晶体类型与性质简介试题

晶体类型与性质简介试题一、晶体类型的判断与结构特点（一）离子晶体离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体，其结构特点是质点间以离子键结合，具有较高的熔点和沸点。典型的离子晶体如氯化钠（NaCl），其晶体结构中钠离子和氯离子交替排列，配位数为6。2025年黑吉辽蒙卷高考真题中提到，侯氏制碱法的主要产物NH₄Cl属于离子晶体，这是因为NH₄⁺与Cl⁻之间通过离子键结合。另一个典型例子是KNO₃，2025年湖北高考真题指出，KNO₃的熔点比K₃PO₄低，因为KNO₃的离子键强度较弱。离子晶体的导电性表现为熔融状态或水溶液中能导电，固态时不导电，如LiH晶体为离子晶体，在熔融状态下可电离出Li⁺和H⁻，从而导电。（二）共价晶体共价晶体（原子晶体）由原子通过共价键结合形成，晶体中原子间以较强的共价键相连，因此具有高熔点、高硬度的特点。单晶硅是典型的共价晶体，2025年广东高考真题提到固态硬盘芯片常使用单晶硅作为基础材料，因其具有良好的半导体性能和稳定性。碳化硅（SiC）也是共价晶体，2024年天津高考真题指出SiC晶体的熔点高、硬度大，这是由于Si和C原子之间通过共价键形成稳定的立体网状结构。金刚石、金刚砂（SiC）、氮化硼（BN）等也属于共价晶体，2024年山东高考真题比较了这些共价晶体的熔点，其中单晶硅（Si）的熔点低于金刚石（C），因为Si的原子半径大于C，Si-Si键的键长比C-C键长，键能较小。（三）分子晶体分子晶体由分子通过分子间作用力（范德华力或氢键）结合而成，熔点和沸点较低，硬度小。富勒烯（C₆₀）是典型的分子晶体，2024年贵州高考真题提到富勒烯C₆₀具有高对称性，分子间通过范德华力结合。碘晶体也是分子晶体，2025年安徽高考真题指出碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层内碘分子间存在“卤键”，这种结构使得碘晶体具有较低的熔点，易升华。此外，2025年广东高考真题中提到的聚氯乙烯（制作黑胶唱片的材料）属于高分子化合物，其晶体类型为分子晶体，因为高分子链之间通过分子间作用力结合。（四）金属晶体金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成，具有良好的导电性、导热性和延展性。2024年甘肃高考真题提到单质Mg是金属晶体，其晶体结构中Mg原子通过金属键紧密堆积。铜（Cu）和银（Ag）也属于金属晶体，2021年天津高考真题指出Cu和Ag的晶体类型相同，均为金属晶体，它们的结构相似，都采用面心立方最密堆积方式。金属晶体的熔点差异较大，如2025年河北高考真题中比较了Fe和Na的熔点，Fe的熔点高于Na，因为Fe的金属键强度大于Na，这与Fe的原子半径较小、价电子数较多有关。二、晶体性质的比较与影响因素（一）熔点和沸点晶体的熔点和沸点主要取决于晶体类型及微粒间的作用力强度。离子晶体的熔点与离子键强度有关，离子所带电荷数越多、离子半径越小，离子键越强，熔点越高。2025年山东高考真题中，MgO的熔点高于NaF，因为Mg²⁺和O²⁻所带电荷数多于Na⁺和F⁻，且离子半径较小，离子键更强。共价晶体的熔点取决于共价键的键能，键能越大，熔点越高。金刚石的熔点高于晶体硅，因为C-C键的键能大于Si-Si键。分子晶体的熔点主要受分子间作用力影响，存在氢键的分子晶体熔点较高，如H₂O的沸点高于H₂S，因为H₂O分子间存在氢键。2025年甘肃高考真题中，草酸氢钠溶液显酸性，是因为草酸氢根离子的电离程度大于水解程度，这与草酸氢根离子中H-O键的极性有关，而H-O键的极性又会影响分子的稳定性和相关化合物的熔点。（二）导电性不同类型晶体的导电性差异较大。离子晶体在固态时不导电，熔融状态或水溶液中因存在自由移动的离子而导电，如NaCl熔融状态下能导电。共价晶体一般不导电，但某些共价晶体如石墨具有导电性，2023年北京高考真题提到石墨能导电，是因为石墨中未杂化的p轨道重叠形成大π键，电子可在整个碳原子平面内运动。金属晶体具有良好的导电性，因为晶体中存在自由电子，在外电场作用下可定向移动，如Cu、Ag等金属都是优良的导体。分子晶体一般不导电，但某些极性分子晶体的水溶液可能导电，如HCl的水溶液能导电，是因为HCl在水中电离出H⁺和Cl⁻。（三）硬度晶体的硬度与晶体类型及微粒间的作用力密切相关。共价晶体硬度最大，如金刚石是自然界中硬度最大的物质，2024年山东高考真题中提到金刚石的硬度大于晶体硅，因为C-C键的键能大于Si-Si键。离子晶体硬度较大，如NaCl的硬度大于分子晶体。分子晶体硬度较小，如碘晶体硬度小，易升华。金属晶体的硬度差异较大，如Na的硬度较小，而Fe的硬度较大。三、典型例题分析（一）晶体类型的判断例题1：（2025·广东卷）声波封印，材料是音乐存储技术的基础。下列说法错误的是A.制作黑胶唱片使用的聚氯乙烯，其单体是CH₃CH₂ClB.磁带可由四氧化三铁涂覆在胶带上制成，Fe₃O₄具有磁性C.光碟擦写过程中材料在晶态和非晶态间的可逆转换，涉及物理变化D.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解析：A选项错误，聚氯乙烯的单体是CH₂=CHCl，而非CH₃CH₂Cl；B选项正确，Fe₃O₄是磁性氧化物，可用于制作磁带；C选项正确，晶态与非晶态的转换属于物理变化；D选项正确，单晶硅是共价晶体。因此答案为A。例题2：（2025·黑吉辽蒙卷）侯氏制碱法的主要反应为NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl。下列有关说法正确的是A.CO₂的电子式为O::C::OB.H₂O的空间结构为直线形C.NH₄Cl的晶体类型为离子晶体D.溶解度：NaHCO₃>NH₄HCO₃解析：A选项错误，CO₂的电子式应为:O::C::O:；B选项错误，H₂O的空间结构为V形；C选项正确，NH₄Cl由NH₄⁺和Cl⁻构成，属于离子晶体；D选项错误，NaHCO₃的溶解度小于NH₄HCO₃。因此答案为C。（二）晶体性质的比较与解释例题3：（2025·湖北卷）N和P为同主族相邻元素。下列关于物质性质或现象的解释错误的是A.KNO₃的熔点比K₃PO₄的低，因为KNO₃的离子键更强B.磷单质通常不以P₂形式存在，因为磷磷之间难以形成三键C.次磷酸比硝酸的酸性弱，因为前者的H-O键极性小D.P形成PF₅而N形成NF₃，因为P的价层电子轨道更多且半径更大解析：A选项错误，KNO₃的熔点比K₃PO₄低，是因为KNO₃的离子键强度较弱，PO₄³⁻所带电荷数多于NO₃⁻，离子键更强；B选项正确，磷的原子半径较大，难以形成稳定的p-pπ键，因此磷单质通常以P₄形式存在；C选项正确，次磷酸（H₃PO₂）中H-O键极性小，电离出H⁺的能力弱，酸性比硝酸弱；D选项正确，P的价层有3d轨道，可形成sp³d杂化，而N无3d轨道，只能形成sp³杂化，因此P可形成PF₅，N形成NF₃。因此答案为A。例题4：（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)解析：共价晶体的熔点取决于共价键的键能，键能越大，熔点越高。键能与原子半径有关，原子半径越小，键长越短，键能越大。C、N、Si的原子半径大小顺序为Si>C>N，因此键长顺序为Si-Si>Si-C>C-C>B-N，键能顺序为B-N>C-C>Si-C>Si-Si。所以单晶硅（Si）的熔点最低，答案为B。（三）晶胞结构分析与计算例题5：（2025·陕晋青宁卷）一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为dg/cm³，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特定图形（此处省略图形描述）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的最短距离为特定值（此处省略计算过程）解析：A选项正确，根据晶胞结构，沿体对角线方向投影可得到相应图形；B选项正确，Ag和B原子的价层电子对数均为4，杂化方式为sp³；C选项错误，晶体中与Ag最近且距离相等的Ag数目应为12个（面心立方结构配位数为12）；D选项正确，通过晶胞参数和勾股定理可计算出Ag和B的最短距离。因此答案为C。例题6：（2025·安徽卷）碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为hpm。下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）。Nₐ为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是A.碘晶体是混合型晶体B.液态碘单质中也存在“卤键”C.1mol碘晶体中有Nₐ个“卤键”D.碘晶体的密度为特定值（此处省略计算过程）解析：A选项正确，碘晶体中存在共价键（分子内）、范德华力（层间）和卤键（层内），属于混合型晶体；B选项正确，液态碘中分子间距离较近，仍可能存在卤键；C选项错误，根据单层结构，每个碘分子与周围2个碘分子形成卤键，每个卤键被2个分子共用，因此1mol碘晶体中卤键数目为Nₐ；D选项正确，通过晶胞参数和碘分子的排列方式可计算出密度。因此答案为C。四、晶体类型与性质的综合应用（一）物质的鉴别与分离利用晶体类型的性质差异可进行物质的鉴别。2024年安徽高考真题提到，鉴别氯化钠和氯化钾可采用焰色试验，钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃）。2024年吉林高考真题中，鉴别苯和甲苯可滴加溴水，振荡后甲苯能使溴水褪色（发生取代反应），而苯不能。此外，X射线衍射法可用于分析晶体结构，2025年安徽高考真题指出，用X射线衍射法可分析玉器的晶体结构，从而鉴别其真伪。（二）材料的选择与应用不同类型的晶体具有不同的性质，因此在材料选择上具有针对性。共价晶体如单晶硅因其高硬度、高熔点和半导体性能，被广泛应用于电子芯片制造；离子晶体如NaCl作为重要的化工原料，用于制备氯气、氢氧化钠等；分子晶体如聚氯乙烯因其良好的可塑性和绝缘性，用于制作塑料产品；金属晶体如铝合金因其密度小、强度高，被用于航空航天材料，2023年天津高考真题提到天舟六号壳体使用了铝合金，属于金属材料。（三）化学反应原理的解释晶体类型与性质还可用于解释化学反应的原理。2025年云南高考真题中，Be(OH)₂是两性氢氧化物，这与Be的金属性较弱有关，其氢氧化物既能与酸反应又能与碱反