2026《金版教程》高考复习方案化学创新版-第4讲 晶体结构与性质

0第六章

物质结构与性质第4讲晶体结构与性质1.知道晶体的类型，认识不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别。2.知道分子晶体、离子晶体结构与性质的关系。3.了解共价晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。4.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。5.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。考点一01课时作业04目录CONTENTS考点二02真题演练03考点一物质的聚集状态晶体与非晶体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_______、__________以及介乎_________和________之间的塑晶态、液晶态等。(2)等离子体和液晶①等离子体：由_______、__________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。②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。晶态非晶态晶态非晶态电子阳离子晶体非晶体结构特征组成微粒____________排列组成微粒________排列性质特征自范性____________熔点_________________异同表现_______________________区别二者的科学方法对固体进行_______________实验实例冰、NaCl、Fe玻璃、石蜡2．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体比较周期性有序相对无序有无固定不固定各向异性各向同性X射线衍射(2)获得晶体的三条途径①__________________；②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；③______________________。(3)晶体与非晶体的测定方法①测熔点：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。②最可靠方法：对固体进行________________实验。熔融态物质凝固溶质从溶液中析出X射线衍射3．晶胞(1)概念描述晶体结构的____________。(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______。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。③形状：一般而言晶胞都是平行六面体。(3)实例——铜晶胞基本单元间隙4判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。(1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。()错因：______________________________________________________________(2)冰和碘晶体中相互作用力完全相同。()错因：______________________________________________________________(3)区分晶体和非晶体最可靠的方法是看固体是否具有固定的熔点。()错因：______________________________________________________________×非晶体也可能具有规则的几何外形，如玻璃。××冰中除存在范德华力外还存在氢键。对固体进行X射线衍射实验是区分晶体与非晶体最可靠的方法。(4)固体SiO2不一定是晶体。()(5)缺角的NaCl晶体久置会慢慢变为完美的立方体块。()错因：______________________________________________________________(6)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。()错因：______________________________________________________________×√晶体在固态时不具有自范性。×立方晶胞中，顶点上的原子被8个晶胞共用。题组一认知与识别晶体和非晶体1．Al65Cu20Co15是一种十边形准晶，在准晶的原子排列中，其结构是长程有序的，这一点和晶体相似，但是准晶不具备晶体的平移对称性，是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。下列可区分晶体、准晶及非晶体的最可靠的方法是(

)A．测定熔点 B．进行X射线衍射实验C．测定密度 D．观察外形2．如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法中正确的是(

)①a是晶体②a是非晶体③b是晶体④b是非晶体A．①④ B．②④C．①③ D．②③反思归纳(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。(2)晶体、非晶体与几何外形无关。有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体，例如：玻璃。晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。粉末状固体也可能是晶体，例如：K2Cr2O7粉末、KNO3粉末。(3)具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。题组二分析与推测晶胞的组成3．如图为甲、乙、丙三种晶体的晶胞：试写出：(1)甲晶体化学式(X为阳离子)为________。(2)乙晶体中A、B、C三种微粒的个数比是________。(3)丙晶体中每个D周围结合E的个数是____。(4)乙晶体中每个A周围结合B的个数是____。X2Y1∶3∶1812规律方法立方体晶胞中微粒周围其他微粒个数的判断①A周围有4个B，B周围有12个A②A周围有2个C，C周围有6个A③B周围有6个D，D周围有2个B④B周围有8个C，C周围有8个B⑤C周围有12个D，D周围有4个C⑥A周围有4个D，D周围有4个A考点二常见晶体的结构与性质1．几种常见的晶体模型(1)共价晶体①金刚石晶体中，每个C与另外___个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是___元环。含有1molC的金刚石中，形成的共价键有___mol。②SiO2晶体中，每个Si原子与___个O原子成键，每个O原子与___个硅原子成键，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键。(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。4六24212Si412②冰的结构模型中，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”。(3)离子晶体42①NaCl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___。③CaF2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＋，___个F－。666448888448知识拓展晶格能(1)定义气态离子形成1mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。(2)意义：晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。(3)影响因素①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。(4)金属晶体①含义：金属原子通过___________形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。②金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“电子气”，被____________共用，从而将所有的原子维系在一起，形成“巨分子”。③金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。④金属晶体的物理性质及解释金属键价电子所有原子相对滑动不变定向移动2．过渡晶体与混合型晶体(1)过渡晶体纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体。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，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理。(2)混合型晶体像石墨这样的晶体是一种混合型晶体。石墨晶体是层状结构，层与层之间靠__________维系。石墨的二维结构中，每个碳原子的配位数是__，呈____杂化，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道______于碳原子平面。由于所有的p轨道相互______而且相互______，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨有类似金属晶体的______性。范德华力3sp2垂直重叠导电平行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3．四种常见晶体类型的比较分子原子阴、阳离子范德华力共价键金属键离子键很大较大很高判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。(1)由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。()错因：______________________________________________________________(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。()错因：_______________________________________________________________________________(3)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。()错因：______________________________________________________________×AlCl3晶体由金属元素和非金属元素组成，但其为分子晶体。××金属晶体由自由电子与金属阳离子构成，则在晶体中有阳离子，不一定有阴离子。共价晶体的熔点可能比金属晶体的低，如钨的熔点比硅的熔点高。(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。()错因：___________________________________________________________________________(5)离子晶体不一定都含有金属元素。()金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，如金属汞在常温下为液体，硫为固体。×√题组一认知与识别晶体的类型1．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型、物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用也相同的是(

)A．SO3和HCl B．KCl和MgC．NaCl和H2O D．CCl4和SiO22．(1)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色易挥发性液体Ni(CO)4，呈正四面体结构。试推测Ni(CO)4的晶体类型是__________，Ni(CO)4易溶于____(填标号)。A．水 B．四氯化碳C．苯 D．硫酸镍溶液(2)实验测得铝元素与氯元素形成化合物的实际组成为Al2Cl6，其球棍模型如图所示。已知Al2Cl6在加热时易升华，Al2Cl6属于________晶体(填晶体类型)。Na[Al(OH)4]属于________晶体(填晶体类型)，存在的化学键有______________________________。(3)磷化硼(BP)是一种有价值的耐磨硬涂层材料，它是在高温(>750℃)氢气氛围下通过三溴化硼和三溴化磷反应制得的，可知BP为________晶体。分子晶体BC分子离子离子键、极性共价键、配位键共价方法总结晶体类型的判断方法(1)依据物质的类别判断①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。②由非金属元素组成的物质(铵盐、金刚石、石墨、晶体硅、SiO2、碳化硅、晶体硼等除外)是分子晶体。③金属单质或合金是金属晶体。(2)依据晶体的熔点判断①离子晶体的熔点多数较高。②共价晶体熔点很高。③分子晶体熔点低。常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。④金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点较低(如汞、铯)。(3)依据导电性判断①熔融状态时能导电的化合物为离子晶体。②共价晶体一般为非导体。③分子晶体为非导体。④金属晶体是电的良导体。(4)依据硬度和机械性能判断①离子晶体硬度较大、硬而脆。②共价晶体硬度大。③分子晶体硬度小且较脆。④金属晶体多数硬度大，但也有较低的(如钠、钾等)，且具有延展性。题组二分析与探究常见晶体的结构和性质3．(2025·河北师大附属实验中学高三质检)碳元素的单质有多种形式，C60、石墨和金刚石的结构如图所示。下列说法错误的是(

)A．C60、石墨互为同素异形体B．1个金刚石晶胞中含有8个C原子C．12g石墨晶体中含有C—C键的物质的量为3molD．加热熔融石墨晶体既破坏共价键，又要破坏分子间作用力4．(1)氯化铝的熔点为190℃，而氟化铝的熔点为1290℃，导致这种差异的原因为____________________________________。(2)CuO的熔点比CuS的高，原因是____________________________________________________________。(3)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是_______________________________________________________________________________。AlCl3是分子晶体，而AlF3是离子晶体氧离子半径小于硫离子半径，所以CuO的离子键强，熔点较高同是分子晶体，硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答案)方法总结比较晶体熔、沸点高低的方法(1)不同类型的晶体①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种类型的晶体①共价晶体如熔点：金刚石>碳化硅>硅。②离子晶体一般地说，离子所带的电荷数越多(主要因素)，离子半径越小，熔点越高，如熔点：Al2O3>NaCl>CsCl。③分子晶体a．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，如熔点：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。具有氢键的分子晶体熔点反常地高。如熔点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。b．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，其熔点越高，如熔点：CO>N2。c．对于有机物的同分异构体，支链越多，熔点越低。如熔点：④金属晶体金属离子半径越小，离子所带的电荷数越多，其金属键越强，金属熔点越高，如熔点：Na<Mg<Al。真题演练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)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，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔、沸点越低，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)β­MgCl2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<ClB．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解析：由图乙中结构可知，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错误。3．(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(

)A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电解析：原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B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，C错误；金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D错误。4．(2022·山东高考)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。下列说法错误的是(

)A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化D．晶体中所有原子的配位数均相同解析：Al和Ga均为第ⅢA族元素，N属于第ⅤA族元素，AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga的，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A错误。5．(2022·湖北高考)

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6B．与F－距离最近的是K＋C．该物质的化学式为KCaF3D．若F－换为Cl－，则晶胞棱长将改变6．(1)(2023·全国甲卷节选)如图所示的几种碳单质，它们互为______________，其中属于原子晶体的是________，C60间的作用力是____________。(2)(2023·浙江1月选考节选)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图。该晶体类型是____________，该化合物的化学式为_______。同素异形体金刚石范德华力共价晶体SiP27．(2022·浙江1月选考)(1)两种有机物的相关数据如下表：HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________。物质HCON(CH3)2HCONH2相对分子质量7345沸点/℃153220HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低(2)四种晶体的熔点数据如下表：CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。物质CF4SiF4BF3AlF3熔点/℃－183－90－127>1000CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量较多，所以熔点相差较大

课时作业[建议用时：40分钟]选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(

)A．SiO2与SO3B．C3N4(硬度大，熔点高)与SiCC．CO2与AlD．晶体氖与晶体氮2．关于晶体的叙述中，正确的是(

)A．共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体3.NaCl的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是(

)A．NaCl属于离子晶体B．每个晶胞中平均含有4个Na＋和4个Cl－C．每个Na＋周围有6个紧邻的Cl－和6个紧邻的Na＋D．Na＋和Cl－间存在较强的离子键，因此NaCl具有较高的熔点解析：每个Na＋周围有6个紧邻的Cl－和12个紧邻的Na＋，C错误。

4．(2025·辽宁省鞍山市高三质量监测)氮化硼(BN)晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，关于这两种晶体的说法正确的是(

)A．两种晶体中B原子的杂化方式均为sp2B．两种晶体中B—N键键长相等C．六方相氮化硼层间共价键键能较小，所以可做高温润滑剂D．每个立方相氮化硼晶胞中含有4个B原子和4个N原子5．已知C3N4晶体的硬度比金刚石大，原子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法错误的是(

)A．晶体中所有原子均采取sp3杂化B．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中C—N键的键长大于金刚石中C—C键的键长D．第二周期中，第一电离能介于C和N之间的元素只有1种解析：因N的原子半径比C的原子半径小，则C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，故C错误。6．下列有关说法不正确的是(

)A．水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键B．CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2＋C．H原子的电子云图如图3所示，H原子核外大多数电子在原子核附近运动D．金属铜的晶胞结构如图4所示，每个Cu原子的配位数均为127．某些物质的熔点数据如下表，据此做出的下列判断中错误的是(

)A.表中BCl3和CO2均是分子晶体B．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体C．只要由金属元素和非金属元素形成的晶体就一定是离子晶体D．不同族元素的氧