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第5讲　晶体结构与性质
1．了解晶体和非晶体的区别。了解常见晶体的类型。
2．了解不同类型晶体中结构粒子、粒子间作用力的区别。
3．了解分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。
4．认识简单的晶胞，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关计算。
考点1　物质的聚集状态　晶体类型与性质
1．物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有________、________以及介于________和________之间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶
①等离子体：由________、________和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。具有良好的导电性和流动性。
②液晶：介于液态和晶态之间的物质状态。既具有液体的流动性、黏度、形变性等，又具有晶体的导热性、光学性质等。
2．晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的区别
比较 晶体 非晶体
结构特征 结构粒子__________排列 结构粒子______排列
性质 特征 自范性 有 无
熔点 固定 不固定
异同表现 ________ ________
二者区别方法 测定其是否有固定的________
对固体进行________实验
　　　　　　最可靠，最科学的方法
(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。
3．四种常见晶体类型与性质
类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成粒子 __________ __________ __________ __________ 金属阳离子、自由电子 ________
粒子间的相互作用力 ______(某些含氢键) __________ __________ __________ __________ __________ __________
硬度 较小 __________ __________ 有的很大，有的很小 __________ __________
熔、沸点 较低 __________ __________ 有的很高，有的很低 较高
溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 一般不溶于水，少数与水反应 大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电
　分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型
(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：____________。
(2)溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：____________。
(3)五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：____________。
(4)溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电：____________。
(5)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点287.4 ℃，易水解：____________。
(6)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：____________。
(7)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：____________。
[备考提醒]
(1)四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体。纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。若离子键成分的百分数大，则作为离子晶体处理；若离子键成分的百分数小，则作为共价晶体处理。
(3)含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，还可能是金属晶体。
物质的聚集状态
1．(鲁科选择性必修2习题改编)1925年贝尔德在英国首次成功装配了世界上第一台电视机，短短几十年时间，电视机经历了从黑白到彩色，从手动到遥控，从平板电视机到液晶电视机的发展历程。下列关于液晶的叙述错误的是(　　)
A．液晶是物质的一种聚集状态
B．液晶具有流动性
C．液晶和液态是物质的同一种聚集状态
D．液晶具有各向异性
2．(人教选择性必修2习题改编)如图是两种物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法不正确的是(　　)
A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体
B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性
C．Ⅱ形成的固体没有固定的熔点
D．二者的X射线衍射图谱不相同
常见晶体类型判断及熔、沸点的比较
3．(人教选择性必修2习题改编)根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　)
AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅
熔点/℃ 190 －68 2 300 ＞3 550 1 415
沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355
A．SiCl4是分子晶体
B．晶体硼是共价晶体
C．AlCl3是分子晶体，加热能升华
D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱
4．(人教选择性必修2习题改编)解释下列物质熔、沸点差异的原因：
(1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是_____________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)NH3的沸点比PH3高，原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是_______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)CO比N2的熔、沸点高，原因是_________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6) 的沸点比高，原因是____________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(7)Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是_________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(8)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(9)FeO的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是_________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答题模板]晶体熔、沸点比较及原因的分析
类型 答题模板
(1)不同类型晶体熔、沸点比较 ×××为×××晶体，而×××为×××晶体，故×××的熔、沸点高
(2)分子晶体的熔、沸点比较 ①都是分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力 ②都是分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高 ③都是分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高 ④都是分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高
(3)共价晶体的熔、沸点比较 都是共价晶体，×××的键长短、键能大，故其熔、沸点高
(4)离子晶体的熔、沸点比较 同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)所带电荷数大于Xm－(或Nm＋)，×××的离子键强，故其熔、沸点高
考点2　晶胞类型与均摊法计算
1．典型晶体模型
(1)共价晶体
晶体 晶体结构 晶体详解
金刚石 ①每个碳与相邻______个碳以共价键结合，形成________结构 ②键角均为________ ③最小碳环由______个C组成且六原子不在同一平面内 ④每个C参与4条C—C的形成，C原子数与C—C数之比为__________________
SiO2 ①每个Si与________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“O”，N(Si)∶N(O)＝________ ③最小环上有______个原子，即6个O、6个Si
(2)分子晶体
晶体 晶体结构 晶体详解
干冰 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
冰 冰晶体中，每个水分子与相邻的____个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最 多可形成 ____ mol氢键。
(3)离子晶体
晶体 晶体结构 晶体详解
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________个 ②每个晶胞中含________个Na＋和________个Cl－
CsCl 型 ①每个Cs＋周围等距且紧邻的Cl－有________个，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有6个 ②每个晶胞中含1个Cs＋、1个Cl－
(4)混合型晶体
晶体 晶体结构 晶体详解
石墨 ①层内每一个碳原子与另外3个碳原子以共价键连接，形成六元环结构 ②碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有2个碳原子 ③层间的作用力是范德华力
[备考提醒]
(1)判断某种粒子周围等距且紧邻的粒子数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“”表示)：
每个面上有4个，共计12个。
(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
2．晶胞及晶胞结构均摊法计算
(1)晶胞
①概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，是从晶体中“截取”出来具有代表性的最小重复单元。
②晶胞形状：常规的晶胞都是____________________。
③晶体中晶胞的排列——无隙并置
无隙 相邻晶胞之间没有________
并置 所有晶胞________排列、________相同
(2)“均摊法”确定晶胞中粒子的个数
①计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用“均摊法”。即某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的属于这个晶胞。
②平行六面体晶胞中不同位置的粒子数的计算
③六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算
　如图甲、乙、丙是三种晶体的晶胞，则甲中x与y的个数比是________，乙中a与b的个数比是________，丙中有________个c和________个d。
(3)晶胞中粒子配位数的计算
一个粒子周围____________________称为配位数。
①晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。
②离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
③常见晶体类型的配位数
晶胞结构 配位数
简单立方 6
面心立方 12
体心立方 8
典型晶体结构及分析
1．(人教选择性必修2习题改编)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(如图，其中白球所示原子位于立方体的顶角及面心，黑球所示原子位于立方体内)类似。下列有关说法合理的是(　　)
A．1 mol冰中含有4 mol氢键
B．冰晶体与金刚石晶体硬度都很大
C．冰晶体与金刚石晶体中的作用力相同
D．氢键的存在导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排列方式相似
2．(人教选择性必修2习题改编)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
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+，F－的配位数是4
C．12 g金刚石晶体中含有4 mol C—C
D．该气态团簇分子的分子式为E4F4或F4E4
晶体结构分析与计算
3．(鲁科选择性必修2习题改编)C60分子和C60晶胞的示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是(　　)
A．C60晶体可能易溶于四氯化碳
B．C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为60
C．C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
D．若晶胞的边长为a pm，则最近的两个C60距离为a pm
4．(人教选择性必修2习题改编)干冰晶体的晶胞如图1所示，形状是边长为a nm的立方体，沿AB连线方向的投影图如图2所示。下列说法错误的是(　　)
A．该晶体为分子晶体
B．晶胞沿AB连线旋转120°可与旋转前重合
C．该晶体中每个CO2分子周围有12个紧邻分子
D．该晶体的密度为 g·cm-3
[思维模型]
(1)晶胞密度计算的思维模型
(2)粒子间距的计算模型(设晶胞边长为a)
晶体类型 简单立方 面心立方 体心立方
粒子间距 a a a
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2024·安徽卷)鉴别水晶和玻璃：X射线衍射。 (　　)
(2)(2024·黑吉辽卷)SiO2的晶体类型：分子晶体。 (　　)
(3)(2024·黑吉辽卷)CsCl晶体中Cs＋与8个Cl－配位，而NaCl晶体中Na＋与6个Cl－配位，Cs＋比Na＋的半径大。 (　　)
(4)(2024·湖南卷)用玻璃棒摩擦烧杯内壁可从明矾过饱和溶液中快速析出晶体。
(　　)
(5)(2024·湖北卷)石墨能导电的原因：未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动。 (　　)
(6)(2025·安徽卷)用X射线衍射法分析玉器的晶体结构。 (　　)
(7)(2024·安徽卷)熔点：NH2OH>[NH3OH]Cl。 (　　)
(8)(2025·黑吉辽蒙卷)NH4Cl的晶体类型：离子晶体。 (　　)
(9)(2025·晋陕青宁卷)离子液体导电是因为离子液体中有可移动的阴、阳离子。
(　　)
(10)(2024·浙江1月卷)晶体硅用碳原子取代部分硅原子，导电性增强。 (　　)
2．(2024·山东卷)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是(　　)
A．金刚石(C) 　　　 B．单晶硅(Si)
C．金刚砂(SiC) 　　　 D．氮化硼(BN，立方相)
3．(2025·安徽卷)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为d pm。下图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A．碘晶体是混合型晶体
B．液态碘单质中也存在“卤键”
C．127 g碘晶体中有NA个“卤键”
D．碘晶体的密度为 g·cm-3
4．(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如下图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是(　　)
A．导电时，Ti和La的价态不变
B．若x＝，Li＋与空位的数目相等
C．与体心最邻近的O原子数为12
D．导电时，空位移动方向与电流方向相反
CaF2、PbO、PtS、ZnS晶胞结构之间的关系如下图。在CaF2晶胞结构中所有四面体空隙(用□表示)都被占据，PbO、PtS、ZnS晶胞看作占据的四面体空隙的数量减半，下列说法正确的是(　　)
A．PbO晶体中Pb与Pb的最短距离和CaF2中Ca与Ca的最短距离相等
B．PbO、PtS、ZnS晶体密度相同
C．PbO、PtS、ZnS晶胞中阳离子的配位数都是4
D．PtS晶胞中Pt与Pt的最短距离为a
5．(1)(2024·全国甲卷)早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：_____________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔点/℃ 442 －34 29 143
(2)结晶型PbS可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中Pb的配位数为________。设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为________g·cm-3(列出计算式)。
(3)(2024·黑吉辽卷)负载在TiO2上的RuO2催化活性高，稳定性强，TiO2和RuO2的晶体结构均可用如图表示，二者晶胞体积近似相等，RuO2与TiO2的密度比为1.66，则Ru的相对原子质量为______________(精确至1，已知Ti的相对原子质量为48)。
(4)(2024·浙江卷)某化合物的晶胞如图，Cl－的配位数(紧邻的阳离子数)为_____________________________________________________________________；
写出该化合物的化学式：________。
(5)(2024·山东卷)Mn的某种氧化物MnOx的四方晶胞及其在xy平面的投影如图所示，该氧化物化学式为______________________________________________。
当MnOx晶体有O原子脱出时，出现O空位，Mn的化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)，O空位的产生使晶体具有半导体性质。下列氧化物晶体难以通过该方式获得半导体性质的是________(填标号)。
A．CaO B．V2O5
C．Fe2O3 D．CuO
(6)(2024·北京卷)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图，白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有________个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1 nm3和V2 nm3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是________。
(7)(2024·甘肃卷)某含钙化合物的晶胞结构如图甲所示，沿x轴方向的投影为图乙，晶胞底面显示为图丙，晶胞参数a≠c，α＝β＝γ＝90°。图丙中Ca与N的距离为________pm；化合物的化学式是________，其摩尔质量为M g·mol-1，阿伏加德罗常数的值是NA，则晶体的密度为________g·cm-3(列出计算表达式)。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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