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第六章 第二十九讲 晶体结构与性质-2025年高考化学一轮总复习课件
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这是一份第六章 第二十九讲 晶体结构与性质-2025年高考化学一轮总复习课件，共60页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，阳离子，周期性有序，各向异性，各向同性，X射线衍射，基本单元，考点二，金属阳离子和自由电子等内容，欢迎下载使用。
1．物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化
(2)等离子体和离子液体
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
(2023·广东卷，节选)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰，则NH4Al(OH)2CO3属于_________(填“晶体”或“非晶体”)。
3.晶胞(1)概念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
(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”
考向一 确定晶胞中粒子数及晶体的化学式 [例1] (1)(2023·广东卷，节选)由CCl2可制备AlxCOy晶体，其立方晶胞如图1。Al与O最小间距大于C与O最小间距，x、y为整数，则C在晶胞中的位置为________；晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为________。
(2)(2023·浙江1月选考卷，节选)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图2。该晶体类型是________，该化合物的化学式为________。答案：(1)体心 12 (2)共价晶体 SiP2
(1)x、y为整数，Al与O的最小间距大于C与O的最小间距，根据图中信息可知， 为C， 为O， 为Al，则C、Al都只有一个原子，而氧原子有3个，C在晶胞中的位置为体心。以顶角Al为例分析，一个横截面有4个面心的氧原子，三个横截面共12个，因此晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为12。
[练1] (1)(2022·辽宁卷，节选)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶角均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶角均为氢原子。若其摩尔质量为188 g/ml，则M元素为______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价层电子排布式为________。
(2)(2021·天津卷，节选)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________。答案：(1)Fe 3d6 (2)8 4
考向二 晶胞的结构及相关计算[例2] (2023·辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )
计算晶体的密度、原子空间利用率的方法(1)分析晶胞中粒子所处的位置，根据晶胞的结构确定粒子的共用情况，确定每个晶胞中占有该粒子的份额，利用“均摊法”计算每个晶胞中含有粒子数，继而根据粒子个数比确定晶体的化学式。
[练2] (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( )
1．四种类型晶体的比较
2.金属键的本质——“电子气理论”
3．教材中典型晶胞结构及分析(1)共价晶体
考向一 判断四种不同晶体类型[例1] (1)(2023·天津卷，节选)S8的晶体类型是________。(2)(2023·湖南卷，节选)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是_____________________________________________________________。(3)(2023·山东卷，节选)常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为____________。
(4)(2023·全国甲卷，节选)AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为__________键。答案：(1)分子晶体 (2)分子晶体 (3)分子晶体 (4)离子
(2)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，其沸点较低，故晶体Ga(CH3)3的晶体类型是分子晶体。(3)常温常压下，HOF为无色气体，说明HOF的沸点较低，故固态HOF的晶体类型是分子晶体。(4)AlF3的熔点为1 090 ℃，熔点较高，推测AlF3是离子晶体，铝氟之间的化学键为离子键。
判断晶体类型的两种常用方法(1)依据构成晶体的粒子和粒子间作用力判断由阴、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。(2)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。
[练1] (1)(2021·全国甲卷，节选)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。单晶硅的晶体类型为__________。(2)(2020·山东卷，节选)常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间结构为____________，其固体的晶体类型为____________。 答案：(1)共价晶体(2)正四面体形 分子晶体
考向二 不同晶体的熔、沸点的比较[例2] (2022·山东卷)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、N—Ga。下列说法错误的是( )A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化D．晶体中所有原子的配位数均相同
AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，均属于共价晶体，Al原子半径小于Ga，则N—Al的键长小于N—Ga，则N—Al的键能大于N—Ga，故GaN的熔点低于AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，N—Al、N—Ga都是极性键，B正确；金刚石中C原子均采取sp3杂化，由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似，推测晶体中所有原子均采取sp3杂化，C正确；金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，推测晶体中所有原子的配位数也是4，D正确。
[练2] 几种单质的沸点如图所示。下列推断正确的是( )A．d可能为共价晶体，h可能为分子晶体B．g可能为离子晶体，a可能为分子晶体C．g、h一定是分子晶体，e、f一定是金属晶体D．d可能为共价晶体，b一定是离子晶体
d的沸点高于3 000 ℃，则d可能为共价晶体或金属晶体(如钨)；h的沸点低于0 ℃，则h可能为分子晶体，A正确。g的沸点低于0 ℃，则g可能是分子晶体；a的沸点约1 000 ℃，可能为离子晶体，B错误。h的沸点低于0 ℃，可能是分子晶体；e、f的沸点较低，可能是分子晶体或金属晶体，C错误。d可能是共价晶体；b的沸点约1 000 ℃，可能是离子晶体或金属晶体，D错误。
1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )①SiO2和SO3 ②石墨和碘 ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮A．③④ B．③④⑤C．①③④ D．①②⑤
①SiO2是共价晶体，SO3是分子晶体；②石墨是混合型晶体，碘是分子晶体；③CO2和SO2均为先由共价键形成分子，再通过分子间作用力形成分子晶体，化学键类型和晶体类型均相同；④晶体硅和金刚石均为由共价键形成的共价晶体，化学键类型和晶体类型均相同；⑤晶体氖是分子晶体，晶体氮先由共价键形成分子，再通过分子间作用力形成分子晶体，晶体类型相同，但化学键类型不同。
2．(教材改编题)下表是钠、硅的卤化物及其熔点：
下列说法不正确的是( )A.钠的卤化物都是离子晶体，硅的卤化物都是分子晶体B．钠的卤化物的熔点与离子键的强弱有关C．硅的卤化物的熔点与范德华力的大小有关D．据此推测，熔点：NaI＞NaBr，SiI4＞SiBr4
由表示物质的熔点可知，钠的卤化物的熔点较高，都是离子晶体，其熔点与离子键的强弱有关；硅的卤化物的熔点较低，都是分子晶体，其熔点与范德华力的大小有关，A、B、C均正确。根据熔点变化规律，熔点：NaBr＞NaI，SiI4＞SiBr4，D错误。
3．(2024·辽宁沈阳市郊联体联考)一种氧化锌(M＝81 g/ml)的立方晶胞结构如图所示(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，下列说法错误的是( )
4．(2024·湖北省黄冈中学调研)Mg2Si晶体的晶胞示意图如图所示。每个Mg原子位于Si原子组成的四面体的中心，已知，Mg2Si的晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是( )
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
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，石墨为混合晶体，C错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D错误。
6．(2023·湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是( )
7．(1)(2023·全国甲卷，节选)AlF3结构属立方晶系，晶胞如图1所示，F－的配位数为______。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝__________ g/cm3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
(2)(2023·全国乙卷，节选)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图2所示，晶胞中含有________个Mg。该物质化学式为__________，B—B最近距离为____________。
1．物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化
(2)等离子体和离子液体
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
(2023·广东卷，节选)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰，则NH4Al(OH)2CO3属于_________(填“晶体”或“非晶体”)。
3.晶胞(1)概念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
(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”
考向一 确定晶胞中粒子数及晶体的化学式 [例1] (1)(2023·广东卷，节选)由CCl2可制备AlxCOy晶体，其立方晶胞如图1。Al与O最小间距大于C与O最小间距，x、y为整数，则C在晶胞中的位置为________；晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为________。
(2)(2023·浙江1月选考卷，节选)Si与P形成的某化合物晶体的晶胞如图2。该晶体类型是________，该化合物的化学式为________。答案：(1)体心 12 (2)共价晶体 SiP2
(1)x、y为整数，Al与O的最小间距大于C与O的最小间距，根据图中信息可知， 为C， 为O， 为Al，则C、Al都只有一个原子，而氧原子有3个，C在晶胞中的位置为体心。以顶角Al为例分析，一个横截面有4个面心的氧原子，三个横截面共12个，因此晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为12。
[练1] (1)(2022·辽宁卷，节选)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶角均为NH3配体；四面体中心为硼原子，顶角均为氢原子。若其摩尔质量为188 g/ml，则M元素为______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价层电子排布式为________。
(2)(2021·天津卷，节选)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________。答案：(1)Fe 3d6 (2)8 4
考向二 晶胞的结构及相关计算[例2] (2023·辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )
计算晶体的密度、原子空间利用率的方法(1)分析晶胞中粒子所处的位置，根据晶胞的结构确定粒子的共用情况，确定每个晶胞中占有该粒子的份额，利用“均摊法”计算每个晶胞中含有粒子数，继而根据粒子个数比确定晶体的化学式。
[练2] (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( )
1．四种类型晶体的比较
2.金属键的本质——“电子气理论”
3．教材中典型晶胞结构及分析(1)共价晶体
考向一 判断四种不同晶体类型[例1] (1)(2023·天津卷，节选)S8的晶体类型是________。(2)(2023·湖南卷，节选)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是_____________________________________________________________。(3)(2023·山东卷，节选)常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为____________。
(4)(2023·全国甲卷，节选)AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为__________键。答案：(1)分子晶体 (2)分子晶体 (3)分子晶体 (4)离子
(2)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，其沸点较低，故晶体Ga(CH3)3的晶体类型是分子晶体。(3)常温常压下，HOF为无色气体，说明HOF的沸点较低，故固态HOF的晶体类型是分子晶体。(4)AlF3的熔点为1 090 ℃，熔点较高，推测AlF3是离子晶体，铝氟之间的化学键为离子键。
判断晶体类型的两种常用方法(1)依据构成晶体的粒子和粒子间作用力判断由阴、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。(2)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。
[练1] (1)(2021·全国甲卷，节选)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。单晶硅的晶体类型为__________。(2)(2020·山东卷，节选)常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间结构为____________，其固体的晶体类型为____________。 答案：(1)共价晶体(2)正四面体形 分子晶体
考向二 不同晶体的熔、沸点的比较[例2] (2022·山东卷)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、N—Ga。下列说法错误的是( )A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化D．晶体中所有原子的配位数均相同
AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，均属于共价晶体，Al原子半径小于Ga，则N—Al的键长小于N—Ga，则N—Al的键能大于N—Ga，故GaN的熔点低于AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，N—Al、N—Ga都是极性键，B正确；金刚石中C原子均采取sp3杂化，由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似，推测晶体中所有原子均采取sp3杂化，C正确；金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，推测晶体中所有原子的配位数也是4，D正确。
[练2] 几种单质的沸点如图所示。下列推断正确的是( )A．d可能为共价晶体，h可能为分子晶体B．g可能为离子晶体，a可能为分子晶体C．g、h一定是分子晶体，e、f一定是金属晶体D．d可能为共价晶体，b一定是离子晶体
d的沸点高于3 000 ℃，则d可能为共价晶体或金属晶体(如钨)；h的沸点低于0 ℃，则h可能为分子晶体，A正确。g的沸点低于0 ℃，则g可能是分子晶体；a的沸点约1 000 ℃，可能为离子晶体，B错误。h的沸点低于0 ℃，可能是分子晶体；e、f的沸点较低，可能是分子晶体或金属晶体，C错误。d可能是共价晶体；b的沸点约1 000 ℃，可能是离子晶体或金属晶体，D错误。
1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )①SiO2和SO3 ②石墨和碘 ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮A．③④ B．③④⑤C．①③④ D．①②⑤
①SiO2是共价晶体，SO3是分子晶体；②石墨是混合型晶体，碘是分子晶体；③CO2和SO2均为先由共价键形成分子，再通过分子间作用力形成分子晶体，化学键类型和晶体类型均相同；④晶体硅和金刚石均为由共价键形成的共价晶体，化学键类型和晶体类型均相同；⑤晶体氖是分子晶体，晶体氮先由共价键形成分子，再通过分子间作用力形成分子晶体，晶体类型相同，但化学键类型不同。
2．(教材改编题)下表是钠、硅的卤化物及其熔点：
下列说法不正确的是( )A.钠的卤化物都是离子晶体，硅的卤化物都是分子晶体B．钠的卤化物的熔点与离子键的强弱有关C．硅的卤化物的熔点与范德华力的大小有关D．据此推测，熔点：NaI＞NaBr，SiI4＞SiBr4
由表示物质的熔点可知，钠的卤化物的熔点较高，都是离子晶体，其熔点与离子键的强弱有关；硅的卤化物的熔点较低，都是分子晶体，其熔点与范德华力的大小有关，A、B、C均正确。根据熔点变化规律，熔点：NaBr＞NaI，SiI4＞SiBr4，D错误。
3．(2024·辽宁沈阳市郊联体联考)一种氧化锌(M＝81 g/ml)的立方晶胞结构如图所示(用NA表示阿伏加德罗常数的值)，下列说法错误的是( )
4．(2024·湖北省黄冈中学调研)Mg2Si晶体的晶胞示意图如图所示。每个Mg原子位于Si原子组成的四面体的中心，已知，Mg2Si的晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是( )
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
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，石墨为混合晶体，C错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D错误。
6．(2023·湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是( )
7．(1)(2023·全国甲卷，节选)AlF3结构属立方晶系，晶胞如图1所示，F－的配位数为______。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝__________ g/cm3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
(2)(2023·全国乙卷，节选)一种硼镁化合物具有超导性能，晶体结构属于立方晶系，其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图2所示，晶胞中含有________个Mg。该物质化学式为__________，B—B最近距离为____________。
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