高考化学复习 选修3第三讲晶体结构与性质

高考化学复习第三讲晶体结构与性质

1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结

构特征解释其物理性质。

2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结

构微粒、微粒间作用力的区别。

3．了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶

体性质的影响。

4．了解分子晶体结构与性质的关系。

5．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二

氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

6．理解金属键的含义，能用金属键理论解释

金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的

堆积方式。

7．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的

组成并进行相关的计算。

2016，卷甲37T(3)(4)；

2016，卷乙37T(6)；

2016，卷丙37T(4)(5)；

2015，卷Ⅰ 37T(4)(5)；

2015，卷Ⅱ 37T(2)(5)；

2014，卷Ⅰ 37T(1)(3)(4)；

2014，卷Ⅱ 37T(4)(5)

晶体晶体的结构与性质[学生用书P270]

[知识梳理]

一、晶体

1．晶体与非晶体

晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质

特征

自范性有无

熔点固定不固定

2.得到晶体的途径

(1)熔融态物质凝固。

(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

(3)溶质从溶液中析出。

3．晶胞

(1)概念：描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置

①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

②并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

4．晶格能

(1)定义：气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。

(2)影响因素

①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

二、四种晶体类型的比较

三、晶体熔、沸点的比较

1．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：原子晶体>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，汞、铯等熔、沸点很低。2．同种晶体类型熔、沸点的比较

(1)原子晶体

原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→熔、沸点越高。

如熔点：金刚石>碳化硅>硅。

(2)离子晶体

①一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。

②衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

(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、沸点反常地高，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

金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na

[自我检测]

1．(教材改编题)下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()

A．Si和CO2B．NaBr和O2

C．CH4和H2O D．HCl和KCl

解析：选C。A项，晶体类型不同；B项，化学键和晶体类型均不同；D项，化学键和晶体类型均不同。

2．(教材改编题)下列物质：①水晶②冰醋酸③氧化钙

④白磷⑤晶体氩⑥氢氧化钠⑦铝⑧金刚石

⑨过氧化钠⑩碳化钙?碳化硅?干冰?过氧化氢。其中：

(1)属于原子晶体的化合物是________。

(2)直接由原子构成的晶体是________。

(3)直接由原子构成的分子晶体是________。

(4)由极性分子构成的晶体是________，含有非极性键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。

(5)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化后需克服共价键的是________。

解析：属于原子晶体的化合物是水晶和碳化硅；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)；属于离子晶体的有CaO(离子键)、NaOH(既存在离子键又存在极性共价键)、Na2O2和CaC2(既存在离子键又存在非极性共价键)。金属导电过程不发生化学变化；分子晶体受热熔化时只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子晶体、金属晶体受

热熔化时均需破坏化学键。

答案：(1)①?(2)①⑤⑧?(3)⑤

(4)②?⑨⑩④⑤(5)⑦②④??①⑧?

(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：是否有自范性。

(3)晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

(4)常温下为气态或液态的物质，其晶体类型一般为分子晶体(Hg除外)。

(5)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。

(6)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分子晶体，熔、沸点低(熔点190 ℃)。

(1)[2016·高考全国卷丙，37－(4)]GaF3的熔点高于1 000 ℃，GaCl3的熔点为77.9 ℃，其原因是________________________________________________________________________

____________________。

(2)[2015·高考全国卷Ⅰ，37－(4)]CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(3)有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下表：

水溶液与晶体熔点/℃硬度水溶性导电性

Ag＋反应

水溶液(或熔

A 801 较大易溶

白色沉淀

融状态)导电

B 3 550 很大不溶不导电不反应

C －114.2 很小易溶液态不导电白色沉淀

①晶体的化学式分别为A___________，B___________，

C__________。

②晶体的类型分别为A_____________，B_____________，C____________。

③晶体中微粒间作用力分别是A________，

B________________________________________________________________________，

C____________。

[解析](1)根据晶体类型比较熔点。一般来说，离子晶体的熔点高于分子晶体的熔点。

(2)因Fe(CO)5熔、沸点较低，常温下为液体，其固体应属于分子晶体。

(3)由A水溶液(或熔融状态)导电，可知A为离子晶体，即为NaCl，其中含离子键；B的硬度很大，不溶于水，又不导电，则知B为原子晶体，即为金刚石，其中含共价键；C的熔点很低，可知C为分子晶体，即为HCl，是靠分子间作用力形成的晶体。

[答案](1)GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体

(2)分子

(3)①NaCl C HCl

②离子晶体原子晶体分子晶体

③离子键共价键范德华力

晶体类型判断方法

(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断

①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

②原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

③分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

(2)依据物质的分类判断

①金属氧化物(如K2O、Na2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

③常见的单质类原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的化合物类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。

④金属单质、合金是金属晶体。

(3)根据各类晶体的特征性质判断

一般来说，低熔、沸点的化合物属于分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下

能导电的化合物为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质属原子晶体；能导电、传热、具有延展性的晶体为金属晶体。

晶体类型的判定

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SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘

A．①②③B．④⑤⑥

C．③④⑥D．①③⑤

解析：选C。本题中属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘；属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石；晶体氖是由稀有气体分子构成的，稀有气体分子内不存在化学键。

2．(教材改编题)下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断中错误的是()

Na2O NaCl AlF3AlCl3

920 801 1 291 190

BCl3Al2O3CO2SiO2

－107 2 073 －57 1 723

A.铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3和CO2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：选B。从表中各物质的熔点可以看出，Na2O、NaCl、AlF3、Al2O3是离子晶体，SiO2是原子晶体，AlCl3、BCl3、CO2是分子晶体。

四种晶体类型的性质比较

3．下列各组物质中，按熔点由低到高顺序排列正确的是()

①O2、I2、Hg②CO、KCl、SiO2③Na、K、Rb

④Na、Mg、Al

A．①③B．①④

C．②③D．②④

解析：选D。①中Hg在常温下为液态，而I2为固态，故①错；②中SiO2为原子晶体，其熔点最高，CO是分子晶体，其熔点最低，故②正确；③中Na、K、Rb价电子数相同，其原子半径依次增大，金属键依次减弱，熔点逐渐降低，故③错；④中Na、Mg、Al价电子数依次增多，原子半径逐渐减小，金属键依次增强，熔点逐渐升高，故④正确。

4．(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各种晶体：①晶体硅；②硝酸钾；③金刚石；④碳化硅；⑤干冰；⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是____________(填序号)。

(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点Si60＞N60＞C60，而破坏分子所需要的能量N60＞C60＞Si60，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶体的有⑤⑥。一般来说，原子晶体的熔点＞离子晶体的熔点＞分子晶体的熔点；对于原子晶体，键长：Si—Si ＞Si—C＞C—C，相应键能：Si—Si＜Si—C＜C—C，故它们的熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。(2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。

答案：(1)③④①②⑥⑤

(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素原子半径越小，其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量大小顺序为N60＞C60＞Si60。

晶体组成与结构的5点误区

(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体；金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体；含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属离子。

(2)含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。

(3)易误认为原子晶体的熔点一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2

852 ℃。

(4)石墨属于混合型晶体，不是原子晶体，其晶体含有范德华力和共价键，熔点比金刚石高。

(5)金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。

典型晶体模型与晶胞计算[学生用书P272]

[知识梳理]

1．典型晶体模型

晶体晶体结构晶体详解

原子

晶体

金刚石

(1)每个碳与相邻4个碳以共价键结合，形成正

四面体结构

(2)键角均为109°28′

(3)最小碳环由6个C原子组成且六原子不在同

一平面内

(4)每个C参与4条C—C键的形成，C原子数与

C—C键数之比为1∶2

SiO2

(1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面

体结构

(2)每个正四面体占有1个Si，4个“

1

2O”，

n(Si)∶n(O)＝1∶2

(3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si

分子

晶体

干冰

(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占

据1个CO2分子

(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有

12个

离子

晶体

NaCl 型

(1)每个Na ＋(Cl －)周围等距且紧邻的Cl －(Na ＋

)有

6个，每个Na ＋周围等距且紧邻的Na ＋

有12个

(2)每个晶胞中含4个Na ＋

和4个Cl －

CsCl 型

(1)每个Cs ＋

周围等距且紧邻的Cl －

有8个，每个Cs ＋

(Cl －

)周围等距且紧邻的Cs ＋

(Cl －

)有6个

(2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs ＋

、1个Cl －

金属

晶体 简单立方堆

积

典型代表Po ，配位数为6，空间利用率52%

体心立方堆

积

典型代表Na 、K 、Fe ，配位数为8，空间利用

率68%

面心立方最

密堆积

典型代表Cu 、Ag 、Au ，配位数为12，空间利

用率74%

六方最密堆

积

典型代表Mg 、Zn 、Ti ，配位数为12，空间利用

率74%

2.晶胞中微粒的计算方法——均摊法

(1)原则：晶胞任意位置上的一个原子如果是被n 个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1

n 。

(2)方法

①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算

图示：

②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1

3

。

[自我检测]

1．如图为离子晶体立体构型示意图：(阳离子，阴离子)以M 代表阳离子，以N 表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：

A________、B________、C________。

解析：在A 中，含M 、N 的个数相等，故组成为MN ；在B 中，含M ：18×4＋1＝3

2(个)；

含N ：12×4＋2＋4×18＝92(个)，N (M)∶N (N)＝32∶92＝1∶3；在C 中，含M ：18×4＝1

2(个)，

含N 为1个。

答案：MN MN 3 MN 2

2．(教材改编题)请列表比较金属晶体的简单立方、体心立方、六方和面心立方四种堆积模型的配位数，原子空间利用率、堆积方式和晶胞的区别以及列举代表物。 答案：

堆积模型

采纳这种堆积

的典型代表

空间利用率 配位数 晶胞

简单立方

堆积 Po(钋)

52% 6

体心立方

堆积 Na 、K 、Fe

68% 8

六方最密

堆积

Mg 、Zn 、Ti

74% 12

面心立方

最密堆积

Cu 、Ag 、Au

74%

12

“均摊法”拓展

(1)在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，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、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。

(2)在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。

(1)[2016·高考全国卷乙，37－(6)]晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标参数A 为(0，0，0)；B 为(12，0，12)；C 为(12，12

，0)。则D 原子的坐标参数为______________。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge 单晶的晶胞参数a ＝565.76 pm ，其密度为________________________________________________________________________ g ·cm －

3(列出计算式即可)。

(2)[2016·高考全国卷甲，37－(4)]某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为________。

②若合金的密度为d g ·cm －

3，晶胞参数a ＝__________________nm 。

(3)[(2016·高考全国卷丙，37－(5)]GaAs 的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm －

3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________________，Ga 与As 以________键键合。Ga 和As 的摩尔质量分别为M Ga g ·mol

－1

和M As g ·mol －

1，原子半径分别为r Ga pm 和r As pm ，阿伏加

德罗常数值为N A ，则GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为

____________________。

[解析] (1)①对照晶胞图示、坐标系以及A 、B 、C 点坐标，选A 点为参照点，观察D 点在晶胞中位置(体对角线1

4

处)，由B 、C 点坐标可以推知D 点坐标。②1个晶胞含有8个锗原子，

ρ＝

8×736.02×565.76

3×107

g ·cm －3。 (2)①Cu 原子位于面心，个数为6×12＝3，Ni 原子位于顶点，个数为8×1

8＝1，铜原子与镍

原子的数量比为3∶1。②以该晶胞为研究对象，则64×3＋59N A g ＝d g ·cm －3×(a ×10－

7 cm)3，

解得a ＝

3

251

6.02×1023

×d

×107。 (3)根据晶胞结构示意图可以看出，As 原子与Ga 原子形成了空间网状结构的晶体，结合GaAs 的熔点知GaAs 是原子晶体。首先用均摊法计算出1个晶胞中含有As 原子的个数：8×1/8＋6×1/2＝4，再通过观察可知1个晶胞中含有4个Ga 原子。4个As 原子和4个Ga 原子的总体积V 1＝4×????43π×10－30×r 3As ＋43π×10－30×r 3Ga cm 3；1个晶胞的质量为4个As 原子和4个Ga 原子的质量之和，即????4M As N A ＋4M Ga N A g ，所以1个晶胞的体积V 2＝4ρN A (M As ＋M Ga ) cm 3。最后由V 1/V 2即得结果。

[答案] (1)①????14，14，14 ②8×73

6.02×565.763×107 (2)①3∶1 ②???

?251

6.02×1023×d 1

3×107

(3)原子晶体 共价

4πN A ρ（r 3Ga ＋r 3

As ）×10

－30

3（M Ga ＋M As ）

×100%

金属晶体的晶胞有多种排列方式，下列排列方式中： A ．ABCABCABC B ．ABABABABAB C ．ABBAABBA D ．ABCCBAABCCBA ，

属于六方最密堆积方式的是________；属于面心立方最密堆积方式的是________。 答案：B A

(1)

(2)晶体微粒与M、ρ之间的关系

若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g[a3为晶胞的体积(立方晶胞)]，则1 mol晶胞的质量为ρa3N A g，因此有xM＝ρa3N A。

常见的晶体结构的考查

1．(教材改编题)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＋周围等距且紧邻8个Cl－

D．干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻12个CO2分子

解析：选B。氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有12个，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Cl－共有6个。

2．(1)[2015·高考全国卷Ⅰ，37－(5)]碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

(2)[2014·高考全国卷Ⅰ，37－(3)]Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有________个铜原子。

解析：(1)①由石墨烯的结构可知，每个C 原子连接3个六元环，每个六元环占有的C 原子数为1

3

×6＝2。

②由金刚石的结构可知，每个C 可参与形成4条C —C 键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，6×2＝12。因此每个C 原子连接12个六元环。六元环中C 原子采取sp 3杂化，为空间六边形结构，最多有4个C 原子位于同一平面。

(2)Cu 2O 立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则一个Cu 2O 晶胞含有氧原子个数为4＋12×6＋1

8×8＝8，那么该晶胞中含有铜原子个数为16。

答案：(1)①3 2 ②12 4 (2)16

晶胞密度及微粒间距离的计算

3．[2015·高考全国卷Ⅱ，37－(5)]O 和Na 能够形成化合物F ，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a ＝0.566 nm ，F 的化学式为____________；晶胞中O 原子的配位数为________________；列式计算晶体F 的密度(g·cm －

3)____________________________。

解析：O 2－

半径大于Na ＋

半径，由F 的晶胞结构可知，大球代表O 2－，小球代表Na ＋

，每个

晶胞中含有O 2－个数为8×1/8＋6×1/2＝4，含有Na ＋个数为8，故O 2－、Na ＋

个数之比为4∶8＝1∶2，从而推知F 的化学式为Na 2O 。由晶胞结构可知，每个O 原子周围有8个Na 原子，故O 原子的配位数为8。晶胞参数a ＝0.566 nm ＝0.566×10－

7 cm ，则晶胞的体积为(0.566×10

－7

cm)3，从而可知晶体F 的密度为

4×62 g ·mol －

1（0.566×10－7 cm ）3×6.02×1023

mol －1＝2.27 g·cm －

3。 答案：Na 2O 8

4×62 g ·mol －

1（0.566×10－7 cm ）3×6.02×1023

mol －1＝2.27 g·cm －

3 4.

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。试分

析：

(1)晶体中每个Y 同时吸引________个X 。 (2)该晶体的化学式为____________。

(3)设该晶体的摩尔质量为M g ·mol －

1，晶体的密度为ρ g ·cm －

3，阿伏加德罗常数的值为N A ，则晶体中两个距离最近的X 之间的距离为________cm 。 解析：(1)从晶胞结构图中可直接看出，每个Y 同时吸引4个X 。

(2)一个晶胞中，平均包含X ：4×18＝1

2(个)，平均包含Y ：1个，所以在晶体中X 和Y 的个

数之比为1∶2，晶体的化学式为XY 2或Y 2X 。

(3)摩尔质量是指单位物质的量的物质的质量，数值上等于该物质的相对分子(或原子)质量。由题意知，该晶胞中含有1/2个XY 2或Y 2X ，设晶胞的边长为a cm ，则有ρa 3N A ＝1

2M ，a

＝

3

M 2ρN A ，则晶体中两个距离最近的X 之间的距离为 2 3M

2ρN A

cm 。 答案：(1)4 (2)XY 2(或Y 2X) (3) 2

3M

2ρN A

晶体结构的相关计算

1．晶胞质量＝晶胞含有的微粒的质量＝晶胞含有的微粒数×M

N A 。

2．空间利用率＝晶胞含有的微粒体积

晶胞体积

×100%。

3．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 ) (1)面对角线长＝2a 。 (2)体对角线长＝3a 。

(3)体心立方堆积4r ＝3a (r 为原子半径)。 (4)面心立方堆积4r ＝2a (r 为原子半径)。

[课后达标检测][学生用书P383(独立成册)]

一、选择题

1．下列说法正确的是( )

A ．由于铵盐中是由离子键构成的，因而化学性质相当稳定

B ．分子晶体中都存在分子间作用力，但可能不存在共价键

C．在常见的四种晶体类型中，都有“原子(离子)半径越大，物质熔点越低”的规律

D．常温下为气态或液态的物质，其固态时一定会形成分子晶体

答案：B

2．关于晶体的叙述中，正确的是()

A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定

C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高

D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体

解析：选A。B项，分子的稳定性取决于分子内部的共价键强弱，与分子间作用力无关；C 项，分子晶体熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小；D项，也可能是分子晶体，如HCl。3．(2017·衡水中学高三调研)据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是()

A．该物质有很高的熔点、很大的硬度

B．该物质形成的晶体属于分子晶体

C．该物质分子中Si60被包裹在C60里面

D．该物质的相对分子质量为1 200

解析：选B。由分子式及信息可知该物质为分子晶体，A错误，B正确；Si的原子半径大于C，所以Si60的体积大于C60的体积，C错误；相对分子质量为(12＋28)×60＝2 400，D错误。

4．高温下，超氧化钾(KO2)晶体呈立方体结构。如图为超氧化钾晶体的一个晶胞(晶体中最小的重复单元)。则下列有关说法正确的是()

A．晶体中与K＋最近且距离相等的K＋有6个

B．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有1个K＋和1个O－2

C．晶体中与每个K＋距离相等且最近的O－2有6个

D．晶体中，所有原子之间都以离子键相结合

解析：选C 。根据题给信息超氧化钾(KO 2)晶体是离子化合物，阴、阳离子分别为O －2、K ＋

，晶体中K ＋

与O －

2之间形成离子键，O －

2中O —O 键为共价键。由晶胞结构可知，每个晶胞中含有K ＋：8×18＋12×6＝4(个)，O －2：1＋14×12＝4(个)，晶胞中与每个K ＋

距离相等且最近的

O －

2有6个，最近且距离相等的K ＋

有12个。

5．下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是( ) A ．由分子间作用力结合而成，熔点低 B ．固体或熔融后易导电，熔点在1 000 ℃左右 C ．由共价键结合成网状结构，熔点高 D ．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电

解析：选B 。A 项，属于分子晶体；C 项，属于原子晶体；D 项，属于离子晶体。 6．近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH 3)n 。已知，最简单的氢铝化合物Al 2H 6的球棍模型如图所示，它的熔点为150 ℃，燃烧热极高。下列说法肯定错误的是( )

A ．Al 2H 6在固态时所形成的晶体是分子晶体

B ．Al 2H 6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水

C ．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料

D ．氢铝化合物中可能存在组成为Al n H 2n ＋2的物质(n 为正整数) 解析：选D 。D 项，其通式应为Al n H 3n 。

7．(2017·赤峰模拟)有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是( )

A ．①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积

B ．每个晶胞含有的原子数分别为①1个、②2个、③2个、④4个

C ．晶胞中原子的配位数分别为①6、②8、③8、④12

D ．空间利用率的大小关系为①<②<③<④

解析：选B 。①为简单立方堆积，②为体心立方堆积，③为六方最密堆积，④为面心立方最

密堆积，A 项错误；每个晶胞含有的原子数分别为①8×18＝1，②8×18＋1＝2，③8×1

8＋1

＝2，④8×18＋6×1

2＝4，B 项正确；晶胞③中原子的配位数应为12，C 项错误；四种晶体

的空间利用率分别为52%、68%、74%、74%，④＝③>②>①，D 项错误。

8．(2017·盐城高三模拟)钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的晶胞结构示意图如图所示，它的化学式是( )

A ．BaTi 8O 12

B ．BaTi 4O 5

C ．BaTi 2O 4

D ．BaTiO 3

解析：选D 。仔细观察钛酸钡晶体的晶胞结构示意图可知：Ba 2＋

在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti 4＋

处于立方体的8个顶角，每个Ti 4＋

为与之相连的8个立方体所共用，即每个Ti 4

＋

只有18

属于该晶胞；O 2－

处于立方体的12条棱的中点，每条棱为4个立方体共用，即每个

O 2－只有14属于该晶胞。则晶体中Ba 2＋、Ti 4＋、O 2－

的个数比为1∶(8×18)∶(12×14)＝1∶1∶3。

9．下列有关说法不正确的是( )

A ．水合铜离子的模型如图甲所示，1个水合铜离子中有4个配位键

B ．CaF 2晶体的晶胞如图乙所示，每个CaF 2晶胞平均占有4个Ca 2＋

C ．H 原子的电子云如图丙所示，H 原子核外大多数电子在原子核附近运动

D ．金属Cu 中Cu 原子堆积模型如图丁所示，为面心立方最密堆积，每个Cu 原子的配位数均为12

解析：选C 。电子云是用来表示电子出现的概率，但不代表有一个电子在那里，C 项错。 二、非选择题

10．(14分)如图为几种晶体或晶胞的示意图：

请回答下列问题：

(1)上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是 ____________________。

(2)冰、金刚石、MgO 、CaCl 2、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，原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)每个Cu 晶胞中实际占有________个Cu 原子，CaCl 2晶体中Ca 2＋

的配位数为________。 (5)冰的熔点远高于干冰，除H 2O 是极性分子、CO 2是非极性分子外，还有一个重要的原因是________________________________________________________________________ ____________________。

解析：(2)离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，则离子晶体熔点越高。金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，冰的熔点高于干冰。

(4)铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析，8×18＋6×1

2

＝4(个)，氯化钙类似于氟化钙，Ca 2

＋

的配位数为8，Cl －

配位数为4。

答案：(1)金刚石晶体

(2)金刚石>MgO>CaCl 2>冰>干冰

(3)小于 MgO 晶体中离子的电荷数大于NaCl 晶体中离子的电荷数；且r (Mg 2＋

)

)、r (O 2

－

)

)