知识清单16 晶体结构与性质（学生版） 2025年高考化学一轮复习知识清单

知识清单16晶体结构与性质知识点01晶体和晶体类型知识点02晶体结构与计算知识点01晶体和晶体类型一、晶体1．晶体与非晶体的比较比较晶体非晶体结构特征结构微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈___排列结构微粒(原子、离子或分子)__排列性质特征自范性______熔点______异同表现______实例水、NaCl、Fe玻璃、石蜡两者区别方法间接方法：测定其是否有固定的___科学方法：对固体进行___实验2．获得晶体的三种途径。①熔融态物质凝固。②气态物质冷却不经液态直接___。③溶质从溶液中析出。3．非晶体、等离子体和液晶的比较聚集状态组成与结构特征主要性能非晶体内部微粒的排列呈现杂乱无章（长程无序，短程有序）的分布状态的固体某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动具有良好的导电性和流动性液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等二、离子晶体1．离子晶体构成微粒___粒子间的相互作用力___方向性和饱和性方向性，饱和性离子键强弱阴、阳离子半径越，所带电荷数越，离子键越强。硬度熔、沸点较高溶解性大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性不导电，导电物质类别及举例金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2．离子晶体的性质性质原因熔沸点离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高硬度硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎导电性不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子（或水合离子），在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯、CCl4）。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子延展性离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性3．离子晶体组成的认识误区（1）离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。（2）离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。（3）由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。（4）含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。（5）离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。三、分子晶体1．概念及粒子间作用力分子晶体构成微粒___粒子间的相互作用力___(某些含氢键)硬度较小熔、沸点较低溶解性导电、导热性一般不导电，溶于水后有的导电物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外)2．堆积方式项目分子密堆积分子非密堆积作用力只有，无有分子间，它具有空间特点每个分子周围一般有个紧邻的分子空间利用率不高，留有相当大的举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有H2O、NH3、CH4等部分卤素（X2）、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8）等部分CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等四、共价晶体1．共价晶体的结构特点共价晶体构成微粒___粒子间的相互作用力___硬度很大熔、沸点很高溶解性难溶于任何溶剂导电、导热性一般不具有导电性物质类别及举例部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼、晶体锗)、部分非金属化合物(如SiC、Si3N4、SiO2)，氮化硼（BN）2．共价晶体的熔、沸点（1）特点：共价晶体具有的熔点。原因：共价晶体熔化时必须破坏，而破坏它们需要的温度。（2）影响因素：结构相似的共价晶体，原子半径越，键长越，键能越，晶体的熔点越。3．对分子晶体和共价晶体的认识误区（1）共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在；而分子晶体中存在真实的分子。（2）共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如SiO2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1∶2。而分子晶体的化学式表示真实的组成。（3）由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。五、金属键和金属晶体1．金属晶体构成微粒金属阳离子、自由电子粒子间的相互作用力___金属键的强弱比较原子半径越，价电子数越，金属键越。金属键特征方向性和饱和性。硬度有的很大，有的很小熔、沸点有的很高，有的很低溶解性难溶于常见溶剂导电、导热性电和热的良导体物质类别及举例金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)2．金属晶体（1）用电子气理论解释金属的性质通性理论解释延展性当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生，但不变，金属阳离子与自由电子形成的电子气被破坏，所以金属有良好的延展性。导电性在外加电场的作用下，金属晶体中的在电场中而形成电流，呈现良好的导电性。导热性电子气中的自由电子在运动时经常与金属原子发生，从而引起两者能量的。六、晶体类型的判断1．微粒判据（本质判据）晶体类型离子晶体分子晶体金属晶体共价晶体构成微粒2．作用力判据（本质判据）晶体类型离子晶体分子晶体金属晶体共价晶体作用力3．结构判据：共价晶体为结构4．组成判据（1）金属晶体：（除汞外）与（2）共价晶体：、、、（3）离子晶体：金属和非金属形成的晶体及铵盐，等除外（4）分子晶体①典型物质：非金属和非金属形成的晶体和AlCl3②反例物质：铵盐及共价晶体5．性能判据（1）晶体：导热、导电、延展性、机械性能良好（2）晶体：硬度较大或略硬而脆，大部分易溶于水（3）晶体：硬度很大，熔沸点很高，不溶于任何常见的溶剂（4）晶体：硬度小；熔沸点很低，常温下呈气体或液体；挥发性很强6．用途判据（1）晶体：常用于制作半导体材料（2）晶体：常用于制作超硬、耐磨材料（3）晶体：常用于制作耐高温、耐腐蚀材料（4）晶体：常用于制作致冷剂（5）晶体：常用于制作导电材料7．实验判据（1）晶体：熔融状态下能导电的化合物晶体（2）晶体或晶体：熔融状态下不能导电的化合物晶体（3）晶体：固体和熔融状态下都能导电的晶体七、晶体熔沸点的比较1．晶体熔沸点的比较2．分子晶体熔沸点的比较3．简答模板：晶体类型影响因素作用力强弱结果（1）共价晶体：A和B都是共价晶体，A的原子半径小，键长短，键能大，共价键强，熔沸点高（硬度大）（2）离子晶体：A和B都是离子晶体，A的离子半径小，离子所带电荷多，离子键强（晶格能大），熔沸点高（3）金属晶体：A和B都是金属晶体，A的离子半径小，离子所带电荷多，金属键强，熔沸点高（硬度大）（4）分子晶体①A和B都是分子晶体，A的相对分子质量大，分子间作用力强，熔沸点高②A和B都是分子晶体，A中存在分子间氢键，分子间作用力强，熔沸点高③A和B都是分子晶体，A中存在分子内氢键，分子间作用力弱，熔沸点低（5）不同晶体①A是离子晶体，靠较强的离子键结合，B为分子晶体，靠较弱的分子间作用力结合，所以A的熔沸点高②A是共价晶体，靠较强的共价键结合，B为分子晶体，靠较弱的分子间作用力结合，所以A的熔沸点高③A是金属晶体，靠较强的金属键结合，B为分子晶体，靠较弱的分子间作用力结合，所以A的熔沸点高1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)凡是有规则外形的固体一定是晶体()(2)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性()(3)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。()(4)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。()(5)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。()(6)通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。()(7)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。()(8)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。()(9)晶体内部的微粒按一定规律进行周期性排列。()(10)某晶体的熔点为112.8℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推出该晶体可能为分子晶体。()(11)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。()(12)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。()(13)离子晶体一定都含有金属元素()(14)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体()(15)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高()1．(1)晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述中正确的是()A．形成晶体硅的速率越大越好B．晶体硅没有固定的熔、沸点C．可用X－射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关(2)下列说法错误的是()A．晶体在受热熔化过程中不一定存在化学键的断裂B．原子晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体的分子间除存在范德华力外，还有可能存在氢键C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X－射线衍射实验D．非金属元素的原子间只形成共价键，金属元素的原子和非金属元素的原子间只形成离子键2．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________。(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(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl，其原因为_____。知识点02晶体结构及计算一、晶体结构1．晶胞（1）概念：描述晶体结构的。（2）结构：晶胞一般都是体，晶体是由无数晶胞而成。2．晶胞中微粒个数：均摊法（1）如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有eq\f(1,n)属于这个晶胞。①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定A．正三棱柱晶胞中：B．六棱柱晶胞中：C．石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq\f(1,3)。（2）类比三种类型晶胞正或长方体正六棱柱正三棱柱示意图顶点上微粒侧棱上微粒上下棱微粒面点上微粒内部的微粒3．金属晶体的四种堆积方式堆积名称面心立方最密堆积体心立方堆积六方最密堆积简单立方堆积堆积模型堆积类型A1型或铜型A2型或钾型A3型或镁型Po型堆积方式…ABCABC……ABAB…配位数晶胞结构投影图4．典型离子晶体的空间构型类型NaCl型CsCl型立方ZnS型CaF2型图示结构特点1/8晶胞为简单立方结构体心立方结构间隔排列的4个小立方体的体心各有1个Zn2+8个小立方体的体心各有1个F－配位数Ca2＋：F－：5．常见分子晶体和共价晶体的晶胞晶胞二氧化碳金刚石碳化硅二氧化硅图示结构特点面心立方同ZnS将金刚石中内部的4个碳原子换成硅原子将晶体硅中每个硅硅键中间插入1个氧原子配位数Si：；O：投影图6．金刚石、晶体硅和二氧化硅的结构（1）结构特点①基本结构：结构，中心原子配位数为②空间构型：结构，键角为，都是杂化（2）最小的环晶体最小环被共用的最小环数原子共价键金刚石_元环C：C－C键：二氧化硅_元环Si：O：Si－O键：（3）化学键数①金刚石：1mol金刚石中含NA个C－C键②晶体硅：1mol晶体硅中含NA个Si－Si键③二氧化硅：1mol二氧化硅中含NA个Si－O键7．石墨的结构（1）结构特点①基本结构：结构②层内构型：结构，键角为，杂化方式：③最小碳环：有个碳原子，实际含个碳原子（2）化学键①1mol石墨中含有molC－C键（键）②层和层的自由电子构成1个键，沿层的平行方向可导电（3）微粒间作用力①层内部：②层之间：③石墨的大键具有键的性质（4）物理性质①熔点：比金刚石的，C－C键的键长比金刚石中的②质地：比较柔软，层与层间的距离比C－C键的键长，作用力（5）晶体类型：键型晶体二、晶体的有关计算1．晶体中某些几何体中的数量关系（晶胞参数为a）（1）立方体体对角线＝，面对角线＝（2）面心立方晶胞相邻的两个面心间的距离＝（3）正四面体中各量的关系①直角三角形BEC中：（BC）2＝（CE）2+（BE）2②BO＝BE，OE＝BE③直角三角形AOB中：（AB）2＝（BO）2+（AO）22．几种单质晶体晶胞的结构特点（1）面心立方：面对角线上的三个原子相切：r＝a（2）体心立方：体对角线上的三个原子相切：r＝a（3）简单立方：侧面上的原子两两相切：r＝a（4）六方最密：正四面体相邻原子两两相切：r＝a（5）金刚石型：内部小立方体体对角线上的三个原子相切：＝a3．晶胞密度的计算（1）计算公式：ρ＝＝（2）晶胞的体积：V＝Sh（S为底面积，h为高）①立方体晶胞：V＝a3②长方体晶胞：V＝abc③正三棱柱晶胞：V＝a2hsin60°＝④正六棱柱晶胞：V＝6×a2hsin60°＝⑤六方最密堆积晶胞：V＝a2sin60°×2h＝2××a2sin60°＝a3（3）单位换算①1pm＝m＝cm②1nm＝m＝cm③1μm＝m＝cm4．空间利用率（1）空间利用率＝×100%（2）原子的体积：V＝πr3（r为原子半径）（3）晶胞体积①根据晶胞参数计算②根据密度计算：V＝（4）三种典型结构的有关计算三种典型结构型式面心立方最密堆积(A1)体心立方堆积(A2)六方最密堆积(A3)常见金属Cu、Au、AgNa、K、FeMg、Zn、Ti结构示意图晶胞配位数________空间利用率___每个晶胞所含原子数_______1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)在金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个()(2)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个()(3)在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl－有8个()(4)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其最近的镁原子有6个()(5)A1型最密堆积又称为六方最密堆积。()(6)A1型最密堆积和A3型最密堆积的配位数均为12。()(7)体心立方堆积的金属晶体的晶胞中含有4个原子。()(8)金属钠晶体的晶胞为体心立方晶胞()，晶胞的边长为a。假定金属钠原子为等径的刚性球，且晶胞中处于体对角线上的三个球相切，则钠原子的半径r为eq\f(\r(3)a,4)。()(9)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，Na＋周围最近的Cl－构成一个正八面体。()(10)如图a、b、c分别代表这三种堆积方式的结构示意图，则图示结构内金属原子个数比为21∶14∶9。()1．(1)已知干冰晶胞属于面心立方最密堆积，晶胞中相邻最近的两个CO2分子间距为apm，阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是(B)A．晶胞中一个CO2分子的配位数是8B．晶胞的密度表达式是eq\f(44×4,NA2\r(2)a3×10－30)g·cm－3C．一个晶胞中平均含6个CO2分子D．CO2分子的立体构型是直线形，中心C原子的杂化类型是sp3杂化2．晶胞有两个基本要素：①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))；C为(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。则D原子的坐标参数为________。②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a＝565.76pm，其密度为________________________________________________________________________g·cm－3(列出