测定方法及图谱☆ 项目 内容 仪器 图3.1-7 X射线衍射仪 固体 X射线衍射仪 单一波长的X射线 晶体 → 记录仪 分立的斑点或明锐的衍射峰 晶体能产生分立的斑点 非晶体衍射图谱 非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的衍射峰，如石英玻璃（非晶态二氧化硅）和水晶（晶态二氧化硅）研成粉末摄取的X射线衍射图谱是不同的。 图3.1-8 单晶衍射图 图3.1-9 非晶态和晶态SiO2粉末衍射图谱的对比 2.X射线衍射图谱的应用☆ 项目 内容 经过计算可以从衍射图形 获得晶体结构的相关信息 （1）晶胞形状和大小。 （2）分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型。 （3）原子在晶胞里的数目和位置。 （4）结合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。 3.具体实例☆ 项目 内容 乙酸晶体的X射线衍射实验 乙酸晶胞中含4个乙酸分子 测定晶胞中各原子的位置→ 计算原子间的距离→ 判断出哪些原子间存在化学键 ↓ 得到分子的空间结构 ←确定键长和键角 乙酸晶体 乙酸晶胞 图3.1-10 乙酸晶体和乙酸晶胞 图3.1-11 乙酸的分子空间结构 · 例题 考点：晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用 4．（2025秋•绿园区校级期末）下列有关物质结构、性质的说法正确的是（　　） A．图1中，18﹣冠﹣6中O原子（灰球）通过离子键与K+作用 B．图2物质相较NaBF，摩尔质量更大，故具有更高的熔、沸点 C．图2中，阳离子与阴离子含有的σ键个数比为4：1 D．图3中，表示硅氧四面体，则该硅酸盐结构的通式为（Si6O17）n10n﹣ 考点：根据晶胞结构确定晶体化学式 5．（2025秋•贵州校级期末）氯化铯晶胞（晶体重复的结构单位）如图甲所示，该晶体中Cs+与Cl﹣的个数之比为1：1，化学式为CsCl。若某晶体晶腕结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为（　　） A．8：6：1 B．4：3：1 C．1：6：1 D．1：1：3 · 近5年高考真题 考点：晶胞的计算（共10小题） 1．（2025•山西）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为dg•cm﹣3，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是（　　） A．沿晶胞体对角线方向的投影图为： B．Ag和B均为sp3杂化 C．晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个 D．Ag和B的最短距离为1010pm 2．（2025•选择性）NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当0.44≤x≤0.95时，其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是（　　） A．与W最近且等距的O有6个 B．x增大时，W的平均价态升高 C．密度为时，x＝0.5 D．空位数不同，吸收的可见光波长不同 3．（2024•湖南）Li2CN2是一种高活性的人工固氮产物，其合成反应为2LiH+C+N2Li2CN2+H2，晶胞如图所示，下列说法错误的是（　　） A．合成反应中，还原剂是LiH和C B．晶胞中含有的Li+个数为4 C．每个周围与它最近且距离相等的Li+有8个 D．为V型结构 4．（2024•重庆）储氢材料MgH2的晶胞结构如图所示，MgH2的摩尔质量为Mg/mol，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是（　　） A．H﹣的配位数为2 B．晶胞中含有2个Mg2+ C．晶体密度的计算式为 D．Mg2+（ⅰ）和Mg2+（ⅱ）之间的距离为 5．（2023•辽宁）晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体（图1），进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料（图2）。下列说法错误的是（　　） A．图1晶体密度为g•cm﹣3 B．图1中O原子的配位数为6 C．图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1﹣x D．Mg2+取代产生的空位有利于Li+传导 6．（2023•河北）锆（Zr）是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。如图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（　　） A．该氧化物的化学式为ZrO2 B．该氧化物的密度为g•cm﹣3 C．Zr原子之间的最短距离为apm D．若坐标取向不变，将p点Zr原子平移至原点，则q点Zr原子位于晶胞xy面的面心 7．（2022•湖北）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是（　　） A．Ca2+的配位数为6 B．与F﹣距离最近的是K+ C．该物质的化学式为KCaF3 D．若F﹣换为Cl﹣，则晶胞棱长将改变 8．（2022•广东）硒（Se）是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光（AIE）效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如图： （1）Se与S同族，基态硒原子价电子排布式为 　 　 。 （2）H2Se的沸点低于H2O，其原因是 　 　 。 （3）关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有 　 　 。 A.Ⅰ中仅有σ键 B.Ⅰ中的Se﹣Se键为非极性共价键 C.Ⅱ易溶于水 D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2 E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大 （4）Ⅳ中具有孤对电子的原子有 　 　 。 （5）硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4　 　 H2SeO3（填“＞”或“＜”）。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠（Na2SeO4）可减轻重金属铊引起的中毒。Se的立体构型为 　 　 。 （6）我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图a，沿x、y、z轴方向的投影均为图b。 ①X的化学式为 　 　 。 ②设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρg•cm﹣3，则X中相邻K之间的最短距离为 　 　 nm（列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值）。 9．（2021•广东）很多含巯基（﹣SH）的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如，解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ。 （1）基态硫原子价电子排布式为 　 　 。 （2）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为 　 　 。 （3）汞的原子序数为80，位于元素周期表第 　 　 周期第ⅡB族。 （4）化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的有 　 　 。 A.在Ⅰ中S原子采取sp3杂化 B.在Ⅱ中S元素的电负性最大 C.在Ⅰ中C﹣C﹣C键角是180° D.在Ⅲ中存在离子键与共价键 E.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等 （5）汞解毒剂的水溶性好，有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比，水溶性较好的是 　 　 。 （6）理论计算预测，由汞（Hg）、锗（Ge）、锑（Sb）形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体（晶胞如图a所示）中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。 ①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是 　 　 。 ②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为 　 　 ；该晶胞中粒子个数比Hg：Ge：Sb＝　 　 。 ③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的密度为 　 　 g/cm3（列出算式）。 10．（2021•湖北）某立方晶系的锑钾（Sb﹣K）合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（　　） A．该晶胞的体积为a3×10﹣36cm3 B．K和Sb原子数之比为3：1 C．与Sb最邻近的K原子数为4 D．K和Sb之间的最短距离为apm 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $