第04讲 晶体结构与性质（讲义）（教师版） 2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

第04讲晶体结构与性质目录TOC\o"1-3"\h\u01考情透视·目标导航 202知识导图·思维引航 303考点突破·考法探究 4考点一物质的聚集状态与晶体常识 4知识点1物质的聚集状态 4知识点2晶体与非晶体 5知识点3晶胞组成的计算——均摊法 6知识点4晶体中原子坐标 9考向1考查晶体与非晶体 10考向2考查有关晶胞的计算 12考点二常见晶体的结构与性质 14知识点1分子晶体 14知识点2共价晶体 15知识点3金属晶体 16知识点4离子晶体 17知识点5混合型晶体——石墨的结构特点 18知识点6过渡晶体 19知识点7四种晶体的性质与判断 19考向1考查常见晶体的比较与晶体类型判断 21考向2考查晶体熔沸点高低的比较 2204真题练习·命题洞见 23考点要求考题统计考情分析物质的聚集状态与晶体常识2024湖南卷第12题，3分2024河北卷第12题，3分2024湖北卷第11题，3分2024吉林卷第14题，3分2023全国乙卷第35题，6分2022山东卷第5题，2分2022江苏卷第7题，3分2022天津卷第12题，3分2021山东卷第16题，4分分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律：1．从考查题型和内容上看，高考命题以非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：（1）晶体类型的判断，晶体熔沸点大小的判断。（2）晶体的密度、晶胞参数、核间距计算、晶体中原子的空间位置（原子坐标）判断。2．从命题思路上看，侧重以陌生物质的晶胞结构为情境载体考查晶体的密度、晶胞参数计算、晶体中原子的空间位置判断等。3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：（1）晶胞中配位数、微粒间距离及原子分数坐标判断。（2）晶体化学式的计算及晶体密度的计算。（3）晶体类型的判断、熔点差异原因及熔沸点高低的比较等。常见晶体的结构与性质2024山东卷第4题，3分2024甘肃卷第12题，3分2024贵州卷第8题，3分2023湖南卷第11题，3分2022湖北卷第9题，3分2021山东卷第9题，2分复习目标：1．了解物质的常见聚集状态及特点。2．了解晶体与非晶体的区别和鉴别。3．了解晶胞的特征和晶体结构的测定方法。4．了解常见晶体类型的构成粒子、粒子间作用及其物理性质(溶解性、导电性和熔沸点等)。5．会分析晶体结构，并能进行晶胞的有关计算。

11550考点一物质的聚集状态与晶体常识知识点1物质的聚集状态1.物质的聚集状态的存在形式（1）通常物质有三态：固态、液态和气态。（2）特殊物质的聚集状态：等离子体是气态物质，离子液体是液体物质。（3）更多的物质聚集状态：晶态、非晶态，塑晶态、液晶态等。2.普通物质三态的相互转化注：普通物质三态间的相互转化只是分子间距离发生了变化，分子在固态只能振动，在气态能自由移动，而液态则介于二者之间。3.气态①普通气体②等离子体：A.定义：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。B.产生途径：高温、紫外线、x射线、y射线、高能电磁波的照射及大自然的天体现象等都能使气体变成等离子体。C.存在：存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里等。D.性质：具有良好的导电性和流动性。E.应用：等离子体显示技术可以制造等离子体显示器，利用等离子体可以进行化学合成、核聚变等。4.液态①普通液体②离子液体：A.定义：在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体，也称为低温熔融盐。B.组成：(低温熔融盐)一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等（如图所示），阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。5.介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态①塑晶：在一定温度条件下，能保持\t"/question/579272354/answer/_blank"固态晶体典型特征但具有一定塑性（即物体发生永久形变的性质）的一种物质聚集状态。②液晶：A.定义：在由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体状态。B.分类：分为热致液晶（只存在于某一温度范围内的液晶相）和溶致液晶（某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相）。C.性质：具有液体的某些性质（如流动性、黏度、形变性等）和晶体的某些性质（如导热性、各向异性等）。D.用途：手机、电脑和电视的液晶显示器，合成高强度液晶纤维已广泛用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。6.固态①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等。②非晶体：杂乱无章的分布如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等。【名师提醒】（1)构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。（2）物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。知识点2晶体与非晶体1.晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X­射线衍射实验2.得到晶体的途径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)。注：升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。③溶质从溶液中析出。3.晶胞①概念：描述晶体结构的基本单元。②晶体中晶胞的排列——无隙、并置。A.无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。B.并置：所有晶胞平行排列、取向相同。知识点3晶胞组成的计算——均摊法1.原则晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是eq\f(1,n)。2.方法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三棱柱六棱柱平面型石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq\f(1,3)3.晶胞中粒子配位数的计算一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数（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。（2）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。【特别提醒】（1）判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“○”表示)：每个面上有4个，共计12个。（2）常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。4.晶胞计算公式(立方晶胞)（1）晶体密度：a3ρNA＝NM(a：棱长；ρ：密度；NA：阿伏加德罗常数的值；N：1mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的个数；M：基本粒子或特定组合的摩尔质量)。（2）金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)①面对角线长＝eq\r(2)a。②体对角线长＝eq\r(3)a。③体心立方堆积4r＝eq\r(3)a(r为原子半径)。④面心立方堆积4r＝eq\r(2)a(r为原子半径)。（3）空间利用率＝eq\f(晶胞中微粒体积,晶胞体积)×100%。5.有关晶胞的计算方法（1）计算晶体密度的方法注意：①以一个晶胞为研究对象，根据m＝ρ·V，其一般的计算规律和公式可表示为：eq\f(M,NA)×n＝ρ×a3，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞参数。②对非立方体晶胞计算晶胞体积时可以根据具体晶胞计算如长方体的体积＝长×宽×高＝底面积×高。（2）计算晶体中微粒间距离的方法（3）原子空间利用率的计算A．已知晶体密度(ρ)求空间利用率若1个晶胞中含有x个微粒，则1mol晶胞中含有xmol微粒，其质量为xMg(M为微粒的相对分子质量)；1个晶胞的质量为ρVg(V为晶胞的体积)，则1mol晶胞的质量为ρVNAg，因此有xM＝ρVNA。晶胞体积V＝eq\f(xM,ρNA)，晶胞含粒子体积V0＝x×eq\f(4,3)πr3。故空间利用率＝eq\f(V0,V)×100%＝eq\f(x×\f(4,3)πr3,\f(xM,ρNA))＝eq\f(4πr3ρNA,3M)。B．已知晶胞结构求空间利用率①简单立方结构空间利用率＝eq\f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%②体心立方结构空间利用率＝eq\f(2×\f(4,3)πr3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,\r(3))r))3)×100%≈68%③面心立方结构如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq\r(2)r，V晶胞＝a3＝(2eq\r(2)r)3＝16eq\r(2)r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝eq\f(V球,V晶胞)×100%＝eq\f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。知识点4晶体中原子坐标1.构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型从最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型入手，构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型。简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点。以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度。由此可得如图所示的坐标系。其他晶胞也可以采用这种方式构建。如六方最密堆积模型的晶胞按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°或60°。2．简单立方体模型的原子分数坐标与投影图（1）原子分数坐标：原子2为(0，0，0)，因为其他顶点与2完全相同，所以其他顶点的分数坐标都为(0，0，0)。（2）x、y平面上的投影图如图所示。3．体心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图（1）原子分数坐标：1～8的分数坐标为(0，0，0)，9的分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。（2）x、y平面上的投影图如图所示。4．面心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图（1）原子分数坐标：0(0，0，0)，1和2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，3和4eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))，5和6eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))。（2）x、y平面上的投影图如图所示。5．金刚石晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图（1）若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的分数坐标分别为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))、eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))。（2）x、y平面上的投影图为。（3）沿体对角线的投影图为。（4）沿体对角线切开的剖面图为。考向1考查晶体与非晶体例1（2024·湖北黄冈·二模）下列关于准晶的说法正确的是A．准晶和晶体可以通过射线衍射实验加以区别B．准晶具有良好的导电、导热性C．自然界中不存在天然条件下形成的准晶D．已知的准晶中都含有共价键【答案】A【解析】A．晶体具有自范性，而准晶不具有自范性，可以通过X射线衍射实验加以区别，A项正确；B．准晶具有各向异性，不具有良好的导电、导热性，B项错误；C．自然界中存在天然条件下形成的准晶，如Al65Cu23Fe12，C项错误；D．已知的准晶中不一定含有共价键，如Al65Cu23Fe12中没有共价键，D项错误；故选A。【思维建模】1.晶体与非晶体的根本区别在于其内部粒子在空间上是否按一定规律做周期性重复排列。2.鉴别晶体与非晶体的方法（1）观察外观：晶体有规则的几何外形，而非晶体没有。（2）测定熔点是否固定：晶体有固定熔点，而非晶体没有。（3）测定是否具有各向异性：晶体有各向异性，而非晶体没有。（4）X－射线衍射法(最科学可靠的方法)：晶体能使X－射线发生衍射（得到分立的斑点或明锐的谱线），而非晶体只能散射（得到连续的谱线）。【变式训练1】（2024·甘肃白银·模拟预测）自范性指能自发呈现多面体外形的性质，下列固体具有自范性的是A．玛瑙 B．白磷 C．玻璃 D．石蜡【答案】B【解析】A．晶体具有自范性，玛瑙不是晶体，A错误；B．晶体具有自范性，白磷是分子晶体，B正确；C．晶体具有自范性，玻璃不是晶体，C错误；D．晶体具有自范性，石蜡不是晶体，D错误；故选B。【变式训练2】（23-24高三上·江西省乐安·开学考试）下列关于晶体的说法，不正确的是①晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中粒子排列相对无序，无自范性；②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体；③共价键可决定分子晶体的熔、沸点；④MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键弱，所以其熔点比较低；⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列；⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定；⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻A．①②③ B．②③⑦ C．④⑤⑥ D．②③④【答案】D【解析】晶体的自范性是粒子微观上周期性排列的宏观表现，因此非晶体排列无序，无自范性，①正确；金属晶体中含有金属阳离子，不属于离子晶体，②错误；分子晶体熔沸点取决于分子间作用力，而非共价键，③错误；MgO中离子所带电荷多，半径小，离子键强，因此熔点比NaCl高，④错误；晶体中微粒周期性排列，晶胞是晶体结构的基本单元，⑤正确；晶体微粒间的作用力使其尽可能紧密堆积，⑥正确；干冰采用分子密堆积的排列方式，1个分子紧邻12个CO2分子，⑦正确；故答案选D。考向2考查有关晶胞的计算例2（2024·全国·模拟预测）Li、Fe、Se可形成新型超导材料，晶胞如图(Fe原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为90°，X的坐标为，Y的坐标为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A．基态Fe原子的核外电子排布式为B．坐标为的原子是Li原子C．Se原子X与Se原子Y之间的距离为D．该晶体的密度为【答案】C【解析】A．Fe为26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，故A错误；B．由晶胞结构可知坐标为的原子是Z原子，即Fe原子，故B错误；C．Se原子X与Se原子Y，沿x轴方向的距离为，沿y轴方向的距离为，沿z轴方向的距离为，两点间的距离为，故C正确；D．Li原子个数为：8×+1=2，Fe个数为8×=4，Se原子个数为：8×+2=4，晶胞的质量为：，晶胞体积为：a2b×10-21cm3，密度g•cm-3，故D错误；故选：C。【思维建模】1.晶体中微粒的排列具有周期性，晶体中最小的结构重复单元称为晶胞，利用“均摊法”可以计算一个晶胞中的粒子数，从而确定晶体的化学式。2.“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是（1/n）。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最为常见。（1）立方晶胞：每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有(1/8)属于该晶胞；每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有(1/4)属于该晶胞；每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有(1/2)属于该晶胞；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。（2）六方晶胞：每个顶点上的粒子被6个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。（3）三棱晶胞：每个顶点上的粒子被12个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。【变式训练1】（2024·江西宜春·三模）氢化铝钠()等复合氢化物是重要的有机还原剂。晶胞结构如图所示，设阿伏加德罗常数的值为，下列说法正确的是A．晶体中，与Na+紧邻且等距的有6个B．晶体的密度为C．与之间的最短距离为nmD．中4个共价键不同【答案】B【解析】A．晶体中，以体心的为例，与之紧邻且等距的位于晶胞棱上、晶胞中上层立方体左右侧面心、晶胞中下层立方体前后面面心，与紧邻且等距的有8个，结合化学式可知与紧邻且等距的有8个，A错误；B．晶胞中数目为，数目为，晶胞质量为，晶胞体积为，则晶体的密度为，B正确；C．与之间的最短距离为下底面面对角线长的一半，为nm，C错误；D．为正四面体结构，4个共价键完全相同，D错误；故选B。【变式训练2】（2024·辽宁丹东·二模）氮化铬的晶胞结构如图所示，A点原子坐标，密度为，摩尔质量为，晶胞参数为代表阿伏加德罗常数的值．下列说法错误的是A．该晶体的化学式为 B．B点原子坐标C．原子位于N原子构成的四面体空隙中 D．【答案】C【解析】A．氮化铬的晶胞结构中，N位于顶点和面心，利用均摊法总共4个，Cr位于体心和棱上，总共4个，故该晶体的化学式为，故A正确；B．A为坐标原点，故B的原子坐标为，故B正确；C．原子位于N原子构成的八面体空隙中，故C错误；D．依据密度为d，可算出晶胞参数为：，故D正确；故选C。考点二常见晶体的结构与性质知识点1分子晶体1.概念：只含分子的晶体称为分子晶体。2.粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。3.常见的分子晶体①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。4.物理性质分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。5.分子晶体的结构特征①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图：6.结构模型干冰的晶体结构干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等冰的晶体结构冰的结构模型中，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。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O知识点2共价晶体1.构成微粒及其相互作用2.物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。3.常见的共价晶体4.结构模型金刚石晶体①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是6元环。每个C被12个六元环共用。含有1molC的金刚石中形成的C—C共价键有2mol。②在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的eq\f(1,4)处。每个晶胞含有8个C二氧化硅晶体SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。1molSiO2晶体中含Si—O键数目为4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，具有手性。知识点3金属晶体1.金属键①概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起。②成键粒子是金属阳离子和自由电子。③金属键的强弱和对金属性质的影响：a．金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。2.金属晶体①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。③用电子气理论解释金属的性质：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相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，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“自由电子”做定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。导热性“自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的交换【易错提醒】金属晶体具有导电性，但导电的物质不一定是金属，如石墨晶体导电但不是金属晶体。3.结构模型晶胞结构举例配位数每个晶胞包含原子数原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系原子空间利用率Ca、Al、Cu、Ag、Pt、Au1242r＝eq\f(\r(2)a,2)74%Li、Na、K、Ba822r＝eq\f(\r(3)a,2)68%Mg、Zn、Ti126（2）74%Po612r＝a52%知识点4离子晶体1.构成粒子：阴离子和阳离子。2.作用力：离子键。3.配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。4.离子晶体结构的决定因素①几何因素：晶体中正负离子的半径比。②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。③键性因素：离子键的纯粹程度。5.离子晶体的性质熔、沸点熔、沸点较高，难挥发硬度硬度较大，难以压缩溶解性一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶导电性固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电6.结构模型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－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8CaF2型在晶体中，F－的配位数为4，Ca2＋的配位数为8，晶胞中含4个Ca2＋，含8个F－。晶胞中F－在体对角线的eq\f(1,4)处知识点5混合型晶体——石墨的结构特点1.同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个平面中运动。2.层与层之间以范德华力相结合。3.石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。4.结构模型（1）石墨层状晶体中，层与层之间的作用是范德华力。（2）平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。（3）在每层内存在共价键和大π键。（4）C—C的键长比金刚石的C—C的键长短，熔点比金刚石的高。（5）导电性：石墨晶体中，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，p轨道中的电子在整个平面中运动。但电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。故在电场中，p轨道中的电子只能沿石墨平面方向定向移动。知识点6过渡晶体纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如Na2O和Al2O3晶体中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更偏向离子晶体，Al2O3更偏向共价晶体。知识点7四种晶体的性质与判断1．四种晶体类型比较类型比较分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子和自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力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任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电2．晶体熔、沸点的比较1）不同类型晶体熔、沸点的比较（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）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）同种晶体类型熔、沸点的比较（1）共价晶体原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高，如熔点：金刚石>碳化硅>硅。（2）离子晶体①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>NaCl>CsCl。②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔、沸点越高，硬度越大。（3）分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②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，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③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、沸点越高，如CO>N2、CH3OH>CH3CH3。④同分异构体支链越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3>CH3CH(CH3)CH2CH3>CH3C(CH3)2CH3。（4）金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。3.晶体类型的判断——依据性质判断晶体类型的方法（1）依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。②共价晶体(共价晶体)的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。（2）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)和绝大多数的盐类是离子晶体。②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。④金属单质与合金是金属晶体。（3）依据晶体的熔点判断①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。②共价晶体熔点高，常在一千至几千摄氏度。③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。（4）依据导电性判断①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。②共价晶体一般为非导体。③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。④金属晶体是电的良导体。（5）依据硬度和机械性能判断①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。②共价晶体的硬度大。③分子晶体的硬度小且较脆。④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。考向1考查常见晶体的比较与晶体类型判断例1（2024·江苏南京·二模）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。【变式训练1】（2024·天津河西·一模）下列物质的有关叙述正确的是A．它们的物理性质相同 B．它们充分燃烧后的产物相同C．石墨能导电故属于金属晶体 D．分子中仅含σ键【答案】B【分析】金刚石、石墨、、碳纳米管都是碳单质，互为同素异形体。【解析】A．同素异形体的物理性质不相同，A错误；B．组成元素都为碳元素，充分燃烧的产物都为，B正确；C．石墨能导电，但石墨属于混合晶体，C错误；D．分子中含σ键和键，D错误；答案选B。【变式训练2】（2024·福建福州·一模）观察下列模型并结合信息，判断有关说法错误的是马脑FeSO4·7H2OS8分子HCN结构模型示意图A．马脑，又名玛瑙、码瑙或马瑙，属于共价晶体，且两原子个数比为2：1B．FeSO47H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序：3>1>2C．固态硫S8中S原子为sp2杂化D．HCN的结构式为【答案】C【解析】A．玛瑙的主要成分是SiO2，属于共价晶体，且两原子个数比为2：1，A正确；B．键角3是硫酸根中键角，硫酸根为正四面体结构，键角为109°28′，键角1与键角2都是水分子中的键角，水分子中O采用sp3杂化，但是由于水中O上有孤电子对，导致键角变小，故键角3最大；键角1与键角2比较，1上的O孤电子对提供出来形成配位键，导致键角1会比键角2大，故键角1、2、3由大到小的顺序：3>1>2，故B正确；C．固态硫S8中S原子形成了2个共价键，还有2个孤电子对，故采用sp3杂化，故C错误；D．根据HCN的比例模型，结构价键规律，HCN的结构式为，故D正确；故选C。考向2考查晶体熔沸点高低的比较例2（23-24高三上·辽宁·期中）下列关于物质的熔沸点高低顺序中，正确的是A．金刚石>晶体硅>金刚砂 B．NaF>NaCl>NaBrC．邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 D．生铁>纯铁>钠【答案】B【解析】A．同属于原子晶体，熔、沸点高低，主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅<碳化硅，选项A错误；B．均为离子晶体，因离子半径F-<Cl-<Br-，离子晶体中离子键作用力逐渐减弱，熔、沸点高低顺序应为NaF<NaCl<NaBr，选项B错误；C．邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，使熔沸点偏低，而对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键，使熔沸点偏高，故对羟基苯甲酸的沸点比邻羟基苯甲酸的高，选项C错误；D．生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，选项D错误；答案选B。【思维建模】晶体熔、沸点的比较（1）不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。（2）相同类型晶体①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg<Al。②离子晶体：a.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。b.阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。③原子晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。④分子晶体：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。（3）离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高【变式训练1】（2024·上海·二模）下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱 B．NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低C．Li、Na、K的熔点逐渐降低 D．SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高【答案】D【解析】A．F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱，HF、HCl、HBr的共价键强度逐渐减弱，热稳定性逐渐减弱，A正确；B．NaF、NaCl、NaBr均为离子晶体，离子半径越大，键能越小，故NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低，B正确；C．Li、Na、K阳离子所带电荷数相同，但离子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，熔点逐渐降低，C正确；D．SiF4、SiCl4、SiBr4都为分子晶体，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力增强，熔、沸点逐渐升高，与化学键无关，D错误；故答案选D。【变式训练2】（23-24高三上·四川·期末）下列物质的性质变化规律与分子间作用力有关的是A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高【答案】D【解析】A．HF、HCl、HBr、HI共价键键长逐渐增大，键能减小，所以HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，与分子间作用力无关，故不选A；B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅，与C-C键、Si-Si键的键能有关，与分子间作用力无关，故不选B；C．F-、Cl-、Br-、I-半径依次增大，NaF、NaCl、NaBr、NaI的晶格能依次减小，所以熔点依次降低，与与分子间作用力无关，故不选C；D．F2、Cl2、Br2、I2相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增大，所以熔、沸点逐渐升高，与分子间作用力有关，故选D。1．（2024·贵州卷）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】A．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；B．由题图可知，中心K+周围有12个Au形成二十面体笼(每个面为三角形，上、中、下层分别有5、10、5个面)，B正确；C．全金属富勒烯不是碳元素的单质，因此其与富勒烯C60不能互为同素异形体，C错误；D．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则根据元素位置与原子结构关系可知：其基态原子价层电子排布式是5s25p3，D正确；故合理选项是C。2．（2024·湖北卷）黄金按质量分数分级，纯金为。合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是A．I为金B．Ⅱ中的配位数是12C．Ⅲ中最小核间距D．I、Ⅱ、Ⅲ中，与原子个数比依次为、、【答案】C【解析】A．由24K金的质量分数为100%，则18K金的质量分数为：

，I中Au和Cu原子个数比值为1：1，则Au的质量分数为：

，A正确；B．Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点，Au的配位数指距离最近的Cu，Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确；C．设Ⅲ的晶胞参数为a，的核间距为，的最小核间距也为，最小核间距，C错误；D．I中，处于内部，处于晶胞的八个顶点，其原子个数比为1：1；Ⅱ中，处于立方体的八个顶点，处于面心，其原子个数比为：；Ⅲ中，处于立方体的面心，处于顶点，其原子个数比为；D正确；故选C。3．（2024·吉林卷）某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是A．结构1钴硫化物的化学式为 B．晶胞2中S与S的最短距离为当C．晶胞2中距最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体【答案】B【解析】A．由均摊法得，结构1中含有Co的数目为，含有S的数目为，Co与S的原子个数比为9：8，因此结构1的化学式为Co9S8，故A正确；B．由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为：，故B错误；C．如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，故C正确；D．如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，故D正确；故选B。4．（2024·甘肃卷）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： B．单质是金属晶体C．晶体中存在范德华力 D．离子的配位数为3【答案】D【解析】A．电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于Cl，A正确；B．金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确；C．由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确；D．由图乙中结构可知，每个与周围有6个最近且距离相等，因此，的配位数为6，D错误；综上所述，本题选D。5．（2023·河北卷）锆是重要的战略金属，可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞，为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是A．该氧化物的化学式为B．该氧化物的密度为C．原子之间的最短距离为D．若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则q点原子位于晶胞面的面心【答案】B【解析】A．根据“均摊法”，晶胞中含4个Zr、个O，则立方氧化锆的化学式为ZrO2，A正确；B．结合A分析可知，晶体密度为，B错误；C．原子之间的最短距离为面对角线的一半，即，C正确；D．根据晶胞的位置可知，若坐标取向不变，将p点原子平移至原点，则垂直向下，q点原子位于晶胞面的面心，D正确；答案选B。6．（2023·重庆卷）配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，下列说法错误的是A．中心原子的配位数是4 B．晶胞中配合物分子的数目为2C．晶体中相邻分子间存在范德华力 D．该晶体属于混合型晶体【答案】D【解析】A．由