备战2025届新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28讲晶体结构与性质课件

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1.了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞。2.借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。
考点一　物质的聚集状态　晶体与非晶体
考点二　四种常见晶体类型
答题模板3 晶体熔、沸点的比较及原因分析
考点一物质的聚集状态　晶体与非晶体
1.物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化属于物理变化。(2)等离子体和离子液体等离子体是由________、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。 
气态和液态物质不一定都由分子构成
2.晶体和非晶体(1)晶体和非晶体的比较
(2)获得晶体的三条途径①____________物质凝固; ②____________物质冷却不经液态直接凝固(凝华); ③溶质从溶液中____________。 
3.晶胞(1)定义晶胞是描述晶体结构的____________,是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。 (2)晶胞的特点相邻晶胞之间没有__________,所有晶胞__________排列, __________相同。
晶体中晶胞的排列——无隙并置
(3)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算——均摊法
考向1 物质的聚集状态、晶体与非晶体例1(2023·广东江门期末)下列关于晶体的说法正确的是(　　)①晶体中原子呈周期性有序排列,有自范性;非晶体中原子排列相对无序,无自范性②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子③晶体中分子间作用力越大,分子越稳定④氯化钠熔化时离子键被破坏⑤晶体尽可能采取紧密堆积方式,以使其变得比较稳定⑥CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6A.①②③B.②③④C.②③⑥D.①④⑤
解析 ①晶体中原子呈周期性有序排列,且有自范性,非晶体中原子排列相对无序,无自范性,可以用衍射方法鉴别晶体和非晶体,故正确;②晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体,故错误;③分子晶体的稳定性与化学键有关,共价键越强,稳定性越强,故错误;④氯化钠属于离子晶体,离子晶体熔化时破坏离子键,故正确;⑤在以没有方向性和饱和性的作用力结合形成晶体时,晶体尽量采取紧密堆积方式以使其变得比较稳定,故正确;⑥CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8,NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6,故错误;选D。
[对点训练1]下列关于晶体和非晶体的说法不正确的是(　　)A.破损的胆矾晶体能在饱和CuSO4溶液中自动变成规则的多面体形B.晶体某些物理性质的各向异性反映了晶体内部质点排列的有序性C.实验室中可利用导电性区别晶体和玻璃体D.固体SiO2可能是晶体,也可能是非晶体
解析 晶体除了金属外,一般都不导电,玻璃体是一种无规则结构的非晶态固体,不导电,故不能利用导电性区分晶体和玻璃体,C错误;固体SiO2可能是晶体(如水晶),也可能是非晶体(如玛瑙),D正确。
考向2 晶胞的结构及相关计算例2(2023·广东广州二中检测)石墨烯可转化为富勒烯(C60),科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其立方晶胞结构如图所示,晶胞边长为a pm。下列说法不正确的是(　　)
1.四种类型晶体的比较
金属阳离子和自由电子
2.金属键的本质——“电子气理论”
3.重要晶体结构模型及分析(1)共价晶体
金刚石晶体中,每个C与另外________个C形成共价键,C—C之间的夹角是109°28',最小的环是________元环。含有1 ml碳的金刚石中,形成的共价键为________ ml。 
(2)分子晶体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________个水分子以氢键相连接,含1 ml H2O的冰中,最多可形成________氢键。 
①NaCl型:在晶体中,每个Na+同时吸引_____个Cl-,每个Cl-同时吸引_____个Na+,配位数均为_____。每个晶胞含_____个Na+和_____个Cl-。 ②CsCl型:在晶体中,每个Cs+吸引_____个Cl-,每个Cl-吸引_____个Cs+,配位数均为_____。 
石墨晶体结构石墨层状晶体中,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________。 
考向1 常见晶体类型及判断例1现有四组物质及熔点数据(℃):
回答下列问题:(1)Ⅰ组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________。(2)Ⅱ组晶体共同的物理性质是________________(填序号)。 ①有金属光泽　②导电性　③导热性　④延展性(3)Ⅲ组中HF的熔点反常,其原因是________________________________________________。 (4)Ⅳ组晶体可能具有的性质是________________(填序号)。 ①硬度特别小　②水溶液能导电　③固体能导电　④熔融状态能导电
HF分子间能形成氢键,其熔化时消耗的能量更多
解析 (1)Ⅰ组物质的熔点很高,属于共价晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)Ⅱ组都是碱金属,属于金属晶体,共同物理性质有①②③④。(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)Ⅳ组物质都是碱金属形成的盐,属于离子晶体,可能具有②④两种性质。
[对点训练1] (2023·广东广州期末)化学学习中常采用“类推”思维,下列类推合理的是(　　)A.硫粉易溶于CS2,可类推硫粉易溶于CCl4B.CO2是分子晶体,可类推SiO2为分子晶体C.Al2O3属于共价晶体,可类推Na2O属于共价晶体D.NaCl晶体中阴、阳离子的配位数均为6,可类推CsCl晶体中的配位数均为6
解析 CS2为直线形,CCl4为正四面体,二者均为非极性分子,按“相似相溶”原理,硫粉易溶于CS2,可类推硫粉易溶于CCl4,A正确;SiO2中硅、氧原子通过共价键结合,为共价晶体,B错误;通常,Na2O由钠离子和氧离子通过离子键结合,属于离子晶体,C错误;铯离子半径比钠离子半径大得多,CsCl晶体中阴、阳离子的配位数均为8,D错误。
考向2 不同晶体熔、沸点的比较例2(2023·广东广州六中检测)如图为几种晶体或晶胞的结构示意图,下列说法错误的是(　　)
A.冰晶胞类似金刚石晶胞,冰晶胞内水分子间以共价键结合B.在金刚石晶胞中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶2C.碘单质是分子晶体,碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大D.金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为金刚石>MgO>碘单质
[对点训练2] 根据下表数据判断错误的是(　　)
A.表格中的物质涉及三种晶体类型B.含铝的化合物不一定是离子晶体C.BCl3和CO2的熔点差异是由于键长不同D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
解析 干冰是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,氟化铝为离子晶体,则表格中的物质涉及三种晶体类型,A正确;氯化铝的熔点较低,属于分子晶体,而氧化铝、氟化铝为离子晶体,B正确;BCl3和CO2均为分子晶体,两者熔点差异是由于分子间的作用力不同,C错误;氧化钠和氧化铝都是离子晶体,所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,D正确。
2.(2022·湖北卷)某立方卤化物可用于制作光电材料,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A.Ca2+的配位数为6B.与F-距离最近的是K+C.该物质的化学式为KCaF3D.若F-换为Cl-,则晶胞棱长将改变
进阶2 练热点·提素能3.(2023·广东清远第一中学模拟)几种工业上常见的晶体晶胞或结构(氟化钙、氯化铵、氯化铝)如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.图1中正负离子的配位数分别为4和8B.熔点:图2所示物质>图1所示物质C.图3中与体心原子等距离且最近的顶点原子有8个D.图3中只存在离子键
4.(2023·广东江门一模)已知MgO具有NaCl型晶体结构,其结构如图所示。则每个Mg2+周围距离最近的Mg2+个数为_________。已知MgO晶胞边长为0.4 nm,则MgO的密度为_____________ g·cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值,只需列出算式)。 
进阶3 研真题·明考向5.(2023·北京卷)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 原子间优先形成σ键,三种物质中均存在σ键,A正确;金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化,石墨中所有碳原子均采用sp2杂化,石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化,碳碳三键上的碳原子采用sp杂化,B错误;金刚石为共价晶体,石墨炔为分子晶体,石墨为混合型晶体,C错误;金刚石不能导电,D错误。
6.(2023·湖南卷)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(　　)
答题模板3晶体熔、沸点的比较及原因分析
答题模板(1)不同类型晶体的熔、沸点比较 [答题模板]×××是×××晶体,而×××为××× 晶体。 (2)同种类型晶体的熔、沸点比较 ①分子晶体 [答题模板]a.都是分子晶体,×××存在氢键,而× ××只存在较弱的范德华力。 b.都是分子晶体,都只存在范德华力,×××的相对 分子质量大,范德华力大,其熔、沸点高。c.都 是 分 子 晶 体,二 者 的 相 对 分 子 质 量 相 同 (或 相 近),×××的极性大,其熔、沸点高。
②共价晶体[答题模板]都是共价晶体,×××的键长短,键能大, 其熔、沸点高。 ③离子晶体 [答题模板]都是离子晶体,××离子的半径小,所带 电荷多,则×××的离子键强,其熔、沸点高。
1.(2023·全国乙卷,35节选)已知一些物质的熔点数据如下表:
Na与Si均为第三周期元素。NaCl熔点明显高于SiCl4。原因是________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因_________________________。 
NaCl是离子晶体,SiCl4是分子晶体
SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点依次升高。同是分子晶体,范德华力随着相对分子质量的增加而增大
2.(2022·浙江1月选考卷,26节选)四种晶体的熔点数据如表:
CF4和SiF4熔点相差较小,BF3和AlF3熔点相差较大,原因是_______________________________。 
CF4和SiF4都是分子晶体,分子间作用力相差较小,熔点相差较小;BF3是分子晶体,AlF3是离子晶体,破坏离子键需要能量多得多,故熔点相差较大
3.(2022·全国乙卷,35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: _______________________________。 
CsCl是离子晶体,ICl是分子晶体
4.(1)(2021·海南卷,19节选)MnS晶胞与NaCl晶胞属于同种类型,如图所示。前者的熔点明显高于后者,其主要原因是__________________________。
(2)(2021·湖南卷,18节选)晶体硅和碳化硅熔点较高的是________(填化学式)。 
MnS中阴、阳离子所带电荷数比NaCl的多,离子键强度更大