第18讲　物质的聚集状态　常见晶体类型与性质 学案-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习学案系统覆盖物质聚集状态、晶体与非晶体、四类晶体类型及性质、晶胞计算等核心考点，通过知识网络构建、表格对比晶体结构与性质差异，以课前预习问题链引导学生自主梳理晶体类型判断、微粒作用差异等知识，形成结构化认知体系。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，如课前设置7道正误判断题诊断认知误区，晶胞计算模块通过切割法例题及高考真题演练，培养学生空间想象与证据推理能力。每个考点配备能力突破题组和答题规范指导，助力学生自主诊断薄弱环节，教师可依据学情精准辅导，实现个性化复习提升。

第18讲　物质的聚集状态　常见晶体类型与性质 学习 目标 1.晶体与非晶体:了解二者在几何外形、熔点等方面的区别及鉴别方法 2.晶体类型与微粒作用:了解四类晶体,明确其结构微粒及微粒间作用力的差异 3.结构与性质关系:理解四类晶体的结构对其性质的影响 4.晶体性质差异:了解四类晶体在熔、沸点和溶解性等上的不同及成因 5.晶胞化学式计算:掌握切割法,能根据微粒位置计算晶胞化学式 知识 网络 【课前预习】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)晶体的熔点一定比非晶体的高。 (　　) (2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(　　) (3)在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化。 (　　) (4)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 (　　) (5)分子晶体中一定有范德华力和化学键。(　　) (6)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(　　) (7)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× (7)× 2.在下列物质中:①NaCl、②NaOH、③Na2S、④H2O2、 ⑤Na2S2、⑥(NH4)2S、⑦CO2、⑧CCl4、⑨C2H2、⑩SiO2、 SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是　　　　。   (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是　　　　　　。  (3)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是　　　　　　。  (4)其中形成的晶体是分子晶体的是　　　　。  (5)其中含有极性共价键的共价晶体是　　　　。  答案　(1)①③　(2)②⑥　(3)⑤　(4)④⑦⑧⑨ (5)⑩ 3.(2025·重庆卷)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 答案　C 解析　由晶胞结构图可知,晶胞中C原子的个数是6×=3,N原子位于晶胞内部,个数为4,则X的化学式为C3N4。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,X不属于混合型晶体,B项错误;由分析可知,晶胞的化学式为C3N4,C项正确;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。 考点1　晶体常识　常见晶体的类型 (3年62卷50考) 【知识梳理】 知识点1　物质的聚集状态 1.物质的聚集状态除了固态、液态、气态,还有①　　　　　　　　　、②　　　　　　　　　以及介乎③　　　　　　　　　　　和④　　　　　　　　　　　之间的塑晶态、液晶态等。  2.等离子体和液晶 物质 概念 主要性能 等离 子体 由⑤　　　　、⑥　　　　和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体  具有良好的导电性和流动性 液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性等,又具有晶体的导热性、光学性质等,表现出类似晶体的各向异性 知识点2　晶体与非晶体 1.晶体与非晶体的区别 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒 ⑦　　　排列  结构微粒 ⑧　　　　排列  性质 特征 自范性 ⑨　　　  ⑩　　　  熔点 异同表现 各向同性 二者区 别方法 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.得到晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接　　　　。  (3)溶质从溶液中析出。 知识点3　四种晶体类型 　　类型 比较　　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子 晶体 构成粒子 金属阳离子、自由电子 阴、阳 离子 粒子间 的相互 作用力 　　　　(某些含氢键)  离子键 硬度 较小 有的很大,有的很小 较大 熔、沸点 有的很高,有的很低 较高 溶解性 相似相溶 一般难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、传 热性 一般不导电,溶于水后有的导电 一般不具有导电性,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 答案　①晶态　②非晶态　③晶态　④非晶态　⑤电子　⑥阳离子　⑦周期性有序　⑧无序　⑨有　⑩无　固定　不固定　各向异性　熔点　X射线衍射　凝固(凝华)　分子　原子　范德华力 共价键　金属键　很大　较低　很高 【能力突破】 能力1　物质的聚集状态 1.下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是 (　　) A.液晶表现出类似晶体的各向异性 B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成 C.晶体通常有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化 D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体 答案　B 解析　液晶分子沿分子长轴方向有序排列,从而表现出类似晶体的各向异性,A项正确;等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,B项错误;晶体通常有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化,熔点可能下降,C项正确;超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体,D项正确。 2.下列说法正确的是 (　　) A.粉末状的固体肯定不是晶体 B.水晶是熔融态SiO2快速冷却形成的,与玛瑙的凝固速率不同 C.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验 D.晶体和非晶体的本质区别在于固体是否具有规则的几何外形 答案　C 解析　晶体是内部粒子在微观空间里呈现周期性有序排列的固体,具有固定的熔点和规则的几何外形,与固体是否为粉末状无关,A项错误;水晶是熔融态SiO2缓慢冷却形成的,而玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的,B项错误;晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在微观空间里是否呈现周期性有序排列,D项错误。 能力2　晶体与非晶体 3.下列物质中前者为晶体,后者为非晶体的是(　　) A.白磷、蓝矾　　　　　　　　B.陶瓷、塑料 C.碘、橡胶　　D.食盐、蔗糖 答案　C 解析　A项中都是晶体;B项中都是非晶体;C项中碘为晶体,橡胶为非晶体;D项中都是晶体。 4.(2025·湖北模拟)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末,具有颗粒尺寸小,微孔多,比表面积大,对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是 (　　) A.对光有各向异性 B.熔点与晶体SiO2相同 C.与晶体SiO2互为同分异构体 D.可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2 答案　D 解析　纳米SiO2为无定形白色粉末,不是晶体,没有对光的各向异性,A项错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,因此两者熔点不相同,B项错误;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,SiO2只是化学式,晶体SiO2中没有分子,C项错误;纳米SiO2不是晶体,SiO2是共价晶体,可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2,D项正确。 能力3　常见晶体的类型与性质 5.下列有关晶体类型的判断正确的是 (　　) A SiI4:熔点为120.5 ℃,沸点为271.5 ℃ 共价晶体 B B:熔点为2 300 ℃,沸点为2 550 ℃,硬度大 金属晶体 C Sb:熔点为630.74 ℃,沸点为1 750 ℃,晶体导电 共价晶体 D FeCl3:熔点为282 ℃,易溶于水,也易溶于部分有机溶剂 分子晶体 答案　D 6.现有几组物质的熔点(℃)数据: A组 B组 C组 D组 金刚石:3 550 Li:181 HF:-83 NaCl:801 硅晶体:1 410 Na:98 HCl:-115 KCl:776 硼晶体:2 300 K:64 HBr:-89 RbCl:718 二氧化硅:1 723 Rb:39 HI:-51 CsCl:645 回答下列问题: (1)A组属于　　　　晶体,其熔化时克服的微粒间作用力是　　　　　　。  (2)B组晶体共同的物理性质是　　　(填序号)。  ①有金属光泽　　　　　　　②导电性 ③导热性　　　④延展性 (3)C组中HF熔点反常是由于　　　　。  (4)D组晶体可能具有的性质是　　　(填序号)。  ①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电 ④熔融状态能导电 答案　(1)共价　共价键　(2)①②③④　(3)HF分子间能形成氢键 (4)②④ 答题规范3　晶体熔、沸点比较及原因分析 【核心精讲】 1.不同类型晶体熔、沸点比较 规律 不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体 答题 模板 ××为××晶体,而××为××晶体 金刚石、NaCl、SiCl4的熔、沸点由大到小的顺序是　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　。  答案　金刚石>NaCl>SiCl4　金刚石是共价晶体,NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体 2.同为分子晶体 规律 一般先氢键,后范德华力,最后分子的极性 答题 模板 同为分子晶体,××存在氢键,而××仅存在较弱的范德华力 同为分子晶体,××的相对分子质量大,范德华力强,熔、沸点高 同为分子晶体,两者的相对分子质量相同(或相近),××的极性大,熔、沸点高 同为分子晶体,××形成分子间氢键,而××形成的则是分子内氢键,形成分子间氢键会使物质的熔、沸点升高 请回答下列问题: (1)熔、沸点:NH3　　(填“>”“<”或“=”,下同)PH3。原因是　　　　　　　　　。  (2)熔、沸点:CO2　　CS2。原因是　　　　　　　　　。  (3)熔、沸点:CO　　N2。原因是　　　　　　　　　。  (4)熔、沸点:　 。原因是　　　　　　　　　。  答案　(1)>　两者同为分子晶体,NH3分子间存在较强的氢键,而PH3分子间仅有较弱的范德华力 (2)<　两者同为分子晶体,CS2的相对分子质量大,范德华力强,熔、沸点高 (3)>　两者同为分子晶体,且相对分子质量相同,CO的极性大,熔、沸点高 (4)>　形成分子内氢键,而形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力变大,熔、沸点升高 3.同为共价晶体 规律 共价键的强弱大多数取决于键长,即成键原子半径大小 答题 模板 同为共价晶体,××原子半径大,××晶体的××键键长长,键能小,熔、沸点低 熔点:Si　　SiC,原因是　　　　　　　　　。  答案　<　晶体硅与SiC均属于共价晶体,Si原子半径大于C原子,则晶体硅中Si—Si比SiC中Si—C的键长长,键能小,所以晶体Si的熔点低 4.同为离子晶体 规律 离子键的强弱取决于阴、阳离子半径的大小和电荷数 答题 模板 ××晶体中,离子半径小,离子所带电荷数多,离子键强,熔、沸点高 (1)熔、沸点:ZnO　　ZnS。原因是　　　　　　　　。  (2)熔、沸点:FeO　　Fe2O3。原因是　　　　　　　　　　　。  答案　(1)>　两者同为离子晶体,O2-半径小于S2-,故ZnO的离子键强,熔、沸点更高 (2)<　两者同为离子晶体,Fe3+的半径比Fe2+的小,Fe3+所带电荷数大于Fe2+,故FeO的离子键比Fe2O3弱,熔、沸点更低 5.同为金属晶体 规律 金属键的强弱取决于金属阳离子的半径和所带电荷数 答题 模板 ××金属阳离子半径小,所带电荷数多,金属键强,熔、沸点高 熔、沸点:Mg　　Al。原因是　　　　　　　　　。  答案　<　同为金属晶体,Mg2+的半径大于Al3+,Mg2+所带电荷数小于Al3+,故Al的金属键强,熔、沸点高 【学以致用】 请回答下列问题: (1)一些氧化物的熔点如表所示: 氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2 熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因:　　　　　　　　　。  (2)砷化镓以第三代半导体著称,其熔点为1 230 ℃,具有空间网状结构。已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是　　 　　　(填化学式),其理由是　　　　　　　　　。  (3)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为　　　 　　　,原因是　　　　　　　　　。  (4)K元素和Cr元素属于同一周期元素,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔、沸点等都比金属Cr低,原因是　　　　　　　　　。  答案　(1)Li2O、MgO均为离子晶体,P4O6、SO2均为分子晶体。离子晶体的熔点一般高于分子晶体;离子键强度MgO>Li2O,所以MgO的熔点高于Li2O;分子间作用力(相对分子质量)P4O6>SO2,所以P4O6的熔点高于SO2 (2)BN　两种晶体均为共价晶体,N原子和B原子半径较小,B、N之间共价键键能较大,熔点更高 (3)H2O>CH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子,且能形成分子间氢键,而H2O中氢键比CH3OH多,H2O的沸点更高;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大,范德华力较大,沸点较高 (4)K原子半径较大且价层电子数较少,金属键较弱 考点2　常见晶体的结构模型 (3年62卷63考) 【知识梳理】 知识点1　晶胞中粒子数目的计算——切割法 1.平行六面体晶胞中不同位置粒子数目的计算 某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。 2.非平行六面体晶胞 晶胞中粒子对晶胞的贡献视具体情况而定,如正六棱柱形晶胞,顶点上的每个微粒对晶胞的贡献为,水平棱边为,竖直棱边为,面为,内部为1。如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形,其顶点(1个碳原子)被3个六边形共有,每个六边形占该粒子的。 3.气态团簇分子不能用切割法 如图所示,由金属原子M和非金属原子N构成的气态团簇分子,顶角和面上的原子是M原子,棱中心和体心的原子是N原子,则分子式可表示为M14N13或N13M14。 知识点2　典型晶体模型 1.常见共价晶体结构分析 晶体 结构分析 金刚石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合,形成正四面体结构,键角均为109°28' (2)每个金刚石晶胞中含有8个碳原子,最小的碳环为六元环,并且不在同一平面(实际为椅式结构),碳原子为sp3杂化 (3)每个C被12个六元环共用,每个共价键被6个六元环共用,1个六元环实际拥有个C (4)C原子数与C—C数之比为1∶2,12 g金刚石中有2 mol共价键 SiO2 (1)SiO2晶体中最小的环为十二元环,即每个十二元环上有6个O、6个Si (2)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构,每个正四面体占有1个Si,4个“O”,n(Si)∶n(O)=1∶2 (3)每个Si原子被12个十二元环共用,每个O原子被6个十二元环共用 (4)每个SiO2晶胞中含有8个Si,含有16个O (5)硅原子与Si—O共价键的个数之比为1∶4,1 mol SiO2晶体中有4 mol 共价键 2.常见离子晶体结构分析 晶体 结构分析 NaCl (1)1个NaCl晶胞中,有4个Na+、4个Cl- (2)在NaCl晶体中,每个Na+同时强烈吸引6个Cl-,形成正八面体;每个Cl-同时强烈吸引6个Na+ (3)在NaCl晶体中,Na+和Cl-的配位数分别为6、6 (4)在NaCl晶体中,每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12个,每个Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-共有12个 CsCl (1)1个CsCl晶胞中,有1个Cs+、1个Cl- (2)在CsCl晶体中,每个Cs+同时强烈吸引8个Cl-,即Cs+的配位数为8,每个Cl-同时强烈吸引8个Cs+,即Cl-的配位数为8 (3)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个,形成正八面体,在CsCl晶体中,每个Cl-周围与它最接近且距离相等的Cl-共有6个 ZnS (1)1个ZnS晶胞中,有4个S2-、4个Zn2+ (2)Zn2+的配位数为4,S2-的配位数为4 CaF2 (1)1个CaF2的晶胞中,有4个Ca2+、8个F- (2)CaF2晶体中,Ca2+和F-的配位数不同,Ca2+的配位数是8,F-的配位数是4 离子晶体 的配位数 离子晶体中与某离子距离最近的异电性离子的数目叫作该离子的配位数 影响离子 晶体配位 数的因素 (1)正、负离子半径比:AB型离子晶体中,阴、阳离子的配位数相等,但正、负离子半径比越大,离子的配位数越大。如:ZnS、NaCl、CsCl (2)正、负离子的电荷比。如:CaF2晶体中,Ca2+和F-的配位数不同 3.常见分子晶体结构分析 晶体 结构分析 干冰 (1)面心立方最密堆积:立方体的每个顶点有1个CO2分子,每个面心上也有1个CO2分子,每个晶胞中有4个CO2分子 (2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个 冰 (1)每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连 (2)每个水分子实际拥有两个“氢键” (3)冰晶体和金刚石晶胞相似的原因:每个水分子与周围4个水分子形成氢键 4.过渡晶体 纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的,大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理,把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。 5.混合型晶体 混合型晶体 石墨 (1)层内每个碳原子分别与另外3个碳原子以共价键连接,形成平面六元并环结构 (2)碳原子与共价键的个数比为2∶3;每个六元环平均占有2个碳原子 (3)层间的作用力是范德华力 【能力突破】 能力1　晶胞中粒子数及化学式的确定 1.(链接人教选择性必修2 P74“思考与讨论”)下图依次是钠、锌、碘、金刚石晶胞,它们含有原子的数目分别为　　　　、　　　　、　　　　、　　　　。  答案　2　2　8　8 2.化学家研究出利用合金储存氢气的方法,其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料,这种合金的晶体结构已经测定,其基本结构单元如图所示,则该合金的化学式可表示为 (　　) A.LaNi5　　B.LaNi　　C.La14Ni24　　D.La7Ni12 答案　A 解析　该合金的基本结构单元中镧原子的数目为12×+2×=3,镍原子的数目为12×+6+6×=15,所以镧原子与镍原子的个数之比为3∶15=1∶5,即该晶体的化学式为LaNi5。 能力2　常见晶体结构分析 3.(教材中常见晶胞)有关晶体的结构如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.在NaCl晶体中,距Cl-最近的Na+形成正八面体 B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均含有4个Ca2+ C.冰晶体中每个水分子与另外4个水分子形成四面体结构 D.已知C60中有32个面,则C60中含有20个正五边形和12个正六边形 答案　D 解析　设正六边形为x个,正五边形为y个,则有x+y=32,又因每个顶点被3条棱共用,可得碳原子数为(6x+5y)×=60,解得x=20,y=12,因此C60中含有12个正五边形和20个正六边形,D项错误。 4.(2025·湖北卷)SO2晶胞是长方体,棱长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 答案　D 解析　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个SO2分子,含有8个O原子,A项错误;由图可知,晶胞中SO2分子的取向不完全相同,如1号和2号硫原子取向不同,B项错误;1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线长度的一半,即 pm,C项错误;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,D项正确。 【高考联接】 1.(2024·山东卷)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　金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)都为共价晶体,且成键结构相似,则原子半径越大,键长越长,键能越小,熔点越低,在这几种晶体中,键长Si—Si>Si—C>B—N>C—C,所以熔点最低的为单晶硅。 2.(2024·甘肃卷)晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图乙,下列说法错误的是 (　　) A.电负性:Mg<Cl B.单质Mg是金属晶体 C.晶体中存在范德华力 D.Mg2+的配位数为3 答案　D 解析　元素电负性越大,其吸引电子的能力越强,活泼金属的电负性小于活泼非金属,因此Mg的电负性小于 Cl,A项正确;金属晶体包括金属单质及合金,Mg是金属晶体,B项正确;由晶体结构可知,该结构中存在层状结构,层与层之间存在范德华力,C项正确;由图乙结构可知,每个Mg2+与周围6个Cl-最近且距离相等,因此Mg2+的配位数为6,D项错误。 3.(2023·重庆卷)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是(　　) A.中心原子的配位数是4 B.晶胞中配合物分子的数目为2 C.晶体中相邻分子间存在范德华力 D.该晶体属于混合型晶体 答案　D 解析　由配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知,中心原子M周围形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A项正确;由晶胞结构可知,晶胞中配合物分子的数目为8×+2×=2,B项正确;该晶体为由分子组成的分子晶体,故晶体中相邻分子间存在范德华力,C项正确,D项错误。 4.(2022·湖北卷)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 答案　B 解析　Ca2+的配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数,由图可知,Ca2+位于体心,F-位于面心,所以Ca2+的配位数为6,A项正确;F-与K+的最近距离为棱长的,F-与Ca2+的最近距离为棱长的,所以与F-距离最近的是Ca2+,B项错误;K+位于顶点,K+个数为×8=1,F-位于面心,F-个数为×6=3,Ca2+位于体心,Ca2+个数为1,综上,该物质的化学式为KCaF3,C项正确;F-与Cl-半径不同,替换后晶胞棱长将改变,D项正确。 【拓新视角】 7.(考法创新题)化合物M的晶胞如图,下列说法不正确的是 (　　) A.M的化学式为Ca(H2O)4I2 B.Ca2+的配位数为6 C.晶胞中M的排列有2种不同取向 D.可推测CaCl2·8NH3为配位化合物 答案　B 解析　通过晶胞结构分析,Ca2+为中心离子,与4个H2O形成配离子[Ca(H2O)4]2+,晶胞中Ca2+、H2O、I-的数量比为1∶4∶2,化学式为Ca(H2O)4I2,A项正确;Ca2+的配位数为4,B项错误;从图中可以看出晶胞中M的Ca2+和4个H2O取向一致,但是碘原子存在两种取向,所以晶胞中M的排列有2种不同取向,C项正确;Ca2+可与H2O形成配位键{如[Ca(H2O)4]2+},NH3与H2O均为常见配体,推测CaCl2·8NH3中Ca2+与NH3形成配位键,属于配位化合物,D项正确。 题型强化　晶胞结构分析与计算 【核心精讲】 1.晶胞计算常用数量关系 (1)晶胞中某些几何体中的数量关系(晶胞棱长为a) ①立方体体对角线长=a,面对角线长=a。 ②面心立方晶胞相邻的两个面心间的距离=a。 (2)金属晶体晶胞的结构特点 ①面心立方:面对角线上的三个原子相切,4r=a。 ②体心立方:体对角线上的三个原子相切,4r=a。 (3)向量法确定晶胞中A、B两点间距离的解题流程 (4)晶体密度的相关计算 单位间的换算:1 pm= 10-10 cm,1 nm=10-7 cm,1 μm=10-4 cm。 2.晶胞中原子分数坐标与投影图、截面图 (1)体心立方晶胞结构模型 ①原子分数坐标:1~8的分数坐标为(0,0,0), 9的分数坐标为。 ②投影图、截面图 x、y轴俯视图 沿体对角线 切开的截面图 沿体对角线 的投影图 (2)面心立方晶胞结构模型 ①原子分数坐标:0(0,0,0),1和2,3和4,5和6。 ②投影图、截面图 x、y轴俯视图 沿体对角线 切开的截面图 沿体对角线 的投影图 (3)金刚石晶胞结构模型 ①若原子a为坐标原点,b为(1,1,1),则原子1、2、3、4的坐标分别为、、、。 ②投影图、截面图 x、y轴俯视图 沿体对角线 切开的截面图 沿体对角线 的投影图 【命题研究】 相对原子质量:W 184　Mn 55　Sb 122　Sm 150 Co 59　Bi 209　Nb 93 命题点1　晶胞结构、参数及密度的计算 1.(2025·河北卷)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图,晶胞棱长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 答案　D 解析　由晶胞图知,白球位于体心,数目为1,由M、N的分数坐标可确定它们均位于体内,则黑球位于顶角、棱心、体内,数目为8×+8×+2=5,结合题意知,白球为Sm,黑球为Co,则该物质化学式为SmCo5,A项正确;体心原子位于晶胞的中心,其分数坐标为,,,B项正确;每个晶胞中含有1个SmCo5,晶胞底面为菱形,晶胞体积为a2c×10-30 cm3,则晶体密度ρ== g·cm-3,C项正确;原子Q的分数坐标为0,,1,由体心原子向上底面作垂线,垂足为上底面面心,连接该面心与原子Q、体心与原子Q可得直角三角形,则原子Q到体心的距离为 pm=50 pm,D项错误。 2.(2025·云南卷,节选)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中,每个Sb周围与它最近且距离相等的Mn有　　　　个。  ②NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞棱长为a nm,则晶体的密度为　　　　g·cm-3(列出计算式即可)。  答案　①12　② 解析　①由晶胞结构可知,该晶胞为面心立方晶胞,Sb位于晶胞的顶点,其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且相等,每个顶点参与形成8个晶胞,而每个面心参与形成2个晶胞,因此该晶胞中,每个Sb周围与它最近且距离相等的Mn有=12个。②由晶胞结构和均摊法可知,该晶胞中Mn的个数为6×=3,Sb的个数为8×=1,因此该晶胞的质量为 g,该晶胞的体积为(a nm)3=a3×10-21 cm3,则晶体的密度为= g·cm-3。 3. (2025·广东卷,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=　　　　;晶胞中与Cu原子最近且等距离的原子的数目为　　　　。  答案　3∶1∶1　12 解析　根据同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比dNi—Cu∶dNi—N=∶1,设晶胞棱长为a,由几何关系可知,面心的原子与顶点的原子距离为a,面心的原子与体心的原子距离为a,则晶胞中面心原子为Ni,其个数为6×=3,顶点原子为Cu,其个数为8×=1,体心的原子为N,其个数为1,则x∶y∶z=3∶1∶1;根据分析可知,Cu原子处于顶角,与其最近且等距离的原子为面心上的Ni原子,数目为3×8×=12。 命题点2　晶胞中原子坐标参数 4.(2024·江西卷)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的最短距离为a nm C.晶体密度ρ= g·cm-3 D.M的分数坐标为 答案　D 解析　由图可知,NbO的立方晶胞中距离Nb原子最近且距离相等的O原子有4个,Nb的配位数是4,A项错误;由图可知,Nb和O的最短距离为棱长长度的,晶胞参数为a nm,Nb和O的最短距离为a nm,B项错误;根据均摊法计算可知,Nb的个数为6×=3,O的个数为12×=3,即晶胞中含有3个NbO,晶体密度为ρ===×1021 g·cm-3,C项错误;P的分数坐标为(0,0,0),M位于正方体的面心,M的分数坐标为(,,),D项正确。 5.NaAlH4晶体的密度为ρ g·cm-3,其晶胞图及部分微粒分数坐标如图所示(x、y、z轴两两垂直),则C的分数坐标为　　　　,阿伏加德罗常数NA=　　　　mol-1。  答案　1,,　 解析　晶胞侧面可以分成两个正方形,C位于侧面分成的两个正方形中下面的正方形的中心,故C的分数坐标为1,,;该晶胞中Na+个数为6×+4×=4,[AlH4]-个数为8×+4×+1=4,晶胞质量为×54 g= g,晶胞体积为2a3×10-21 cm3,故NA= mol-1。 命题点3　晶胞的投影图与截面图 6.(2024·河北卷)金属铋及其化合物广泛应用于电子设备、医药等领域。铋的一种氟化物的立方晶胞及晶胞中MNPQ点的截面图如图所示,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 (　　) A.该铋氟化物的化学式为BiF3 B.粒子S、T之间的距离为a pm C.该晶体的密度为 g·cm-3 D.晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个 答案　D 解析　由均摊法可知,每个晶胞中含有Bi的个数为1+12×=4,含有F的个数为8+8×+6×=12,故该铋氟化物的化学式为BiF3,A项正确;以M为原点建立坐标系,设N的原子分数坐标为(0,0,1),则T的原子分数坐标为1,,,S的原子分数坐标为,,,故粒子S、T之间的距离为×a pm= a pm,B项正确;由A项分析可知,每个晶胞中有4个BiF3单元,晶胞的体积为a3×10-30 cm3,则晶体密度为 g·cm-3= g·cm-3,C项正确;以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子均位于晶胞体内,共有8个,D项错误。 7.(2024·甘肃卷,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)。  答案　a　Ca3N3B　×1030 解析　图丙中,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的个数为8×+2=3,N的个数为8×+2×=3,B的个数为4×=1,则化合物的化学式是Ca3N3B;其摩尔质量为M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶胞体积为a2c×10-30 cm3,则晶体的密度为×1030 g·cm-3。 专项培优 专项1　电子的诱导效应 1.电子诱导效应(简称 “诱导效应”) 这是有机化学里成键原子电负性不同导致电子云偏移的一种现象,核心是 “谁电负性大,电子就偏向谁”,最终影响分子的性质(如酸性、反应活性等)。 2.两种诱导效应——吸电子和推电子 类型 符号 核心特点(电子云方向) 吸电子诱导效应 -I 基团把电子云 “往自己这边拉” 推电子诱导效应 +I 基团把电子云 “往相邻原子推” 【判断技巧】 (1)只要基团里有 “电负性大的原子(O、Cl、N 等)”,大概率是-I(吸电子诱导效应)。 (2)只有 “纯碳氢基团”(如烷基),才是+I(推电子诱导效应),因为 C 和 H的电负性接近,烷基整体会微弱推电子。 3.电子诱导效应的核心应用 (1)解释有机酸/无机含氧酸的酸性强弱差异 ① 有机羧酸的酸性比较 (高频考点) 以“乙酸及其衍生物”为例,核心逻辑:吸电子基团(-I)能分散羧酸根负电荷→阴离子更稳定→酸性增强;推电子基团(+I)会集中负电荷→阴离子不稳定→酸性减弱。 如酸性顺序:Cl3CCOOH(三氯乙酸)> Cl2CHCOOH(二氯乙酸)> ClCH2COOH(氯乙酸)> CH3COOH(乙酸) 。原因:Cl是-I 效应(吸电子),Cl原子越多,吸电子能力越强,羧酸根(—COO-)的负电荷被分散得越充分,稳定性越高,越容易电离出H+,酸性就越强;而—CH3是+I 效应(推电子),会让—COO-的负电荷更集中,酸性最弱。 ②无机含氧酸的酸性比较(补充考点) 部分无机酸的酸性差异也与诱导效应相关,如次氯酸(HClO)、亚氯酸(HClO2)、氯酸(HClO3)、高氯酸(HClO4)的酸性递增的原因是中心原子Cl周围的“非羟基氧原子(O)”是强-I 效应基团(电负性大,吸电子),非羟基氧越多,吸电子能力越强,该基团会通过O—Cl拉走电子云,使O—H的电子云更偏向O,H+更容易脱离,酸性更强。 (2)解释胺类物质的碱性强弱 胺类(如甲胺、乙胺)的碱性取决于“N原子上的孤电子对能否结合H+,N原子的电子云密度越高,孤电子对越容易结合H+,碱性越强,诱导效应通过“推电子/吸电子”改变N的电子云密度。 如苯胺()中氨基的N原子上存在孤电子对,易与H+结合,故苯胺显碱性。苯胺中氨基的一个氢原子被甲基取代得到N-甲基苯胺(),由于甲基为推电子基团,则碱性强弱为N-甲基苯胺>苯胺。 【培优训练】 1.四种有机化合物指定碳氢键在二甲亚砜(DMSO,一种溶剂)中的pKa如图所示。 下列说法不正确的是 (　　) A.氮原子的电负性大于硫,而化合物3的酸性却显著强于化合物1,这是由于化合物3形成的负离子更稳定 B.氧原子的电负性大于硫,而化合物3的酸性却强于化合物4,这是由于化合物3的五元环吸电子能力更强 C.化合物1的酸性弱于化合物2,这是由于化合物2的N原子数目更多 D.化合物5的pKa小于化合物3 答案　B 解析　pKa越小,Ka越大,对应酸的酸性越强,酸性由强到弱的顺序为化合物3>化合物4>化合物2>化合物1,化合物形成的负离子越稳定,对应酸的酸性越强,化合物3形成的负离子的稳定性强于化合物1,A项正确;化合物3的负离子的稳定性强于化合物4,化合物3的酸性强于化合物4,B项错误;化合物2分子的N原子数目更多,则其形成的负离子的稳定性强于化合物1形成的负离子,C项正确;通过类比化合物1和化合物2的pKa可知,环上多1个N原子,pKa减小,则化合物5的pKa小于化合物3的,D项正确。 2.邻二氮菲的结构中包含吡啶环(),含有类似结构的物质通常具有一定的碱性,已知碱性强弱:。请解释原因:　　　　　　　　　　　　　　。  答案　类似吡啶环结构的物质呈现碱性是因为N原子有孤电子对,给出电子与H+形成配位键,—CH3是推电子基团,使中N原子更易给出电子,—Cl是吸电子基团,使中N原子难以给出电子 3.(2025·山东卷,节选)中存在酰胺基N原子(a)和杂环N原子(b),N原子电子云密度越大,碱性越强,则碱性较强的N原子是　　　　　(填“a”或“b”)。  答案　b 解析　N原子电子云密度越大,碱性越强。烷基是给电子基团,酰胺基中的羰基是吸电子基,故杂环N原子(b)上电子云密度更大,碱性更强。故碱性较强的是杂环N原子(b)。 专项2　晶胞缺陷、空位 4.(2024·广西卷)一定条件下,存在H-缺陷位的LiH晶体能吸附N2使其分解为N,随后N占据缺陷位(如图)。下列说法错误的是 (　　) A.c>0.5a B.半径:r(H-)>r(H) C.b=d D.LiH晶体为离子晶体 答案　C 解析　根据LiH立方晶胞的该部分结构(圈住部分)以及晶胞棱长为a可得,因此c==a>0.5a,A项正确;H原子和H-的电子层数均为1,但H-比氢原子多一个电子,电子的运动轨道不重合,内核对电子的束缚相对较弱,电子活动的范围更广,因此H-的半径较大,B项正确;根据LiH立方晶胞可知,b的长度如图,但当N占据了空缺位后,由于比H-的半径大,因此b≠d,C项错误;LiH晶体中含有Li+和H-,相互间作用是离子键,因此LiH晶体为离子晶体,D项正确。 5.(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3),其立方晶胞和导电时Li+迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为+4价,La为+3价。下列说法错误的是 (　　) A.导电时,Ti和La的价态不变 B.若x=,Li+与空位的数目相等 C.与体心最邻近的O原子的个数为12 D.导电时,空位移动方向与电流方向相反 答案　B 解析　根据题意,导电时Li+发生迁移,化合价不变,则Ti和La的价态不变,A项正确;根据“均摊法”,1个晶胞中含Ti的数目为8×=1,含O的数目为12×=3,含La或Li或空位共1个,若x=,则La和空位共,y+N(空位)=,结合正负化合价代数和为0可知,(+1)×+(+3)×y+(+4)×1+(-2)×3=0,解得y=、N(空位)=,Li+与空位数目不相等,B项错误;由立方晶胞的结构可知,与体心最邻近的O原子的个数为12,即位于棱心的12个O原子,C项正确;导电时Li+向阴极方向移动,即与电流方向相同,则空位移动方向与电流方向相反,D项正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $