第22讲 晶体结构与性质(学用讲义)-【优学精研】2027年高考化学一轮总复习学用Word（提升版）

该高中化学高考复习学案系统梳理了晶体结构与性质专题，涵盖晶体常识、常见晶体类型结构与性质、晶胞分析及计算三大核心考点，按“基础认知-结构性质-定量计算”逻辑构建知识网络，通过“理解应用”问题链和“教材挖掘”任务驱动，引导学生自主梳理晶体类型判断、晶胞粒子数计算等规律，形成层次分明的知识体系。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，开篇设置易错辨析题诊断认知盲点，考向训练结合“均摊法计算晶胞粒子数”“晶体密度公式推导”等典型任务，培养学生证据推理与模型认知素养。每个考点配备真题演练和反思总结表，学生可自主分析错题归因，教师能通过学情数据实施分层指导，有效提升学生自主复习能力和备考实效。

第22讲　晶体结构与性质 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。知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。 考点1　晶体常识 1.物质的聚集状态 （1）物质三态间的相互转化 （2）等离子体和离子液体 ①等离子体是由　　　　、　　　　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。 ②离子液体是熔点不高的仅由　　　　　组成的液体物质。 2.晶体 （1）晶体与非晶体的比较 类型 晶体 非晶体 结构特征 原子在三维空间里呈　　　　　　排列 原子排列相对　　　 性质特征 自范性 有 无 熔点 固定 不固定 异同表现 二者区分方法 间接方法 测定其是否有固定的　　 科学方法 对固体进行　　　　　　　实验 （2）获得晶体的三条途径 ①　　　态物质凝固； ②　　　物质冷却不经液态直接凝固（凝华）； ③溶质从溶液中　　　。 【理解应用】 ①冰是　　　　　（填“晶体”或“非晶体”），区分晶体与非晶体的重要依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②甲图说明晶体具有各向异性而非晶体具有　　　　　；乙图说明晶体的内部微粒排列规范　　　　　而非晶体内部微粒排列无序。 3.晶胞 （1）特点 （2）晶胞中粒子数的计算方法——均摊法 长方体（包括立方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算 【理解应用】 如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶胞。 该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是　　　　　　，该物质的化学式可表示为　　　　。 4.晶体结构的测定 （1）测定晶体结构最常用的仪器是　　　　　　　。当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。 （2）由衍射图形获得晶体结构的信息，包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。 【教材挖掘】 〔人教选择性必修2〕通过乙酸晶体X射线衍射实验可以得出乙酸晶胞的结构如图所示。 ①由图可知，每个晶胞中含有　　　　个乙酸分子。 ②已知NA为阿伏加德罗常数的值，则乙酸晶体的密度ρ＝　　　　g·cm－3（用含a、b、c、NA的代数式表示）。 易错辨析 （1）C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃，非晶态碳玻璃具有自范性。（　　） （2）（2024·山东高考）通过X射线衍射可测定青蒿素晶体结构。（　　） （3）（2024·湖南高考）用玻璃棒摩擦烧杯内壁，加快从明矾溶液中析出晶体。（　　） （4）（2024·湖南高考）由R4N＋与P组成的离子液体常温下呈液态，与其离子的体积较大有关。（　　） （5）晶胞是晶体中最小的“平行六面体”。（　　） 考向1　物质聚集状态　晶体与非晶体 1.下列说法正确的是（　　） A.（2025·河北石家庄模拟）离子液体通常易挥发，有良好的导电性 B.（2025·临沂模拟）等离子体用于制造显示器，与其含有带电粒子有关 C.（2025·湖南师大附中模拟）电视和电脑的液晶显示器使用的液晶材料属于晶体，具有晶体的各向异性 D.（2025·长沙长郡中学模拟）石英玻璃的X射线衍射图谱看不到分立的斑点，说明石英玻璃为晶体 2.（2026·浙江A9联盟联考）下列有关晶体的说法中一定不正确的是（　　） A.明矾晶体制备时，配制明矾热的饱和溶液待其自然冷却到比室温高10～15 ℃时，将小晶体悬挂在玻璃杯中央使其长大 B.冰晶具有规则的几何外形，体现了晶体的自范性 C.许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，但可能是晶体 D.当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降 考向2　晶胞粒子数目与晶体化学式的确定 3.已知某晶体由X、Y、Z三种元素组成，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式是（　　） A.XY3Z　　　　　 B.XY2Z C.X2Y3Z D.XYZ 4.（2026·重庆名校联盟联考）我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图所示。下列说法正确的是（　　） A.该晶胞中含有14个B原子，4个N原子 B.该晶体属于分子晶体 C.该晶体的分子式为B2N3，熔点比晶体硅低 D.B原子周围等距且最近的N原子数为4 考点2　常见晶体类型的结构与性质 1.重要晶体结构模型及分析 （1）分子晶体——干冰和冰 ①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有　　　　个。 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）共价晶体——金刚石 金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C之间的夹角是　　　　，最小的环是　　　　元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键为　　　　mol。 （3）离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2 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，每个Ca2＋吸引　　　个F－，每个F－吸引　　　个Ca2＋，每个晶胞含　　　个Ca2＋和　　　个F－ （4）混合型晶体——石墨石墨层状晶体中，层与层之间的作用是　　　　　　，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是　　　　，C原子采取的杂化方式是　　　　。 （5）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。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更偏向　　　　　晶体，Al2O3更偏向　　　　　晶体。 2.四种常见晶体类型的比较 　　类型 比较 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子 晶体 构成微粒 金属阳离子、自由电子 微粒间的相互作用力 　　　　　（某些含氢键） 硬度 较小 有的很大，有的很小 熔、沸点 较低 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 一般不溶于水，少数与水反应 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 【理解应用】 根据下列描述，判断可能的晶体类型。 ①SeO2常温下为白色晶体，熔点为340～350 ℃，则SeO2的晶体类型为　　　　　。 ②FeCl3的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，其晶体类型是　　　　　　。 ③立方氮化硼硬度大，熔点为3 000 ℃，其晶体类型为　　　　　　。 ④SiCl4是生产高纯硅的前驱体，沸点为57.6 ℃，可混溶于苯、氯仿等有机溶剂，则SiCl4的晶体类型为　　　　　，熔化时克服的作用力是　　　　　。 易错辨析 （1）共价晶体中，共价键越强，熔点越高。（　　） （2）构成分子晶体的微粒是分子，故稀有气体形成的晶体不属于分子晶体。（　　） （3）固态不导电而熔融态能导电的晶体一定是离子晶体。（　　） （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。（　　） （5）金刚石的晶胞构型为正四面体。（　　） 考向1　晶体类型的判断 1.下列有关晶体类型的判断正确的是　　　（填字母）。 A.（2023·海南高考）月壤中存在的天然玻璃纤维主要氧化物SiO2属于离子晶体 B.（2023·浙江6月选考）化学键中离子键成分的百分数：Ca3N2＞Mg3N2 C.（2023·江苏高考）碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体 D.（2023·北京高考）金刚石、石墨、石墨炔，这三种物质的晶体类型相同 E.（2024·天津高考）P4晶体为分子晶体 F.（2025·广东高考）固态硬盘芯片常使用单晶硅作为基础材料，单晶硅是一种共价晶体 G.（2025·黑吉辽蒙高考）NH4Cl的晶体类型为离子晶体 H.（2024·甘肃高考）单质Mg是金属晶体 I.（2025·安徽高考）碘晶体是混合型晶体，为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为d pm。如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） J.（2025·浙江1月选考）化合物中离子键百分数：MgO＞Al2O3 2.回答下列问题： （1）（2023·全国甲卷节选）如图所示的几种碳单质，它们互为　　　，其中属于共价晶体的是　　　，C60间的作用力是　　　　。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为　　　　键。 （2）（2023·湖南高考节选）已知Ga（CH3）3的沸点为55.7 ℃，则Ga（CH3）3的晶体类型是　　　　。 考向2　典型晶体结构及性质 3.（2025·福建永安九中期中考）氯化钠、金刚石、干冰、石墨四种晶体的结构模型如图所示，下列说法错误的是（　　） A.NaCl晶体中，每个晶胞含有8个NaCl分子 B.金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数的比为1∶2 C.CO2晶胞中，1个CO2分子周围与它距离最近且距离相等的分子有12个 D.石墨为混合型晶体，其层间是范德华力，层内碳原子之间均形成共价键 4.下面有关晶体的叙述正确的是（　　） A.（2025·北京海淀期末）石墨晶体层间存在范德华力，所以石墨易导电 B.（2026·甘肃酒泉四校联考）C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要长 C.（2025·云南昭通一中月考）硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 D.（2026·天津静海一中月考）在晶体硅（）中，硅原子与Si—Si键个数的比为1∶4 考点3　晶胞结构分析及相关计算 1.晶胞中粒子配位数的计算 一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数，它反映了晶体中粒子排列的紧密程度。 （1）晶体中原子（或分子）的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子（或分子）的配位数指的是该原子（或分子）最接近且等距离的原子（或分子）的数目。常见晶胞的配位数如下： 简单立方： 配位数为6 面心立方： 配位数为12 体心立方： 配位数为8 （2）离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。 以NaCl晶体为例 ①找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如晶胞体心的灰球（Cl－）。 ②数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球（Na＋）。确定Cl－的配位数为6，同样方法可确定Na＋的配位数也为6。 2.晶胞参数及其相关计算 （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）晶体结构的相关计算 ①空间利用率＝×100％。 ②金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组计算公式（设棱长为a） a.面对角线长＝a。 b.体对角线长＝a。 c.体心立方堆积　　r＝a（r为原子半径）。 d.面心立方堆积　　r＝a（r为原子半径）。 （3）宏观晶体密度与微观晶胞参数的关系 3.原子分数坐标、投影（视图）的相关分析 （1）晶胞的立体模型 简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒完全一致，可任意选择一个原子为坐标原点。以立方体三条棱的延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度，可得如图所示的坐标系。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，称为原子分数坐标。 （2）原子分数坐标举例 典型晶胞 原子分数坐标 简单立方晶胞 1（0，0，0），2（0，1，0），3（1，1，0），7（1，1，1） 体心立方晶胞 1（0，0，0），3（1，1，0），5（0，0，1），6（0，1，1），7（1，1，1），9（ ，，） 面心立方晶胞 1（0，0，0），9（ ，，0），10（ ，，1），12（ ，1，），14（ 1，，） 典型 晶胞 原子分数坐标 金刚 石晶 胞 1（ ，，），2（ ，，），3（ ，，），4（ ，，） 4.常见典型晶体的投影 晶胞类型 三维图 二维图 正视图 沿体对角线 最大剖面图 沿体对角线 的投影图 简单 立方 体心 立方 面心 立方 CaF2 晶胞 金刚 石晶 胞 NaCl 晶胞 （2026·山东聊城一中模拟）一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于六方晶系，其晶体结构、晶胞沿垂直于底面方向的投影图如下所示（晶胞边长为a pm，晶胞高为c pm，NA为阿伏加德罗常数的值）。下列说法正确的是（　　） A.该物质的化学式为Mg2B B.B与B的最小核间距为a pm C.Mg的配位数为12 D.晶胞的密度为×1021 g·cm－3 【思维流程】 第一步，判断晶胞类型：该晶胞为六方晶胞（题干中有说明）。 第二步，“均摊法”计算微粒数：根据题干信息并结合题图可知，晶体结构中实线部分为1个晶胞，Mg位于晶胞的顶角，1个晶胞中Mg的个数为8×＝1，B位于晶胞的体内，1个晶胞中B的个数为2，则该物质的化学式为MgB2，A错误。 第三步，晶胞的相关计算 答案：C 考向　晶胞分析及计算 1.（2025·河北高考11题）SmCok（k＞1）是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。SmCok的六方晶胞示意图如下，晶胞参数a＝500 pm、c＝400 pm，M、N原子的分数坐标分别为（，，）、（，，）。设NA是阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是（　　） A.该物质的化学式为SmCo5 B.体心原子的分数坐标为（，，） C.晶体的密度为 g·cm－3 D.原子Q到体心的距离为100 pm 2.（2024·江西高考12题）NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为a nm，P的分数坐标为（0，0，0），阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是（　　） A.Nb的配位数是6 B.Nb和O最短距离为a nm C.晶体密度ρ＝ g·cm－3 D.M的分数坐标为 3.（2025·浙江1月选考13题）某化合物Fe（NH3）2Cl2的晶胞如图所示，下列说法不正确的是（　　） A.晶体类型为混合晶体 B.NH3与二价铁形成配位键 C.该化合物与水反应有难溶物生成 D.该化合物热稳定性比FeCl2高 4.按要求完成下列填空。设阿伏加德罗常数的值为NA。 （1）（2024·北京高考15题节选）白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有　　　　个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和V2 nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是　　　　。 （2）（2024·海南高考）Li2（OH）Cl在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中，一种取长方体形晶胞（图1，长方体棱长为a、b、c），另一种取立方体形晶胞（图2，Cl居于立方体中心，立方体棱长为d）。图中氢原子皆已隐去。 ①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子（Li）位置上存在缺位现象，锂离子的总缺位率为　　　　；该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为　　　　。 ②两种晶型的密度近似相等，则c＝　　　。（以含a、b和d的代数式表达） （3）（2024·甘肃高考15题节选）某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为　　　　　　pm；化合物的化学式是　　　　　　，其摩尔质量为M g·mol－1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为　　　　　　　　g·cm－3（列出计算表达式）。 （4）（2023·新课标卷）已知α-Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287 pm，密度为7.8 g·cm－3，则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为　　　　（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）。 （5）（2023·辽宁高考）某富锂超离子导体的晶胞是立方体（如图1），晶体密度为　　　　　　　　　　　（列出计算式）。 （6）（2023·全国甲卷）AlF3结构属立方晶系（晶胞如图2），若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝　　　　g·cm－3（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）。 1.（2025·重庆高考8题）化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是（　　） A.X中存在π键 B.X属于混合型晶体 C.X的化学式可表示为C3N4 D.X中C原子上有1个孤电子对 2.（2025·湖北高考9题）SO2晶胞是长方体，边长a≠b≠c，如图所示。下列说法正确的是（　　） A.一个晶胞中含有4个O原子 B.晶胞中SO2分子的取向相同 C.1号和2号S原子间的核间距为 pm D.每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 3.（2025·陕晋青宁8题）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为d g·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××1010 pm 4.（2025·湖南高考7题）K＋掺杂的铋酸钡具有超导性。K＋替代部分Ba2＋形成Ba0.6K0.4BiO3（摩尔质量为354.8 g·mol－1），其晶胞结构如图所示。该立方晶胞的参数为a nm，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（　　） A.晶体中与铋离子最近且距离相等的O2－有6个 B.晶胞中含有的铋离子个数为8 C.第一电离能：Ba＞O D.晶体的密度为 g·cm－3 5.（2025·四川高考12题）CaCO3的四方晶胞（晶胞参数α＝β＝γ＝90°，省略C中的氧，只标出C4＋）和CaO的立方晶胞如图所示，NA为阿伏加德罗常数的值。 下列说法错误的是（　　） A.CaCO3晶胞中1位C4＋的分数坐标为（ 0，0，） B.CaCO3晶胞中2位和3位Ca2＋的核间距为a pm C.CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4∶15 D.CaO晶体密度小于CaCO3晶体密度 6.（2025·云南高考13题）（Li0.45La0.85）ScO3是优良的固态电解质材料，Ce4＋取代部分La3＋后产生空位，可提升Li＋传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图（O2－未画出）及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是（　　） A.每个晶胞中O2－个数为12 B.该晶胞在yz平面的投影为 C.Ce4＋取代后，该电解质的化学式为　（Li0.45La0.85－yCey）ScO3 D.若只有Li＋发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li＋数目相等 7.回答下列问题： （1）（2025·广东高考18题节选）NixCuyNz晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知：同种位置原子相同，相邻原子间的最近距离之比dNi—Cu∶dNi—N＝∶1，则x∶y∶z＝　　　　；晶体中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为　　　　。 （2）（2025·北京高考15题节选） [Mg（NH3）6]Cl2的晶胞是立方体结构，边长为a nm，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·mol－1，阿伏加德罗常数的值为NA，该晶体的密度为　　　　　　g·cm－3。（1 nm＝10－7 cm） （3）（2025·山东高考16题节选）α-Fe可用作合成氨催化剂，其体心立方晶胞如图所示（晶胞边长为a pm）。 ①α-Fe晶胞中Fe原子的半径为　　　　pm。 ②研究发现，α-Fe晶胞中阴影所示m、n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有Fe原子个数越多，催化活性越低。m、n截面中，催化活性较低的是　　　　，该截面单位面积含有的Fe原子为　　　　个·pm－2。 热点题型8　物质结构与性质中的文字描述题 类型1　电离能问题 回答下列问题： （1）N、O、S的第一电离能（I1）大小为I1（N）＞I1（O）＞I1（S），原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）钴酸锂、磷酸铁锂等材料在锂电池方面的应用比较广泛。 ①第一电离能：I1（Li）＞I1（Na），原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②I1（Be）＞I1（B）＞I1（Li），原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：（1）N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子 （2）①Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子　②Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加，Be核外电子排布为1s22s2，为2p全空稳定结构，第一电离能最大；与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大 类型2　稳定性、与化学键有关的问题 1.键能越大，化学性质越稳定；键长越短，化学性质越稳定。 2.从元素递变规律角度解释（同周期/同主族—原子半径—束缚力—得失电子能力—稳定性） 回答下列问题： （1）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）已知有关氮、磷的单键和三键的键能（kJ·mol－1）如表： N—N N≡N P—P P≡P 193 946 197 489 从能量角度看，氮以N2而白磷以P4（结构式可表示为）形式存在的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）TiCl4稳定性比CCl4差，极易水解，试从结构角度分析其原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：（1）锗的原子半径大，原子之间形成的σ键较长，p-p轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键　（2）在原子数目相同的条件下，N2比N4具有更低的能量，而P4比P2具有更低的能量，能量越低越稳定　（3）Ti—Cl比C—Cl的键长大、键能小，易断裂 类型3　晶体熔、沸点判断问题 1.先判断待比较物质的晶体类型，分清各类晶体的答题模板。 （1）分子晶体：分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。 ①若分子间存在氢键，其熔、沸点反常的高，若均存在氢键，可比较其氢键的总键能。 ②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组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。 （2）金属晶体：金属原子的价电子越多，原子半径越小，则金属键越强，其熔、沸点就越高。 （3）离子晶体：阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，其熔、沸点越高，如熔点：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI。 （4）共价晶体：成键原子半径越小，键长越短，键能越大，其熔、沸点高，如熔点：C（金刚石）＞SiC＞Si。 回答下列问题： （1）硅、锗（Ge）及其化合物广泛应用于光电材料领域。 ①晶体硅和碳化硅熔点较高的是　　　　（填化学式）。 ②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　　　　（填化学式），沸点依次升高的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。 NH3的沸点比PH3的　　　　，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）甲醇的沸点（64.7 ℃）介于水（100 ℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6 ℃）之间，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）1-甲基咪唑的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物如图，常温下为液态而非固态，原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：（1）①SiC　②SiCl4　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　（2）高　NH3存在分子间氢键　（3）甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇形成的氢键多　（4）1-甲基咪唑的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物，阴、阳离子体积较大，导致离子间作用力较弱 类型4　溶解性问题 物质溶解度的大小一般从以下几个方面进行分析： （1）分子的极性；（2）溶质分子的结构与溶剂分子是否相似；（3）溶质分子能否与溶剂分子形成氢键；（4）溶质是否与溶剂反应。 回答下列问题： （1）吡啶（）替代苯也可形成类似的笼形包合物。吡啶在水中的溶解度远大于苯，主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）组氨酸是一种氨基酸，结构如图。 推测组氨酸　　　　（填“易”或“不易”）溶于水，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：（1）吡啶分子中的N原子能与水分子中的H原子形成氢键，所以吡啶在水中的溶解度远大于苯　（2）ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主，极性较小　（3）易　组氨酸分子中既有—NH2又有—COOH等极性基团，水也是极性分子，且组氨酸能和水分子形成氢键，其易溶于水 提示：完成课后作业　第六章　第22讲 答案 第22讲　晶体结构与性质 考点1 必备知识 1.（2）①电子　阳离子　②离子 2.（1）周期性有序　无序　各向异性　各向同性　熔点　 X-射线衍射　（2）①熔融　②气态　③析出 理解应用：①晶体　晶体有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点　②各向同性　有序 3.（1）任何间隙　平行　取向 理解应用：3∶1∶1　CaTiO3 4.（1）X射线衍射仪 教材挖掘：①4　②×1023 易错辨析 　（1）×　（2）√　（3）√　（4）√　（5）× 关键能力 1.B　离子液体由阴、阳离子构成，离子间作用力较强，通常不易挥发，因存在自由移动的离子，导电性良好，A错误；等离子体是一种特殊的气体，含有自由电子和离子（带电粒子），在等离子显示器中，电场作用于带电粒子，激发气体发光，B正确；液晶材料是介于晶体和液体之间的物质，并非晶体，但具有各向异性，C错误；石英玻璃的X射线衍射图谱看不到分立的斑点，说明其为非晶体，不是晶体，D错误。 2.A　明矾晶体制备时，若将热饱和溶液冷却到比室温高10～15 ℃，此时溶液温度较高，无法析出晶体，悬挂晶种无法有效生长，正确做法是冷却至比室温略高3～5 ℃后再悬挂晶种，A错误；冰晶的规则外形是晶体自范性的体现，B正确；固体粉末即使肉眼无法看到规则晶体外形，但内部结构有序，仍为晶体（如食盐粉末），C正确；纳米级晶体因表面原子比例高，结合能降低，导致熔点下降，D正确。 3.A　采用均摊法，该晶胞中，含有1个Z原子，含有X原子的个数为8×＝1，含有Y原子的个数为12×＝3，则该物质的化学式是XY3Z，选A。 4.D　根据分摊法可知，该晶胞中含N的个数为4，含B的个数为8×＋6×＝4，其化学式为BN，所以A和C均错误；根据晶胞的结构可知，该晶体为共价晶体，B错误；由晶胞的结构可知，B原子周围等距且最近的N原子数为4，D正确。 考点2 必备知识 1.（1）①12　②4　2　（2）109°28'　六　2　（3）6　6　6　4　4　8　8　8　8　4　4　8　（4）分子间作用力　2　sp2 （5）离子　共价 2.分子　原子　阴、阳离子　范德华力　共价键　金属键　离子键　很大　较大　很高 理解应用：①分子晶体　②分子晶体　③共价晶体 ④分子晶体　范德华力（或分子间作用力） 易错辨析 　（1）√　（2）×　（3）√　（4）√　（5）× 关键能力 1.BEFGHJ 解析：A错误，SiO2属于共价晶体；B正确，成键元素电负性的差值越大，离子键成分的百分数越大；C错误，碳有多种同素异形体，有多种不同晶体的单质，金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，C60为分子晶体；D错误，金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体；白磷由白磷分子构成，则P4晶体为分子晶体，E正确；单晶硅为共价晶体，F正确；NH4Cl由NH和Cl－组成，晶体类型为离子晶体，G正确；金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，H正确；碘晶体中，分子间是“卤键”（类似氢键），层与层间是范德华力，与石墨不同（石墨层内只存在共价键），所以碘晶体是分子晶体，I错误；已知同一周期从左往右主族元素的电负性依次增大，即电负性：Mg＜Al，故Mg与O的电负性差值＞Al与O的电负性差值，电负性差值越大离子键百分数越大，故化合物中离子键百分数：MgO＞Al2O3，J正确。 2.（1）同素异形体　金刚石　范德华力　离子　（2）分子晶体 解析：（1）如题图所示的几种碳单质，它们的组成元素均为碳元素，因此，它们互为同素异形体；其中金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，碳纳米管不属于共价晶体；C60间的作用力是范德华力；AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间的化学键为离子键。（2）晶体Ga（CH3）3的沸点较低，是分子晶体。 3.A　NaCl是离子晶体，故在NaCl晶体中不存在NaCl分子，只存在Na＋和Cl－，A错误；在金刚石晶体中，每个碳原子与周围的4个碳原子形成碳碳键，而每个碳碳键又同时被两个碳原子共用，故碳原子与碳碳键个数的比为1∶（ 4×）＝1∶2，B正确；CO2晶胞即干冰晶体结构为分子密堆积，二氧化碳分子处于晶胞的顶点与面心位置，以顶点二氧化碳分子为研究对象，与它距离最近且相等的CO2分子处于面心位置，而每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，则一个CO2分子周围与它距离最近且相等的CO2分子有＝12个，C正确；由题干图示可知，石墨是混合型晶体，层间是范德华力，层内每个碳原子与其他3个碳原子形成共价键，D正确。 4.C　石墨易导电是因为层内碳原子形成大π键，存在自由移动的电子，与层间范德华力无关，A错误；氮原子的半径比碳原子的半径小，所以C—N键的键长比C—C键的键长要短，B错误；金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，则晶体中键长的大小顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，键长越大，共价键越弱，则共价键的强弱顺序为C—C＞C—Si＞Si—Si，共价键越强，共价晶体的硬度越大，则硬度大小顺序为金刚石＞碳化硅＞晶体硅，C正确；在晶体硅中每个Si原子与周围的4个Si原子形成4个Si—Si键，每个Si—Si被两个Si原子共用，故硅原子与Si—Si键个数的比为1∶4×＝1∶2，D错误。 考点3 必备知识 　2.（2）②c.4　d.4 关键能力 1.D　根据均摊法可知，白球位于晶胞体内，数目为1，黑球位于晶胞顶点、棱上与体内，数目为8×＋8×＋2＝5，结合晶胞化学式SmCok（k＞1）可知，白球为Sm、黑球为Co，故该物质的化学式为SmCo5，A正确；体心原子的分数坐标为（，，），B正确；该晶胞中含1个Sm和5个Co，结合晶胞参数可知，该六方晶胞的体积为a2c＝×（500×10－10cm）2×400×10－10 cm＝×10－22 cm3，则该晶体密度为＝ g·cm－3，C正确；结合晶胞示意图可知，原子Q到体心的距离为侧面面对角线长度的，即＝50 pm，D错误。 2.D　由题图可知，Nb处于面心，与其距离最近且相等的O有4个，其配位数为4，A项错误；Nb和O的最短距离为晶胞棱长的一半，即a nm，B项错误；该晶胞中Nb的个数为6×＝3，O的个数为12×＝3，晶胞质量为 g，晶胞体积为（a×10－7 cm）3，故晶体密度为 g·cm－3，C项错误；P为坐标原点，则M的分数坐标为，D项正确。 3.D　该晶体中存在Fe2＋、Cl－之间的离子键，Fe2＋与NH3中N原子之间的配位键（共价键），还存在分子间作用力，故为混合晶体，A项、B项正确；该物质溶于水可得到NH3·H2O、Fe2＋，二者反应生成Fe（OH）2难溶物，C项正确；NH3与Fe2＋形成的配位键不稳定，该物质容易分解为FeCl2和NH3，故该化合物的稳定性比FeCl2差，D项错误。 4.（1）①4　②　（2）①　8　② （3）a　Ca3N3B　×1030 （4） （5） g·cm－3　（6） 解析：（1）①灰锡具有立方金刚石结构，所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个；②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8×＋1＝2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8×＋6×＋4＝8，所以白锡与灰锡的密度之比为∶＝。（2）①由晶胞结构可知，晶胞中位于体心的氯离子个数为1，位于顶点的氧离子个数为8×＝1，位于棱上的锂离子个数为12×＝3，由化合价代数和为0可知，晶胞中锂离子的个数为2，则锂离子的总缺位率为＝；晶胞中位于体心的氯离子与位于12条棱上的锂离子距离最近，但离子的缺位率为，则氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12×＝8；②设Li2（OH）Cl的相对分子质量为M，由晶胞结构可知，长方体形晶胞的密度为，立方体形晶胞，由两种晶型的密度近似相等可知，c＝。（3）图丙中的Ca位于正方形顶点，N位于正方形中心，故Ca与N的距离为a pm；由均摊法可知，晶胞中Ca的数目为8×＋2＝3，N的数目为8×＋2×＝3，B的数目为4×＝1，则该化合物的化学式为Ca3N3B；该晶胞体积为a2c×10－30 cm3，则晶体的密度为×1030 g·cm－3。（4）α-Fe属于立方晶系，设晶胞中含有Fe的原子数为x，ρ＝＝ g·cm－3＝7.8 g·cm－3，解之得x＝。（5）由均摊法，图1的晶胞中含Li：8×（棱心）＋1（体心）＝3，含O：2×（面心）＝1，含Cl：4×（棱心）＝1，化学式为Li3OCl，M为72.5 g·mol－1，则晶体的密度ρ＝＝ g·cm－3。（6）由晶胞的公式得，ρ＝ g·cm－3。 【真题演练】 1.C　晶胞中C原子的个数为6×＝3，N位于晶胞内部，个数为4，则晶体的化学式为C3N4，C项正确；C、N均以单键连接，晶胞中不含π键，A项错误；晶胞内只存在共价键，形成空间网状结构，为共价晶体，B项错误；位于面心的C原子，与周围4个氮原子（位于两个晶胞内）相连，其配位数为4，不存在孤电子对，D项错误。 2.D　A项，由晶胞图可知，SO2分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中含12×＋1＝4个SO2分子，含有8个O原子，错误；B项，由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，错误；C项，1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线长的一半，即 pm，错误；D项，以体心的S原子为例，由于a≠b≠c，每个S原子周围与其等距且紧邻（距离最小）的S原子有4个，正确。 3.A　沿晶胞体对角线方向投影得到的投影图为，A错误；由题图可知，与Ag直接相连的原子有4个，晶胞中B位于顶点，与B直接相连的原子有4个，故Ag与B均为sp3杂化，B正确；晶体中与Ag最近且距离相等的Ag分别位于该晶胞上、下、前、后、左、右相邻6个晶胞的体心，C正确；Ag和B的最短距离为晶胞体对角线长的，由题目信息知，该晶胞的密度为d g·cm－3，设晶胞参数为a pm，由均摊法知，B位于晶胞的顶点，个数为8×＝1，C、N、Ag均位于晶胞体内，个数分别为4、4、1，则该晶胞的密度＝＝d g·cm－3，解得a＝×1010，故Ag和B的最短距离为××1010 pm，D正确。 4.A　晶胞中铋离子位于顶点，O2－位于棱心，故与铋离子最近且距离相等的O2－有6个，分别位于铋离子的上、下、左、右、前、后，二者之间的距离为晶胞边长的，A项正确；铋离子位于晶胞顶点，个数为8×＝1，B项错误；同周期元素从左往右，第一电离能整体呈增大趋势，同主族元素从上往下，第一电离能逐渐减小，故第一电离能：Ba＜O，C项错误；该晶胞中铋离子的个数为1，O2－的个数为12×＝3，故晶胞中含有1个Ba0.6K0.4BiO3，晶体的密度为 g÷（a×10－7cm）3＝ g·cm－3，D项错误。 5.D　根据图示，CaCO3晶胞中1位C4＋位于晶胞的棱上，其分数坐标为（ 0，0，），故A正确；2位Ca2＋坐标为（a，a，1.7a），3位Ca2＋坐标为（0，0，3.4a），核间距：d＝a pm，B正确；CaO晶胞中原子个数为8×＋×6＋12×＋1＝8，CaCO3晶胞中原子个数为4×＋8×＋4＋（ 8×＋4）×4＝30（因题图中省略C中的氧，只标出C4＋，所以一起计算C的原子），CaO晶胞和CaCO3晶胞中原子数之比是4∶15，C正确；晶体密度计算公式为ρ＝，CaO晶体密度为ρ＝≈ g·cm－3，CaCO3晶体密度为ρ＝ ≈ g·cm－3，CaO晶体密度大于CaCO3晶体密度，D错误。 6.C　A项，由晶胞结构可知，Sc3＋分布在晶胞的8个棱心和4个面心，由均摊法算出Sc3＋个数为8×＋4×＝4，由晶体的化学式（Li0.45La0.85）ScO3可知，O2－的个数是Sc3＋的3倍，因此，每个晶胞中O2－个数为12，正确；B项，由晶胞结构可知，该晶胞在yz平面的投影就是其正视图，正确；C项，Ce4＋取代La3＋后，Li＋数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为（Li0.45－yLa0.85－yCey）ScO3，错误；D项，Li＋与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li＋发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li＋数目相等，正确。 7.（1）3∶1∶1　12　（2）①N　②×1021　（3）①a　②n　 解析：（1）由题图知，顶点与面心的最近距离：面心与体心的最近距离＝∶1，故Ni位于面心，Cu位于顶点，N位于体心，根据均摊法知，晶胞中Ni的数目为6×＝3，Cu的数目为8×＝1，N的数目为1，故x∶y∶z＝3∶1∶1，1个晶胞中距离Cu原子最近的原子有3个（位于面心），每个Cu被8个晶胞共用，故与Cu原子最近且等距离的原子个数为3×8×＝12。（2）①[Mg（NH3）6]Cl2的内界为[Mg（NH3）6]2＋，故其配体为NH3，配位原子为N；②根据均摊法，该晶胞中[Mg（NH3）6]2＋的个数为8×＋6×＝4，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ρ＝＝＝×1021 g·cm－3。（3）①α-Fe晶胞为体心立方晶胞，体对角线上3个Fe原子相切，设Fe原子半径为r，则4r＝a pm，解得r＝a pm。②m截面中Fe的个数为4×＝1，面积为a2 pm2，则单位面积含有的Fe原子个数为；n截面中Fe的个数为4×＋1＝2，面积为a2 pm2，则单位面积含有的Fe原子个数为，故催化活性较低的是n。 18 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $