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2025版高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质课件
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这是一份2025版高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第19讲晶体结构与性质课件，共60页。PPT课件主要包含了电中性，塑晶体，液晶体，周期性有序，不固定，各向异性，无各向异性，周期性有序排列，X－射线衍射，熔融态等内容，欢迎下载使用。
考点1 物质的聚集状态与晶体常识
知识梳理1．物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化(物理变化、分子间距离发生变化)
(2)等离子体和离子液体(气态和液态物质不一定都由分子构成)等离子体是由____________、阳离子和_______________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由____________组成的液体物质。(3)还有更多的物质聚集状态，如晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的_____________、____________等。
2．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较
(2)获得晶体的三种途径。①_______________物质凝固。②____________物质冷却不经液态直接_________________。③溶质从溶液中____________。[微点归纳] (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。
3．晶胞(1)定义：晶胞是描述晶体结构的_______________，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小重复单位。(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“_______________”构成晶体。①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞都是______________、取向相同。
(3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。(4)晶胞组成的计算——均摊法。
②方法：a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图：
b．“三棱柱”晶胞和“六棱柱”晶胞中不同位置粒子数的计算
[微点归纳] 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
(5)确定晶胞中粒子配位数的方法①晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的粒子是同种原子(或分子)，则某个原子(或分子)的配位数是指与该原子(或分子)等距离且最近的原子(或分子)的数目。②离子晶体的配位数：是指某个离子周围等距离且最近的带异种电荷离子的数目。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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。( )[提示] 由于晶体具有自范性，缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢得到修复，变为完美的立方体块。
(2)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。( )[提示] 晶体有固定熔点，非晶体没有，可以通过测熔点区分晶体和非晶体，但最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。(3)将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中属于物理变化。( )[提示] 将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中，生成硫酸铜、水，物质化学式发生变化，属于化学变化。
(4)凡有规则外形的固体一定是晶体。( )[提示] 非晶体也有规则的外形，如玻璃，所以具有规则外形的固体不一定是晶体。晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形，有固定的熔点、有各向异性，只有同时具备这三个条件的才是晶体。(5)晶胞一般为平行六面体，其排列遵循“无隙并置”而形成晶体。( )(6)晶胞一般有三套平行棱，三套平行面。( )(7)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。( )(8)冰和干冰晶体内部存在相互作用力相同，分子的堆积方式相同。( )
(9)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。( )[提示] 非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低。(10)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。( )[提示] 晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子排列是否有序，具有各向异性的固体一定是晶体。(11)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。( )(12)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。( )
2．(1)在金刚石晶体中最小碳环含有_____个C原子；每个C原子被______个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有__________________________。(3)含1 ml H2O的冰中形成氢键的数目为_________。(4)在NaCl晶体中，每个Na＋周围有_________个距离最近且相等的Na＋，每个Na＋周围有_______个距离最近且相等的Cl－，其空间结构为________________。(5)在CaF2晶体中，每个Ca2＋周围距离最近且等距离的F－有______个；每个F－周围距离最近且等距离的Ca2＋有______个。
3.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。(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)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为_____________(填角的度数)。
4．下图为离子晶体空间结构示意图，用M表示阳离子，用N表示阴离子( 表示阳离子， 表示阴离子)，写出各离子晶体的组成表达式：A_________、B__________、C_________。
1．下列有关晶体的叙述正确的是( )A．固体物质一定是晶体B．铁、冰、玻璃是晶体C．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高D．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
微考点1 晶体与非晶体的判断
[解析] 固体物质分为晶体和非晶体两种，故A错误；玻璃是非晶体，故B错误；非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低，故C错误；晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列，而非晶体中微粒排列无序，故D正确。
2．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛应用。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
[解析] 晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越好，A项错误；晶体有固定的熔、沸点，B项错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，C项正确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D项错误。
关于晶体与非晶体的认识误区 同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
【对点训练】 1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( )A．白磷、蓝矾 B.陶瓷、塑料C．碘、橡胶 D.食盐、蔗糖[解析] A中白磷和蓝矾都是晶体；B中两者均为非晶体，C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中两者均为晶体。
2．(2024·福建龙岩月考)“劳动是一切幸福的源泉”。下列劳动所涉及的化学知识错误的是( )
[解析] 晶体具有规则的几何外形，结构粒子周期性有序排列，而非晶体结构粒子无序排列，因此可以利用X射线衍射测定晶体结构，故A正确；石墨转化为金刚石属于化学变化，石墨属于混合型晶体，而金刚石为共价晶体，晶体类型发生改变，故B错误；原子中电子的跃迁，会吸收或释放不同波长的光，形成炫丽灯光，故C正确；DNA分子两条链间的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，故D正确。
1.如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)( )A．8；BaTi8O12 B.8；BaTi4O9C．6；BaTiO3 D.3；BaTi2O3
微考点2 晶胞中粒子数目的相关计算、物质化学式的确定
2．(1)(2022·辽宁卷，18(6))某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g·ml－1，则M元素为_________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_________。
(2)(2021·天津卷，13(2))用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_________。每个晶胞B中含Fe原子数为______。
【对点训练】 1．如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( )A．Mn2Bi B.MnBi C.MnBi3 D.Mn4Bi3
2．某晶体结构最小的重复单元如图所示。A为阴离子，在立方体内，B为阳离子，分别在顶角和面上，则该晶体的化学式为( )A．B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7
(2024·辽宁六校协作体联考)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在M原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中氮化钼晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
微考点3 计算晶体的密度和粒子之间的距离
【对点训练】 1．(2023·湖北十堰模拟)Mg2Si具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
2．(2024·辽宁师大附中模拟)磷锡青铜合金广泛用于仪表中的耐磨零件和抗磁元件的制作。其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是( )A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnPB．该晶胞中与Cu原子等距离且最近的 Sn原子有4个C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于d区、p区、p区
确定晶体的化学式
计算晶体的密度 计算晶体中微粒间距离的方法
晶体结构的相关计算(1)晶胞计算公式(立方晶胞)。a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 ml晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该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)。
考点２ 常见晶体结构与性质
知识梳理1．分子晶体(1)定义：只含____________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______________相互吸引，分子内原子之间以____________结合。
(3)常见的分子晶体。①所有___________________，如水、硫化氢、氨、甲烷、卤化氢(HX)等。②部分__________________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。③部分_________________，如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数____________的晶体，如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
(4)物理性质。分子晶体熔、沸点较_________，硬度较_________，不导电，分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。
(5)分子晶体的结构特征
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有______个。
②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1 ml H2O的冰中，最多可形成______ml“氢键”。
2．共价晶体(1)相邻原子通过_____________相互结合形成的晶体，整块晶体是一个_________________________结构。(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的__________键相结合，因此一般熔点很________，硬度很_______，难溶于常见溶剂，一般不导电。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越_______，键能越_______，晶体的熔点越_______。
(3)常见共价晶体及物质类别①某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。③极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。
(4)常见共价晶体结构①金刚石晶体
a．每个碳与相邻_______个碳以共价键结合，形成_____________结构，键角均为________________。b．每个金刚石晶胞中含有______个碳原子，最小的碳环为_______元环，并且不在同一平面，碳原子为_______杂化。d．C原子数与C—C键数之比为_______,12 g金刚石中有______ml共价键。
e．密度＝_______________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。②低温石英的结构中有顶角相连的_____________________形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。另一种SiO2晶体晶胞结构如图：
a．SiO2晶体中最小的环为______元环，即：每个环上有_________个O，________个Si。c．每个Si原子被_______个十二元环共用，每个O原子被____个十二元环共用。
d．每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有________个O原子。e．硅原子与Si—O共价键个数比为__________,1 ml SiO2晶体中有______ml共价键。f．密度＝___________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。
③SiC、BP、AlN晶体a．每个原子与另外4个不同种类的原子形成______________结构。
3．离子晶体(1)离子键及其影响因素①概念：_________________之间通过____________形成的化学键。②影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越______。提醒：离子键没有方向性和饱和性。
(2)离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(3)离子晶体的性质①熔、沸点_________，难挥发，硬度_________，难以压缩。②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。③一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶。
(4)常见离子晶体的结构①NaCl晶胞NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有____个，构成 ______体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有_______个，构成__________体，由此可推知晶体的化学式为_____________。
②CsCl晶胞 离子间存在较强的离子键，使得晶体的硬度较大，难以压缩，具有较高熔点和沸点CaCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有_______个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有______个，它们均构成____________体，由此可推知晶体的化学式为___________。
a．每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有_______个，构成正八面体。b．每个晶胞中实际拥有的Cs＋有______个，Cl－有_______个。
③ZnS晶体a．1个ZnS晶胞中，有______个S2－，有_______个Zn2＋。b．Zn2＋的配位数为_______，S2－的配位数为_______。
④CaF2晶体a．1个CaF2晶胞中，有_______个Ca2＋，有_______个F－。b．CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋的配位数是_______，F－的配位数是_______。
石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数为_________，碳原子采取的杂化方式是___________。
5．金属晶体(1)金属键①概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。②成键粒子是__________________和_______________。
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__________和_________。原子半径越大、价电子数越少，金属键越_________；反之，金属键越_________。b．金属键越强，金属的熔、沸点越_______，硬度越_________。如：熔点最高的金属是_________，硬度最大的金属是_________。提醒：金属键没有方向性和饱和性。
(2)金属晶体①在金属晶体中，原子间以__________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)金属晶体的物理性质及解释
6．过渡晶体(1)纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的________。(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数表中四种氧化物晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。( )(2)由原子构成的晶体一定是共价晶体。( )[提示] 如氦气是由原子构成，但是分子晶体。(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。( )[提示] 金属晶体的熔点有的很高，有的很低，有些比分子晶体的熔点低。如金属汞晶体的熔点比部分分子晶体的熔点低。
(4)金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。( )[提示] 如AlCl3等属于分子晶体。(5)共价晶体的熔点一定比离子晶体高。( )[提示] 如离子晶体MgO的熔点(2 800 ℃)比共价晶体SiO2(1 600 ℃)的高。(6)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。( )[提示] 根据所给性质：熔点低、相似相溶判断为分子晶体。
(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。( )[提示] 晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体，只要有阴离子一定有阳离子。(8)分子晶体中都含有共价键。( )[提示] 稀有气体分子晶体中不含共价键。(9)干冰升华时，碳氧共价键被破坏。( )[提示] 分子晶体发生物态变化时，破坏分子间作用力。
(10)共价晶体中共价键越弱，熔点越低。( )[提示] 共价晶体物态变化时要破坏共价键，共价键越强，熔点越高。(11)共价晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( )[提示] 金刚石晶体中只含有非极性共价键。(12)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。( )[提示] 金属汞在常温下为液体。
(13)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。( )[提示] 有些金属晶体熔点很高，如钨，熔点达到几千度。(14)碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60，其熔点由高到低的顺序为C60>金刚石>石墨。( )[提示] 石墨的熔点高于金刚石，金刚石的熔点又比C60的熔点高很多。(15)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。( )[提示] 钠原子为体心立方堆积，配位数为8。
(16)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。( )[提示] 金属镁为六方最密堆积，配位数为12。(17)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。( )[提示] Na＋周围最近的6个Cl－构成正八面体。(18)冰和碘晶体中相互作用力相同。( )[提示] 冰中含有氢键、氢氧极性共价键，碘晶体中不含氢键、含有碘碘非极性共价键，二者相互作用力不相同。
(19)30 g SiO2中含有硅氧键个数为NA。( )
2．(1)下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围等距离且紧邻8个Cl－D．干冰晶体中，每个CO2分子周围等距离且紧邻12个CO2分子
(2)分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。①硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：_______________。②硒，熔点27 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：________________。③溴化钾，无色晶体，熔融状态或溶于水中都能导电_________。④碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：_________。⑤溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：____________。⑥五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：_______________。
[提示] 晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同，共价晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或其水溶液都能导电。共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异，一般共价晶体和分子晶体熔融态时都不能导电，另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。金属晶体都能导电。
(3)下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。
A．NaCl(含_______个Na＋，_______个Cl－)B．干冰(含_______个CO2)C．CaF2(含_______个Ca2＋，_______个F－)D．金刚石(含_______个C)E．体心立方(含_______个原子)F．面心立方(含_______个原子)
3．按要求填空：(1)晶体硅的晶胞类似于金刚石，则晶体硅中Si原子数与Si—Si键数之比为_________,28 g晶体硅中有_______ml共价键。(2)比较金刚石、SiC、晶体硅的熔、沸点，从高到低的顺序为：____________________________。(3)金刚石晶胞中相邻三个面心的C与顶角的C围成___________。
(2024·河北衡水高三检测)下列晶体分类中正确的一组是( )
微考点1 晶体类型的判断及性质的推测
[解析] A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。
判断晶体类型的两种常用方法 依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体。 依据晶体的熔点判断不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低。
【对点训练】 1．(2024·湖南长沙高三检测)下面有关晶体的叙述正确的是( )A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性
[解析] 金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子，A错误；离子晶体中一定存在离子键，可能有共价键，如NaOH中既有离子键又有共价键，分子晶体中肯定有分子间作用力，大多数有共价键，少数没有(如稀有气体)，B错误；分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，C错误；共价晶体中原子以共价键结合，共价键的键能较大，所以共价晶体的熔点高、硬度大，D正确。
2．(2024·山东青岛高三检测)下列数据是对应物质的熔点(℃)：据此做出的下列判断错误的是( )A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
[解析] 氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，A项正确；表中BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，B项错误；同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，C项正确；钠元素是ⅠA族元素，铝元素是ⅢA族元素，氧化钠与氧化铝都属于离子晶体，D项正确。
1．(2024·河北衡水高三检测)下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述正确的是( )A．Cl2>I2B．SiCl4PH3D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3
微考点2 不同晶体的熔、沸点的比较
[解析] A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但分子间存在氢键的熔、沸点高；D项属于分子式相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。
2．(2024·经典习题汇编)(1)(2022·山东卷，改编)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。则GaN的熔点____________(填“高于”或“低于”)AlN。(2)(2021·湖南卷，节选)晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)；硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如下表：
0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是__________(填化学式)，沸点依次升高的原因是_________________________________________________________________________。(3)(2022·全国乙卷，节选)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为_________。解释X的熔点比Y高的原因________________________________________。
SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子
质量依次增大，分子间作用力依次增大
CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体
[解析] (1)因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN的。(2)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，碳元素非金属性强于硅元素，碳硅键的键长小于硅硅键的键长、键能大于硅硅键的，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅；由题给熔沸点数据可知，0 ℃时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高。
(3)CsICl2发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体X为CsCl，红棕色液体Y为ICl；CsCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，ICl为分子晶体，熔化时，克服的是分子间作用力，因此CsCl的熔点比ICl的高。
不同晶体熔、沸点高低的比较 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，钠、铯等熔、沸点很低。
同种类型晶体熔、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，如金刚石>碳化硅>硅。(2)离子晶体一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(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、沸点反常升高，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CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>(4)金属晶体金属原子半径越小，价电子数越多，其金属键越强，金属熔、沸点越高，如Na
2．(2024·辽宁锦州模拟)金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )A．金刚砂属于共价晶体，其化学式为SiCB．金刚砂和金刚石中C的配位数相同
晶体熔、沸点比较的解题思维流程注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体，但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的。
1．(2024·山东宁津模拟)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
微考点3 常见的晶体结构
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，最小的环上有6个C原子D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
2．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_________、__________。(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的_____共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在_______共价键，还有_________________键。
π(或大π或p－pπ)
(5)金刚石晶胞含有_________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石 晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，列式表示碳原 子在晶胞中的空间占有率_______________(不要求计算结果)。
【对点训练】 1.(2024·山东泰安模拟)高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为－2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是( )
2．(2024·宁夏利通模拟)下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。
请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空)(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_______。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是______________________________________________________________________________________________________________________。
在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)
H2O分子之间存在氢键
(2)一般情况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。
(5)冰、干冰都是分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于冰中水分子间形成了氢键，使冰的熔点远高于干冰的熔点。
考点3 突破物质结构与性质综合题
知识梳理1．物质结构与性质重要考点解读(1)基于原子(或离子)结构的考查角度
(2)基于分子结构的考查角度
(3)基于晶体结构的考查角度
2．建构性质比较(或解释)类题的解题模板
3．原子分数坐标与投影图的分析(1)原子分数坐标分析①含义：原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。②原子分数坐标的确定方法。
“三步法”确定晶胞中原子的分数坐标
(2)投影图分析投影图主要考查数学学科三视图的知识，考查的是空间想象能力。要比较熟练掌握常见晶胞的投影特征。常见晶胞投影图总结如下：①面心立方晶胞及投影A．面心立方晶胞图
B．面心立方坐标轴方向投影图
C．面心立方体对角线方向投影图
②体心立方晶胞及投影图A．体心立方晶胞图
B．体心立方坐标轴方向投影图
C．体心立方体对角线方向投影图
[微点归纳] 分析晶胞投影图的方法(1)分析晶胞沿x轴方向、y轴方向、z轴方向的投影图，确定晶胞中各粒子的具体位置。(2)结合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度、原子的空间利用率等。(3)结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐标参数(或分数坐标)。
自主小练(2023·山东济宁模拟)光电材料[氟代硼铍酸钾晶体(KBe2BO3F2)等]是目前科学家特别关注的材料。其结构如图，其中氧原子已省略，图中的原子分别位于立方体的顶点、棱及面上，可由BeO、KBF4和B2O3在一定条件下制得，同时放出BF3气体。
(1)基态B原子中有______种能量不同的电子，存在未成对电子的能级电子云空间有_______种伸展方向。(2)KBe2BO3F2结构图中X表示_______(填元素符号)，组成元素中非金属元素的电负性由强到弱的顺序为______________(填元素符号)；BF中B原子的杂化方式为_______。(3)已知卤化物的水解机理分亲核水解和亲电水解。发生亲核水解的结构条件：中心原子具有δ＋和有空的价轨道；发生亲电水解的结构条件：中心原子有孤电子对，接受H2O的H＋进攻，则NCl3发生水解的产物是___________________。
[提示] (1)基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,1s、2s、2p能量不同，则有3种能量不同的电子；2p能级存在未成对电子，p能级电子云空间有3种伸展方向。
1．(2024·福建漳州检测)矿物药M具有补血功效，结构如图所示。X、Y、Z和W为原子序数依次增大的元素，原子序数之和为51，Y和Z 同主族，四种元素中只有W为金属，W3＋的价层电子为半充满结构。下列说法错误的是( )A．简单氢化物的稳定性：Y>ZB．该物质易被氧化，需密封保存C．W与Y之间可以形成多种化合物
微考点1 物质结构与性质的综合应用
2．(2024·广东汕头模拟)镍钴锰三元材料LiNixCyMnzO2是一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好等优点。(1)锰元素基态原子的电子排布式为___________________________________________，镍、钴、锰三种基态原子中未成对电子数最多是 _________。
1s22s22p63s23p63d54s2或
(2)镍可以形成多种配合物，如Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4等。①上述两种配合物都存在的化学键是________(填字母)。a．离子键 B.配位键c．极性键 D.非极性键②Ni(CO)4常温下难溶于水，易溶于CCl4中，可推知其为_______________(填“极性分子”或“非极性分子”)。③[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构为_____________________。
(3)MnO和CO具有相同的晶体类型，其熔点大小顺序为_________________。(4)锂离子电池目前广泛采用溶有LiPF6的碳酸酯作为电解液。①LiPF6各元素的第一电离能从大到小的顺序为______________。②常见溶剂碳酸乙烯酯( )中碳原子的杂化方式是_______________。
(5)LiCO2的晶胞是六棱柱，其结构如图所示，镍钴锰三元材料中Ni和Mn取代了部分C的位置：
晶胞中含Li原子数为_____，若晶胞的底边边长为a nm，高为c nm，x∶y∶z＝1∶1∶1，则LiNixCyMnzO2晶胞的密度为 __________________________________________g·cm－3(列出计算式)。[解析] (1)锰是25号元素，则锰元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2，镍、钴、锰三种基态原子的价层电子排布式分别为3d84s2、3d74s2、3d54s2，故它们基态原子中的未成对电子数分别为2、3、5，则未成对电子数最多的是Mn。
(3)由于MnO和CO均为离子晶体，它们离子所带电荷数相同，Mn2＋的半径大于C2＋的半径，故MnO的离子键比CO的离子键弱，故其熔点大小顺序为CO>MnO。(4)①根据第一电离能的变化规律：同一周期主族元素从左往右电离能呈增大趋势，第ⅡA族与第ⅢA族、第ⅤA族与第ⅥA族反常，同一主族从上往下电离能依次减小，故LiPF6各元素的第一电离能从大到小的 顺序为F>P>Li；②常见溶剂碳酸乙烯酯( )中含有碳氧双键的C原子周围形成了3个σ键，则该原子采用sp2杂化，其余碳原子周围形成了4个σ键，采用sp3杂化。
判断中心原子的杂化轨道类型(1)根据价层电子对数判断
晶胞计算中的重要关系
计算晶体的密度：对于立方晶胞，可建立如下求算途径
2．(2022·山东卷，16节选)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：
(1)基态Ni原子的价电子排布式为___________，在元素周期表中位置为________________________。(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为________；x∶y∶z＝_____________；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是______________。
(3) 的碱性随N原子电子云密度的 增大而增强，其中碱性最弱的是_____________。
1．(2021·山东卷，16(4))XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示：(1)晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有_________个XeF2分子。
微考点2 原子分数坐标与投影图的分析
2．(2022·广东卷，20(6))我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
(1)X的化学式为___________________。(2)设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm－3，则X中相邻K 之间的最短距离为________________________nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。
[思路点拨] 解答本题的思路如下：
【对点训练】 1．(2024·山东德州模拟)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。(1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为_______________；该晶体的化学式为_____________。
(1)若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm，阿伏加德罗常数的值 为NA，晶体的密度为________________________g·cm－3(写出表达式)。(2)晶胞在x轴方向的投影图为_________(填标号)。
命 题 分 析近几年高考对于晶体结构与性质主要从两个方面切入：(1)认识不同晶体类型的特点。能从多角度、动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。(2)关于晶胞的计算。主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。近几年高考对于配合物的考查，以生产生活中应用的或者是新技术中出现的配合物为载体，考查配位键、配合物的组成以及σ键数目等内容，对于混合型晶体石墨主要考查其结构、用途，对于过渡晶体和超分子的考查仍在尝试探索中。
真 题 演 练1．(2023·北京，1,3分)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是( )A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电[解析] 金刚石、石墨和石墨炔中均有碳碳原子间的σ键，A正确；石墨中的碳原子采用sp2杂化，石墨炔中的碳原子采用sp2和sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石不能导电，D错误。
2．(2023·新课标，9,6分)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。
下列说法正确的是( )A．该晶体中存在N—H…O氢键B．基态原子的第一电离能：C
3．(2023·湖北，11,3分)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
[解析] 正戊烷与新戊烷均为分子晶体，新戊烷有支链，分子间作用力：正戊烷>新戊烷，沸点：正戊烷>新戊烷，A正确；AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，熔点：AlF3>AlCl3，B正确；羧基中羟基极性越强越易电离，酸性越强，C正确；Na2CO3与NaHCO3中阴离子电荷不同，晶格能不同，熔沸点不同，与溶解度无关，D错误。
羟基所连的基团吸引电子能力越强，羟基的极性越强。
4．(2023·湖南，11,3分)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )A．晶体最简化学式为KCaB6C6B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
5．(2023·山东，5,2分)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )A．与石墨相比，(CF)x导电性增强B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强C．(CF)x中C—C的键长比C—F短D．1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
6．(2023·山东，16,12分)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为_______________，HOF水解反应的产物为_________________(填化学式)。
(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键( )。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为_______；O—Cl—O键角_______Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因______________________________________________________________________________。
ClO2中存在大π键，Cl2O中仅存在Cl—O
σ键，所以ClO2中Cl—O键的键长更短
(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式为______________________________________________。若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物 X的密度ρ＝_____________g·cm－3(用含NA的代数式表示)。
CuCl2＋4K＋2F2 KCl
[解析] (1)常温常压下HOF为无色气体，说明其沸点低，可推知固态HOF为分子晶体；F的电负性大于O，HOF水解时H＋与显负电性的F结合，OH－与显正电性的HO结合，生成HF和H2O2。(2)由于ClO2中存在大π键，故Cl原子必须有垂直于分子所在平面的未杂化的p轨道以参与形成大π键，因此Cl原子的轨道杂化方式为sp2；ClO2中Cl原子为sp2杂化，Cl2O中Cl原子为sp3杂化，因此O—Cl—O键角更大。
1．晶体是由无数个晶胞堆积得到的。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。2．晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。
3．四种晶体类型(1)分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。(2)构成共价晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比的关系，不是分子式。(3)金属键无方向性和饱和性，通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。(4)离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。
4．判断熔点高低的一般规律共价晶体>离子晶体>分子晶体
考点1 物质的聚集状态与晶体常识
知识梳理1．物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化(物理变化、分子间距离发生变化)
(2)等离子体和离子液体(气态和液态物质不一定都由分子构成)等离子体是由____________、阳离子和_______________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由____________组成的液体物质。(3)还有更多的物质聚集状态，如晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的_____________、____________等。
2．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较
(2)获得晶体的三种途径。①_______________物质凝固。②____________物质冷却不经液态直接_________________。③溶质从溶液中____________。[微点归纳] (1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。
3．晶胞(1)定义：晶胞是描述晶体结构的_______________，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小重复单位。(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“_______________”构成晶体。①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞都是______________、取向相同。
(3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。(4)晶胞组成的计算——均摊法。
②方法：a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图：
b．“三棱柱”晶胞和“六棱柱”晶胞中不同位置粒子数的计算
[微点归纳] 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
(5)确定晶胞中粒子配位数的方法①晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的粒子是同种原子(或分子)，则某个原子(或分子)的配位数是指与该原子(或分子)等距离且最近的原子(或分子)的数目。②离子晶体的配位数：是指某个离子周围等距离且最近的带异种电荷离子的数目。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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。( )[提示] 由于晶体具有自范性，缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢得到修复，变为完美的立方体块。
(2)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。( )[提示] 晶体有固定熔点，非晶体没有，可以通过测熔点区分晶体和非晶体，但最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。(3)将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中属于物理变化。( )[提示] 将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中，生成硫酸铜、水，物质化学式发生变化，属于化学变化。
(4)凡有规则外形的固体一定是晶体。( )[提示] 非晶体也有规则的外形，如玻璃，所以具有规则外形的固体不一定是晶体。晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形，有固定的熔点、有各向异性，只有同时具备这三个条件的才是晶体。(5)晶胞一般为平行六面体，其排列遵循“无隙并置”而形成晶体。( )(6)晶胞一般有三套平行棱，三套平行面。( )(7)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。( )(8)冰和干冰晶体内部存在相互作用力相同，分子的堆积方式相同。( )
(9)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。( )[提示] 非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低。(10)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。( )[提示] 晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子排列是否有序，具有各向异性的固体一定是晶体。(11)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。( )(12)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。( )
2．(1)在金刚石晶体中最小碳环含有_____个C原子；每个C原子被______个最小碳环共用。(2)在干冰中粒子间作用力有__________________________。(3)含1 ml H2O的冰中形成氢键的数目为_________。(4)在NaCl晶体中，每个Na＋周围有_________个距离最近且相等的Na＋，每个Na＋周围有_______个距离最近且相等的Cl－，其空间结构为________________。(5)在CaF2晶体中，每个Ca2＋周围距离最近且等距离的F－有______个；每个F－周围距离最近且等距离的Ca2＋有______个。
3.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。(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)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为_____________(填角的度数)。
4．下图为离子晶体空间结构示意图，用M表示阳离子，用N表示阴离子( 表示阳离子， 表示阴离子)，写出各离子晶体的组成表达式：A_________、B__________、C_________。
1．下列有关晶体的叙述正确的是( )A．固体物质一定是晶体B．铁、冰、玻璃是晶体C．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高D．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
微考点1 晶体与非晶体的判断
[解析] 固体物质分为晶体和非晶体两种，故A错误；玻璃是非晶体，故B错误；非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低，故C错误；晶体中粒子在微观空间呈现周期性的有序排列，而非晶体中微粒排列无序，故D正确。
2．晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛应用。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
[解析] 晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越大越好，A项错误；晶体有固定的熔、沸点，B项错误；X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，C项正确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D项错误。
关于晶体与非晶体的认识误区 同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
【对点训练】 1．下列物质中前者为晶体，后者为非晶体的是( )A．白磷、蓝矾 B.陶瓷、塑料C．碘、橡胶 D.食盐、蔗糖[解析] A中白磷和蓝矾都是晶体；B中两者均为非晶体，C中碘为晶体，橡胶为非晶体；D中两者均为晶体。
2．(2024·福建龙岩月考)“劳动是一切幸福的源泉”。下列劳动所涉及的化学知识错误的是( )
[解析] 晶体具有规则的几何外形，结构粒子周期性有序排列，而非晶体结构粒子无序排列，因此可以利用X射线衍射测定晶体结构，故A正确；石墨转化为金刚石属于化学变化，石墨属于混合型晶体，而金刚石为共价晶体，晶体类型发生改变，故B错误；原子中电子的跃迁，会吸收或释放不同波长的光，形成炫丽灯光，故C正确；DNA分子两条链间的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，故D正确。
1.如图所示晶体结构是一种具有优良的压电、光电等功能的晶体材料的最小结构单元(晶胞)。晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数和这种晶体材料的化学式分别是(各元素所带电荷均已略去)( )A．8；BaTi8O12 B.8；BaTi4O9C．6；BaTiO3 D.3；BaTi2O3
微考点2 晶胞中粒子数目的相关计算、物质化学式的确定
2．(1)(2022·辽宁卷，18(6))某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为188 g·ml－1，则M元素为_________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_________。
(2)(2021·天津卷，13(2))用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为_________。每个晶胞B中含Fe原子数为______。
【对点训练】 1．如图是Mn和Bi形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( )A．Mn2Bi B.MnBi C.MnBi3 D.Mn4Bi3
2．某晶体结构最小的重复单元如图所示。A为阴离子，在立方体内，B为阳离子，分别在顶角和面上，则该晶体的化学式为( )A．B2A B.BA2 C.B7A4 D.B4A7
(2024·辽宁六校协作体联考)氮化钼作为锂离子电池负极材料具有很好的发展前景。它属于填隙式氮化物，N原子部分填充在M原子立方晶格的八面体空隙中，晶胞结构如图所示，其中氮化钼晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
微考点3 计算晶体的密度和粒子之间的距离
【对点训练】 1．(2023·湖北十堰模拟)Mg2Si具有反萤石结构，晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a nm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
2．(2024·辽宁师大附中模拟)磷锡青铜合金广泛用于仪表中的耐磨零件和抗磁元件的制作。其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数为a pm，下列说法不正确的是( )A．磷锡青铜的化学式为Cu3SnPB．该晶胞中与Cu原子等距离且最近的 Sn原子有4个C．三种元素Cu、Sn、P在元素周期表中分别处于d区、p区、p区
确定晶体的化学式
计算晶体的密度 计算晶体中微粒间距离的方法
晶体结构的相关计算(1)晶胞计算公式(立方晶胞)。a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 ml晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该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)。
考点２ 常见晶体结构与性质
知识梳理1．分子晶体(1)定义：只含____________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______________相互吸引，分子内原子之间以____________结合。
(3)常见的分子晶体。①所有___________________，如水、硫化氢、氨、甲烷、卤化氢(HX)等。②部分__________________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。③部分_________________，如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数____________的晶体，如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
(4)物理性质。分子晶体熔、沸点较_________，硬度较_________，不导电，分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。
(5)分子晶体的结构特征
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有______个。
②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1 ml H2O的冰中，最多可形成______ml“氢键”。
2．共价晶体(1)相邻原子通过_____________相互结合形成的晶体，整块晶体是一个_________________________结构。(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的__________键相结合，因此一般熔点很________，硬度很_______，难溶于常见溶剂，一般不导电。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越_______，键能越_______，晶体的熔点越_______。
(3)常见共价晶体及物质类别①某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。③极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。
(4)常见共价晶体结构①金刚石晶体
a．每个碳与相邻_______个碳以共价键结合，形成_____________结构，键角均为________________。b．每个金刚石晶胞中含有______个碳原子，最小的碳环为_______元环，并且不在同一平面，碳原子为_______杂化。d．C原子数与C—C键数之比为_______,12 g金刚石中有______ml共价键。
e．密度＝_______________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。②低温石英的结构中有顶角相连的_____________________形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。另一种SiO2晶体晶胞结构如图：
a．SiO2晶体中最小的环为______元环，即：每个环上有_________个O，________个Si。c．每个Si原子被_______个十二元环共用，每个O原子被____个十二元环共用。
d．每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有________个O原子。e．硅原子与Si—O共价键个数比为__________,1 ml SiO2晶体中有______ml共价键。f．密度＝___________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。
③SiC、BP、AlN晶体a．每个原子与另外4个不同种类的原子形成______________结构。
3．离子晶体(1)离子键及其影响因素①概念：_________________之间通过____________形成的化学键。②影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越______。提醒：离子键没有方向性和饱和性。
(2)离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(3)离子晶体的性质①熔、沸点_________，难挥发，硬度_________，难以压缩。②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。③一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶。
(4)常见离子晶体的结构①NaCl晶胞NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有____个，构成 ______体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有_______个，构成__________体，由此可推知晶体的化学式为_____________。
②CsCl晶胞 离子间存在较强的离子键，使得晶体的硬度较大，难以压缩，具有较高熔点和沸点CaCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有_______个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有______个，它们均构成____________体，由此可推知晶体的化学式为___________。
a．每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有_______个，构成正八面体。b．每个晶胞中实际拥有的Cs＋有______个，Cl－有_______个。
③ZnS晶体a．1个ZnS晶胞中，有______个S2－，有_______个Zn2＋。b．Zn2＋的配位数为_______，S2－的配位数为_______。
④CaF2晶体a．1个CaF2晶胞中，有_______个Ca2＋，有_______个F－。b．CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋的配位数是_______，F－的配位数是_______。
石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数为_________，碳原子采取的杂化方式是___________。
5．金属晶体(1)金属键①概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。②成键粒子是__________________和_______________。
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__________和_________。原子半径越大、价电子数越少，金属键越_________；反之，金属键越_________。b．金属键越强，金属的熔、沸点越_______，硬度越_________。如：熔点最高的金属是_________，硬度最大的金属是_________。提醒：金属键没有方向性和饱和性。
(2)金属晶体①在金属晶体中，原子间以__________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)金属晶体的物理性质及解释
6．过渡晶体(1)纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的________。(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数表中四种氧化物晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。( )(2)由原子构成的晶体一定是共价晶体。( )[提示] 如氦气是由原子构成，但是分子晶体。(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。( )[提示] 金属晶体的熔点有的很高，有的很低，有些比分子晶体的熔点低。如金属汞晶体的熔点比部分分子晶体的熔点低。
(4)金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。( )[提示] 如AlCl3等属于分子晶体。(5)共价晶体的熔点一定比离子晶体高。( )[提示] 如离子晶体MgO的熔点(2 800 ℃)比共价晶体SiO2(1 600 ℃)的高。(6)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。( )[提示] 根据所给性质：熔点低、相似相溶判断为分子晶体。
(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。( )[提示] 晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体，只要有阴离子一定有阳离子。(8)分子晶体中都含有共价键。( )[提示] 稀有气体分子晶体中不含共价键。(9)干冰升华时，碳氧共价键被破坏。( )[提示] 分子晶体发生物态变化时，破坏分子间作用力。
(10)共价晶体中共价键越弱，熔点越低。( )[提示] 共价晶体物态变化时要破坏共价键，共价键越强，熔点越高。(11)共价晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( )[提示] 金刚石晶体中只含有非极性共价键。(12)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。( )[提示] 金属汞在常温下为液体。
(13)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。( )[提示] 有些金属晶体熔点很高，如钨，熔点达到几千度。(14)碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60，其熔点由高到低的顺序为C60>金刚石>石墨。( )[提示] 石墨的熔点高于金刚石，金刚石的熔点又比C60的熔点高很多。(15)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。( )[提示] 钠原子为体心立方堆积，配位数为8。
(16)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。( )[提示] 金属镁为六方最密堆积，配位数为12。(17)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。( )[提示] Na＋周围最近的6个Cl－构成正八面体。(18)冰和碘晶体中相互作用力相同。( )[提示] 冰中含有氢键、氢氧极性共价键，碘晶体中不含氢键、含有碘碘非极性共价键，二者相互作用力不相同。
(19)30 g SiO2中含有硅氧键个数为NA。( )
2．(1)下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围等距离且紧邻8个Cl－D．干冰晶体中，每个CO2分子周围等距离且紧邻12个CO2分子
(2)分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。①硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：_______________。②硒，熔点27 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：________________。③溴化钾，无色晶体，熔融状态或溶于水中都能导电_________。④碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：_________。⑤溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：____________。⑥五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：_______________。
[提示] 晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同，共价晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或其水溶液都能导电。共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异，一般共价晶体和分子晶体熔融态时都不能导电，另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。金属晶体都能导电。
(3)下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。
A．NaCl(含_______个Na＋，_______个Cl－)B．干冰(含_______个CO2)C．CaF2(含_______个Ca2＋，_______个F－)D．金刚石(含_______个C)E．体心立方(含_______个原子)F．面心立方(含_______个原子)
3．按要求填空：(1)晶体硅的晶胞类似于金刚石，则晶体硅中Si原子数与Si—Si键数之比为_________,28 g晶体硅中有_______ml共价键。(2)比较金刚石、SiC、晶体硅的熔、沸点，从高到低的顺序为：____________________________。(3)金刚石晶胞中相邻三个面心的C与顶角的C围成___________。
(2024·河北衡水高三检测)下列晶体分类中正确的一组是( )
微考点1 晶体类型的判断及性质的推测
[解析] A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。
判断晶体类型的两种常用方法 依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断由阴、阳离子形成离子键构成的晶体为离子晶体；由原子形成的共价键构成的晶体为共价晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体。 依据晶体的熔点判断不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，铯等熔点很低。
【对点训练】 1．(2024·湖南长沙高三检测)下面有关晶体的叙述正确的是( )A．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子B．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键C．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定D．共价晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性
[解析] 金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，所以晶体中有阳离子不一定存在阴离子，A错误；离子晶体中一定存在离子键，可能有共价键，如NaOH中既有离子键又有共价键，分子晶体中肯定有分子间作用力，大多数有共价键，少数没有(如稀有气体)，B错误；分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，C错误；共价晶体中原子以共价键结合，共价键的键能较大，所以共价晶体的熔点高、硬度大，D正确。
2．(2024·山东青岛高三检测)下列数据是对应物质的熔点(℃)：据此做出的下列判断错误的是( )A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
[解析] 氧化铝的熔点高，属于离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的是离子晶体，A项正确；表中BCl3、AlCl3和干冰均是分子晶体，B项错误；同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，如CO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，C项正确；钠元素是ⅠA族元素，铝元素是ⅢA族元素，氧化钠与氧化铝都属于离子晶体，D项正确。
1．(2024·河北衡水高三检测)下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述正确的是( )A．Cl2>I2B．SiCl4
微考点2 不同晶体的熔、沸点的比较
[解析] A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但分子间存在氢键的熔、沸点高；D项属于分子式相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。
2．(2024·经典习题汇编)(1)(2022·山东卷，改编)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al键、N—Ga键。则GaN的熔点____________(填“高于”或“低于”)AlN。(2)(2021·湖南卷，节选)晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)；硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如下表：
0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是__________(填化学式)，沸点依次升高的原因是_________________________________________________________________________。(3)(2022·全国乙卷，节选)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为_________。解释X的熔点比Y高的原因________________________________________。
SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子
质量依次增大，分子间作用力依次增大
CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体
[解析] (1)因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN的。(2)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，碳元素非金属性强于硅元素，碳硅键的键长小于硅硅键的键长、键能大于硅硅键的，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅；由题给熔沸点数据可知，0 ℃时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高。
(3)CsICl2发生非氧化还原反应，各元素化合价不变，生成无色晶体和红棕色液体，则无色晶体X为CsCl，红棕色液体Y为ICl；CsCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，ICl为分子晶体，熔化时，克服的是分子间作用力，因此CsCl的熔点比ICl的高。
不同晶体熔、沸点高低的比较 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，钠、铯等熔、沸点很低。
同种类型晶体熔、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，如金刚石>碳化硅>硅。(2)离子晶体一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(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、沸点反常升高，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CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>(4)金属晶体金属原子半径越小，价电子数越多，其金属键越强，金属熔、沸点越高，如Na
2．(2024·辽宁锦州模拟)金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是( )A．金刚砂属于共价晶体，其化学式为SiCB．金刚砂和金刚石中C的配位数相同
晶体熔、沸点比较的解题思维流程注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体，但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的。
1．(2024·山东宁津模拟)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
微考点3 常见的晶体结构
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋C．在金刚石晶体中，最小的环上有6个C原子D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
2．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_________、__________。(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的_____共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在_______共价键，还有_________________键。
π(或大π或p－pπ)
(5)金刚石晶胞含有_________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石 晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，列式表示碳原 子在晶胞中的空间占有率_______________(不要求计算结果)。
【对点训练】 1.(2024·山东泰安模拟)高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构。晶体中氧的化合价部分为0，部分为－2。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞。下列说法正确的是( )
2．(2024·宁夏利通模拟)下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。
请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空)(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是_______。(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________________。(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是______________________________________________________________________________________________________________________。
在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)
H2O分子之间存在氢键
(2)一般情况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。
(5)冰、干冰都是分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于冰中水分子间形成了氢键，使冰的熔点远高于干冰的熔点。
考点3 突破物质结构与性质综合题
知识梳理1．物质结构与性质重要考点解读(1)基于原子(或离子)结构的考查角度
(2)基于分子结构的考查角度
(3)基于晶体结构的考查角度
2．建构性质比较(或解释)类题的解题模板
3．原子分数坐标与投影图的分析(1)原子分数坐标分析①含义：原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。②原子分数坐标的确定方法。
“三步法”确定晶胞中原子的分数坐标
(2)投影图分析投影图主要考查数学学科三视图的知识，考查的是空间想象能力。要比较熟练掌握常见晶胞的投影特征。常见晶胞投影图总结如下：①面心立方晶胞及投影A．面心立方晶胞图
B．面心立方坐标轴方向投影图
C．面心立方体对角线方向投影图
②体心立方晶胞及投影图A．体心立方晶胞图
B．体心立方坐标轴方向投影图
C．体心立方体对角线方向投影图
[微点归纳] 分析晶胞投影图的方法(1)分析晶胞沿x轴方向、y轴方向、z轴方向的投影图，确定晶胞中各粒子的具体位置。(2)结合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度、原子的空间利用率等。(3)结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐标参数(或分数坐标)。
自主小练(2023·山东济宁模拟)光电材料[氟代硼铍酸钾晶体(KBe2BO3F2)等]是目前科学家特别关注的材料。其结构如图，其中氧原子已省略，图中的原子分别位于立方体的顶点、棱及面上，可由BeO、KBF4和B2O3在一定条件下制得，同时放出BF3气体。
(1)基态B原子中有______种能量不同的电子，存在未成对电子的能级电子云空间有_______种伸展方向。(2)KBe2BO3F2结构图中X表示_______(填元素符号)，组成元素中非金属元素的电负性由强到弱的顺序为______________(填元素符号)；BF中B原子的杂化方式为_______。(3)已知卤化物的水解机理分亲核水解和亲电水解。发生亲核水解的结构条件：中心原子具有δ＋和有空的价轨道；发生亲电水解的结构条件：中心原子有孤电子对，接受H2O的H＋进攻，则NCl3发生水解的产物是___________________。
[提示] (1)基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1,1s、2s、2p能量不同，则有3种能量不同的电子；2p能级存在未成对电子，p能级电子云空间有3种伸展方向。
1．(2024·福建漳州检测)矿物药M具有补血功效，结构如图所示。X、Y、Z和W为原子序数依次增大的元素，原子序数之和为51，Y和Z 同主族，四种元素中只有W为金属，W3＋的价层电子为半充满结构。下列说法错误的是( )A．简单氢化物的稳定性：Y>ZB．该物质易被氧化，需密封保存C．W与Y之间可以形成多种化合物
微考点1 物质结构与性质的综合应用
2．(2024·广东汕头模拟)镍钴锰三元材料LiNixCyMnzO2是一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好等优点。(1)锰元素基态原子的电子排布式为___________________________________________，镍、钴、锰三种基态原子中未成对电子数最多是 _________。
1s22s22p63s23p63d54s2或
(2)镍可以形成多种配合物，如Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4等。①上述两种配合物都存在的化学键是________(填字母)。a．离子键 B.配位键c．极性键 D.非极性键②Ni(CO)4常温下难溶于水，易溶于CCl4中，可推知其为_______________(填“极性分子”或“非极性分子”)。③[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构为_____________________。
(3)MnO和CO具有相同的晶体类型，其熔点大小顺序为_________________。(4)锂离子电池目前广泛采用溶有LiPF6的碳酸酯作为电解液。①LiPF6各元素的第一电离能从大到小的顺序为______________。②常见溶剂碳酸乙烯酯( )中碳原子的杂化方式是_______________。
(5)LiCO2的晶胞是六棱柱，其结构如图所示，镍钴锰三元材料中Ni和Mn取代了部分C的位置：
晶胞中含Li原子数为_____，若晶胞的底边边长为a nm，高为c nm，x∶y∶z＝1∶1∶1，则LiNixCyMnzO2晶胞的密度为 __________________________________________g·cm－3(列出计算式)。[解析] (1)锰是25号元素，则锰元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2，镍、钴、锰三种基态原子的价层电子排布式分别为3d84s2、3d74s2、3d54s2，故它们基态原子中的未成对电子数分别为2、3、5，则未成对电子数最多的是Mn。
(3)由于MnO和CO均为离子晶体，它们离子所带电荷数相同，Mn2＋的半径大于C2＋的半径，故MnO的离子键比CO的离子键弱，故其熔点大小顺序为CO>MnO。(4)①根据第一电离能的变化规律：同一周期主族元素从左往右电离能呈增大趋势，第ⅡA族与第ⅢA族、第ⅤA族与第ⅥA族反常，同一主族从上往下电离能依次减小，故LiPF6各元素的第一电离能从大到小的 顺序为F>P>Li；②常见溶剂碳酸乙烯酯( )中含有碳氧双键的C原子周围形成了3个σ键，则该原子采用sp2杂化，其余碳原子周围形成了4个σ键，采用sp3杂化。
判断中心原子的杂化轨道类型(1)根据价层电子对数判断
晶胞计算中的重要关系
计算晶体的密度：对于立方晶胞，可建立如下求算途径
2．(2022·山东卷，16节选)研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为Ni(CN)x·Zn(NH3)y·zC6H6的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出)，每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°。回答下列问题：
(1)基态Ni原子的价电子排布式为___________，在元素周期表中位置为________________________。(2)晶胞中N原子均参与形成配位键，Ni2＋与Zn2＋的配位数之比为________；x∶y∶z＝_____________；晶胞中有d轨道参与杂化的金属离子是______________。
(3) 的碱性随N原子电子云密度的 增大而增强，其中碱性最弱的是_____________。
1．(2021·山东卷，16(4))XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示：(1)晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有_________个XeF2分子。
微考点2 原子分数坐标与投影图的分析
2．(2022·广东卷，20(6))我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。
(1)X的化学式为___________________。(2)设X的最简式的式量为Mr，晶体密度为ρ g·cm－3，则X中相邻K 之间的最短距离为________________________nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。
[思路点拨] 解答本题的思路如下：
【对点训练】 1．(2024·山东德州模拟)一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示。(1)晶胞棱边夹角均为90°，晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中，则四面体空隙的占有率为_______________；该晶体的化学式为_____________。
(1)若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm，阿伏加德罗常数的值 为NA，晶体的密度为________________________g·cm－3(写出表达式)。(2)晶胞在x轴方向的投影图为_________(填标号)。
命 题 分 析近几年高考对于晶体结构与性质主要从两个方面切入：(1)认识不同晶体类型的特点。能从多角度、动态地分析不同晶体的组成及相应物质的性质。(2)关于晶胞的计算。主要考查晶体类型、四种晶体的区别、晶体的结构特点以及晶胞的相关计算。近几年高考对于配合物的考查，以生产生活中应用的或者是新技术中出现的配合物为载体，考查配位键、配合物的组成以及σ键数目等内容，对于混合型晶体石墨主要考查其结构、用途，对于过渡晶体和超分子的考查仍在尝试探索中。
真 题 演 练1．(2023·北京，1,3分)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。
下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是( )A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化C．三种物质的晶体类型相同D．三种物质均能导电[解析] 金刚石、石墨和石墨炔中均有碳碳原子间的σ键，A正确；石墨中的碳原子采用sp2杂化，石墨炔中的碳原子采用sp2和sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石不能导电，D错误。
2．(2023·新课标，9,6分)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。
下列说法正确的是( )A．该晶体中存在N—H…O氢键B．基态原子的第一电离能：C
3．(2023·湖北，11,3分)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
[解析] 正戊烷与新戊烷均为分子晶体，新戊烷有支链，分子间作用力：正戊烷>新戊烷，沸点：正戊烷>新戊烷，A正确；AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，熔点：AlF3>AlCl3，B正确；羧基中羟基极性越强越易电离，酸性越强，C正确；Na2CO3与NaHCO3中阴离子电荷不同，晶格能不同，熔沸点不同，与溶解度无关，D错误。
羟基所连的基团吸引电子能力越强，羟基的极性越强。
4．(2023·湖南，11,3分)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )A．晶体最简化学式为KCaB6C6B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
5．(2023·山东，5,2分)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )A．与石墨相比，(CF)x导电性增强B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强C．(CF)x中C—C的键长比C—F短D．1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
6．(2023·山东，16,12分)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：(1)－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为_______________，HOF水解反应的产物为_________________(填化学式)。
(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键( )。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为_______；O—Cl—O键角_______Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因______________________________________________________________________________。
ClO2中存在大π键，Cl2O中仅存在Cl—O
σ键，所以ClO2中Cl—O键的键长更短
(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为＋2。上述反应的化学方程式为______________________________________________。若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物 X的密度ρ＝_____________g·cm－3(用含NA的代数式表示)。
CuCl2＋4K＋2F2 KCl
[解析] (1)常温常压下HOF为无色气体，说明其沸点低，可推知固态HOF为分子晶体；F的电负性大于O，HOF水解时H＋与显负电性的F结合，OH－与显正电性的HO结合，生成HF和H2O2。(2)由于ClO2中存在大π键，故Cl原子必须有垂直于分子所在平面的未杂化的p轨道以参与形成大π键，因此Cl原子的轨道杂化方式为sp2；ClO2中Cl原子为sp2杂化，Cl2O中Cl原子为sp3杂化，因此O—Cl—O键角更大。
1．晶体是由无数个晶胞堆积得到的。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。2．晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。
3．四种晶体类型(1)分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。(2)构成共价晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比的关系，不是分子式。(3)金属键无方向性和饱和性，通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。(4)离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。
4．判断熔点高低的一般规律共价晶体>离子晶体>分子晶体
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