(新高考)高考化学大一轮复习课件第5章第31讲晶体结构与性质(含解析)

晶体结构与性质第31讲复习目标1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。2.了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。3.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。内容索引真题演练明确考向考点一晶体与晶胞考点二晶体类型、结构与性质课时精练晶体与晶胞><

晶体非晶体结构特征原子在三维空间里呈

排列原子排列_________性质特征自范性________熔点______________异同表现____________________二者区别方法间接方法看是否有固定的

或根据某些物理性质的各向异性科学方法对固体进行

实验1.晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较夯实必备知识周期性有序相对无序有无固定不固定各向异性各向同性熔点X射线衍射(2)获得晶体的途径①

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

。析出熔融态气态2.晶胞(1)概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置①无隙：相邻晶胞之间没有

。②并置：所有晶胞

排列、

相同。(3)晶胞中微粒数的计算方法——均摊法①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算：如某个粒子为N个晶胞所共有，则该粒子有

属于这个晶胞。中学中常见的晶胞为立方晶胞，立方晶胞中微粒数的计算方法如图1。任何间隙平行

取向②非长方体晶胞1.冰和碘晶体中相互作用力相同(

)2.晶体内部的微粒按一定规律周期性排列(

)3.凡有规则外形的固体一定是晶体(

)4.固体SiO2一定是晶体(

)5.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(

)6.晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(

)7.区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验(

)××√√××√1.CaTiO3的晶胞如图所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________；金属离子与氧离子间的作用力为________，Ca2＋的配位数是_____。一、晶胞及微粒配位数的判断提升关键能力O＞Ti＞Ca离子键122.C、N元素能形成一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4，其单层平面结构如图1，晶胞结构如图2。根据图2，在图1中用平行四边形画出一个最小重复单元。答案晶胞中粒子配位数的计算方法点拨一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数(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。(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。3.如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是______，乙中a与b的个数比是______，丙中一个晶胞中有____个c粒子和_____个d粒子。二、晶胞中微粒数及化学式的计算2∶11∶14

44.下图为离子晶体空间结构示意图：(●阳离子，○阴离子)以M代表阳离子，N表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A_____、B_____、C_____。MN

MN3

MN2在A中，含M、N的个数相等，故组成为MN；5.(1)硼化镁晶体在39K时呈超导性。在硼化镁晶体中，镁原子和硼原子是分层排布的，如图是该晶体微观结构的透视图，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。则硼化镁的化学式为________。每个Mg周围有6个B，而每个B周围有3个Mg，所以其化学式为MgB2。MgB2(2)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。如图是一种链状结构的多硼酸根，则多硼酸根的离子符号为________。从图可看出，每个

单元中，都有一个B和一个O完全属于这个单元，剩余的2个O分别被两个结构单元共用，所以B∶O＝1∶(1＋

)＝1∶2，化学式为

。晶胞中化学式计算思路归纳总结(1)运用均摊法计算出一个晶胞中的微粒数目。(2)求出不同微粒数目比值，得化学式。返回晶体类型、结构与性质><

类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子____________________________________________粒子间的相互作用力__________________________________________硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高1.四种晶体类型的比较夯实必备知识分子金属阳离子、自由电子范德华力(某些含氢键)原子阴、阳离子共价键金属键离子键

类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体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、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2.过渡晶体大多数晶体是这四种晶体类型之间的过渡晶体，以离子晶体和共价晶体之间的过渡为例，如Na2O、Al2O3中既有离子键成分，也有共价键成分，Na2O中离子键成分占62%，因而通常当作离子晶体来处理，Al2O3中离子键成分占41%，因而通常当作共价晶体来处理。3.常见晶体结构模型(1)共价晶体①金刚石晶体中，每个C与相邻

个C形成共价键，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是

元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键是

mol。②SiO2晶体中，每个Si原子与

个O原子成键，每个O原子与

个Si原子形成共价键，最小的环是

元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是

原子，1molSiO2中含有

molSi—O。24六42十二Si4(2)分子晶体①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有

个。12②冰晶体中，每个水分子与相邻的

个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成

mol氢键。42(3)离子晶体①NaCl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－。②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引

个Cs＋，每个Cs＋吸引

个Cl－，配位数为

。66644888(4)混合型晶体石墨层状晶体中，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

。分子间作用力2sp21.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(

)2.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(

)3.离子晶体一定都含有金属元素(

)4.金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体(

)5.1mol金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA(

)6.氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个(

)7.冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键(

)8.金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下可失去电子(

)×××√××√×1.下列性质适合于分子晶体的是A.熔点为1070℃，易溶于水，水溶液导电B.熔点为3500℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C.能溶于CS2，熔点为112.8℃，沸点为444.6℃D.熔点为97.8℃，质软，导电，密度为0.971g·cm－3提升关键能力一、晶体类型的判断√A、B选项中的熔点高，不是分子晶体的性质，D选项是金属钠的性质，钠不是分子晶体。归纳总结依据性质判断晶体类型的方法(1)依据晶体的熔点判断。(2)依据导电性判断。(3)依据硬度和机械性能判断。2.下列各组物质中，按熔点由低到高的顺序排列正确的是①O2、I2、Hg

②PH3、AsH3、NH3

③Na、K、Rb

④Na、Mg、AlA.①③

B.①④

C.②③

D.②④二、晶体熔、沸点的比较√3.回答下列问题：(1)氯酸钾熔化，粒子间克服了________的作用力；二氧化硅熔化，粒子间克服了________的作用力；碘的升华，粒子间克服了________作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是_________________(填化学式)。(2)下列六种晶体：①CO2

②NaCl

③Na

④Si

⑤CS2

⑥金刚石。它们的熔点从低到高的顺序为______________(填序号)。离子键共价键分子间SiO2＞KClO3＞I2①⑤③②④⑥归纳总结晶体熔、沸点的比较1.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。2.相同类型晶体(1)金属晶体：金属阳离子半径越小，所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔、沸点就越高。(2)离子晶体：阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高。(3)共价晶体：原子半径越小，键长越短，熔、沸点越高。(4)分子晶体：①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；具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常地高。②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，其分子的极性越大，熔、沸点越高。4.(1)铜是第四周期最重要的过渡元素之一，已知CuH晶体结构单元如图甲所示。该化合物的密度为ρ

g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中Cu原子与H原子之间的最短距离为______________cm(用含ρ和NA的式子表示)。三、晶体结构的有关计算(2)CuFeS2的晶胞如图乙所示，晶胞参数a＝0.524nm，b＝0.524nm，c＝1.032nm；CuFeS2的晶胞中每个Cu原子与_______个S原子相连，列式计算晶体密度ρ＝_____________________________________________________________(保留两位小数)。4(3)NaH具有NaCl型晶体结构，已知NaH晶体的晶胞参数a＝488pm，Na＋半径为102pm，H－的半径为________，NaH的理论密度是______g·cm－3(保留两位小数)。142pm1.37(4)金刚石晶胞结构如图丙所示，则金刚石晶体含有______个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：________________(不要求计算结果)。8归纳总结返回(1)晶胞计算公式(立方晶胞)a3ρNA＝NM(a：棱长；ρ：密度；NA：阿伏加德罗常数的值；N：1mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的个数；M：基本粒子或特定组合的摩尔质量)。(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)真题演练明确考向><1.(2021·辽宁，7)单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是A.S位于元素周期表p区B.该物质的化学式为H3SC.S位于H构成的八面体空隙中D.该晶体属于分子晶体1234567√2.(2021·天津，2)下列各组物质的晶体类型相同的是A.SiO2和SO3 B.I2和NaClC.Cu和Ag D.SiC和MgO12345√67SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体，A错误；I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，B错误；Cu和Ag都为金属晶体，C正确；SiC为共价晶体，MgO为离子晶体，D错误。3.(2020·山东等级模拟考，4)下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是A.键能：C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度C.SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p-pπ键√1234567键长越短，键能越大，分子越稳定，A项正确；SiC与金刚石结构相似，属于共价晶体，硬度大，熔点高，B项正确；SiH4中Si为－4价，且SiH4还原性强于CH4，C项错误；π键是p轨道电子以“肩并肩”方式相互重叠形成的，半径越大越不易形成，D项正确。12345674.[2021·全国乙卷，35(4)]在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示。处于顶角位置的是____原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为__________________%(列出计算表达式)。1234567Al12345675.[2021·天津，13(2)]用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_____。每个晶胞B中含Fe原子数为_____。1234567846.[2021·浙江6月选考，26(1)]已知3种共价晶体的熔点数据如下表：1234567金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是______________________________________________________________________________________________________________。共价晶体中，原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高，原子半径：C＜Si(或键长：C—C＜Si—Si)，键能：C—C＞Si—Si

金刚石碳化硅晶体硅熔点/℃>3550260014157.[2019·全国卷Ⅰ，35(3)(4)](3)一些氧化物的熔点如表所示：1234567解释表中氧化物之间熔点差异的原因：_________________________________________________________________________________________________。Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。离子键强度：MgO>Li2O。分子间作用力(分子量)：P4O6>SO2氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/℃1570280023.8－75.5(4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离x＝______pm，Mg原子之间最短距离y＝_______pm。设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是______________g·cm－3(列出计算表达式)。12345671234567返回课时精练><1234567891.(2022·湖南汩罗市模拟)下列关于晶体的说法不正确的是①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体③共价键可决定分子晶体的熔、沸点④晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列⑤晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A.①②③ B.②③④C.④⑤⑥ D.②③⑥√101112131415123456789101112131415含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故②错误；分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，共价键决定稳定性，故③错误；CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8，故⑥错误。2.(2021·湖北1月选考模拟，13)已知NixMg1－xO晶体属立方晶系，晶胞边长a。将Li＋掺杂到该晶胞中，可得到一种高性能的p型太阳能电池材料，其结构单元如下图所示。假定掺杂后的晶胞参数不发生变化，下列说法正确的是A.该结构单元中O原子数为3B.Ni和Mg间的最短距离是C.Ni的配位数为4D.该物质的化学式为Li0.5Mg1.12Ni2.38O4√123456789101112131415123456789101112131415由晶胞结构可知，Ni的配位数为6，C错误；3.(2021·辽宁1月适应性测试，6)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。下列说法正确的是A.11BN和10BN的性质无差异B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子，4个N原子D.N原子周围等距且最近的N原子数为12√12345678910111213141511B和10B互为同位素，形成的化合物在化学性质上无差异，但其物理性质不同，A错误；该晶体结构中无自由移动的电子，不具有导电性，B错误；由图可知，该晶胞含4个N原子，B原子位于晶胞的顶角和123456789101112131415由晶胞示意图，1个N原子与4个B原子成键，1个B原子可以和3个N原子成键，这些N原子距中心N原子等距且最近，总数为12个，D正确。A.SiCl4是分子晶体B.晶体硼是共价晶体C.AlCl3是分子晶体，加热能升华D.金刚石中的C—C键能比晶体硅中的Si—Si键能弱4.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是√123456789101112131415

AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190－682300＞35501415沸点/℃17857255048272355SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点高，是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知：金刚石中的C—C键能比晶体硅中的Si—Si键能强，D错误。123456789101112131415

AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190－682300＞35501415沸点/℃178572550482723555.下列说法错误的是A.分子晶体中一定存在分子间作用力B.共价晶体中只含有共价键C.任何晶体中，若含有阳离子就一定含有阴离子D.单质的晶体中一定不存在离子键√123456789101112131415123456789101112131415相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫作共价晶体，共价晶体中只含有共价键，故B正确；金属晶体中，含有阳离子却不含有阴离子，故C错误；金属单质中只有金属键，非金属单质中可能存在共价键，单质的晶体中一定不存在离子键，故D正确。6.解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键强弱无关的变化规律是A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.Li、Na、K、Rb

的熔点逐渐降低√123456789101112131415123456789101112131415HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，是因为氢原子和卤素原子间共价键的键能依次减小，不选A；NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低，是因为钠离子和卤素离子间的离子键依次减弱，不选B；F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高，是因为卤素单质分子间作用力依次增大，与化学键的强弱无关，选C；碱金属元素从上到下，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减小，金属单质的熔点逐渐降低，不选D。7.(2022·沈阳模拟)下列有关晶体的叙述中，错误的是A.金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子B.在CaF2晶体中每个Ca2＋周围紧邻8个F－，每个F－周围紧邻4个Ca2＋C.白磷晶体中，微粒之间通过共价键结合，键角为60°D.离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏√1234567891011121314158.下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是A.CH4＞SiH4＞GeH4＞SnH4B.KCl＞NaCl＞MgCl2＞MgOC.MgBr2＞SiCl4＞BND.金刚石＞晶体硅＞钠√123456789101112131415√1234567891011121314159.金晶体是面心立方最密堆积，已知立方体的每个面上5个金原子紧密堆积，金原子半径为rcm，则金晶体的空间利用率为123456789101112131415面心立方最密堆积原子在晶胞中的位置关系如图。金晶胞面对角线为金原子半径的4倍，金原子半径为rcm，10.非整比化合物Fe0.95O具有NaCl型晶体结构，由于n(Fe)∶n(O)<1，所以晶体存在缺陷，Fe0.95O可以表示为√123456789101112131415设Fe3＋为x个，Fe2＋为y个，则根据化合物中各元素化合价代数和为零及原子守恒可得x＋y＝0.95，3x＋2y＝2，解得x＝0.10，y＝0.85，A.图①和图③

B.图②和图③C.图①和图④

D.只有图④11.如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是√12345678910111213141512.锌与硫所形成化合物晶体的晶胞如图所示。下列判断正确的是A.该晶体属于分子晶体B.该晶胞中Zn2＋和S2－数目不相等C.阳离子的配位数为6D.氧化锌的熔点大于硫化锌√123456789101112131415123456789101112131415晶体中含有Zn2＋和S2－，则晶体类型为离子晶体，故A错误；晶胞中Zn2＋周围紧邻且等距的S2－共有4个，则阳离子的配位数为4，故C错误；O2－的半径比S2－小，则ZnO的熔点大于ZnS，故D正确。√123456789101112131415123456789101112131415CH4(合理即可)8123456789101112131415(2)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在Mo原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示。氮化钼的化学式为________，氮化钼晶胞边长为anm，晶体的密度ρ＝____________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。123456789101112131415Mo2N123456789101112131415(3)①已知MgO与NiO的晶体结构(如图1所示)相同，其中Mg2＋和Ni2＋的离子半径分别为66pm和69pm。则熔点：MgO_____(填“＞”“＜”