2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第4章 第26讲 不同聚集状态的物质与性质(基础课)

第26讲不同聚集状态的物质与性质

（基础课）

出复习目标

1.能认识晶体中粒子的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞，能根据晶胞

确定晶体的组成并进行相关的计算。知遒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。

2.能借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型说明晶体中的微

粒及其微粒间的相互作用。

3.知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获

得特殊的材料。

知识点一晶体与常见晶体的空间结构模型

至皆知快梳理

1.晶体与非晶体

⑴晶体与非晶体比较

晶体非晶体

原子在三维空间里呈周原子无

结构特征

期性直序排列序排列

自范性有无

性质

熔点固定不固定

特征

异同表现各向异性无各向异性

二者区间接方法看是否有固定的熔点

别方法科学方法对固体进行X—射线衍射实验

⑵获得晶体的途径

①熔融态物质凝固；

②气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）；

③溶质从溶液中析出。

2.晶胞

⑴概念：描述晶体结构中基本的重复单元。

(2)晶体中晶胞的排列—无隙并置。

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙;

②并置：所有晶胞平行排列，取向相同。

(3)一般形状为平行六面体。

(4)晶胞中微粒数目的计算——均摊法

晶胞任意位置上的一个微粒如果是被〃个晶胞所共有，那么，每个晶胞对

这个微粒分得的份额就是%

长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的微粒数的计算

⑸其他晶胞结构中微粒数的计算

①三棱柱

②六棱柱

3.常见晶体模型的分析

(1)共价晶体—金刚石与SiO2

154pmklO9028'

金刚石及其晶胞二氧化硅

①a.金刚石晶体中,每个C与另外生个C形成共价键,碳原子采取他杂化,

C—C—C夹角是109°28z,最小的环是六元环。每个C被退_个六元环共用。

含有1molC的金刚石中形成的C—C有2moL

b.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

也个C。

②SiO2晶体中，每个Si原子与生个O原子成键，每个O原子与之个Si原

子成键，最小的环是十二元环,在“硅氧”四面体中，处于中心的是迎原子。1

molSiO2晶体中含Si—O键数目为4NA,在SiO2晶体中Si、O原子均采取立

杂化。

(2)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2个，属于

分子密堆积。晶胞中含有生个CO2分子。同类晶体还有晶体12、晶体02等。

干冰的结构模型(晶胞)冰的结构模型

②冰的结构模型中,每个水分子与相邻的生个水分子以氢键相连接，含1mol

H2O的冰中，最多可形成2moi氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O。

(3)离子晶体

•Na*oCl-℃s*oCa2*O广

①NaCl型：在晶体中，每个Na卡同时吸引鱼个CF,每个C「同时吸引6

个Na+,配位数为殍每个晶胞含生个Na+和生个C1,

②CsCl型：在晶体中，每个C「吸引&个Cs+,每个Cs+吸引贵个C「，配

位数为8o

③CaF2型：在晶体中，t的配位数为4,Ca2+的配位数为&晶胞中含4

个Ca2+,含贵个F,晶胞中Ca2+在体对角线的;处。

(4)混合型晶体——石墨晶体与二＞

①石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力。

②平均每个正六边形拥有的碳原子个数是击c原子采取1.

的杂化方式是sp2。

③在每层内存在共价键和金属键。

④C—C的键长比金刚石的C—C键长短，熔点比金刚石的高。

⑤能导电，晶体中每个C形成3个共价键，C的另一价电子在电场作用下

可移动，形成电流。

(5)过渡晶体

定义：介于典型晶体之间的晶体。

①几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数

氧化物

Na2OMgOA12O3SiO2

离子键的百分数/%62504133

从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键也不是

纯粹的共价键，所以这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，

只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。

②偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通

常当作离子晶体来处理，如NazO等。同样偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶

体来处理，如AI2O3、SiO2等。

训练

【题点晶胞中微粒数、晶体化学式的确定

1.某FexNy的晶胞如图1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者

b位置Fe,形成Cu替代型产物Fea-")Cu“Ny。Fe*N),转化为两种Cu替代型产物

的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为.

能Cu替代b位置Fe型

•a位置Fe量

Ob位置Fe

Cu替代a位置

▲N

转化过程

图2

［解析］能量越低越稳定，故更稳定的Cu替代型为Cu替代a位置Fe型,

故晶胞中Cu为1个，Fe为3个，N为1个，故化学式为Fe3CuNo

［答案］Fe3CuN

2.如图为甲、乙、丙、丁四种晶体的晶胞：

请回答：

⑴晶体甲、乙、丙、丁的化学式分别为

⑵乙晶体中每个A周围最近等距离的B有个。

⑶丙晶体中每个D周围最近等距离的E有个。

(4)甲晶体中X周围的4个Y形成形。

［答案］(1)X2YAB3cDEAB4c2(2)12(3)8(4)正四面体

I思维模型I

立方体中微粒周围最近等距离其他微粒的个数

「①A周围有4个B,B周围有12个A

②A周围有2个C,C周围有6个A

③B周围有6个D,D周围有2个B

④B周围有8个C,C周围有8个B

⑤C周围有12个D,D周围有4个C

、⑥A周围有4个D,D周围有4个A

注意：该晶胞中含有A、B、C、D的个数分别为3、1、1、3o

题点❷常见的晶体结构

3.(2021•宁津模拟)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是()

A.在NaCl晶体中，距Na+最近的C「有6个

B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2+

C.在金刚石晶体中，最小的环上有6个C原子

D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE

D[以顶点Na+研究，与之最近的C「处于晶胞棱心且关于Na+对称，即距

Na+最近的C厂有6个，故A正确；在CaF2晶体中，Ca2+位于晶胞顶点和面心，

数目为8X：+6x[=4,即每个晶胞平均占有4个Ca2+,故B正确；金刚石晶

0L

体中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子，每个碳原子形成四个共价键,

从而形成空间网状结构，故C

正确；该气态团簇分子中含有4个E、4个F原子，分子式应为E4F4或F4E4,

故D错误。]

4.（2021•泰安模拟）已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子

间以单键结合。下列有关C3N4晶体的说法中错误的是（）

A.C3N4晶体与金刚石都属于共价晶体

B.C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长

C.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子

D.C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键

B[C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，则C3N4晶体的硬度很大，是共价

晶体，故A正确；因N的原子半径比C原子半径小，则C3N4晶体中，C—N键

的键长比金刚石中C—C键的键长要短，故B错误；原子间均以单键结合，则

C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子，故

C正确；C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键，故D正确

知识点二晶体的性质及晶体类型

变陪婀谀

1.金属晶体

(1)“电子气理论”要点

该理论把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的

“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

(2)金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。

2.四种晶体类型比较

类型

分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体

比

金属阳离子

构成微粒分子或原子原子阴、阳离子

和自由电子

微粒间

分子间作用

的相互共价键金属键离子键

力、氢键

作用力

有的很大，

硬度较小很大较大

有的很小

熔、有的很高，

较低很高较高

沸点有的很低

大多易溶

难溶于任常见溶

溶解性相似相溶于水等极

何溶剂剂难溶

性溶剂

一般不导晶体不导电,

导电、一般不具电和热的

电，溶于水水溶液中或熔

传热性有导电性良导体

后有的导电融态昱电

(@@@)石墨晶体为混合型晶体，为层状结构。硬度小、质软，熔点比金

刚石高，能导电。

3.晶体类型的两种判断

(1)依据物质的分类判断

①金属氧化物（K2。、Na2O2等）、强碱（NaOH、KOH等）和绝大多数的盐类

是离子晶体。

②大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅等）、非金属氢化物、非金属

氧化物（除SiO2外）、几乎所有的酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。

③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类

共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质是金属晶体。

（2）根据各类晶体的特征性质判断

一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶

液中或熔融状态下能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶

于一般溶剂的物质属于共价晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶

体。

4.晶体熔'沸点比较的一般思路

（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为：共价晶体〉离子晶体〉金属

晶体〉分子晶体。

（2）同种类型晶体，晶体内粒子间的作用力越大，熔、沸点越高。

①离子晶体：一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子

键越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCh,NaCl>CsCL

②共价晶体：原子半径越小、键长越短、键能越大，晶体的熔、沸点越高,

如熔点：金刚石〉碳化硅>晶体硅。

③分子晶体

a.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、

沸点反常地高，如H2O>H2Te>H2Se>H2So

b.组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越鹿，如

SnH4>GeH4>SiH4>CH4。

c.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，如CO>N2,CH3OH>CH3cH3。

d.同分异构体，支链越多，熔、沸点越低,

如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>

CH

CH.—CH—CH,—CH；>CH,—C—CH；。

I,I

CH：；CH:t

④金属晶体：一般来说，金属阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，其

金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<AL

训练

1.根据表中给出物质的熔点数据(AlCb沸点为260°C),判断下列说法错误

的是()

晶体NaClMgOSiC14AlCb晶体硼

熔点/℃8012852-701802500

A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强

B.SiCh晶体是分子晶体

C.AlCb晶体是离子晶体

D.晶体硼是共价晶体

C［根据表中各物质的熔点，判断晶体类型。NaCl和MgO是离子化合物,

形成离子晶体，故熔、沸点越高，说明晶格能越大，离子键越强，A项正确；

SiC14是共价化合物，熔、沸点较低，为分子晶体，硼为非金属单质，熔、沸点

很高，是共价晶体，B、D项正确；AlCb虽是由活泼金属和活泼非金属形成的

化合物，但其晶体熔、沸点较低，应属于分子晶体，C项错误。］

2.(l)Mn与Re属于同一族，研究发现，Mn的熔点明显高于Re的熔点，

原因可能是。

(2)CUSO4的熔点为560℃,CU(NO3)2的熔点为115℃,CuSO4熔点更高的

原因是_____________________________________________________________

(3)NaF的熔点(填”或［BF6的熔点,

其原因是_________________________________________________________

(4)SiO2比C02熔点高的原因是___________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

［答案］(l)Mn的金属键比Re的金属键强

(2)CuSO4和Cu(NO3)2均为离子晶体，SO/所带电荷比NOi■多，故C11SO4

离子键较强，熔点较高

(3)>两者均为离子化合物，且阴、阳离子的电荷数均为1,但后者的离子

半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低

(4)Si(h为共价晶体，CO2为分子晶体

3.(1)(2019•全国I卷,节选)一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物Li2OMgOP4O6SO2

熔点/℃1570280023.8-75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因：

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑵(2020•山东等级考，节选)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为

(填化学式，下同)，还原性由强到弱的顺序为

,键角由大到小的顺序为。

［解析］(l)Li2。、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(相对分子质量)：P4O6>SO2,所以熔点大小顺序是

Mg0>Li20>P406>S02o⑵NH3中存在分子间氢键，导致其沸点比与N元素同

主族的P、As元素的氢化物PH3、AsH3的沸点要高，而PH3、AsH3中均不存在

分子间氢键，故影响PH3、AsHb沸点的因素为范德华力，相对分子质量越大，

沸点越高，则沸点由高到低的顺序为NH3、ASH3、PH3O通常同主族元素随着

原子序数的递增，气态氢化物的还原性逐渐增强，则还原性由强到弱的顺序是

ASH3、PH3、NH3,同主族元素，随着原子序数的递增，电负性逐渐减弱，则其

气态氧化物中的成键电子对逐渐远离中心原子，致使成键电子对的排斥力降低,

键角逐渐减小，故键角由大到小的顺序是NH3、PH3、ASH3O

［答案］(l)Li2。、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(相对分子质量)：P4O6>SO2

(2)NH3、ASH3、PH3ASH3、PH3、NH3NH3、PH3、ASH3

［真题验收,新题预测湍潞二］

真题。验收

1.(2021•山东等级考，Ti6节选)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用

广泛。回答下列问题：

(1)基态F原子核外电子的运动状态有种。

(2)0、F、C1电负性由大到小的顺序为;OF2分子的空间构型为

;OF2的熔、沸点(填“高于”或“低于”)CLO,原因是

［解析］(1)基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自

旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。

(2)电负性一定程度上相当于得电子能力，半径越小，得电子能力越强，电

负性越大，半径由小到大的顺序为F、O、C1,所以电负性大小顺序为F>O>C1;

根据VSEPR理论有2+”手q=4,去掉2对瓠对电子，知OF2分子的空间构

型是角(V)形；OF2和C12O都是分子晶体，结构相似，OF2的相对分子质量小，

熔、沸点低。

［答案］(1)9⑵F>O>C1角(V)形低于OF2和C12O都是分子晶体，结

构相似，OF2的相对分子质量小

2.(2020•全国H卷，T35节选)Ti的四卤化物熔点如表所示，TiF4熔点高于

其他三种卤化物，自TiCL至Tih熔点依次升高，原因是

化合物

TiF4TiChTiBr4Til4

熔点/℃377-24.1238.3155

［解析］TiF4为离子化合物，故熔点高于其他三种卤化物，TiCksTiBm、

Tih为共价化合物，且结构相似，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，故

自TiCk至Tih熔点逐渐升高。

［答案］TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分

子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高

3.(2020•全国I卷，T35节选)LiFePCh的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O

围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链

结构。每个晶胞中含有LiFePCh的单元数有

(a)LiFePO4(b)Lii-xFePO4(c)FePO4

电池充电时，LiFePCh脱出部分Li+,形成Lii-xFeP04,结构示意图如(b)

所示，则x=,zi(Fe2+)'?i(Fe3+)=。

［解析］由题图可知，小白球表示锂原子，由图(a)知，每个晶胞中的锂原子

数为8X1/84-4x1/4+4X1/2=4,故一个晶胞中有4个LiFePCh单元。由图(b)

知，Li-xFePO4结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的

个数比为13：16,进而推出x=3/16。设Lii3Fei6(PO4)i6中二价铁离子的个数为

a,三价铁离子的个数为九由2。+36+13=48,a+b=16,得到a"=13：3,

即

zi(Fe2+)：n(Fe3+)=13：3。