【新人教版高中化学】必修一 第27讲　晶体结构与性质

02考点20301考点1ContentNavigation内容导航真题体验·素养提升第27讲晶体结构与性质

［课标要求］

1.能说出晶体与非晶体的区别；了解晶体中粒子在微观空间里的排布存在周期性，认识简单的晶胞。2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。3.知道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。4.知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的粒子种类、粒子间相互作用、粒子聚集程度的不同而有所不同。5.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。晶体与晶胞考点1物质的聚集状态(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。物质三态间的相互转化属于物理变化。(2)等离子体和离子液体等离子体是由________、阳离子和________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的物质聚集体。离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。(3)液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。液晶在一定范围内既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性，是因为其内部分子沿分子长轴方向呈现出有序排列。电子电中性离子晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的区别项目晶体非晶体结构特征结构粒子呈周期性有序排列结构粒子______排列性质特征自范性有熔点固定异同表现__________二者区别方法间接方法测定其是否有固定的熔点科学方法对固体进行____________实验无序各向异性X射线衍射(2)获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。③溶质从溶液中析出。晶胞(1)晶胞是描述晶体结构的基本单元。(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。1．下列说法正确的是________。①液晶内部分子沿分子长轴方向有序排列，使液晶具有各向异性②液晶就是液体和晶体的混合物，是一种液态晶体③等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成④液晶材料用于电视的显示器——液晶属于液态①2．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)晶体有自范性但排列无序。(

)提示晶体的规则几何外形是自发形成的。在人力作用下形成的有规则几何外形的固体不是晶体，如玻璃、塑料等相关制品。(4)冰晶体和固体碘晶体中相互作用力相同。(

)提示冰晶体中含有范德华力、氢键和共价键，碘晶体中含有范德华力和共价键。(5)NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8。(

)×××××提示NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6。(2)晶胞全是平行六面体。(

)(3)具有规则几何外形的固体，一定是晶体。(

)物质的聚集状态1．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态，它是由液态水急速冷却到165K时形成的。玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同。下列有关玻璃态水的叙述正确的是(

)A．玻璃态水和固态冰都是晶体B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀C．玻璃态是水的一种特殊状态D．玻璃态水属于液晶，是介于液态和晶态之间的物质状态√解析玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体，A项错误；因玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变，B项错误；玻璃态水不属于液晶，是水的一种特殊存在状态，C项正确，D项错误。2．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是(

)A．液晶中的分子长轴取向一致，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．纯物质有固定的熔点，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√解析等离子体是由电子、阳离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。晶体与非晶体3．下列不能区分晶体和非晶体的是(

)A．是否具有各向异性 B．能否发生X射线衍射C．是否具有导电性 D．有无固定熔点√解析晶体具有各向异性，根据是否具有各向异性，可以区分晶体和非晶体，A项不符合题意；晶体的X射线衍射图谱中能看到分立的斑点或明锐的衍射峰，根据能否发生X射线衍射，可以区分晶体和非晶体，B项不符合题意；根据是否具有导电性，不可以区分晶体和非晶体，C项符合题意；晶体有固定的熔点，根据有无固定熔点，可以区分晶体和非晶体，D项不符合题意。4．玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列有关玻璃的说法错误的是(

)A．玻璃内部微粒排列是无序的B．玻璃熔化时吸热，温度不断上升C．光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶体D．利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶√解析玻璃是常见的非晶体，由题图可知，构成玻璃的粒子排列相对无序，因此没有固定的熔点，因此玻璃熔化时吸热，温度不断上升，A、B两项正确；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体,C项错误；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D项正确。晶胞结构分析5.储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，如镧(La)镍(Ni)合金，它吸收氢气可结合成金属氢化物。某镧镍储氢合金晶胞结构如图，该材料中镧、镍、氢的原子个数比为(

)A．8∶9∶10

B．1∶5∶6C．1∶5∶3 D．1∶5∶5√6．金属元素M与F形成的氟化物晶胞结构如图。已知该物质中M的配位数为8，则氟化物的化学式是________，F的配位数为________。MF24常见晶体类型、结构与性质考点2四种常见晶体类型的比较类型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常见晶体的结构模型(1)典型的分子晶体——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____个。②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。1242sp3109°28′正四面体612顶点面心48二氧化硅a.Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′b．每个Si原子与____个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被____个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为________c．最小环上有____个原子，包括____个O原子和____个Si原子d．1molSiO2晶体中含Si—O数目为________e．SiO2晶胞中有____个Si原子位于立方晶胞的顶点，有____个Si原子位于立方晶胞的面心，还有____个Si原子与____个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有____个Si原子和____个O原子421∶212664NA86416816(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2

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－同时吸引____个Cs＋，每个Cs＋同时吸引____个Cl－，配位数为____。③CaF2型：在晶体中，每个Ca2＋同时吸引____个F－，每个F－同时吸引____个Ca2＋，每个晶胞含____个Ca2＋，______个F－。666448888448(4)过渡晶体与混合型晶体①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。②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________。范德华力2sp2易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(

)提示金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的。(2)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(

)提示有的金属晶体的熔点比较低，如金属钠。(3)离子晶体一定都含有金属元素。(

)提示离子晶体可能只由非金属元素组成，如氯化铵等。×××(4)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。(

)提示金属元素和非金属元素组成的晶体也可能是分子晶体，如氯化铝。(5)1mol金刚石和SiO2中含有的共价键数目均为4NA。(

)提示1mol金刚石含有的碳碳键数目为2NA。(6)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。(

)提示金属晶体能导电是因为金属晶体在外加电场作用下，电子定向移动。√××晶体类型的判断1．根据表中给出物质的熔点数据(AlCl3沸点为260℃)，判断下列说法错误的是(

)A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强B．SiCl4晶体是分子晶体C．AlCl3晶体是离子晶体D．晶体硼是共价晶体√晶体NaClMgOSiCl4AlCl3晶体硼熔点/℃8012852－701802500解析NaCl和MgO是离子化合物，属于离子晶体，故熔、沸点越高，说明键能越大，离子键越强，A项正确；SiCl4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两项正确；AlCl3晶体熔、沸点较低，属于分子晶体，C项错误。2.Li2Sx(x可为1，2，3，4，6，8)主要用于电化学储能。其中一种的立方晶胞结构如图，该晶体熔点约为938℃。下列说法正确的是(

)A．该晶体的化学式为Li2S2B．与S最近且等距的Li有4个C．最小核间距(d)比较：dS－S>dS－LiD．该晶体属于分子晶体√3．(1)(2023·天津，节选)S8的晶体类型是________。(2)(2023·湖南，节选)Ga(CH3)3的沸点为55.7℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________。(3)(2023·山东，节选)常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________。(4)(2023·全国甲卷，节选)AlF3的熔点为1090℃，远高于AlCl3的192℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为________键。分子晶体分子晶体分子晶体离子判断晶体类型的方法(1)依据晶体的熔点判断。熔、沸点低的单质和化合物一般为分子晶体；熔、沸点较高的化合物一般为离子晶体；熔、沸点很高的晶体一般为共价晶体。(2)依据导电性判断。离子晶体处于固态时不导电，溶于水及熔融状态时，能够导电；共价晶体不导电；分子晶体固态及液态均不导电；金属晶体是电的良导体。(3)依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大难于压缩；共价晶体硬度大；金属晶体多数硬度较大，但也有较低的，且具有金属光泽，有延展性；分子晶体硬度小且较脆。√解析A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低由共价键的强弱即键能大小决定，键能由小到大即熔、沸点由低到高的顺序为晶体硅<二氧化硅<碳化硅<金刚石，正确；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点高于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，错误；C项，熔、沸点高低顺序为MgO>H2O>Br2>O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点低于纯铁，错误。5．现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550℃Li：181℃HF：－83℃NaCl：801℃硅晶体：1410℃Na：98℃HCl：－115℃KCl：776℃硼晶体：2300℃K：64℃HBr：－89℃RbCl：718℃二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：－51℃CsCl：645℃据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。共价共价键解析(1)A组物质熔点最高，属于共价晶体，共价晶体的构成微粒为原子，微粒间作用力为共价键。(2)C组中HF熔点反常是由于________________________________________________________________________________________________。HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多解析(2)N、O、F元素的电负性较强，对应的氢化物或含氢化合物可形成氢键，由于HF分子间存在氢键，导致HF的熔点反常。(3)D组晶体可能具有的性质是________(填字母)。A．硬度小 B．水溶液能导电C．固体能导电 D．熔融状态能导电BD解析(3)D组物质为离子晶体，硬度较大，水溶液能导电，固体不能导电而熔融状态能导电，故答案为BD。比较晶体熔、沸点的方法(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)相同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律①金属晶体：金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，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：a.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、沸点反常高。b.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。过渡晶体、混合型晶体6．下列有关晶体的说法不正确的是(

)A．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体B．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型√解析Na2O中离子键的百分数为62%，说明还存在共价键，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，A项正确；离子键与共价键的区别在于形成化学键的两元素电负性差值，Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是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，B项正确；Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，C项错误；根据微粒间存在的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，D项正确。7．石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法正确的是(

)A．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键B．石墨中的碳原子采取sp2杂化C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在分子间作用力，层内碳原子间存在离子键D．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子√石墨中，碳原子与碳碳键个数比为2∶3，金刚石中，碳原子与碳碳键个数比为1∶2；质量相同的金刚石与石墨，两者碳原子的个数比为1∶1，两者碳碳键的个数比为4∶3。典型晶体结构的分析8．有关晶体的结构如图所示，下列说法中错误的是(

)A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有4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，碳原子与碳碳键个数比为1∶2D．在CsCl晶体中，距Cs＋最近的Cl－有8个√9．(2024·甘肃)β－MgCl2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