第19講晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1.了解晶體中微粒的空間排布存在周期性，認(rèn)識簡單的晶胞。

2.借助分子晶體、共價晶體、離子晶體、金屬晶體等模型認(rèn)識晶

體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3.知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在

的。

課標(biāo)解讀

4.熟悉物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)綜合題考查的重點(diǎn)及考查方式，構(gòu)建解題

的認(rèn)知模型。

5.建立基于“位”“構(gòu)”“性”關(guān)系的系統(tǒng)思維框架，提高分析

和解決問題的能力。

6.結(jié)合晶胞模型結(jié)構(gòu)及分析，培養(yǎng)空間想象能力及簡單計(jì)算能力。

三扁1物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體常識

必備知識?梳理夯實(shí)

知識梳理

1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)

(1)物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化(物理變化、分子間距離發(fā)生變化)

(2)等離子體和離子液體(氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都由分子構(gòu)成)

等離子體是由電子、陽離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上

呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)。離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。

(3)還有更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)，以及介乎晶態(tài)和非晶態(tài)之

間的塑晶體、液晶體等。

2.晶體與非晶體

(1)晶體與非晶體的比較

項(xiàng)目晶體非晶體

結(jié)構(gòu)微粒(原子、離子或分

結(jié)構(gòu)微粒(原子、離子或分

結(jié)構(gòu)特征子)在三維空間里呈.周期

子)無序排列

性有序排列

自范性無

性質(zhì)

熔點(diǎn)固定不固定

特征

異同表現(xiàn)各向異性無各向異性

實(shí)例水、NaCl、Fe玻璃、石蠟

本質(zhì)區(qū)別微觀粒子在三維空間是否呈現(xiàn)周期性有序排列

間接方法：看是否有固定的熔點(diǎn)

二者區(qū)別方法

科學(xué)方法：對固體進(jìn)行X—射線衍射實(shí)驗(yàn)

(2)獲得晶體的三種途徑。

①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。

②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。

③溶質(zhì)從溶液中析出。

［微點(diǎn)歸納］(1)具有規(guī)則幾何外形的固體不一定是晶體，如玻璃。

(2)晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體有自范性，非晶體無自范性。

3.晶胞

(1)定義：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，是從晶體中“截取”出來的

具有代表性的最小重復(fù)單位。

(2)晶體與晶胞的關(guān)系：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。

①無隙：相鄰晶胞之間沒有任何間隙。

②并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

(3)形狀：一般而言晶胞都是平行六面體。

(4)晶胞組成的計(jì)算——均攤法。

①原則：晶胞任意位置上的一個原子如果是被〃個晶胞所共有，那么，每個

晶胞對這個原子分得的份額就是L

n

②方法：a.長方體(包括立方體)晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算，如圖:

位手同為8個晶胞所共有,

j■粒子屬于該晶胞

彳立于同為4個晶胞所共有,

土粒子屬于該晶胞

粒

子同為2個晶胞所共有,

十粒子屬于該晶胞

畫上

彳立，

整個粒子屬于該晶胞

b.“三棱柱”晶胞和“六棱柱”晶胞中不同位置粒子數(shù)的計(jì)算

1

棱

-上頂點(diǎn)上：立■

4

面

1上

-

2棱上:小

1面

-底

2內(nèi)部：1

三棱柱

-1：側(cè)面——L＜、一棱上:

2/

-1：底面一^內(nèi)部:

六棱柱

C.石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂角（1個碳原子）被三個六邊形

共有,

?頂點(diǎn):為3個六邊形共有,!屬于該六邊形

［微點(diǎn)歸納］在使用均攤法計(jì)算晶胞中的微粒個數(shù)時，要注意晶胞的形狀,

不同形狀的晶胞，應(yīng)先分析任意位置上的一個粒子被幾個晶胞所共有，如六棱柱

晶胞中，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個晶胞所共

有。

（5）確定晶胞中粒子配位數(shù)的方法

①晶體中原子（或分子）的配位數(shù)：若晶體中的粒子是同種原子（或分子），則

某個原子（或分子）的配位數(shù)是指與該原子（或分子）等距離且最近的原子（或分子）

的數(shù)目。

②離子晶體的配位數(shù)：是指某個離子周圍等距離且最近的帶異種電荷離子的

數(shù)目。

自主小練

1.易錯辨析：正確的打“，錯誤的打“X”。

(1)缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。(V)

［提示］由于晶體具有自范性，缺角的NaCl晶體在飽和NaCl溶液中會慢慢

得到修復(fù)，變?yōu)橥昝赖牧⒎襟w塊。

(2)區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法是對固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。(V)

［提示］晶體有固定熔點(diǎn)，非晶體沒有，可以通過測熔點(diǎn)區(qū)分晶體和非晶體,

但最可靠的科學(xué)方法是對固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)。

(3)將藍(lán)色的硫酸銅晶體放入濃硫酸中屬于物理變化。(X)

［提示］將藍(lán)色的硫酸銅晶體放入濃硫酸中，生成硫酸銅、水，物質(zhì)化學(xué)式

發(fā)生變化，屬于化學(xué)變化。

(4)凡有規(guī)則外形的固體一定是晶體。(X)

［提示］非晶體也有規(guī)則的外形，如玻璃，所以具有規(guī)則外形的固體不一定

是晶體。晶體具有以下特點(diǎn)：有整齊規(guī)則的幾何外形，有固定的熔點(diǎn)、有各向異

性，只有同時具備這三個條件的才是晶體。

(5)晶胞一般為平行六面體，其排列遵循“無隙并置”而形成晶體。(V)

(6)晶胞一般有三套平行棱，三套平行面。(V)

(7)晶胞是晶體中的最小的“平行六面體”。(X)

(8)冰和干冰晶體內(nèi)部存在相互作用力相同，分子的堆積方式相同。(X)

(9)晶體的熔點(diǎn)一定比非晶體的熔點(diǎn)高。(X)

［提示］非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，不能比較熔點(diǎn)的高低。

(10)粉末狀的物質(zhì)不是晶體，具有各向異性的固體一定是晶體。(x)

［提示］晶體與非晶體的根本區(qū)別在于內(nèi)部粒子排列是否有序，具有各向異

性的固體一定是晶體。

(11)晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有

序排列。(v)

(12)立方晶胞中，頂點(diǎn)上的原子被4個晶胞共用。(X)

2.(1)在金剛石晶體中最小碳環(huán)含有/個C原子；每個C原子被12個

最小碳環(huán)共用。

⑵在干冰中粒子間作用力有共價鍵、范德華力。

(3)含1molH2O的冰中形成氫鍵的數(shù)目為2NA。

(4)在NaCl晶體中，每個Na+周圍有上一個距離最近且相等的Na+,每個

Na+周圍有6個距離最近且相等的CF,其空間結(jié)構(gòu)為正八面體形。

(5)在CaF2晶體中，每個Ca2+周圍距離最近且等距離的丁有基一個；每個F

一周圍距離最近且等距離的Ca2+有4個。

3.某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X位于立方體的頂點(diǎn)，Y位于立方體的

中心。

(1)晶體中每個Y同時吸引著工一個X,每個X同時吸引著8個Y,該晶

體的化學(xué)式為Y2X或XY2。

(2)晶體中在每個X周圍與它最接近且距離相等的X共有12個。

(3)晶體中距離最近的兩個X與一個Y形成的夾角ZXYX為109。28,(填

角的度數(shù))。

［提示］晶胞中的微粒分為4種：①體心上的微粒完全屬于該晶胞；②面心

上的微粒;屬于該晶胞；③棱上的微粒;屬于該晶胞；④頂點(diǎn)上的微粒;屬于該晶

胞。本題微粒Y位于體心，微粒X位于頂點(diǎn)，所以該晶體的化學(xué)式為Y2X(或

個和個構(gòu)成了一個正四面體，故

XY2)O觀察圖,4X1YNXYX

=109。28'o

4.下圖為離子晶體空間結(jié)構(gòu)示意圖，用M表示陽離子，用N表示陰離子(?

表示陽離子，。表示陰離子)，寫出各離子晶體的組成表達(dá)式：AMN、B

MN3>CMN2

ABC

［提示］在A中，含M、N的個數(shù)相等，故組成為MN；在B中，含M：1x4

8

Q11QQQ

+1=；(個)，含N：：X4+2+4X；=j(個)，N(M)：N(N)=；：尸1：3；在C中,

含M：1X4=1(個)，含N為1個，N(M)：MN)=-：1=1：2O

822

考點(diǎn)突破?訓(xùn)練提升

微考點(diǎn)1晶體與非晶體的判斷

例1.下列有關(guān)晶體的敘述正確的是(D)

A.固體物質(zhì)一定是晶體

B.鐵、冰、玻璃是晶體

C.晶體的熔點(diǎn)一定比非晶體的熔點(diǎn)高

D.晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別是晶體中粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序

排列

［解析］固體物質(zhì)分為晶體和非晶體兩種，故A錯誤；玻璃是非晶體，故B

錯誤；非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，不能比較熔點(diǎn)的高低，故C錯誤；晶體中粒子

在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列，而非晶體中微粒排列無序，故D正確。

2.晶體是一類非常重要的材料，在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。我國現(xiàn)已能夠

拉制出直徑為300毫米的大直徑硅單晶，晶體硅大量用于電子產(chǎn)業(yè)。下列對晶體

硅的敘述中正確的是(C)

A.形成晶體硅的速率越大越好

B.晶體硅沒有固定的熔、沸點(diǎn)

C.可用X射線衍射實(shí)驗(yàn)來鑒別晶體硅和玻璃

D.晶體硅的形成與晶體的自范性有關(guān)，而與各向異性無關(guān)

［解析］晶體的形成都要有一定的形成條件，如溫度、壓強(qiáng)、結(jié)晶速率等，

但并不是說結(jié)晶速率越大越好，A項(xiàng)錯誤；晶體有固定的熔、沸點(diǎn)，B項(xiàng)錯誤；

X射線衍射實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驕y出物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，根據(jù)微粒是否有規(guī)則的排列就能區(qū)分

出晶體與非晶體，C項(xiàng)正確；晶體的形成與晶體的自范性和各向異性都有密切關(guān)

系，D項(xiàng)錯誤。

—?dú)w納拓展:

關(guān)于晶體與非晶體的認(rèn)識誤區(qū)

1同一■物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如水晶和石英玻璃。

2有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對稱外形的固體不一定是晶體。例如，玻璃

制品（非晶體）可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀、對稱的外觀。

3具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無定形體也有固定的組成。

4晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。

【對點(diǎn)訓(xùn)練】

1.下列物質(zhì)中前者為晶體，后者為非晶體的是（C）

A.白磷、藍(lán)磯B.陶瓷、塑料

C.碘、橡膠D.食鹽、蔗糖

［解析］A中白磷和藍(lán)磯都是晶體；B中兩者均為非晶體，C中碘為晶體，

橡膠為非晶體；D中兩者均為晶體。

2.（2024?福建龍巖月考）“勞動是一切幸福的源泉”。下列勞動所涉及的化

學(xué)知識錯誤的是（B）

選項(xiàng)勞動項(xiàng)目化學(xué)知識

A科研晶體利用X射線衍射測定晶體結(jié)構(gòu)

石墨在一定條件下轉(zhuǎn)化為金剛石，晶體類型不

B生產(chǎn)鉆石

變

炫麗燈光是原子中電子的躍遷，發(fā)出不同波長

C照明設(shè)計(jì)

的光

“基因剪

DDNA分子兩條鏈間的堿基以氫鍵配對

刀”

［解析］晶體具有規(guī)則的幾何外形，結(jié)構(gòu)粒子周期性有序排列，而非晶體結(jié)

構(gòu)粒子無序排列，因此可以利用X射線衍射測定晶體結(jié)構(gòu)，故A正確；石墨轉(zhuǎn)

化為金剛石屬于化學(xué)變化，石墨屬于混合型晶體，而金剛石為共價晶體，晶體類

型發(fā)生改變，故B錯誤；原子中電子的躍遷，會吸收或釋放不同波長的光，形

成炫麗燈光，故C正確；DNA分子兩條鏈間的堿基以氫鍵互補(bǔ)配對形成雙螺旋

結(jié)構(gòu)，故D正確。

微考點(diǎn)2晶胞中粒子數(shù)目的相關(guān)計(jì)算、物質(zhì)化學(xué)式的確定

1.如圖所示晶體結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良的壓電、光電等功能的晶體材料的

最小結(jié)構(gòu)單元(晶胞)。晶體內(nèi)與每個“Ti”緊鄰的氧原子數(shù)和這種晶體材料的化學(xué)

式分別是(各元素所帶電荷均已略去)(C)

A.8；BaTisOnB.8；BaTiQg

C.6；BaTiOsD.3；BaTizCh

［解析］由圖可知，晶體中鈦原子位于立方體的頂點(diǎn)，為8個晶胞所共用，

每個晶胞中與鈦原子緊鄰的氧原子數(shù)為3,且每個氧原子位于晶胞的棱上，為4

個晶胞所共用，故晶體內(nèi)與每個“Ti”緊鄰的氧原子數(shù)為3X8X：=6；再根據(jù)均攤

4

法可計(jì)算出晶體中每個晶胞中各元素原子的數(shù)目：“Ba”為1,“Ti”為8X1=1,“0”

O

為12X：=3,故此晶體材料的化學(xué)式為BaTiCh。

2.(1)(2022?遼寧卷，18(6))某種新型儲氫材料的晶胞如圖，八面體中心為M

金屬離子，頂點(diǎn)均為NH3配體；四面體中心為硼原子，頂點(diǎn)均為氫原子。若其

摩爾質(zhì)量為188g則M元素為Fe(填元素符號);在該化合物中，M離

子的價電子排布式為3d6。

?代表舍M

。代表.硼原子

(2)(2021?天津卷,13(2))用X射線衍射測定,得到Fe的兩種晶胞A、B,其

結(jié)構(gòu)如圖所示。晶胞A中每個Fe原子緊鄰的原子數(shù)為飛每個晶胞B中含

Fe原子數(shù)為衛(wèi)—o

晶胞A晶胞B

［解析］⑴根據(jù)“均攤法”可知，每個晶胞中含有?個數(shù)為8X1+6X^=4,

82

含有。個數(shù)為8,即含4個M(NH3)6和8個BH4,二者個數(shù)之比為1：2,故該晶

體的化學(xué)式為M(NH3)6(BH4)2。又知該化合物的摩爾質(zhì)量為188gnori,則有

M(M)+17X6+15X2=188,解得昭(M)=56,故M元素為Fe。根據(jù)化合物中

各元素化合價代數(shù)和為0推知，F(xiàn)e顯+2價，則Fe2+的價電子排布式為3d6。

(2)晶胞A為體心立方結(jié)構(gòu)，體心Fe原子與頂角的8個Fe原子緊鄰；晶胞

B為面心立方結(jié)構(gòu)，每個晶胞中含有Fe原子個數(shù)為8X1+6X^=4O

82

【對點(diǎn)訓(xùn)練】

1.如圖是Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(白球均在六棱柱內(nèi))，則

C.MnBi3D.Mn4Bi3

［解析］由晶體的結(jié)構(gòu)示意圖可知：白球代表Bi原子，且均在六棱柱內(nèi)，

所以Bi為6個。黑球代表Mn原子，個數(shù)為12X-+2X-+l+6X-=6(^),則

623

二者的原子個數(shù)比為1:1。

2.某晶體結(jié)構(gòu)最小的重復(fù)單元如圖所示。A為陰離子，在立方體內(nèi)，B為

陽離子，分別在頂角和面上，則該晶體的化學(xué)式為(B)

A.B2AB.BA2

C.B7A4D.B4A7

［解析］根據(jù)均攤法，題給結(jié)構(gòu)單元中含A的個數(shù)為8,含B的個數(shù)為；X8

0

+-X6=4,B與A的個數(shù)之比為4：8=1：2,則該晶體的化學(xué)式為BA2。

2

微考點(diǎn)3計(jì)算晶體的密度和粒子之間的距離

彳列（2024?遼寧六校協(xié)作體聯(lián)考）氮化鋁作為鋰離子電池負(fù)極材料具有很好的

發(fā)展前景。它屬于填隙式氮化物，N原子部分填充在M。原子立方晶格的八面體

空隙中，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中氮化鋁晶胞參數(shù)為anm,NA為阿伏加德羅常

數(shù)的值。下列說法正確的是（D）

A.氮化鋁的化學(xué)式為M0N2

B.相鄰兩個最近的N原子的距離為退anm

2

41?

C.晶體的密度"=g-Cm"3

A^Xa3X1027

D.每個鋁原子周圍與其距離最近的鋁原子有12個

［解析］根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)可知該晶胞中含有M。原子數(shù)目為8X1+6X1=4,

82

含有的N原子數(shù)目為1+4X』=2,Mo原子與N原子的個數(shù)比為2：1,則氮化

4

鋁的化學(xué)式為M02N,A錯誤；根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知：在該晶體中2個最近的N原

子位于面對角線的一半，則其距離是￡=?anm,B錯誤；該晶胞的密度p=：=

4X96+2X14gi?2,0錯誤；

以頂點(diǎn)的Mo原子為研

NAX/XIOFSA^AX^XIO-21

究對象，通過該頂點(diǎn)能夠形成8個晶胞，在一個晶胞中與該Mo原子等距離的

Mo原子有3個，分別位于通過該Mo原子三個平面的面心上，每個Mo原子被

重復(fù)計(jì)算2次，則每個M。原子周圍與其距離最近的M。原子有丁”個，D

正確。

【對點(diǎn)訓(xùn)練】

1.（2023?湖北十堰模擬）MgzSi具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其晶

胞參數(shù)為anm,NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是（C）

OMg?Si

A.電負(fù)性：Mg>Si

B.Mg核外電子有3種不同的運(yùn)動狀態(tài)

C.Mg與Si之間的最近距離為，anm

D

Mg2sl的密度計(jì)算式為10f3g-cm-

［解析］電負(fù)性是衡量原子對鍵合電子的吸引能力，Si是非金屬，Mg是金

屬，則電負(fù)性：Mg<Si,A錯誤；Mg原子核外有12個電子，每個電子的運(yùn)動狀

態(tài)都不相同，則Mg核外電子有12種不同的運(yùn)動狀態(tài)，B錯誤；Mg與Si之間

的最近距離為體對角線的］,晶胞參數(shù)為anm,則體對角線為nm,則Mg

與Si之間的最近距離為—anm,C正確；該晶胞含有4個Si、8個Mg,即含

4

有4個Mg2Si,則一個晶胞的質(zhì)量為嗯6g=%g,該晶體的密度為

3

—°^g-cm-3D錯誤。

NA義（ax10-7）3s

2.（2024?遼寧師大附中模擬）磷錫青銅合金廣泛用于儀表中的耐磨零件和抗

磁元件的制作。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，已知晶胞參數(shù)為apm,下列說法不正確

的是（C）

A.磷錫青銅的化學(xué)式為C/SnP

B.該晶胞中與Cu原子等距離且最近的Sn原子有4個

C.三種元素Cu、Sn、P在元素周期表中分別處于d區(qū)、p區(qū)、p區(qū)

D.Sn和P原子間的最短距離為?apm

［解析］由均攤法可知，晶胞中Cu原子數(shù)目為6X；=3,Sn原子數(shù)目為8X：

28

=1,P原子數(shù)目為1,Cu、Sn、P原子個數(shù)比為3：1：1,故其化學(xué)式為Cu3SnP,

A正確；晶胞中與Cu原子等距離且最近的Sn原子位于晶胞的頂點(diǎn)，有4個，B

正確；三種元素Cu、Sn,P在元素周期表中分別處于ds區(qū)、p區(qū)、p區(qū)，C錯誤；

P原子位于體心而Sn位于頂點(diǎn)，Sn和P原子間的最短距離為體對角線長的一半，

故距離為Pm，D正確。

^歸納拓展：

1確定晶體的化學(xué)式

利用“均攤

4晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算

（1）晶胞計(jì)算公式（五方晶胞）。

。%叫=〃/位（。為棱長；P為密度；WA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值；〃為1mol

晶胞所含基本粒子或特定組合的物質(zhì)的量；〃為該粒子或特定組合的摩爾質(zhì)量）。

（2）金屬晶體中體心立方堆積、面心立方堆積中的幾組公式（設(shè)棱長為a）。

①面對角線長=也4。

②體對角線長=43。。

③體心立方堆積4r=加以廠為原子半徑）。

④面心立方堆積4r=J2a（r為原子半徑）。

晶胞中微粒體積

(3)空間利用率=X100%o

晶胞體積

J常見晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

必備知識?梳理夯實(shí)

知識梳理

1.分子晶體

(1)定義：只含分子的晶體稱為分子晶體。

(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸

引，分子內(nèi)原子之間以共價鍵結(jié)合。

(3)常見的分子晶體。

①所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷、鹵化氫(HX)等。

②部分非金屬單質(zhì)，如鹵素(X2)、氧(02)、硫(S8)、氮網(wǎng)2)、白磷(P4)、C60、

稀有氣體等。

③部分非金屬氧化物，如C02、S02、N02、P4O6、P4O10等。

⑷幾乎所有的酸，如H2so4、HN03、H3Po4、H2SiO3等。

⑤絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體,如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

(4)物理性質(zhì)。

分子晶體熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，不導(dǎo)電，分子晶體的溶解性一般

符合“相似相溶”規(guī)律。

(5)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

項(xiàng)目分子密堆積分子非密堆積

微粒間

范德華力范德華力和氫鍵

作用力

通常每個分子周圍有12個每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)小

空間特點(diǎn)

緊鄰的分子于12個，空間利用率不高

舉例、、冰

C60、干冰、12、02HFNH3

①干冰晶體中，每個C02分子周圍等距且緊鄰的C02分子有12個。

分■子間作用力只是

范德華力，條取分

戶密峰制方式

干冰晶胞結(jié)構(gòu)/'

“氫鋪

若左若干w面

、體秸構(gòu)，俵其

硬度超大

冰的結(jié)構(gòu)

②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接，含1mol

H2O的冰中，最多可形成2mol“氫鍵”。

2.共價晶體

⑴相鄰原子通過共價鍵相互結(jié)合形成的晶體,整塊晶體是一個三維骨

架(立體網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)。

(2)物理性質(zhì)

①共價晶體中，由于各原子均以強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合,因此一般熔點(diǎn)很

高，硬度很大，難溶于常見溶劑，一般不導(dǎo)電。

②結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體

的熔點(diǎn)越高。

(3)常見共價晶體及物質(zhì)類別

①某些單質(zhì)：如硼(B)、硅(Si)、錯(Ge)、金剛石等。

②某些非金屬化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiCh)、氮化硼(BN)、氮化

硅(Si3N”等。

③極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(a-ALCh)等。

(4)常見共價晶體結(jié)構(gòu)

①金剛石晶體

C原子采

取sp3殺化

金剛石

a.每個碳與相鄰4個碳以共價鍵結(jié)合,形成正四面體結(jié)構(gòu),鍵角均為

109°28z

b.每個金剛石晶胞中含有8個碳原子,最小的碳環(huán)為6元環(huán),并且不

在同一平面，碳原子為Sp3雜化。

c.每個碳原子被12個六元環(huán)共用,每個共價鍵被/個六元環(huán)共用，一

個六元環(huán)實(shí)際擁有!個碳原子。

2

d.C原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1：2,12g金剛石中有2mol共價鍵。

e.密度=_8X；羨為晶胞棱長,NA為阿伏加德羅常數(shù))。

②低溫.石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈,而

沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。

另一種SiO2晶體晶胞結(jié)構(gòu)如圖:

a.SiCh晶體中最小的環(huán)為十二元環(huán),即：每個環(huán)上有個O,_6一個

Si-

b.每個Si與4個0以共價鍵結(jié)合,形成正四面體結(jié)構(gòu)，每個正四面體占

有1個Si,4個“；0”，”(Si):〃(0)=1：2。

c.每個Si原子被12個十二元環(huán)共用,每個0原子被6個十二元環(huán)共

用。

d.每個SiCh晶胞中含有8個Si原子，含有16個0原子。

e.硅原子與Si—0共價鍵個數(shù)比為1：4,1molSiO2晶體中有4mol共

價鍵。

f.密度伍為晶胞棱長,NA為阿伏加德羅常數(shù))。

③SiC、BP、A1N晶體

a.每個原子與另外4個不同種類的原子形成正四面體結(jié)構(gòu)。

b?密度―⑻C尸飛”4X42g-mol1

MBP)p(AlN)=

NAXO3

4X41gnoli為晶胞棱長,刈為阿伏加德羅常數(shù))。

NAX°3

c.若Si與C最近距離為d,則棱長5)與最近距離的關(guān)系：,(3a=4d。

3.離子晶體

(1)離子鍵及其影響因素

①概念：陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵。

②影響因素：離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)。

提醒：離子鍵沒有方向性和飽和性。

(2)離子晶體：由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體。

(3)離子晶體的性質(zhì)

①熔、沸點(diǎn)較高，難揮發(fā)，硬度較大，難以壓縮。

②離子晶體不導(dǎo)電，但熔化或溶于水后能導(dǎo)電。

③一般在水中易溶，在非極性溶劑中難溶。

(4)常見離子晶體的結(jié)構(gòu)

①NaCl晶胞

NaCl晶胞如圖所示，每個Na+周圍距離最近的C「有5一個，構(gòu)成正八面

體，每個C「周圍距離最近的Na卡有6個,構(gòu)成正八面體,由此可推知晶

體的化學(xué)式為NaCl。

a.每個Na+（C「）周圍距離相等且最近的Na+（CD是12個。

b.每個晶胞中實(shí)際擁有的Na+數(shù)是4個,C廠數(shù)是4個。

c.若晶胞參數(shù)為apm,則氯化鈉晶體的密度為一臺?-T3。

^A-a3X1030

②CsCl晶胞、

離子間存在較強(qiáng)的離子鍵，使得晶體的硬度較大，難以壓縮，具有較高熔點(diǎn)

和沸點(diǎn)

CaCl晶胞如圖所示，每個Cs+周圍距離最近的C廠有8個,每個C「周圍

距離最近的Cs+有8個,它們均構(gòu)成正六面體,由此可推知晶體的化學(xué)式

為CsCl。

a.每個Cs+（C廠）周圍距離最近的Cs+（C「）有5一個，構(gòu)成正八面體。

b.每個晶胞中實(shí)際擁有的Cs+有1個,C廠有1個。

c.若晶胞參數(shù)為apm,則氯化鈉晶體的密度為一呈-5g.cmq

A^A-a3X1030

③ZnS晶體

a.1個ZnS晶胞中，有4個S2,有4個ZiN。

b.Zn2+的配位數(shù)為4,S2-的配位數(shù)為4。

c.密度:^^^伍為晶胞棱長，NA為阿伏加德羅常數(shù)）

④CaF2晶體

*F-

OCa2+

a.1個CaF2晶胞中，有4—個Ca2+,有8個F,

b.CaF2晶體中，Ca2+和b的配位數(shù)不同，Ca?+的配位數(shù)是8，F(xiàn).的配位

數(shù)是M

c.密度:4X78g-mol,為晶胞棱長,縱為阿伏加德羅常數(shù))。

4.混合型晶體

層內(nèi)原子之間存在若價錠

，?祓原子采取Sp2深化

層與層之間存在范德華力,

易發(fā)生滑動

石墨晶體結(jié)構(gòu)

石墨層狀晶體中，層與層之間的作用力是分子間作用力，平均每個正六

邊形擁有的碳原子個數(shù)為2,碳原子采取的雜化方式是sp2。

5.金屬晶體

(1)金屬鍵

①概念：“電子氣理論”把金屬鍵描述為金屬原子脫落下來的價電子形成遍

布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一

起。

②成鍵粒子是金屬陽離子和自由電子。

③金屬鍵的強(qiáng)弱和對金屬性質(zhì)的影響

a.金屬鍵的強(qiáng)弱豐要取決于金屬元素的原子半徑和價電子數(shù)。原子

半徑越大、價電子數(shù)越少，金屬鍵越弱：反之，金屬鍵越強(qiáng)。

b.金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。如：熔點(diǎn)最高的

金屬是鴇,硬度最大的金屬是錯。

提醒：金屬鍵沒有方向性和飽和性O(shè)

(2)金屬晶體

①在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結(jié)合。

②金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。

(3)金屬晶體的物理性質(zhì)及解釋

6.過渡晶體

(1)純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是宅們之間的過渡晶體

(2)幾種氧化物的化學(xué)鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)

氧化物

Na2OMgOAI2O3SiO2

離子鍵的百分?jǐn)?shù)/%62504133

表中四種氧化物晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離

子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。

自主小練

1.易錯辨析：正確的打“，錯誤的打“X”。

(1)共價晶體一定含有共價鍵，而分子晶體可能不含共價鍵。(V)

(2)由原子構(gòu)成的晶體一定是共價晶體。(X)

［提示］如氨氣是由原子構(gòu)成，但是分子晶體。

(3)分子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的低。(X)

［提示］金屬晶體的熔點(diǎn)有的很高，有的很低，有些比分子晶體的熔點(diǎn)低。

如金屬汞晶體的熔點(diǎn)比部分分子晶體的熔點(diǎn)低。

(4)金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體。(X)

［提示］如AlCb等屬于分子晶體。

（5）共價晶體的熔點(diǎn)一定比離子晶體高。（X）

［提示］如離子晶體MgO的熔點(diǎn)（2800。（2）比共價晶體SiO2（l600℃）的高。

（6）某晶體的熔點(diǎn)為112.8℃,溶于CS2、CC14等溶劑，可推出該晶體可能為

分子晶體。（V）

［提示］根據(jù)所給性質(zhì)：熔點(diǎn)低、相似相溶判斷為分子晶體。

（7）在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子。（V）

［提示］晶體中有陽離子不一定有陰離子，比如金屬晶體，只要有陰離子一

定有陽離子。

（8）分子晶體中都含有共價鍵。（X）

［提示］稀有氣體分子晶體中不含共價鍵。

（9）干冰升華時，碳氧共價鍵被破壞。（X）

［提示］分子晶體發(fā)生物態(tài)變化時，破壞分子間作用力。

（10）共價晶體中共價鍵越弱，熔點(diǎn)越低。（V）

［提示］共價晶體物態(tài)變化時要破壞共價鍵，共價鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。

（11）共價晶體中只存在極性共價鍵，不可能存在其他類型的化學(xué)鍵。（X）

［提示］金剛石晶體中只含有非極性共價鍵。

（12）常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體的形式存在。（X）

［提示］金屬汞在常溫下為液體。

（13）共價晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高。（X）

［提示］有些金屬晶體熔點(diǎn)很高，如鴇，熔點(diǎn)達(dá)到幾千度。

（14）碳有三種同素異形體：金剛石、石墨和C60,其熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/p>

C60＞金剛石＞石墨。（X）

［提示］石墨的熔點(diǎn)高于金剛石，金剛石的熔點(diǎn)又比C60的熔點(diǎn)高很多。

（15）金屬鈉形成的晶體中，每個鈉原子周圍與其距離最近的鈉原子有8個。

（V）

［提示］鈉原子為體心立方堆積，配位數(shù)為8。

（16）金屬鎂形成的晶體中，每個鎂原子周圍與其距離最近的原子有6個。（X）

［提示］金屬鎂為六方最密堆積，配位數(shù)為12。

（17）在NaCl晶體中，每個Na+周圍與其距離最近的Na+有12個，Na卡周圍

最近的C廠構(gòu)成一個正八面體。（V）

［提示］Na+周圍最近的6個C「構(gòu)成正八面體。

(18)冰和碘晶體中相互作用力相同。(X)

［提示］冰中含有氫鍵、氫氧極性共價鍵，碘晶體中不含氫鍵、含有碘碘非

極性共價鍵，二者相互作用力不相同。

(19)30gSiO2中含有硅氧鍵個數(shù)為NA。(X)

［提示］二氧化硅是由Si原子和O原子通過Si—O共價鍵形成的空間網(wǎng)狀

結(jié)構(gòu)的共價晶體，正四面體結(jié)構(gòu)中含有1個SiO2,4個Si—O共價鍵，30gsi02

中含有硅氧鍵個數(shù)=-X4XWA=2NA。

28X1+16X2

2.(1)下面有關(guān)晶體的敘述中，不正確的是(B)

A.金剛石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小的環(huán)上有6個碳

原子

B.氯化鈉晶體中，每個Na+周圍距離相等且緊鄰的Na+共有6個

C.氯化葩晶體中，每個Cs+周圍等距離且緊鄰8個C廠

D.干冰晶體中，每個CO2分子周圍等距離且緊鄰12個CO2分子

(2)分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型。

①硼，熔點(diǎn)2300℃,沸點(diǎn)2550℃,硬度大：共價晶體。

②硒，熔點(diǎn)27℃,沸點(diǎn)685℃,溶于氯仿：分子晶體。

③漠化鉀，無色晶體，熔融狀態(tài)或溶于水中都能導(dǎo)電：離子晶體。

④碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電：共價晶體。

⑤澳化鋁，無色晶體，熔點(diǎn)98°C,熔融態(tài)不導(dǎo)電：分子晶體。

⑥五氟化磯，無色晶體，熔點(diǎn)19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：分子

晶體。

［提示］晶體的熔點(diǎn)高低、熔融態(tài)能否導(dǎo)電及溶解性等性質(zhì)相結(jié)合是判斷晶

體類型的重要依據(jù)。共價晶體和離子晶體的熔點(diǎn)都很高或較高，兩者最大的差異

是熔融態(tài)的導(dǎo)電性不同，共價晶體熔融態(tài)不導(dǎo)電，離子晶體熔融時或其水溶液都

能導(dǎo)電。共價晶體和分子晶體的區(qū)別則主要在于熔、沸點(diǎn)有很大差異，一般共價

晶體和分子晶體熔融態(tài)時都不能導(dǎo)電，另外易溶于一些有機(jī)溶劑往往也是分子晶

體的特征之一。金屬晶體都能導(dǎo)電。

(3)下列是幾種常見的晶胞結(jié)構(gòu)，填寫晶胞中含有的粒子數(shù)。

p

,,?a,_了o"o

EF

A.Na。（含4個Na+,4?個cr）

B.干冰（含4個C02）

C.CaF2（含4個Ca2+,8個FD

D.金剛石（含8個C）

E.體心立方（含2個原子）

F.面心立方（含4個原子）

3.按要求填空：

⑴晶體硅的晶胞類似于金剛石，則晶體硅中Si原子數(shù)與Si—Si鍵數(shù)之比為

1：2.28g晶體硅中有2mol共價鍵。

（2）比較金剛石、SiC、晶體硅的熔、沸點(diǎn)，從高到低的順序?yàn)椋航饘ㄊ?gt;SiC>

晶體硅。

（3）金剛石晶胞中相鄰三個面心的C與頂角的C圍成正四面體。

考點(diǎn)突破?訓(xùn)練提升

微考點(diǎn)1晶體類型的判斷及性質(zhì)的推測

例（2024?河北衡水高三檢測）下列晶體分類中正確的一組是（C）

選項(xiàng)離子晶體共價晶體分子晶體

ANaOH固態(tài)ArS02

BH2SO4石墨S

CCH3coONa水晶00

DBa（OH）2金剛石玻璃

［解析］A項(xiàng)中固態(tài)Ar為分子晶體；B項(xiàng)中H2so4為分子晶體、石墨是混

合型晶體；D項(xiàng)中玻璃是非晶體。

?歸納拓展：

判斷晶體類型的兩種常用方法

1依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間作用力判斷

由陰、陽離子形成離子鍵構(gòu)成的晶體為離子晶體；由原子形成的共價鍵構(gòu)成

的晶體為共價晶體；由分子依靠分子間作用力形成的晶體為分子晶體；由金屬陽

離子、自由電子以金屬鍵形成的晶體為金屬晶體。

2依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷

不同類型晶體熔點(diǎn)的一般規(guī)律：共價晶體〉離子晶體〉分子晶體。金屬晶體

的熔點(diǎn)差別很大,如鴇、鈾等熔點(diǎn)很高，艷等熔點(diǎn)很低。

【對點(diǎn)訓(xùn)練】

1.（2024?湖南長沙高三檢測）下面有關(guān)晶體的敘述正確的是（D）

A.在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子

B.離子晶體中只有離子鍵沒有共價鍵，分子晶體中只有分子間作用力沒有

共價鍵

C.分子晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定

D.共價晶體中原子以共價鍵結(jié)合，具有鍵能大、熔點(diǎn)高、硬度大的特性

［解析］金屬晶體由金屬陽離子和自由電子構(gòu)成，所以晶體中有陽離子不一

定存在陰離子，A錯誤；離子晶體中一定存在離子鍵，可能有共價鍵，如NaOH

中既有離子鍵又有共價鍵，分子晶體中肯定有分子間作用力，大多數(shù)有共價鍵，

少數(shù)沒有（如稀有氣體），B錯誤；分子的穩(wěn)定性屬于化學(xué)性質(zhì)，與共價鍵有關(guān)，

分子間作用力與穩(wěn)定性無關(guān)，C錯誤；共價晶體中原子以共價鍵結(jié)合，共價鍵的

鍵能較大，所以共價晶體的熔點(diǎn)高、硬度大，D正確。

2.（2024?山東青島高三檢測）下列數(shù)據(jù)是對應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)（℃）：

干冰

BC13Ah03Na2ONaClAIF3AlChSiO2

-10720739208011291190-571723

據(jù)此做出的下列判斷錯誤的是（B）

A.鋁的化合物的晶體中有的是離子晶體

B.表中只有BCL和干冰是分子晶體

C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體

D.不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體

［解析］氧化鋁的熔點(diǎn)高，屬于離子晶體，則鋁的化合物的晶體中有的是離

子晶體，A項(xiàng)正確；表中BCb、AlCb和干冰均是分子晶體，B項(xiàng)錯誤；同族元

素的氧化物可形成不同類型的晶體，如C02是分子晶體，SiO2是共價晶體，C

項(xiàng)正確；鈉元素是IA族元素，鋁元素是HIA族元素，氧化鈉與氧化鋁都屬于離

子晶體，D項(xiàng)正確。

微考點(diǎn)2不同晶體的熔、沸點(diǎn)的比較

彳列1.（2024?河北衡水高三檢測）下列分子晶體中，關(guān)于熔、沸點(diǎn)高低的敘述

正確的是（C）

A.C12>I2

B.SiCl4<CCl4

C.NH3>PH3

D.C（CH3）4>CH3cH2cH2cH2cH3

［解析］A、B項(xiàng)屬于無氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況，相對分子質(zhì)量大

的熔、沸點(diǎn)高；C項(xiàng)屬于分子結(jié)構(gòu)相似的情況，但分子間存在氫鍵的熔、沸點(diǎn)高；

D項(xiàng)屬于分子式相同，但分子結(jié)構(gòu)不同的情況，支鏈少的熔、沸點(diǎn)高。

2.