【高中化学】晶体结构与性质(知识梳理+例题解析)

高考化学一轮复习重点：晶体结构与性质复习目标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。

考点一晶体常识一、知识梳理1．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序结构微粒无序排列(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——无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

2．晶胞组成的计算——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。

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，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占1 3。

二、易错易混知识辨析(1)冰和碘晶体中相互作用力相同(×)错因：冰中除了有范德华力还有氢键。

(2)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(√)(3)晶胞是晶体中最小的“平行六面体”(×)错因：有的晶胞不是平行六面体。

(4)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验(√)三、经典例题(1)如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。

答案 2∶1 1∶1 4 4解析 甲中N (x)∶N (y)＝1∶(4×18)＝2∶1；乙中N (a)∶N (b)＝1∶(8×18)＝1∶1；丙中N (c)＝12×14＋1＝4，N (d)＝8×18＋6×12＝4。

(2)下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，N 表示阴离子，写出各离子晶体的组成表达式：A________、B________、C________。

答案 MN MN 3 MN 2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＝32(个)，含N ：12×4＋2＋4×18＝92(个)，M ∶N ＝32∶92＝1∶3；在C 中含M ：18×4＝12(个)，含N 为1个。

考点二 晶体类型与微粒间作用力一、知识梳理1．不同晶体的特点比较2.晶体类别的判断方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间作用力判断由阴、阳离子形成的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原子晶体；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、自由电子以金属键构成的晶体为金属晶体。

(2)依据物质的分类判断①活泼金属氧化物和过氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH 等)、绝大多数的盐是离子晶体。

②部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体。

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SiC、SiO2、AlN、BP、CaAs等。

④金属单质、合金是金属晶体。

(3)依据晶体的熔点判断不同类型晶体熔点大小的一般规律：原子晶体>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。

(4)依据导电性判断①离子晶体溶于水和熔融状态时均能导电。

②原子晶体一般为非导体。

③分子晶体为非导体，但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水时，分子内的化学键断裂形成自由移动的离子，也能导电。

④金属晶体是电的良导体。

(5)依据硬度和机械性能判断一般情况下，硬度：原子晶体>离子晶体>分子晶体。

金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有较好的延展性。

3．晶体熔、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>晶体硅。

(2)离子晶体①衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。

晶格能是指气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1，晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

②一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大，离子间的作用力就越强，离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>NaCl>CsCl。

(3)分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔、沸点反常得高，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。

④在同分异构体中，一般支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷>异戊烷。

(4)金属晶体金属离子半径越小，所带电荷数越多，其金属键越强，熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。

二、易错易混知识辨析(1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子(×)错因：在金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子。

(2)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高(×)错因：有的金属晶体的熔点很高，如钨。

(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低(×)错因：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(×)错因：如AlCl3属于分子晶体。

(5)原子晶体的熔点一定比离子晶体的高(×)错因：如MgO(2_800_℃)，SiO2(1_600_℃)。

三、经典例题在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石，晶体氩。

(1)只含有离子键的离子晶体是_____________________________________________。

(2)既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________________。

(3)既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是__________。

(4)既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是__________。

(5)含有极性共价键的非极性分子是_____________________________________________。

(6)含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________。

(7)含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________________________。

(8)含有极性共价键的原子晶体是________________________________________________。

(9)不含共价键的分子晶体是__________，只含非极性键的原子晶体是____________。

答案(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC (9)晶体氩晶体硅、金刚石考点三常见晶体的结构一、知识梳理1．原子晶体(1)金刚石晶体中，每个C与相邻4个C形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。

含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键是2 mol。

(2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子形成共价键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。

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12个。

(2)冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键”。

3．离子晶体(1)NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。

每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。

(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl －，配位数为8。

4．石墨晶体石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。

5．金属晶体的四种堆积模型分析堆积模型简单立方堆积体心立方堆积六方最密堆积面心立方最密堆积晶胞配位数 6 8 12 12 原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系2r＝a2r＝3a22r＝2a2一个晶胞内原子数目1 2 2 4常见金属Po() Na、K、Fe Mg、Zn、TiCu、Ag、Au二、经典例题1．按要求回答问题：(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 mol 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－，其立体构型为____________。

(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。

答案(1)6 12 (2)共价键、范德华力(3)2N A(4)12 6 正八面体形(5)8 42．金属晶胞中原子空间利用率的计算：空间利用率＝球体积晶胞体积×100%，球体积为金属原子的总体积。

(1)简单立方堆积如图所示，设原子半径为r，则立方体的棱长为________，V球＝________，V晶胞＝________，空间利用率为_____________________________________________。