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word完整版晶体结构与性质全章知识点与习题资料推荐文档

晶体结构与性质全章复习与巩固

撰稿：

乔震　　　审稿：

张　立　　　　责编：

宋　杰

【重点聚焦】

一、晶体与非晶体比较

本质差别

性质差别

制法

鉴别方法

自范性

微观结构

固定熔点

各向异性

晶体

有

呈周期性

有序排列

固定

有

凝固、凝华、

结晶

X射线衍射实验等

非晶体

无

无序排列

不固定

无

二、四类晶体的比较

晶体类型

原子晶体

分子晶体

金属晶体

离子晶体

晶体质点

（粒子）

原子

分子

金属阳离子、

自由电子

阴、阳离子

粒子间作用

共价键

分子间作用力

复杂的静电作用

离子键

熔沸点

很高

很低

一般较高，少部分低

较高

硬度

很硬

一般较软

一般较硬，少部分软

较硬

溶解性

难溶解

相似相溶

难溶（Na等与水反应）

溶解性差异很大

导电情况

不导电

（除硅）

一般不导电

良导体

固体不导电，熔化或溶于水后导电

是否存在单个分子

无分子、巨大网状结构

有分子

无分子

无分子

物质种类

某些非金属单质、某些非金属化合物、某些氧化物

所有氢化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体

金属单质

（固态）

强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐等

熔化时键的变化

断键

不断键

减弱

断开离子键

实例

金刚石、水晶、碳化硅等

干冰、冰、纯硫酸、H2（S）

Na、Mg、Al等

NaCl、CaCO3

NaOH等

三、熔、沸点的比较

　　不同类型：

　　　　一般：

原子晶体＞离子晶体＞分子晶体

　　　　　　　金属晶体（除少数外）＞分子晶体

　　同种类型：

　　　　原子晶体：

原子晶体→共价键强弱→成键原子半径

　　　　　　　　　原子半径越小，共价键越强，熔沸越高。

　　　　离子晶体：

离子晶体→晶格能→离子键强弱→离子半径、离子电荷

　　　　　　　　　离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越强、熔沸点越高

　　　　金属晶体：

金属晶体→金属键强弱→金属阳离子半径、所带电荷数

　　　　　　　　　金属阳离子电荷数越多，离子半径越小，金属键越强、熔沸点越高

　　　　分子晶体：

①组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高

　　　　　　　　　②式量相同，分子极性越大，熔沸点越高

　　　　　　　　　③分子中存在氢键的比不存在氢键的熔沸点高

四、几种典型晶体的空间结构

1、氯化钠晶体

　　氯化钠晶体中阴、阳离子的配位数是6，即每个Na+紧邻6个Cl-，这些Cl-构成的几何图形是正八面体；每个Na+与12个Na+等距离相邻。

平均每个氯化钠晶胞含有4个Na+和4个Cl-

2、氯化铯晶体

　　每个Cl-（或Cs+）周围与之最接近且距离相等的Cs+（或Cl-）共有8个，这几个Cs+（或Cl-）在空间构成的几何构型为立方体；在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有6个，这几个Cs+（或Cl—）在空间构成的几何构型为正八面体；一个氯化铯晶胞含有1个Cs+和1个Cl-。

3、干冰晶体

　　与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有12个。

4、金刚石

　　属于原子晶体,这种晶体的特点是空间网状、无单个分子。

金刚石中每个C原子与4个C原子紧邻，由共价键构成最小环状结构中有6个C原子。

晶体中C原子个数与C-C键数之比为：

1︰（4×1/2）=1︰2

5、二氧化硅

　　每个Si与4个O原子形成共价键，每个O与2个Si原子形成共价键。

在二氧化硅晶体中Si与O原子个数比为1︰2，平均每nmolSiO2晶体中含有Si-O键最接近4nmol。

6、石墨

　　属于混合型晶体，是层状结构，C原子呈sp2杂化；晶体中每个C原子被3个六边形共用，平均每个环占有2个碳原子。

晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为2︰1︰3。

晶体中存在的作用有：

共价键、金属键、范德华力。

五、确定晶胞所含粒子数和晶体的化学式

　　1、处于顶点的粒子，同时为8个晶胞共有，每个粒子有1/8属于晶胞；

　　2、处于棱上的粒子，每个粒子有1/4属于晶胞。

　　3、处于面上的粒子，每个粒子有1/2属于晶胞。

　　4、处于内部的粒子，完全属于晶胞。

六、金属的几种堆积模型

　　以下四种堆积方式分别是：

　　　　简单立方（钋）　体心立方（钾型）　镁型　面心立方（铜型）

　　上述四种堆积方式的配位数分别是：

6、8、12、12。

上述四种晶胞平均所含的粒子数分别为：

1、2、2、4

七、晶格能：

　　在标准状况下,气态正离子和气态负离子形成1mol离子晶体所释放的能量。

　　晶格能与离子晶体的物理性质：

晶格能越大，离子晶体越稳定，熔沸点越高、硬度越大。

【知识网络】

【方法整合】

类型一、晶体类型的判别

题1、从下列各物质中，选出符合题目要求的代号填空：

　　⑴CH4　　⑵SiO2　　　⑶CaCl2　　　⑷H2O　　　⑸NH4Cl　　　⑹KCl

　　⑺Na　　　⑻NaCl　　　⑼KOH　　　⑽Al　　　　⑾SiC　　　⑿Ar　

　　⒀NH3　　⒁CH3COOH　　⒂H2O2　　　⒃Na2O2　　⒄Hg　　　　⒅Br2

　　⒆晶体硅　⒇金刚石　　　（21）I2　　　（22）H2S　　（23）CBr4　　（24）CF4

　　以上物质中，属于分子晶体的是：

_______________________________________

　　　　　属于金属晶体的是：

_______________________________________

　　　　　属于原子晶体的是：

_______________________________________

　　　　　属于离子晶体的是：

_______________________________________

　　思路点拨：

本题考查晶体类型的判断，判断方法有多种，注意各种方法的综合运用。

　　解析答案：

分子晶体：

1、4、12、13、14、15、18、21、22、23、24

　　　　　　　金属晶体：

7、10、17

　　　　　　　原子晶体：

2、11、19、20

　　　　　　　离子晶体：

3、5、6、8、9、16

　　总结升华：

　　Ⅰ：

离子晶体:

含离子键的物质,如可溶性碱、大部分盐、少量金属氧化物及“类盐”。

　　　　原子晶体:

仅有几种:

金刚石、金刚砂（SiC）、石英（SiO2）、单晶硅（Si）。

　　　　分子晶体:

大部分有机物、所有的酸、难溶碱、非金属单质、某些盐。

　　　　金属晶体：

金属单质（固态）。

　　Ⅱ：

从组成上判断（仅限于中学范围）：

　　　　有无离子？

（有：

离子晶体）

　　　　是否属于“几种原子晶体”？

　　　　以上皆否定，则多数是分子晶体。

　　Ⅲ：

从性质上判断：

　　　　熔沸点和硬度；（高：

原子晶体；中：

离子晶体；低：

分子晶体）

　　　　熔融状态的导电性。

（导电：

离子晶体）

　　举一反三：

　　【变式1】分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：

　　A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；________________

　　B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；________________

　　C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________

　　D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_____________

　　解析：

本题考查根据晶体的性质判断晶体类型，不同晶体类型的熔沸点、硬度等有很大差异。

　　【答案】原子晶体　分子晶体　分子晶体　离子晶体

类型二、比较晶体熔沸点的高低

题2、判断下列晶体熔沸点的高低顺序：

　　①金刚石、氯化钠、干冰

　　②金刚石、晶体硅、碳化硅

　　③CH4、C2H6、C3H8

　　④正戊烷、异戊烷、新戊烷

　　⑤NaCl、CsCl

　　思路点拨:

考查不同类型晶体熔沸点高低的比较，注意先判断晶体的类型。

　　解析：

①分别是原子晶体、离子晶体、分子晶体；

　　　　　②都是原子晶体，比较半径；

　　　　　③都是分子晶体，比较相对分子质量；

　　　　　④同分异构体，判断支链，支链越多，熔沸点越低；

　　　　　⑤都是离子晶体，比较Na+、Cs+的半径。

　　【答案】①金刚石﹥氯化钠﹥干冰　　②金刚石﹥碳化硅﹥晶体硅　　　③C3H8﹥C2H6﹥CH4

　　　　　　④正戊烷﹥异戊烷﹥新戊烷　　⑤NaCl﹥CsCl

　　总结升华：

　　物质熔沸点高低的比较方法：

　　Ⅰ、不同晶型物质的熔沸点高低顺序一般是：

原子晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体。

同一晶型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用越强，熔沸点越高。

　　Ⅱ、原子晶体比较共价键的强弱：

一般地说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。

如熔点：

金刚＞碳化硅＞晶体硅。

　　Ⅲ、离子晶体比较离子键的强弱。

一般地说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用就越强，其离子晶体的熔沸点就越高，如熔点：

MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl

　　Ⅳ、分子晶体：

组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高如熔沸点：

O2＞N2，HI＞HBr＞HCl。

组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：

CO＞N2。

在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：

正戊烷＞异戊烷＞新戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其熔沸点高低顺序是邻＞间＞对位化合物。

　　Ⅴ、金属晶体中金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属阳离子与自由电子间的作用越强，金属熔沸点就越高。

　　Ⅵ、元素周期表中第ⅦA族卤素单质（分子晶体）的熔沸点随原子序数递增而升高；第ⅠA族碱金属元素单质（金属晶体）的熔沸点随原子序数的递增而降低。

　　举一反三：

　　【变式2】①NaF、②NaI、③MgO均为离子化合物，根据下列数据，这三种化合物的熔点高低顺序是

　　A、①>②>③　　　　　B、③>①>②　　　　

　　C、③>②>①　　　　　D、②>①>③

　　解析：

比较离子半径、离子所带电荷

　　【答案】B　

类型三、晶体结构与性质

题3、实现下列变化时，需克服相同类型作用的是（　　）

　　A、二氧化硅和干冰的熔化　　　　　　　B、液溴和液汞的汽化

　　C、食盐和冰的熔化　　　　　　　　　　D、纯碱和烧碱的熔化

　　思路点拨：

不同晶体的作用力不同，状态改变时，需要克服不同的作用力。

　　解析：

SiO2熔化破坏共价键，干冰熔化需克服的是范德华力，A项错误；液溴汽化、冰的熔化需破坏范德华力，而汞汽化破坏金属键，食盐熔化破坏离子键，所以B、C选项错误；D项中纯碱（Na2CO3）和烧碱（NaOH）均属于离子晶体，熔化时均要克服离子键。

　　总结升华：

各类晶体在熔化、升华时克服的作用力为：

离子晶体—离子键；分子晶体—分子间作用力；原子晶体—共价键；金属晶体—金属离子与自由电子之间的作用。

　　举一反三：

　　【变式3】白磷分子中的键角为__________________，分子的空间结构为_________________，每个P原子与____________________个P原子结合成共价键。

若将1分子白磷中的所有P-P键打开并各插入一个氧原子，共可结合____________个氧原子,若每个P原子上的孤对电子再与氧原子配位，就可以得到磷的另一种氧化物______________________（填分子式）。

　　【答案】60°　正四面体形　3　6　P4O10

类型四、有关晶体的计算——晶胞

题4、某物质的晶体中含Ti、O、Ca三种元素，其排列方式如

图所示（其中两棱上的O原子未能画出），晶体中Ti、O、Ca的原子个数之比依次为（　　）

　　A、1︰3︰1　　B、2︰3︰1　　C、2︰2︰1　　D、1︰3︰3

　　思路点拨：

解答这类习题，通常采用分摊法。

　　解析：

Ti原子个数为8×1/8=1个，O原子为12×1/4=3个，Ca原子为1个

　　【答案】A

　　总结升华：

晶胞对质点的占有率、晶体结构类习题，最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。

解答这类习题首先要明确一个概念：

由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。

　　举一反三：

　　【变式4】有一种多聚硼酸盐为无限网状结构，下图为其结构单元示意图。

其结构的基本单元可表示为（B5On）m-，则m、n的值分别为（　　）

　　A、2，4　

　　B、3，6　

　　C、2，5　

　　D、3，9

　　解析：

由图可知，该结构含B为5个，含氧原子数宜用分摊法求解，即6+6×1/2=9，所以n=9，故只有选D。

　　【答案】D

【成果测评】

基础达标（A卷）：

　　1、下列式子中，真实表示物质分子组成的是（　）

　　A、H2SO4　　　B、NH4Cl　　　C、SiO2　　　D、C

　　2、下列各组物质中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（　）

　　A、CaCl2和Na2O　　　B、碘、氖　　　C、CO2和H2O　　　D、CCl4和KCl

　　3、第三周期元素形成的单质中，属于原子晶体的是（　）

　　A、金刚砂　　B、金刚石　　C、单晶硅　　　D、二氧化碳

　　4、下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（　）

　　A、O2、I2、Hg　　　B、CO2、KCl、SiO2　　　C、Na、K、Rb　　D、SiC、NaCl、SO2

　　5、下列有关晶体的叙述，错误的是（　　）

　　A、金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子

　　B、在NaCl晶体中，每个Na+（或Cl-）周围都紧邻有6个Cl-（或Na+）

　　C、白磷晶体中，粒子之间通过共价键结合，键角为60°

　　D、离子晶体在熔化时，离子键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被破坏

　　6、氮化硅是一种新型材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。

下列各组物质熔化时，所克服的粒子间的作用力与氮化硅熔化所克服的粒子间的作用力都相同的是（　　）

　　A、萤石和金刚石　　　　　　　　　　　　　B、晶体硅和水晶

　　C、冰和干冰　　　　　　　　　　　　　　　D、萘和蒽

　　7、常温常压下的分子晶体是（　　）

　　A、碘　　B、水　　C、硫酸铵　　D、干冰

　　8、科学家最近又发现了一种新能源——“可燃冰”。

它的主要成分是甲烷分子的结晶水和物（CH4·nH2O）。

其形成过程是：

埋于海底地深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧型细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气（石油气），其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似冰的透明晶体，这就是“可燃冰”。

这种“可燃冰”的晶体类型是（　）

　　A、离子晶体　　B、分子晶体　　C、原子晶体　　D、金属晶体

　　9、碳有三种同素异形体：

金刚石、石墨、足球烯（C60），其中足球烯是分子晶体。

据此推测下列叙述正确的是（　　）

　　A、金刚石、石墨、足球烯和氧气反应最终产物不同

　　B、足球烯可以发生加成反应

　　C、石墨、足球烯均可作为生产耐高温润滑剂的原料

　　D、足球烯在苯中的溶解度比在乙醇中的溶解度大

　　10、仅由下列各组元素所构成的化合物，不可能形成离子晶体的是（　　）

　　A、H、O、S　　B、Na、H、O　　C、K、Cl、O　　D、H、N、Cl

　　11、石墨晶体是层状结构，在每层里，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。

如图是石

墨的晶体结构俯视图，图中每个黑点表示1个碳原子，而两黑点间的连线表示1个共价键。

则石墨晶体中碳原子个数与共价键个数之比为（　　）

　　A、1∶3　　　　　B、2∶3　　　　C、2∶1　　　　D、3∶2

　　12、关于碳及其化合物说法正确的是（　　）

　　A、金刚石结构C原子sp3杂化　　　B、金属氧化物不可能形成原子晶体

　　C、宝石的主要成分是碳　　　　　D、金刚石熔沸点比任何物质都高

　　13、关于晶体的下列说法正确的是（　）

　　A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子　B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子

　　C、原子晶体的熔点一定比金属晶体的高　　D、分子晶体的熔点一定比金属晶体低

　　14、下列物质容易导电的是　（　）

　　A、熔融的氯化钠　B、硝酸钾溶液　　C、硫酸铜晶体　　D、无水乙醇

　　15、当SO3晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是

　　A、分子内化学键　　B、分子间距离　　C、分子构型　　　D、分子间作用力

　　16、.下列叙述的各项性质中，不属于金属的通性的是（　　）

　　A、导电、导热性　　B、延展性　　　C、光亮而透明　　D、熔点都很高

　　17、根据表中给出几种物质的熔点和沸点：

物　质

NaCl

MgCl2

AlCl3

SiCl4

B（单质）

熔点（℃）

801

714

190

（2.5×105Pa）

-70

2300

沸点（℃）

1413

1412

182.7

57.6

2550

　　填空回答下列问题：

　　①加热容易升华的是_______________________________________；

　　②属于分子晶体的是_______________________________________；

　　③属于原子晶体的是_______________________________________；

　　④属于离子晶体的是_______________________________________。

　　18、现有甲、乙、丙（如下图》三种晶体的晶胞：

（甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心），可推知：

甲晶体中x与y的个数比是__________，乙中a与b的个数比是_______，丙晶胞中有_______个c离子，有____________个d离子。

　　19、在H2、（NH4）2SO4、SiC、CO2、HF中，由极性键形成的非极性分子有________________，由非极性键形成的非极性分子有__________________，能形成分子晶体的物质是____________，含有氢键的晶体的化学式是__________________，属于离子晶体的是________________，属于原子晶体的是__________________，五种物质的熔点由高到低的顺序是____________________。

　　20、某离子晶体晶胞结构如下图所示，x位于立方体的顶点，Y位于立方体中心。

试分析：

（1）晶体中每个Y同时吸引着__________个X，每个x同时吸引着__________个Y，该晶体的化学式为__________。

（2）晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有_________个。

　　（3）晶体中距离最近的2个X与1个Y形成的夹∠XYX的度数为________。

　　21、二氧化硅晶体是立体的网状结构。

其晶体模型如图所示。

认真观察晶体模型并回答下列问题：

（1）二氧化硅晶体中最小的环为__________________元环。

（2）每个硅原子为__________________个最小环共有。

　　（3）每个最小环平均拥有__________________个氧原子。

能力提升（B卷）：

　　1、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。

下列关于C3N4晶体的说法错误的是（　）

　　A、该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石更牢固

　　B、该晶体中每个碳原子上连有4个氮原子、每个氮原子上连有三个碳原子

　　C、该晶体中碳原子和氮原子都满足最外层8电子结构

　　D、该晶体与金刚石类似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构

　　2、在amol金刚石中含C—C键数为（　）

　　A、4a×6.02×1023　　　　　　B、a×6.02×1023

　　C、2a×6.02×1023　　　　　　D、8a×6.02×1023

　　3、20世纪80年代中期，科学家发现并证明碳还以新的单质形态C60存在。

后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。

90年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。

（如图）：

下列说法错误的是（　　）

　　A、金刚石和石墨的熔点肯定要比C60高

　　B、据估计C60熔点比金刚石和石墨要高

　　C、无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看作是碳的同素异形体

　　D、球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定

　　4、据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60，试推测出该物质不可能具有的性质是　（　　）

　　A、N60易溶于水　　　　　　　　　　　　　　　　B、稳定性：

N60

　　C、等物质的量时，分解吸收的热量：

N60>N2　　　D、熔点：

N60

5、2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导的最高纪录。

右图是该化合物的晶体结构：

镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子、6个硼原子位于棱柱侧面上。

则该化合物的化学式为（　）

　　A、MgB　　B、Mg3B2　　C、Mg2B　　D、Mg2B3

　　6、下列说法正确的是（NA为阿伏加德罗常数）（　　）

　　A、124gP4含有P—P键的个数为4NA　　　　　B、12g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA

　　C、12g金刚石中含有C—C键的个数为2NA　　　D、60gSiO2中含Si—O键的个数为2NA

　　7、食盐晶体如图所示。

在晶体中，·表示Na+，o表示Cl-。

已知食盐的密度为rg/cm3，NaCl摩尔质量Mg/mol，阿伏加德罗常数为N，则在食盐晶体里Na+和Cl-的间距大约是　

　　A、

cm　　　　　　B、

cm　　　　　　　

　　C、

cm　　　　　　D、

cm　

　　8、已知CsCl晶体的密度为ρg·cm－3，NA为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs+的核间距为acm（如图1－14所示），则CsCl的相对

分子质量可表示为（　　）

图1－14

　　A、

　　B、

　　C、

　　D、NA·a3·ρ

　　9、北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60。

实验测知该物质属于离子晶体，具有良好的超导性。

下列关于K3C60的组成和结构分析正确的是（　　）

　　A、K3C60中既有离子键又有极性键　　　B、1molK3C60中含有的离子数目为63×6.02×1023

　　C、该晶体在熔融状态下