高考化学一轮复习讲义 大单元二　第五章　第13讲　常见晶体类型、结构模型与晶体的性质

第13讲常见晶体类型、结构模型与晶体的性质[复习目标]1.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。2.了解过渡晶体及混合型晶体普遍存在的事实。3.知道四种常见晶体熔、沸点、溶解性等性质的差异。考点一常见晶体类型与性质比较1.四种常见晶体类型的比较类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成微粒分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子微粒间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键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，部分溶于水时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)混合型晶体石墨晶体中，既有共价键，又有类似金属键的作用力，还有范德华力，属于混合型晶体。1.SiO2是共价晶体，晶体中不含离子键成分()2.由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体()3.石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行()4.Al2O3含有金属元素，属于离子晶体()5.由原子构成的晶体一定是共价晶体()6.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子()7.分子晶体中都含有共价键()8.干冰升华时，碳氧共价键被破坏()9.共价晶体的熔点一定比金属晶体的高()10.碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60，其熔点由高到低的顺序为C60>金刚石>石墨()11.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低()12.金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体()13.干冰升华和SiO2晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型不相同()14.冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键()15.三氯化铁常温下为固体，熔点307.6℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，据此判断三氯化铁晶体是分子晶体()16.B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，其熔点主要取决于所含化学键的键能()答案1.×2.×3.√4.×5.×6.√7.×8.×9.×10.×11.×12.×13.√14.√15.√16.×1.(2024·南京二模)2024年1月，我国自主研制的AG60E电动飞机成功首飞。AG60E采用了SiC电控系统，SiC晶体属于()A.分子晶体 B.金属晶体C.离子晶体 D.共价晶体答案D解析SiC中的Si和C以共价键结合形成空间网状结构，和金刚石结构相似，SiC属于共价晶体，故选D。2.现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3550Li：181HF：-83NaCl：801硅晶体：1410Na：98HCl：-115KCl：770硼晶体：2300K：64HBr：-89RbCl：715二氧化硅：1723Rb：39HI：-51CsCl：645(1)A组属于晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是。

(2)B组晶体共同的物理性质是(填序号)。

①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于。

(4)D组晶体可能具有的性质是(填序号)。

①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电答案(1)共价共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时消耗的能量更多(4)②④解析(1)A组熔点很高，为共价晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。(3)HF分子间能形成氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。考点二常见的晶体结构模型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12个。(2)冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氢键。2.典型的共价晶体——金刚石和二氧化硅金刚石和二氧化硅结构特点分析比较金刚石①碳原子采取sp3杂化，键角为109°28'②每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构③最小碳环由6个碳原子组成，每个碳原子被12个六元环共用④金刚石晶胞的每个顶角和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，内部的C原子在晶胞体对角线的14处，每个金刚石晶胞中含有8个C二氧化硅①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28'②每个Si原子与4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角，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子④1molSiO2晶体中含Si—O数目为4NA3.典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2(1)NaCl型：在晶体中，每个Na+同时吸引6个Cl-，每个Cl-同时吸引6个Na+，配位数为6。每个晶胞含4个Na+和4个Cl-。(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl-吸引8个Cs+，每个Cs+吸引8个Cl-，配位数为8。(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca2+吸引8个F-，每个F-吸引4个Ca2+，每个晶胞含4个Ca2+、8个F-。一、常见晶体模型的理解1.金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是()A.金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子B.金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环C.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2D.金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3答案A解析金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×12=2，故碳原子数与C—C数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×12=1.5，故碳原子数与C—C数之比为2∶3，2.有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是()A.在NaCl晶体中，距Cl-最近的Na+形成正八面体B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2+C.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构D.该气态团簇分子的分子式为EF答案D解析氟化钙晶胞中，Ca2+位于顶角和面心，数目为8×18+6×12=4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故二、晶体中粒子配位数判断3.已知Cu2S晶胞中S2-的位置如图所示，Cu+位于S2-所构成的正四面体中心。S2-的配位数为。

答案8解析在Cu2S晶胞中，正四面体中心共有8个，每个正四面体中心均分布着一个Cu+，每个S2-周围有8个Cu+，故S2-的配位数为8。4.Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，其晶体类型属于晶体。已知Pb答案分子6解析Pb(CH2CH3)4是一种难电离且易溶于有机溶剂的配合物，可知其晶体类型为分子晶体，由图可知，其在xy平面上的二维堆积中的配位数是6。5.(2025·苏锡常镇二模)稀土元素Ce是重要的战略资源，其氧化物CeO2是一种重要的催化剂。CeO2的晶胞如图：。晶胞中与每个Ce4+距离最近的Ce4+的个数为。

答案12解析由晶胞可知，一个晶胞中黑球个数为8×18+6×12=4个，白球为8个，结合化学式CeO2，可知黑球代表Ce，白球代表O，晶胞中顶角上的Ce4+与相邻三个面心上的Ce4+距离最近，则其数目为12×(3×8晶胞中粒子配位数判断方法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。常见晶胞的配位数如下：简单立方：配位数为6面心立方：配位数为12体心立方：配位数为82.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。以NaCl晶体为例(1)找一个与其离子连接情况最清晰的离子，如图中心的灰球(Cl-)。(2)数一下与该离子周围距离最近的异种电性离子数，如图标数字的面心白球(Na+)。确定Cl-的配位数为6，同样方法可确定Na+的配位数也为6。1.(2024·天津，4)我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是()A.SiC是离子化合物B.SiC晶体的熔点高、硬度大C.核素14C的质子数为8D.石墨烯属于烯烃答案B解析SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点高、硬度大，A错误、B正确；C元素为6号元素，故核素14C的质子数为6，C错误；石墨烯是碳元素构成的单质，不属于烯烃，D错误。2.(2025·河北，8)化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是()选项宏观现象微观解释A氮气稳定存在于自然界中氮分子中存在氮氮三键，断开该共价键需要较多的能量B苯不能使溴的CCl4溶液褪色苯分子中碳原子形成了稳定的大π键C天然水晶呈现多面体外形原子在三维空间里呈周期性有序排列D氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体离子晶体中离子所带电荷数越少，离子半径越大，离子晶体熔点越低答案D解析N2分子中存在氮氮三键，键能较大，断开该共价键需要较多的能量，A正确；苯因大π键结构稳定，难以与溴发生加成反应，B正确；水晶的规则外形是由原子在三维空间里周期性有序排列而成，C正确；NaCl为离子晶体，含有离子键，而AlCl3为分子晶体，分子间为范德华力，故熔点：NaCl>AlCl3，D错误。3.(2024·贵州，8)我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是()A.富勒烯C60是分子晶体B.图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3答案C解析富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体，A正确；由图可知，中心K+周围的Au原子共形成二十面，上、中、下层分别有5、10、5个面，B正确；全金属富勒烯中含有三种元素，不是碳元素的单质，与富勒烯C60不互为同素异形体，C错误。课时精练[分值：50分](1~8题，每小题4分)1.下列物质所属晶体类型均正确的一组是()选项ABCD共价晶体石墨生石灰碳化硅金刚石分子晶体冰固态氨氯化铯干冰离子晶体氮化铝食盐明矾小苏打金属晶体铜青铜铝铁答案D解析石墨属于混合型晶体，氮化铝属于共价晶体，故A错误；生石灰为CaO，属于离子晶体，故B错误；氯化铯为离子晶体，故C错误。2.(2024·山东，4)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)答案B解析四种物质都为共价晶体，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。3.(2024·江苏各地模拟重组)下列说法正确的是()A.H2、Li、NaH晶体类型相同B.硼、石墨、固态氮的晶体类型相同C.Na2O、Mg的晶体类型相同D.前四周期的ⅦA族元素单质的晶体类型相同答案D解析A项，H2、Li、NaH分别属于分子晶体、金属晶体、离子晶体，错误；B项，硼、石墨、固态氮分别属于共价晶体、混合型晶体、分子晶体，错误；C项，Na2O、Mg分别属于离子晶体、金属晶体，错误；D项，前四周期的ⅦA族元素单质都是分子晶体，正确。4.下列有关晶体类型的判断正确的是()ASiI4：熔点120.5℃，沸点287.5℃共价晶体BB：熔点2300℃，沸点2550℃，硬度大金属晶体CSb：熔点630.74℃，沸点1750℃，晶体导电共价晶体DFeCl3：熔点307.6℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂分子晶体答案D5.SiO2气凝胶材料疏松多孔，具有三维网状结构，可用于航天器、新能源汽车电池的隔热和阻燃。SiO2气凝胶的结构示意图如图。下列说法不正确的是()A.SiO2晶体属于共价晶体B.SiO2晶体具有较高的硬度和熔点C.SiO2气凝胶材料的密度大于SiO2晶体的D.两种物质中均有Si、O原子间的σ键答案C解析SiO2是原子间通过共价键形成的晶体，属于共价晶体，具有较高的硬度和熔点，A、B正确；SiO2气凝胶材料疏松多孔，密度小于SiO2晶体的，C错误；两种物质中Si、O原子间均存在Si—Oσ键，D正确。6.铝的卤化物AlX3(X=Cl、Br、I)气态时以Al2X6双聚形态存在，下列说法错误的是()性质AlF3AlCl3AlBr3AlI3熔点/℃1040192.497.8189.4沸点/℃1272180265382A.AlF3晶体类型与其他三种不同B.1molAl2Cl6中所含配位键数目为4NAC.Al2X6中Al、X原子价电子层均满足8e-结构D.AlCl3熔点高于AlBr3的原因是Cl的电负性大于Br，具有一定离子晶体特征答案B解析AlF3为离子晶体，其他三种为分子晶体，A正确；每个Al与周围的三个Cl共用一对电子，与另一个Cl形成配位键，故1molAl2Cl6中所含配位键数目为2NA，Al、X原子均满足8电子结构，B错误，C正确。7.观察下列模型，判断下列说法错误的是()金刚石碳化硅二氧化硅石墨烯C60A.原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1∶2B.SiO2晶体中Si和Si—O个数比为1∶4C.石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1D.C60晶体堆积属于分子密堆积答案A解析金刚石和碳化硅都是共价晶体，在晶体中每个C原子或Si原子与相邻的4个原子形成共价键，每个共价键为2个原子所共有，因此若晶体中含有1mol原子，则物质含有共价键的数目是2NA，故原子数相同的金刚石和碳化硅共价键个数之比为1∶1，A错误；在SiO2晶体中，每个Si原子与相邻的4个O原子形成Si—O，故Si原子与Si—O个数比为1∶4，B正确；在石墨烯中，每个C原子为相邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为6×13=2，因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1，C正确；C60分子之间只有范德华力，所以晶体是分子密堆积，D8.石墨可作锂离子电池的负极材料。充电时，Li+嵌入石墨层间，当嵌入最大量Li+时，晶体部分结构的俯视示意图如图所示。下列说法错误的是()A.石墨属于混合型晶体B.1mol石墨中含有1.5mol共价键C.石墨晶体中，层间存在化学键和范德华力D.如图中，C与Li+的个数比是6∶1答案C解析在石墨晶体中，一个碳原子连接三个共价键，而每个共价键被两个碳原子共用，所以每个碳原子对应1.5个共价键，所以1mol石墨中含有1.5mol共价键，故B正确；石墨晶体中，层间不存在化学键，故C错误；根据均摊原则，每个碳环实际占用2个碳原子，每个锂离子占用碳环是1+6×13=3个，题图中Li+、C个数比为1∶6，故D9.(3分)判断下列说法正确的是(填序号)。

①(2025·南通、如皋三模)冰属于共价晶体②(2025·宿迁沭阳如东中学12月月考)NH4Cl属于共价晶体③(2025·南京、盐城一模)硝酸乙基铵(C2H5NH3NO3)是人类发现的第一种常温离子液体。熔点：C2H5NH3NO3>NH4NO3④(2025·连云港期中)CH3CH2OH、SO2、Cu(NO3)2三者晶体的类型相同⑤(2025·江宁高级中学、镇江一中12月联考)黑磷具有与石墨类似的层状结构。黑磷分子中有两种作用力，黑磷晶体是混合型晶体⑥(2025·徐州二模)氮化镓是具有优异光电性能的第三代半导体材料，熔点约为1500℃，可通过Ga(CH3)3与NH3高温反应制得。氮化镓属于分子晶体答案⑤解析①冰属于分子晶体，错误；②NH4Cl由NH4+和Cl-构成，属于离子晶体，错误；③硝酸乙基铵(C2H5NH3NO3)是常温离子液体，而NH4NO3常温是固体，则熔点：C2H5NH3NO3<NH4NO3，错误；④CH3CH2OH、SO2为分子晶体，Cu(NO3)2为离子晶体，错误；⑤黑磷分子中每一层原子之间均由共价键结合，层与层之间均由范德华力结合，所以为混合型晶体，正确；10.(3分)判断下列说法正确的是(填序号)。

①(2025·扬州中学1月月考)沸点：NH3<PH3②(2025·苏州八校模拟)沸点：H2O>HF③(2025·宿迁考前指导)沸点：H2O<CH4④(2025·苏锡常镇一模)氢化物的沸点：HF<HCl⑤(2025·宿迁沭阳如东中学12月月考)沸点：AsH3<PH3⑥(2025·南京金陵中学4月调研)氢化物的沸点：HF>NH3>PH3⑦(2025·苏州期中摸底调研)硼酸(H3BO3)和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯[B(OCH3)3]，B(OCH3)3分子间能形成氢键答案②⑥解析①NH3分子间能形成氢键而PH3不能，所以NH3的分子间作用力较大，则沸点：NH3>PH3，错误；②虽然二者均可以形成分子间氢键，但是水分子间能形成多个氢键，导致水的沸点高于HF，正确；③水分子间能形成氢键，甲烷分子间不能，所以H2O的沸点高于CH4，错误；④HF分子间能够形成氢键，沸点较高，则氢化物的沸点：HF>HCl，错误；⑤AsH3和PH3都是分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，所以沸点：AsH3>PH3，错误；⑥HF和NH3中都存在氢键，HF分子间的氢键比NH3分子间的强，则熔、沸点：HF>NH3>PH3，正确；⑦B(OCH3)3不能形成分子间氢键，错误。11.(3分)判断下列说法不正确的是(填序号)。

①(2025·南师附中、天一、海安、海门中学12月月考)已知GaN成键结构与金刚石相似，其晶胞结构如图()所示，已知：GaN、GaP、GaAs的熔点高，且熔融状态均不导电。GaN为共价晶体②(2025·连云港高考考前模拟)Cu2O晶胞如图所示：，与O距离最近的Cu有2个③(2025·苏州期中摸底)FeS晶胞()中S的配位数为12④(2025·苏北四市一模)BeO晶胞()中O2-的配位数为4⑤(2025·苏锡常镇一模)1个KI晶胞()中含有14个I-答案②③⑤解析①GaN、GaP、GaAs的熔点高，且熔融状态均不导电，三者都属于共价晶体，正确；②与O距离最近的Cu有4个，错误；③根据晶胞的结构，每个白球周围有4个距离最近且相等的黑球，根据化学式为FeS可知，每个黑球也有4个白球配位，所以晶胞中S的配位数为4，错误；④BeO晶胞中O2-位于顶角和面心，Be2+位于晶胞内部，以位于面心的O2-为研究对象，与其距离最近且相等的Be2+有4个，另外2个Be2+位于相邻的晶胞中，O2-的配位数为4，正确；⑤该晶胞中K+和I-的个数是相等的，1个KI晶胞中含有8×18+6×12=4个I12.(3分)(2025·南通如东第一次调研)实验室以碳酸锰矿(含MnCO3及少量Fe、Al、Si等氧化物)为原料可制得高纯MnCO3。图1是MnO2晶胞沿三维坐标z轴方向的晶胞投影图，MnO2晶胞结构如图2所示。用“”圈出所有位于晶胞体内的原子。答案13.(6分)O和Na两元素能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞边长a=0.566nm，化合物F的化学式为；晶胞中氧离子的配位数为。

答案Na2O8答题规范1晶体熔、沸点比较及归因分析1.不同类型晶体熔、沸点比较答题模板：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。例1(1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体。(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是SiO2是共价晶体，而CO2是分子晶体。2.同类型晶体熔、沸点比较(1)分子晶体答题模板：①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。④同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高。例2(1)NH3的沸点比PH3高，原因是同为分子晶体，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅存在较弱的范德华力。(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是同为分子晶体，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。(3)CO比N2的熔、沸点高，原因是同为分子晶体，两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高。(4)的沸点比高，原因是同为分子晶体，形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键会使沸点升高。(2)共价晶体答题模板：同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。例3Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是晶体硅与SiC均属于共价晶体，晶体硅中的Si—Si比SiC中Si—C的键长长，键能小，所以熔点低。(3)离子晶体答题模板：①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：同为离子晶体，Rn-(或Mn+)半径小于Xn-(或Nn+)，故×××晶体离子键强(或晶格能大)，熔、沸点高。②阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：同为离子晶体，Rn-(或Mn+)半径小于Xm-(或Nm+)，Rn-(或Mn+)电荷数大于Xm-(或Nm+)，故×××晶体离子键强(或晶格能大)，熔、沸点高。例4(1)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是ZnO和ZnS同属于离子晶体，O2-半径小于S2-，故ZnO离子键强(或晶格能大)，熔点高。(2)FeO的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是同为离子晶体，Fe2+半径比Fe3+大，所带电荷数也小于Fe3+，FeO的离子键(或晶格能)比Fe2O3弱(或小)，故FeO的熔点较低。1.[2023·全国乙卷，35(2)]已知一些物质的熔点数据如下表：物质熔点/℃NaCl800.7SiCl4-68.8GeCl4-51.5SnCl4-34.1Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是。

分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因。

SiCl4的空间结构为，其中Si的轨道杂化类型为。

答