2025年高考化学一轮复习基础知识讲义：常见晶体类型（学生版）

【基础知识】晶体结构与性质

考点六常见晶体类型

【知识清单】

一、金属晶体

1、三维堆积方式

堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积

11

晶胞1

1一一〃:。J

配位数

原子半径⑺11

和晶胞边长

3）的关系N

2r=____4r=_____4r=__

一个晶胞内

原子数目

常见金属PoNa、K、FeMg>Zn>TiCu>Ag>Au

空间利用率52.36%68.05%74.05%74.05%

2、电子气理论

金属原子脱落下来的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。

电子气理论示意图

3、金属通性（用电子气理论解释）

通性解释

导电性通常情况下金属晶体内部电子的运动是__________的，但在外加电场的作用下会定向移动形

成电流。

导热性金属受热时，自由电子与金属离子（金属原子）的碰撞频率增加，自由电子把能量传给金属

离子（或金属原子）从而把能量从温度高的区域传到温度低得区域。

延展性由于金属键没有方向性，在外力作用下，金属原子之间发生相对滑动以后，各层金属原子仍

可保持这种相互作用，发生形变也不易断裂。

有金属当光线投射到金属表面时，自由电子吸收可见光，然后又把各种波长的光大部分再反射出来，

光泽使绝大多数金属呈现银灰色或银白色光泽。而金属在粉末状态时，金属原子的取向杂乱，排

列不规则，吸收可见光后不能再反射出来，所以金属粉末常呈暗灰色或黑色。

思考1:为什么合金的硬度比纯金属大？

思考2：为什么加热后金属电阻变大?

二、离子晶体

常见晶体类型

晶体类型晶胞模型考点

入4—①在晶体中，每个Na卡同时吸引_____个C1",每个

同时吸引____个Na+,配位数为_____o

NaCl晶胞②每个晶胞含____个Na+和_____个CFo

<①在晶体中，每个C「吸引____个Cs+,每个Cs+吸

A：五仅引_____个C1,配位数为____0

CsCl晶胞

②每个晶胞中实际拥有的cs+—个，cr有一个。

£rw)---j---•

①在晶体中，每个Ca2+吸引_____个F,每个F

吸引_____个Ca2+»

CaF晶胞②每个晶胞含_____个Ca2+,_____个F,

2筌

10Ca2+OF-

①每个Zi?+周围距离最近的S2一有____个，每个S2

2

OZn-一周围距离最近的ZY+有____个。

ZnS晶胞

•s:1JQW②每个晶胞中实际拥有的Z/+有___________个，

S2一有一个。

例、如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构

图是（）

A.图①和图③B.图②和图③

C.图①和图④D.只有图④

三、分子晶体

1、分子常见堆积方式

分子间作用力堆积方式实例

范德华力采用密堆积，每个分子周围有____个紧邻的分子如C60、干冰、12、。2

范德华力、氢键

采用非密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个如HF、NH3>冰

2、常见分子晶体结构分析

晶体类型晶胞模型考点

①冰晶体中，氢键有方向性,它的存在迫使每

冰的结构个水分子与四面体顶角方向的一个相邻水分

模型：7：7子相互吸引。

（分子非②1molH2O的冰中，最多可形成mol氢键。

密堆积形a③氢键H-O-H较长,分子间距离增大并在水分

式）子中间留有空隙，所以固态水的密度比液态水

冰的体构*注化.分子同的交厚*小

的_____O

干冰的晶①每个晶胞中有一个CO2分子，一个原子。

胞),②干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻

（分子密的CO2分子有一个。

堆积形1

溪・

°OCd

式）

例、C60晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是（）

A、该晶体熔化时需克服共价键

B、晶体中1个C6o分子有12个紧邻的C60分子，属于分子密堆积类型

C、1个晶胞中含有8个C60分子

D、晶体中C60分子间以范德华力结合，故C60分子的热稳定性较差

四、共价晶体

(1)金刚石

①碳原子采取杂化，键角为。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，碳的配位数为o

②金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子,晶胞内部有2个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的

;处，每个金刚石晶胞中含有个C原子。

③最小碳环由①个碳原子组成，每个碳原子被个六元环共用。六元环中最多有生个碳原子在同一平

面。晶体中每个碳原子数目与C-C数目之比为o

(2)二氧化硅晶体。

二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(a-SiCh)。低温石英的结

构中有顶角相连的形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。

①Si原子采取杂化，正四面体内0—Si—0键角为。

②每个Si原子与个0原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，0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,硅的配位

数，氧的配位数=

③最小环上有个原子，包括个O原子和个Si原子。

③1molSiO2晶体中含Si—O数目为o

@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。

（3）碳化硅晶体

①碳、硅原子都采取杂化，Si—C—Si键角为。

②每个硅（碳）原子与周围紧邻的生个碳（硅）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。硅或碳的配位数为O

③最小碳环由____个原子组成且不在同一平面内，其中包括个C原子和个Si原子。

④每个SiC晶胞中含有个C原子和个Si原子。

例、碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当,

其晶胞结构如图所示。（C:12,Si:28,N:14,B:1D

•CoSiONoB

碳化硅立方氮化硼

请回答下列问题：

（1）碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为,每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有个；设

晶胞边长为。cm,密度为bg-cnT3,则阿伏加德罗常数可表示为（用含八》的式子表示）。

（2）立方氮化硼晶胞中有个硼原子，个氮原子，硼原子的杂化类型为,若晶胞的

边长为acm,则立方氮化硼的密度表达式为g-cnT3（设NA为阿加德罗常数）。

五、过渡晶体与混合型晶体

1、概念

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：像石墨，既有共价键又有范德华力，同时存在类似金属键的作用力，兼具有共价晶体、分

子晶体、金属晶体的特征的晶体。

2、典型混合型晶体结构分析——石墨晶体

①石墨晶体是结构，层与层之间是以力相结合，同层内碳原子之间以共价键结合成平面网

状。层内碳原子核间距为142Pm,层间距为335pm。

②每一层碳原子排列成正六边形，则每个碳原子采用杂化，形成正六边形。

③所有p轨道相互平行且相互重叠，形成离域大兀键，使p轨道中的电子可在事个碳原子平面中运动，而

电子不能从一个平面跳跃到另一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向。

④石墨晶体中每个正六边形含有的C原子数为,含有的C-C键数为o

例、氮化硼（BN）晶体有多种结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作

高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。

“一‘立方相循化碉

六方相氯化5。麓原子•硼原子

（1）关于这两种晶体的说法，正确的是（填序号）。

A.立方相氮化硼含有◎键和无键，所以硬度大B.六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软

C.两种晶体中B-N键均为共价键D.两种晶体均为分子晶体

（2）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为，其结构与石墨

相似却不导电，原因是O

（3）立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为o该晶体的天然矿物在青藏高原地下

约300km在古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要

的条件应是o

（4）NH4BF4（氟硼酸镂）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有mol配位键。

【概念辨析】

1、分子晶体不导电，溶于水后也都不导电（）

2、第三周期主族元素从左到右，最高价氧化物中离子键的百分数逐渐增大（）

3、大多数晶体是过渡晶体（）

4、共价晶体的熔点一定比离子晶体的高（）

5、金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子（）

6、金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光（）

7、过渡晶体是指某些物质的晶体通过改变条件，转化为另一种晶体（）

8、NazO是纯粹的离子晶体，SiCh纯粹的共价晶体（）

9、自由电子属于整块金属（）

10、金属的物理性质和金属固体的形成都与金属键有关（）

11、有阳离子的晶体一定有阴离子（）

12、金属晶体与共价晶体一样，是一种“巨分子”（）

13、金属阳离子与自由电子之间的强烈的相互作用，在一定外力作用下，不会因形变而消失（）

14、温度越高，自由电子的运动速率越快，金属的导电性越强（）

15、具有共价键的晶体叫共价晶体（）

16、金属一般具有金属光泽，是物理性质，与金属键无关（）

17、晶格能由大到小：NaF<NaCKNaBr<NaI（）

18、高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特性（）

19、固态和熔融时易导电，熔点在1000℃左右的晶体可能是金属晶体（）

20、因金属性K>Na,故金属钾的熔点高于金属钠（）

21、金属（除汞外）在常温下都是晶体，称其为金属晶体（）

【跟踪练习】

1、（2023•北京卷）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨快，是碳材料科学的一大进步。

下列关于金刚石、石墨、石墨焕的说法正确的是（）

3

A.三种物质中均有碳碳原子间的。键B.三种物质中的碳原子都是SP杂化

C.三种物质的晶体类型相同D.三种物质均能导电

2、（2021•辽宁1月适应性测试，6）我国科学家合成了富集"B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如

图。下列说法正确的是（）

A."BN和"BN的性质无差异B.该晶体具有良好的导电性

C.该晶胞中含有14个B原子，4个N原子D.N原子周围等距且最近的N原子数为12

3、（2021•辽宁，7）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是

()

A.S位于元素周期表p区B.该物质的化学式为H3s

C.S位于H构成的八面体空隙中D.该晶体属于分子晶体

4、钮的某种氧化物的立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm。下列说法错误的是（）（V:51O:16）

A.该钏的氧化物的化学式为VO2B.V原子在该晶体中的堆积方式为体心立方

..„2x51+16x2

C.V原子的配位数与O原子的配位数之比为1：2D.该昨胞的蜜度为向了103X6.02X1023gem』

5、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.在金刚石中每个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sp2

D.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

6、如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中正确的是（）

QOQQ/Q

©-->

A.金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动

B.金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导

C.金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电子可以起到润滑

剂的作用，使金属不会断裂

D.合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延展性比纯金属强，

硬度比纯金属小

7、碳化硅（SiC）晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞（如图所示）与金刚石的类似。下列判断正确的是

)

A.该晶体属于分子晶体B.该晶体中存在极性键和非极性键

C.该晶体中Si的化合价为一4D.该晶体中C的杂化类型为sp3

8、有关晶体的结构如图所示，

由E原子和F原子构成

ONa+OC1-冰的结构模型的气态团簇分子模型

A.在NaCl晶体中，距C「最近的Na卡形成正八面体

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

9、铁有6、丫、a三种晶体结构，以下依次是3、丫、a三种晶体的晶胞在不同温度下转化的示意图。下列有

关说法不正确的是（）

A.每个3-Fe晶体中有2个铁原子

B.y-Fe晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子有12个

C.每个rFe晶胞中含有14个铁原子

D.将铁加热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型不相同

10、领在氧气中燃烧时得到一种钢的氧化物晶体，其结构如图所示，下列有关说法正确的是（）

A.该晶体属于分子晶体B.晶体的化学式为BazCh

C.该晶体晶胞结构与CsCl相似D.与Ba2+距离相等且最近的Ba2+共有12个

11、石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构（可以看作是晶体硅中的每个Si—Si中插入一

个O）,其中硅、氧原子数比是〃Z：”,下列有关叙述正确的是（）

III

—Si—O—Si—O—Si—

III

ooo

III

—Si—O—Si—O—Si—

III

ooo

III