专题24 晶体结构与性质汇总

1、专题24 晶体结构与性质【知识框架】【基础回顾】一、晶体类型的判断1、依据组成晶体的粒子及粒子之间的作用力判断。离子晶体由阴阳离子通过离子键构成；原子晶体由原子通过共价键构成；金属晶体由金属离子和自由电子通过金属键构成；而分子晶体由分子通过分子之间作用力（或氢键）构成。2、依据物质分类判断。金属氧化物（如氧化钠、氧化钾等）、强碱和绝大多数的盐类是离子晶体。多数非金属单质（金刚石、石墨、硅、硼等例外）、气态氢化物、非金属氧化物（二氧化硅例外）、酸、绝大多数有机物（有机盐例外）是分子晶体。常见原子晶体：单质有金刚石、石墨、硅晶体、硼等；化合物有二氧化硅、氮化铝、碳化硅等。金属单质（汞例外）和合金属

2、于金属晶体。3、依据导电性判断。离子晶体在水溶液或熔化状态时能导电；原子晶体一般是非导体；分子晶体为非导体，而有的分子晶体（主要是酸和非金属性强的元素的氢化物）在溶于水时，可电离出自由移动的离子而能导电；金属晶体是电的良导体。4、依据晶体熔点判断。原子晶体熔点高，离子晶体熔点较高，分子晶体熔点较低，而金属晶体熔点有些高，有些较低。二、晶体熔沸点高低规律1、不同类型晶体。一般地原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体有的高（如钨），有的低（如汞）。2、原子晶体。原子半径越小，熔沸点越高。如金刚石（C-C）二氧化硅（Si-O）碳化硅（C-Si）晶体硅（Si-Si）。3、离子晶体。离子所带电荷数越多，离子

3、半径越小，则离子键越强，熔沸点越高。例如，MgONaClCsCl。4、金属晶体。金属阳离子所带电荷数越高，原子半径越小，熔沸点越高。例如，AlMgNa。LiNaKCs。5、分子晶体。分子间作用力越强，熔沸点越高。、“位”、“构”、“性”三者的关系（1）组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高。例如，CI4CBr4CCl4CF4，CS2CO2；（2）组成和结构不相似的分子晶体，分子的极性越大，熔沸点越高。如CON2；（3）同分异构体：一般地，支链越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。结构对称，熔沸点越低。如沸点：邻二甲苯间二甲苯对二甲苯。（4）若分子间

4、有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔沸点较高。例如沸点：H2OH2TeH2SeH2S。（5）根据物质所处的状态判断。熔沸点：固体液体气体。例如，SHgO2。（6）有些有机物熔沸点与某分子中含有碳碳双键数目有关。组成结构相似的有机物一般含碳碳双键越多，熔沸点越低。例如，油酸甘油酯（油）的熔点低于硬脂酸甘油酯（脂肪）。【技能方法】晶体结构计算题的两种解法1、均摊法所谓均摊法，就是说在一个晶胞中出现多个原子时，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，计算一个晶胞结构中出现的每个原子，均摊到原子个数比例的方法。均摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。

5、均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子均得的份额就是1/x。采用均摊法求解的最常见的题型就是已知晶胞的结构，求晶体的化学式。（1）晶胞中原子均摊法下面对立方晶胞进行详细分析。图1就表示一个立方晶胞。在图中，原子可以位于它的顶点，也可以位于它的棱上，还可以在它的面上（不含棱），当然，它的体内也可以有原子；图2是这种晶胞进行堆积的情况，图3是图2 的单图。从这些图可以看出：（A）每个顶点被8个晶胞共有，所以晶胞对自己顶点上的每个原子只占1/8份额；（B）每条棱被4个晶胞共有，所以晶胞对自己棱上的每个原子只占1/4份额；（C）每个面被2个晶胞共有

6、，所以晶胞对自己面上（不含棱）的每个原子只占1/2份额；（D）晶胞体内的原子不与其它晶胞分享；（E）每个顶点是被8个晶胞的6条棱共享，6条棱包括x轴上的二条、y轴上的二条和z轴上的二条。（F）每个顶点也被这6条棱构成的12个晶胞面共享，这12个面包括xy平面的4个面、yz平面内的4个面和zx平面内的4个面。（2）棱和面中原子均摊法如根据上面第E条，结论：棱对自己每个顶点占的份额是1/6；根据上面第F条，结论：面对自己每个顶点占的份额是1/12；同样，均摊法也不只是对原子进行均摊，还可以把棱分摊到面或把面分摊到棱，等等。2、切割法，就是将抽象的、复杂的三维图分割成形象的、简单的图形，使相对难以完

7、成的习题变成形象化、具体化的问题。【基础达标】1下列每组物质发生的变化所克服的粒子间的相互作用完全相同的是（）A氯化铵和过氧化氢的分解B二氧化硅与二氧化碳的熔化C蔗糖和干冰的熔化D氯化镁和氯化铝的熔化【答案】C【解析】试题分析：A、氯化铵是离子晶体，熔化破坏离子键，过氧化氢是分子晶体，熔化破坏分子间作用力，故说法错误；B、二氧化硅属于原子晶体，熔化破坏共价键，二氧化碳属于分子晶体，熔化破坏分子间作用力，故说法错误；C、蔗糖属于分子晶体，熔化破坏分子间作用力，干冰属于分子晶体，熔化破坏分子间作用力，故说法正确；D、氯化镁属于离子晶体，破坏离子键，氯化铝属于分子晶体，破坏分子间作用力，故说法错误。

8、考点：考查微粒间作用力、晶体类型等知识。2已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190，则下列结论错误的是（）A氯化铝是电解质B固体氯化铝是分子晶体C可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D氯化铝为非极性分子【答案】C【解析】试题分析：根据已知条件可知氯化铝是共价化合物，易溶于苯和乙醚，其熔点为190，则说明AlCl3是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。根据相似相容原理可知AlCl3是非极性分子，在水中在水分子的作用下电离产生Al3+、Cl-，所以AlCl3是电解质，在水溶液中能够导电，在熔融状态没有离子不能导电，因此不能通过电解熔融氯化铝的办法制取金属铝，应该通过电解熔融的Al2O3的方法冶炼

9、铝。故选项错误的是C。考点：考查氯化铝的结构、性质及应用的知识。3下列各组中，含有离子晶体、分子晶体、原子晶体各一种的是（）AKCl、H2SO4、SB金刚石、Na3PO4、MgCHF、SiC、ArDH2O、SiO2、K2CO3【答案】D【解析】试题分析：AKCl是离子晶体；H2SO4、S都是分子晶体，错误。B金刚石是原子晶体；Na3PO4是离子晶体；Mg是金属晶体，错误。CSiC是原子晶体；HF和Ar都是分子晶体，错误。DH2O是分子晶体；SiO2是原子晶体；K2CO3是离子晶体。符合题意，正确。考点：考查物质的晶体类型的判断的知识。4在金属晶体中，根据影响金属键的因素判断下列各组金属熔沸点高

10、低顺序，其中正确的是（）AMgAlCaBAlNaLiCAlMgCaDMgBaAl【答案】C【解析】试题分析：构成金属晶体的金属键越强，金属晶体的熔沸点越高。金属键强弱与金属阳离子半径和所带电荷有关系，离子半径越小，电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。则A、应该是MgAlCa，A错误；B、应该是AlLiNa，B错误；C、熔沸点是AlMgCa，C正确；D、应该是AlMgBa，D错误，答案选C。考点：考查金属晶体熔沸点比较5下列叙述正确的是（）A原子晶体中，共价键的键能越大，熔沸点越高B分子晶体中，分子间作用力越大，该分子越稳定C金属阳离子只能与阴离子构成晶体D正四面体构型的分子中，键角一定为109

11、28【答案】A【解析】试题分析：A原子晶体中的作用力是共价键，共价键的键能越大，熔沸点越高，A正确；B分子晶体中，分子间作用力越大，熔沸点越高，但分子的稳定性与分子中的共价键有关系，B错误；C金属阳离子能与阴离子构成晶体，也能与自由电子构成金属晶体，C错误；D正四面体构型的分子中，键角不一定为10928，也可能是60，例如白磷，D错误，答案选A。考点：考查晶体结构与性质的有关判断【能力提升】1下表给出几种氯化物的熔点和沸点：有关表中所列四种氯化物的性质，有以下叙述：氯化铝在加热时能升华四氯化硅在晶态时属于分子晶体氯化钠晶体中粒子之间以范德华力结合氯化铝晶体是典型的离子晶体其中与表中数据一致的是

12、（）ABCD【答案】A【解析】试题分析：氯化铝的沸点是180，低于其熔点190，所以在加热时能升华，正确。四氯化硅熔沸点比较低，在晶态时属于分子晶体，正确。氯化钠晶体中离子之间以离子键结合，由于离子键较强，断裂消耗较多的能量，因此熔沸点较高，错误。氯化铝熔沸点较低，晶体是分子晶体，错误。故正确的说法是。选项是A。考点：考查氯化物的熔点和沸点与物质晶体类型的判断的知识。2有关晶体的结构如下图所示,则下列说法中不正确的是（）A在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl-形成正八面体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的比为12D该气态团簇分子的分子式为EF

13、或FE【答案】D【解析】试题分析：A在NaCl晶体中，距Na+最近的Cl-在Na+的上、下、前、后、左、右六个方向，它们连接形成的是正八面体，正确。B在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有Ca2+：81/8+61/2=4个，正确。C在金刚石晶体中，每个碳原子与相邻的四个碳原子形成共价键，每个共价键为2个碳原子所共有，所以碳原子与碳碳键个数的比为141/2=1：2，正确。D由于是气态团簇分子，所以该分子的分子式为E4F4，错误。考点：考查有关晶体的结构的正误判断的知识。3石墨是层状晶体，每一层内碳原子排列成正六边形，一个个正六边形排列成平面网状结构，如果将每对相邻碳原子间的短线看成一个化学键，则石墨

14、晶体中每一层内碳原子数与CC键数的比是（）A23B13C11D12【答案】A【解析】试题分析：石墨是层状晶体，每一层内碳原子排列成正六边形，每个C原子属于三个六边形，属于每一个六边形的C原子数的61/3=2；每一个C-C为两个六边形所共有，所以属于每一个六边形的C-C键数目是：61/2=3，石墨晶体中每一层内碳原子数与CC键数的比是2:3。选项是A。考点：考查石墨晶体中每一层内碳原子数与CC键数关系的计算的知识。4由Li、Al、Si构成的某三元化合物固态晶体结构如图所示，下列说法正确的是（）A该化合物化学式可表示为LiAlSiB晶体中Al和Li构成CsCl型骨架C晶体中Al和Si构成金刚石型骨

15、架D晶体中与每个Al距离最近的Li为4个【答案】AC【解析】试题分析：A、处于顶点的原子占1/8,处于边上的原子占1/4,处于面上的原子占1/2,在体内的占1，所以Al：81/8+61/2=4,Li：121/4+1=3,Si：4,所以该化合物化学式可表示为LiAlSi，故A正确；B、CsCl型是立方体的8个顶点是Cl原子，体心是Cs,图7显然不是，故B错误；C、金刚石属于正四面体结构，每个硅原子4个方向连接4个铝原子，故C正确；D、晶体中与每个Al距离最近的Li为6个，故D错误；此题选AC。考点：考查晶体结构模型相关知识5已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合

16、。下列关于C3N4晶体的说法错误的是（）A该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固B该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C该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构【答案】D【解析】试题分析：AC3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合，这说明该晶体属于原子晶体。由于碳原子半径大于氮原子半径，则其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固，A正确；B碳最外层有4个电子，氮最外层有5个电子，则该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，B正确；C构成该晶体的微粒间只以单键

17、结合，每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子，晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构，C正确；D金刚石中只存在C-C键，属于非极性共价键，C3N4晶体中C、N之间以极性共价键结合，原子间以极性键形成空间网状结构，D错误，答案选D。考点：考查晶体类型、性质和化学键判断【终极闯关】1【2015上海化学】将Na、Na2O、NaOH、Na2S、Na2SO4分别加热熔化，需要克服相同类型作用力的物质有（）A2种B3种 C4种D5种【答案】C【解析】Na是金属晶体，熔化破坏的是金属键。Na2O是离子晶体，熔化时破坏的是离子键。NaOH是离子化合物，熔化时断裂的是离子键。Na2S是离子化合

18、物，熔化时断裂的是离子键。Na2SO4是离子化合物，熔化时断裂的是离子键。故上述五种物质分别加热熔化，需要克服相同类型作用力的物质有4种，选项是C。2CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如下图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形C22-的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说法中正确的是（）A1个Ca2+周围距离最近且等距离的C22-数目为6B该晶体中的阴离子与F2是等电子体C6.4克CaC2晶体中含阴离子0.1molD与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+共有12个【答案】C【解析】试题分析：A根据示意图可知晶胞沿上下延长，使每个平面长度不等，再由图中体心可知在1个Ca2

19、+周围距离相等且最近的C22-数目为4个，错误；B该晶体的阴离子是C22-，含有的电子数是62+2=14，F2的电子数是92=18，因此二者不是等电子体，错误；C64克CaC2的物质的量是n(CaC2)=64g 64g/mol=0.1mol，所以晶体中含有阴离子晶体中含阴离子C22-的物质的量是0.1mol，正确；D由于晶胞中一个平面的长与宽不等，与每个Ca2+距离相等且最近的Ca2+数目是4个，错误。考点：考查晶胞的分析与计算的知识。3纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。假设某硼镁化合物的结构如图所示（六个硼原子位于棱柱内），则这种纳米颗粒的化学式（）AMg3B6BMg14B6CMgB2 DMg5