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第32讲　物质的聚集状态　常见晶体类型
1.能说出晶体与非晶体的区别。2.了解常见晶体的类型,了解不同类型晶体中结构粒子、粒子间作用力的区别。3.了解四种常见晶体熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
考点一　物质的聚集状态　晶体和非晶体
1.物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态,还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶
类别 概念 主要性能
等离 子体 由电子、阳离子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
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
项目 晶体 非晶体
微观结构 原子在三维空间里呈周期性有序排列 原子排列相对无序
性质 特征 自范性 有 没有
熔点 固定 不固定
各向异性 有 无
区别 方法 间接方法 测定其是否有固定的熔点
科学方法 对固体进行X射线衍射实验
(2)获得晶体的三条途径
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。
现有下列物质:①橡胶;②玻璃;③纯碱;④水晶;⑤塑料;⑥胆矾。其中属于晶体的有③④⑥(填序号)。
3.晶体结构的测定
(1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在晶体的X射线衍射实验中,当单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
(2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。
1.下列关于物质的聚集状态的说法正确的是(　D　)
A.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形
B.气态和液态物质一定是由分子构成的
C.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,但不具有各向异性
D.等离子体具有良好的导电性和流动性
2.我国现已能够拉制出直径为300 mm的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是(　C　)
A.形成晶体硅的速率越快越好
B.晶体硅有固定的熔、沸点,研碎后就变成了非晶体
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,而与各向异性无关
解析:A选项,晶体的形成都要有一定的形成条件,如温度、压强、结晶速率等,并不是结晶速率越快越好;B选项,晶体有固定的熔、沸点,研碎后依然是晶体;C选项,X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据粒子是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体;D选项,晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。
3.玻璃是常见的非晶体,在生产生活中有着广泛的用途,如图是玻璃的结构示意图,下列有关玻璃的说法错误的是(　C　)
A.玻璃内部粒子排列是无序的
B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升
C.光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶体
D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
解析:根据玻璃的结构示意图可知,构成玻璃的粒子无周期性排列,是无序的,所以玻璃是非晶体,因此没有固定的熔点,A、B正确;玻璃属于非晶体,但有的光导纤维属于晶体,C错误;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D正确。
考点二　常见晶体类型及性质
1.四类晶体的构成与性质
类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成粒子 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子
粒子间的相 互作用力 范德华力 (某些含氢键) 共价键 金属键 离子键
硬度 较小 很大 有的很大,有的很小 较大
熔、沸点 较低 很高 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
2.四类晶体的物质类别举例
(1)分子晶体:部分非金属单质(如卤素、氧气、硫)、所有非金属氢化物(如水、硫化氢、氨)、几乎所有的酸、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、绝大多数有机化合物。
(2)共价晶体:某些单质(如金刚石、硅、晶体硼、锗)、某些非金属化合物(如SiC、SiO2、Si3N4)。
(3)金属晶体:纯金属(如Na、Al、Fe)、合金(如青铜)。
(4)离子晶体:金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)。
现有下列物质:NaOH、Na2S、H2O2、CaC2、(NH4)2S、C2H2、SiC。
(1)含有非极性键的分子晶体是H2O2、C2H2。
(2)只含有离子键的离子晶体是Na2S。
(3)既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是CaC2。
(4)含有极性键的共价晶体是SiC。
3.晶体熔、沸点的比较方法
(1)不同类型晶体
熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)相同类型晶体
晶体类型 比较方法
金属晶体 金属阳离子半径越小,所带电荷越多,金属键越强,金属的熔、沸点越高
离子晶体 一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,熔、沸点越高
共价晶体 原子半径越小,键长越短,熔、沸点越高
分子晶体 ①组成和结构相似,相对分子质量越大,熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常得高; ②组成和结构不相似(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高; ③同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低
1.根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是(　B　)
A.熔点为2 700 ℃,导电性好,延展性强
B.无色晶体,熔点为3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂
C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800 ℃,熔化时能导电
D.熔点为-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电
2.(2025·吉林白山期中)下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是(　C　)
A.Rb>K>Na>Li
B.KCl>NaCl>MgCl2>MgO
C.金刚石>SiO2>CsCl>钠
D.H2O>CH4>硫黄>H2
解析:碱金属随原子序数增加,熔点降低,所以熔点:RbKCl,O2-所带电荷数多于Cl-且半径小于Cl-,所以熔点:MgO>MgCl2,B错误;金刚石和SiO2为共价晶体,CsCl为离子晶体,钠为金属晶体,且金刚石熔点高于二氧化硅,所以熔点:金刚石>SiO2>CsCl>钠,C正确;硫黄为固体,熔点最高,H2O分子中含有氢键,熔点较高,CH4相对分子质量大于H2,所以熔点:硫黄>H2O>CH4>H2,D错误。
3.(2025·黑龙江齐齐哈尔一模)根据下表中给出的有关数据,判断下列说法错误的是(　D　)
物质 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
解析:SiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在低于熔化的温度下就能汽化,故AlCl3加热能升华,A、C正确;晶体硼的熔、沸点很高,所以晶体硼是共价晶体,B正确;由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知,金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强,D错误。
1.(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(　B　)
A.金刚石(C) B.单晶硅(Si)
C.金刚砂(SiC) D.氮化硼(BN,立方相)
解析:金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)和立方相氮化硼(BN)都为共价晶体且成键结构相似,则原子半径越大,键长越长,键能越小,熔点越低,在这几种晶体中,键长:Si—Si>Si—C>C—C,所以熔点:单晶硅(Si)<金刚砂(SiC)<金刚石(C)。又因为B—N的键长小于Si—Si,故氮化硼(BN,立方相)的熔点大于单晶硅(Si),故B符合题意。
2.(2024·天津卷)我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是(　B　)
A.SiC是离子化合物
B.SiC晶体的熔点高、硬度大
C.核素14C的质子数为8
D.石墨烯属于烯烃
解析:SiC晶体结构与金刚石相似,属于共价晶体,A错误;SiC晶体结构与金刚石相似,属于共价晶体,熔点高、硬度大,B正确;C元素为6号元素,故核素14C的质子数为6,C错误;石墨烯是碳元素构成的单质,不属于烯烃,D错误。
3.(2025·甘肃卷)物质的结构决定性质,下列事实与结构因素无关的是(　C　)
选项 事实 结构因素
A K与Na产生的焰色不同 能量量子化
B SiH4的沸点高于CH4 分子间作用力
C 金属有良好的延展性 离子键
D 刚玉(Al2O3)的硬度大,熔点高 共价晶体
解析:K和Na产生的焰色不同,是因为能量是量子化的,二者核外电子从高能级跃迁回低能级释放的能量不同,A不符合题意;SiH4和CH4均为分子晶体,SiH4的相对分子质量更大,分子间作用力更强,故SiH4的沸点高于CH4,B不符合题意;当金属受到外力作用时,晶体中的原子层间会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,没有化学键的断裂与形成,所以金属有良好的延展性与离子键无关,C符合题意;Al2O3为共价晶体,故其硬度大、熔点高,D不符合题意。
4.(2025·山东卷)物质性质与组成元素的性质有关,下列对物质性质差异解释错误的是(　A　)
选项 性质差异 主要原因
A 沸点:H2O>H2S 电离能:O>S
B 酸性:HClO>HBrO 电负性:Cl>Br
C 硬度:金刚石>晶体硅 原子半径:Si>C
D 熔点:MgO>NaF 离子电荷:Mg2+>Na+,O2->F-
解析:H2O沸点高于H2S的主要原因是H2O分子间存在氢键、H2S分子间不存在氢键,而非O的电离能大于S,电离能与沸点无直接关联,A错误;HClO酸性强于HBrO是因为Cl的电负性大于Br,导致O—H极性更强,更易解离出H+,B正确;金刚石硬度大于晶体硅是因为C原子半径小于Si,C—C键能更大,共价结构更稳定,C正确;MgO和NaF均属于离子晶体,离子晶体的熔点取决于其离子键的强弱,离子所带电荷越多,离子半径越小,其离子键一般越强,其熔点越高,故MgO熔点高于NaF主要是因为Mg2+和O2-所带的电荷数高于Na+和F-,D正确。
课时作业32(总分:60分)
1.(3分)下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是(　B　)
A.液晶中分子的长轴取向一致,表现出类似晶体的各向异性
B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成
C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
解析:等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,故B错误。
2.(3分)下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的一组是(　C　)
A.钠和氧化钠熔化
B.二氧化硅和氧化镁熔化
C.碘和干冰升华
D.氯化钠和氯化氢溶于水
解析:钠是金属晶体,熔化时克服金属键,氧化钠是离子晶体,熔化时克服离子键,两者克服的作用力类型不同,A不符合题意;二氧化硅是共价晶体,熔化时需克服共价键,氧化镁是离子晶体,熔化时需克服离子键,二者克服的作用力不同,B不符合题意;碘和干冰升华克服的都是范德华力,C符合题意;氯化钠是离子晶体,溶于水破坏离子键,而氯化氢是分子晶体,溶于水需破坏共价键,二者克服的作用力不同,D不符合题意。
3.(3分)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末,具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(　D　)
A.对光有各向异性
B.熔点与晶体SiO2相同
C.与晶体SiO2互为同分异构体
D.可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2
解析:纳米SiO2为无定形白色粉末,不是晶体,没有对光的各向异性,故A错误;纳米SiO2不是晶体,晶体SiO2是共价晶体,因此熔点不相同,故B错误;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,SiO2只是化学式,晶体SiO2中没有分子,故C错误;纳米SiO2不是晶体,晶体SiO2是共价晶体,可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2,故D正确。
4.(3分)下列各组物质性质的比较,结论正确的是(　B　)
A.分子的极性:BCl3>PCl3
B.沸点:邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸
C.熔点:MgCl2D.硬度:C(金刚石)解析:BCl3中心原子孤电子对数==0、价层电子对数=3+0=3,故为sp2杂化、空间结构为平面正三角形,为非极性分子,PCl3的中心原子孤电子对数==1、价层电子对数=3+1=4,故为sp3杂化、空间结构为三角锥形,为极性分子,A错误;邻羟基苯甲酸存在分子内氢键,对羟基苯甲酸分子间能形成氢键,沸点:邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸,B正确;氯化镁属于离子晶体,氯化铝属于分子晶体,离子键大于分子间作用力,则熔点:MgCl2>AlCl3,C错误;金刚石与碳化硅均属于共价晶体,碳原子半径小于硅原子半径,碳碳键比碳硅键更牢固,硬度:C(金刚石)>SiC,D错误。
5.(3分)下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是(　D　)
A.HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱
B.NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低
C.Be、Mg、Ca的熔点逐渐降低
D.SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高
解析:F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱,HF、HCl、HBr的共价键强度逐渐减弱,热稳定性逐渐减弱,A不符合题意;NaF、NaCl、NaBr均为离子晶体,且离子所带电荷数相同,故离子半径越大,键能越小,熔点越低,故NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低,B不符合题意;Be、Mg、Ca阳离子所带电荷数相同,但离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,C不符合题意;SiF4、SiCl4、SiBr4都为分子晶体,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力增强,熔、沸点逐渐升高,与化学键无关,D符合题意。
6.(3分)五羰基铁[Fe(CO)5]是一种具有三角双锥结构的黄色黏稠状液体,结构如图所示,已知其熔点为-20 ℃,沸点为103 ℃。下列推测不合理的是(　D　)
A.属于分子晶体
B.不溶于水,易溶于苯
C.隔绝空气受热分解生成Fe和CO
D.每个Fe(CO)5粒子中含20个σ键
解析:五羰基铁[Fe(CO)5]是一种具有三角双锥结构的非极性分子,易溶于非极性溶剂苯中,故B合理;五羰基铁不稳定,在隔绝空气条件下受热分解,生成铁和一氧化碳,故C合理;1个五羰基铁分子中铁和碳原子形成5个σ键,每个碳氧三键中含一个σ键,则每个Fe(CO)5粒子中含10个σ键,故D不合理。
7.(3分)下列物质所属晶体类型均正确的一组是(　D　)
选项 A B C D
共价晶体 石墨 氧化钙 碳化硅 金刚石
分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰
离子晶体 氮化铝 氯化钠 明矾 小苏打
金属晶体 铜 青铜 铝 铁
解析:石墨属于混合型晶体,氮化铝属于共价晶体,故A错误;氧化钙属于离子晶体,故B错误;氯化铯为离子晶体,故C错误。
8.(3分)(2026·广东深圳联考)结构决定性质。下列性质差异与结构因素不匹配的是(　D　)
选项 性质差异 结构因素
A 在CCl4中的溶解度:I2>ICl 分子极性
B 熔点:SiC(2 830 ℃)>SiF4(-90 ℃) 晶体类型
C 沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 氢键类型
D 电离常数Ka:F3CCOOH>Cl3CCOOH 范德华力
解析:CCl4是非极性溶剂,I2是非极性分子,ICl是极性分子,I2在CCl4中溶解度大于ICl在CCl4中溶解度和分子极性有关,A不符合题意;SiC是共价晶体,SiF4属于分子晶体,共价晶体熔、沸点高于分子晶体,晶体类型不同,则熔点:SiC(2 830 ℃)>SiF4(-90 ℃),B不符合题意;对羟基苯甲醛形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,分子间氢键作用力大于分子内氢键的作用力,故沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,与氢键类型有关,C不符合题意;F的电负性比Cl强,吸引电子能力强,使羟基的极性增强,更容易电离出H+,则电离常数Ka:F3CCOOH>Cl3CCOOH,D符合题意。
9.(3分)铝的卤化物AlX3(X=Cl、Br、I)气态时以Al2X6双聚形态存在,下列说法错误的是(　B　)
物质 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
熔点/℃ 1 290 192.4 97.8 189.4
沸点/℃ 1 272 180 256 382
A.AlF3晶体类型与其他三种不同
B.1 mol Al2Cl6中所含配位键数目为4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
C.Al2X6中Al、X原子价电子层均满足8e-结构
D.AlCl3熔点高于AlBr3的原因是Cl的电负性大于Br,具有一定离子晶体的特征
解析:AlF3为离子晶体,其他三种为分子晶体,A正确;每个Al与周围的三个Cl共用一对电子,与另一个Cl形成配位键,故1 mol Al2Cl6中所含配位键数目为2NA,B错误;Al、X原子价电子层均满足8电子结构,C正确。
10.(3分)X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是(　D　)
A.X2Y晶体的熔点高于WX4晶体的熔点
B.固态X2Y2是分子晶体
C.ZW是共价晶体,其硬度比Z晶体的大
D.Z、W是同一主族的元素,Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体
解析:X为H元素,Y为O元素,Z为Si元素,W为C元素。X2Y晶体是冰,分子间存在氢键,熔点高于CH4,A正确;固态X2Y2是H2O2,属于分子晶体,B正确;SiC、晶体硅为共价晶体,碳的原子半径小于硅,SiC的硬度比晶体硅的大,C正确;CO2、CO均是分子晶体,D错误。
11.(15分)晶格能是1 mol离子晶体完全变成气态阴、阳离子所吸收的能量。下表给出了三组物质的相关性质数据,回答下列问题。
A组 (熔点/℃) B组 (沸点/℃) C组 (晶格能/kJ·mol-1)
金刚石:3 550 CH3OH:T2 NaCl:a
石墨:3 850 CH3CH2CH2CH2OH:117.6 NaBr:b
碳化硅:T1 CH3CH2OCH2CH3:34.5 MgO:c
(1)A组中的碳化硅属于共价晶体,碳化硅的熔点T1小于(填“大于”“小于”或“等于”)3 550,石墨熔点高于金刚石的原因是石墨中碳碳之间除存在σ键,还存在大π键,石墨中碳碳键的键长短于金刚石,键能更大,熔点更高。
(2)判断B组中甲醇沸点T2的范围b(填字母)。
a.>117.6　　　b.34.5~117.6　　　c.<34.5
(3)CH3CH2CH2CH2OH的沸点远大于CH3CH2OCH2CH3,原因是CH3CH2CH2CH2OH能形成分子间氢键,乙醚不能。
(4)C组物质,其晶体中粒子之间的作用力名称是离子键。该组物质可能具有的性质是②(填序号)。
①硬度小　②熔融状态能导电　③固体能导电　④熔点较低
12.(15分)根据表格中的相关信息,回答下列问题。
(1)已知两种有机物的相关数据如下表:
物质 CH3CH2F CH3CH2NH2
相对分子质量 48 45
沸点/℃ -37.7 16.6
化合物CH3CH2NH2的沸点高于CH3CH2F的原因是两者均为分子晶体,CH3CH2NH2可以形成分子间氢键,使分子间作用力增大,而CH3CH2F不能。
(2)两种无机物的相关信息如下表:
化学式 P4S3 C3N4
用途 制造火柴及火柴盒摩擦面 可用作切磨机、钻头、轴承
熔点 174 ℃ 1 900 ℃
请从结构和微观作用力的角度解释两种物质的熔点差异:P4S3为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,C3N4为共价晶体,熔化时破坏共价键,分子间作用力弱于共价键。
(3)已知一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2
熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因:Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体;离子键强弱:MgO>Li2O;分子间作用力强弱(相对分子质量):P4O6>SO2。
(4)已知一些物质的熔点数据如下表:
物质 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4
熔点/℃ 800.7 -68.8 -51.5 -34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是NaCl为离子晶体,而SiCl4为分子晶体。分析同主族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因:熔点依次升高,因为SiCl4、GeCl4、SnCl4均为分子晶体,结构相似,随着其相对分子质量依次增大,其分子间作用力依次增强。(共61张PPT)
第六章　物质结构与性质　
元素周期律
第32讲　物质的聚集状态　
常见晶体类型
目
录
考点二　常见晶体类型及性质
课时作业
考点一　物质的聚集状态　晶体和非晶体
真题演练 感悟高考
复习目标
1.能说出晶体与非晶体的区别。2.了解常见晶体的类型,了解不同类型晶体中结构粒子、粒子间作用力的区别。3.了解四种常见晶体熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
一
考点一 物质的聚集状态　晶体和非晶体
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______、________以及介乎______和________之间的塑晶态、液晶态等。
晶态
非晶态
晶态
非晶态
(2)等离子体和液晶
类别 概念 主要性能
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
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
电子
阳离子
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的区别
项目 晶体 非晶体
微观结构 原子在三维空间里呈 ____________排列 原子排列相对无序
性质 特征 自范性 有 没有
熔点 固定 不固定
各向异性 有 无
区别 方法 间接方法 测定其是否有固定的______
科学方法 对固体进行____________实验
周期性有序
熔点
X射线衍射
(2)获得晶体的三条途径
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。
现有下列物质:①橡胶;②玻璃;③纯碱;④水晶;⑤塑料;⑥胆矾。其中属于晶体的有________(填序号)。
微点助学
③④⑥
3.晶体结构的测定
(1)测定晶体结构最常用的仪器是______________。在晶体的X射线衍射实验中,当单一波长的X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
(2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。
X射线衍射仪
1.下列关于物质的聚集状态的说法正确的是(　　)
A.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形
B.气态和液态物质一定是由分子构成的
C.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,但不具有各向异性
D.等离子体具有良好的导电性和流动性
D
2.我国现已能够拉制出直径为300 mm的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是(　　)
A.形成晶体硅的速率越快越好
B.晶体硅有固定的熔、沸点,研碎后就变成了非晶体
C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关,而与各向异性无关
C
解析:A选项,晶体的形成都要有一定的形成条件,如温度、压强、结晶速率等,并不是结晶速率越快越好;B选项,晶体有固定的熔、沸点,研碎后依然是晶体;C选项,X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据粒子是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体;D选项,晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。
3.玻璃是常见的非晶体,在生产生活中有着广泛的用途,如图是玻璃的结构示意图,下列有关玻璃的说法错误的是(　　)
A.玻璃内部粒子排列是无序的
B.玻璃熔化时吸热,温度不断上升
C.光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是
SiO2,二者都是非晶体
D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃
和水晶
C
解析:根据玻璃的结构示意图可知,构成玻璃的粒子无周期性排列,是无序的,所以玻璃是非晶体,因此没有固定的熔点,A、B正确;玻璃属于非晶体,但有的光导纤维属于晶体,C错误;区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验,D正确。
二
考点二 常见晶体类型及性质
1.四类晶体的构成与性质
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 很大 有的很大,有的很小 较大
分子
原子
阴、阳离子
范德华力
共价键
金属键
离子键
类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
熔、沸点 较低 很高 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
2.四类晶体的物质类别举例
(1)分子晶体:部分非金属单质(如卤素、氧气、硫)、所有非金属氢化物(如水、硫化氢、氨)、几乎所有的酸、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、绝大多数有机化合物。
(2)共价晶体:某些单质(如金刚石、硅、晶体硼、锗)、某些非金属化合物(如SiC、SiO2、Si3N4)。
(3)金属晶体:纯金属(如Na、Al、Fe)、合金(如青铜)。
(4)离子晶体:金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)。
现有下列物质:NaOH、Na2S、H2O2、CaC2、(NH4)2S、C2H2、SiC。
(1)含有非极性键的分子晶体是____________。
(2)只含有离子键的离子晶体是_______。
(3)既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是_______。
(4)含有极性键的共价晶体是______。
微点助学
H2O2、C2H2
Na2S
CaC2
SiC
3.晶体熔、沸点的比较方法
(1)不同类型晶体
熔、沸点高低的一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
(2)相同类型晶体
晶体类型 比较方法
金属晶体 金属阳离子半径越小,所带电荷越多,金属键越强,金属的熔、沸点越高
离子晶体 一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,熔、沸点越高
共价晶体 原子半径越小,键长越短,熔、沸点越高
分子晶体 ①组成和结构相似,相对分子质量越大,熔、沸点越高;具有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常得高;
②组成和结构不相似(相对分子质量接近),其分子的极性越大,熔、沸点越高;
③同分异构体中,一般支链越多,熔、沸点越低
1.根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是(　　)
A.熔点为2 700 ℃,导电性好,延展性强
B.无色晶体,熔点为3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂
C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800 ℃,熔化时能导电
D.熔点为-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电
B
2.(2025·吉林白山期中)下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是(　　)
A.Rb>K>Na>Li
B.KCl>NaCl>MgCl2>MgO
C.金刚石>SiO2>CsCl>钠
D.H2O>CH4>硫黄>H2
C
解析:碱金属随原子序数增加,熔点降低,所以熔点:RbKCl,O2-所带电荷数多于Cl-且半径小于Cl-,所以熔点:MgO>MgCl2,B错误;金刚石和SiO2为共价晶体,CsCl为离子晶体,钠为金属晶体,且金刚石熔点高于二氧化硅,所以熔点:金刚石>SiO2>CsCl>钠,C正确;硫黄为固体,熔点最高,H2O分子中含有氢键,熔点较高,CH4相对分子质量大于H2,所以熔点:硫黄>H2O>CH4>H2,D错误。
3.(2025·黑龙江齐齐哈尔一模)根据下表中给出的有关数据,判断下列说法错误的是(　　)
物质 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
D
解析:SiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在低于熔化的温度下就能汽化,故AlCl3加热能升华,A、C正确;晶体硼的熔、沸点很高,所以晶体硼是共价晶体,B正确;由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知,金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强,D错误。
三
真题演练 感悟高考
1.(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)
解析:金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)和立方相氮化硼(BN)都为共价晶体且成键结构相似,则原子半径越大,键长越长,键能越小,熔点越低,在这几种晶体中,键长:Si—Si>Si—C>C—C,所以熔点:单晶硅(Si)<金刚砂(SiC)<金刚石(C)。又因为B—N的键长小于Si—Si,故氮化硼(BN,立方相)的熔点大于单晶硅(Si),故B符合题意。
B
2.(2024·天津卷)我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是(　　)
A.SiC是离子化合物
B.SiC晶体的熔点高、硬度大
C.核素14C的质子数为8
D.石墨烯属于烯烃
解析:SiC晶体结构与金刚石相似,属于共价晶体,A错误;SiC晶体结构与金刚石相似,属于共价晶体,熔点高、硬度大,B正确;C元素为6号元素,故核素14C的质子数为6,C错误;石墨烯是碳元素构成的单质,不属于烯烃,D错误。
B
3.(2025·甘肃卷)物质的结构决定性质,下列事实与结构因素无关的是(　　)
选项 事实 结构因素
A K与Na产生的焰色不同 能量量子化
B SiH4的沸点高于CH4 分子间作用力
C 金属有良好的延展性 离子键
D 刚玉(Al2O3)的硬度大,熔点高 共价晶体
C
解析:K和Na产生的焰色不同,是因为能量是量子化的,二者核外电子从高能级跃迁回低能级释放的能量不同,A不符合题意;SiH4和CH4均为分子晶体,SiH4的相对分子质量更大,分子间作用力更强,故SiH4的沸点高于CH4,B不符合题意;当金属受到外力作用时,晶体中的原子层间会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,而且弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,没有化学键的断裂与形成,所以金属有良好的延展性与离子键无关,C符合题意;Al2O3为共价晶体,故其硬度大、熔点高,D不符合题意。
4.(2025·山东卷)物质性质与组成元素的性质有关,下列对物质性质差异解释错误的是(　　)
选项 性质差异 主要原因
A 沸点:H2O>H2S 电离能:O>S
B 酸性:HClO>HBrO 电负性:Cl>Br
C 硬度:金刚石>晶体硅 原子半径:Si>C
D 熔点:MgO>NaF 离子电荷:Mg2+>Na+,O2->F-
A
解析:H2O沸点高于H2S的主要原因是H2O分子间存在氢键、H2S分子间不存在氢键,而非O的电离能大于S,电离能与沸点无直接关联,A错误;HClO酸性强于HBrO是因为Cl的电负性大于Br,导致O—H极性更强,更易解离出H+,B正确;金刚石硬度大于晶体硅是因为C原子半径小于Si,C—C键能更大,共价结构更稳定,C正确;MgO和NaF均属于离子晶体,离子晶体的熔点取决于其离子键的强弱,离子所带电荷越多,离子半径越小,其离子键一般越强,其熔点越高,故MgO熔点高于NaF主要是因为Mg2+和O2-所带的电荷数高于Na+和F-,D正确。
四
课时作业32
1.(3分)下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是(　　)
A.液晶中分子的长轴取向一致,表现出类似晶体的各向异性
B.等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成
C.纯物质有固定的熔点,但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D.超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
解析:等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体,故B错误。
B
2.(3分)下列各组物质熔化或升华时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的一组是(　　)
A.钠和氧化钠熔化
B.二氧化硅和氧化镁熔化
C.碘和干冰升华
D.氯化钠和氯化氢溶于水
C
解析:钠是金属晶体,熔化时克服金属键,氧化钠是离子晶体,熔化时克服离子键,两者克服的作用力类型不同,A不符合题意;二氧化硅是共价晶体,熔化时需克服共价键,氧化镁是离子晶体,熔化时需克服离子键,二者克服的作用力不同,B不符合题意;碘和干冰升华克服的都是范德华力,C符合题意;氯化钠是离子晶体,溶于水破坏离子键,而氯化氢是分子晶体,溶于水需破坏共价键,二者克服的作用力不同,D不符合题意。
3.(3分)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末,具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米SiO2的说法正确的是(　　)
A.对光有各向异性
B.熔点与晶体SiO2相同
C.与晶体SiO2互为同分异构体
D.可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2
D
解析:纳米SiO2为无定形白色粉末,不是晶体,没有对光的各向异性,故A错误;纳米SiO2不是晶体,晶体SiO2是共价晶体,因此熔点不相同,故B错误;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,SiO2只是化学式,晶体SiO2中没有分子,故C错误;纳米SiO2不是晶体,晶体SiO2是共价晶体,可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2,故D正确。
4.(3分)下列各组物质性质的比较,结论正确的是(　　)
A.分子的极性:BCl3>PCl3
B.沸点:邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸
C.熔点:MgCl2D.硬度:C(金刚石)B
解析:BCl3中心原子孤电子对数==0、价层电子对数=3+0=3,故为sp2杂化、空间结构为平面正三角形,为非极性分子,PCl3的中心原子孤电子对数==1、价层电子对数=3+1=4,故为sp3杂化、空间结构为三角锥形,为极性分子,A错误;邻羟基苯甲酸存在分子内氢键,对羟基苯甲酸分子间能形成氢键,沸点:邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸,B正确;氯化镁属于离子晶体,氯化铝属于分子晶体,离子键大于分子间作用力,则熔点:MgCl2>AlCl3,C错误;金刚石与碳化硅均属于共价晶体,碳原子半径小于硅原子半径,碳碳键比碳硅键更牢固,硬度:C(金刚石)>SiC,D错误。
5.(3分)下列物质性质的变化规律与化学键强弱无关的是(　　)
A.HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱
B.NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低
C.Be、Mg、Ca的熔点逐渐降低
D.SiF4、SiCl4、SiBr4的熔、沸点逐渐升高
D
解析:F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱,HF、HCl、HBr的共价键强度逐渐减弱,热稳定性逐渐减弱,A不符合题意;NaF、NaCl、NaBr均为离子晶体,且离子所带电荷数相同,故离子半径越大,键能越小,熔点越低,故NaF、NaCl、NaBr的熔点依次降低,B不符合题意;Be、Mg、Ca阳离子所带电荷数相同,但离子半径逐渐增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,C不符合题意;SiF4、SiCl4、SiBr4都为分子晶体,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力增强,熔、沸点逐渐升高,与化学键无关,D符合题意。
6.(3分)五羰基铁[Fe(CO)5]是一种具有三角双锥结构的黄色黏稠状液体,结构如图所示,已知其熔点为-20 ℃,沸点为103 ℃。下列推测不合理的是(　　)
A.属于分子晶体
B.不溶于水,易溶于苯
C.隔绝空气受热分解生成Fe和CO
D.每个Fe(CO)5粒子中含20个σ键
D
解析:五羰基铁[Fe(CO)5]是一种具有三角双锥结构的非极性分子,易溶于非极性溶剂苯中,故B合理;五羰基铁不稳定,在隔绝空气条件下受热分解,生成铁和一氧化碳,故C合理;1个五羰基铁分子中铁和碳原子形成5个σ键,每个碳氧三键中含一个σ键,则每个Fe(CO)5粒子中含10个σ键,故D不合理。
7.(3分)下列物质所属晶体类型均正确的一组是(　　)
选项 A B C D
共价晶体 石墨 氧化钙 碳化硅 金刚石
分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰
离子晶体 氮化铝 氯化钠 明矾 小苏打
金属晶体 铜 青铜 铝 铁
解析:石墨属于混合型晶体,氮化铝属于共价晶体,故A错误;氧化钙属于离子晶体,故B错误;氯化铯为离子晶体,故C错误。
D
8.(3分)(2026·广东深圳联考)结构决定性质。下列性质差异与结构因素不匹配的是(　　)
选项 性质差异 结构因素
A 在CCl4中的溶解度:I2>ICl 分子极性
B 熔点:SiC(2 830 ℃)>SiF4(-90 ℃) 晶体类型
C 沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 氢键类型
D 电离常数Ka:F3CCOOH>Cl3CCOOH 范德华力
D
解析:CCl4是非极性溶剂,I2是非极性分子,ICl是极性分子,I2在CCl4中溶解度大于ICl在CCl4中溶解度和分子极性有关,A不符合题意;SiC是共价晶体,SiF4属于分子晶体,共价晶体熔、沸点高于分子晶体,晶体类型不同,则熔点:SiC(2 830 ℃)>SiF4(-90 ℃),B不符合题意;对羟基苯甲醛形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,分子间氢键作用力大于分子内氢键的作用力,故沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,与氢键类型有关,C不符合题意;F的电负性比Cl强,吸引电子能力强,使羟基的极性增强,更容易电离出H+,则电离常数Ka:F3CCOOH>Cl3CCOOH,D符合题意。
9.(3分)铝的卤化物AlX3(X=Cl、Br、I)气态时以Al2X6双聚形态存在,下列说法错误的是(　　)
物质 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
熔点/℃ 1 290 192.4 97.8 189.4
沸点/℃ 1 272 180 256 382
A.AlF3晶体类型与其他三种不同
B.1 mol Al2Cl6中所含配位键数目为4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
C.Al2X6中Al、X原子价电子层均满足8e-结构
D.AlCl3熔点高于AlBr3的原因是Cl的电负性大于Br,具有一定离子晶体的特征
B
解析:AlF3为离子晶体,其他三种为分子晶体,A正确;每个Al与周围的三个Cl共用一对电子,与另一个Cl形成配位键,故1 mol Al2Cl6中所含配位键数目为2NA,B错误;Al、X原子价电子层均满足8电子结构,C正确。
10.(3分)X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是(　　)
A.X2Y晶体的熔点高于WX4晶体的熔点
B.固态X2Y2是分子晶体
C.ZW是共价晶体,其硬度比Z晶体的大
D.Z、W是同一主族的元素,Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体
D
解析:X为H元素,Y为O元素,Z为Si元素,W为C元素。X2Y晶体是冰,分子间存在氢键,熔点高于CH4,A正确;固态X2Y2是H2O2,属于分子晶体,B正确;SiC、晶体硅为共价晶体,碳的原子半径小于硅,SiC的硬度比晶体硅的大,C正确;CO2、CO均是分子晶体,D错误。
11.(15分)晶格能是1 mol离子晶体完全变成气态阴、阳离子所吸收的能量。下表给出了三组物质的相关性质数据,回答下列问题。
A组 (熔点/℃) B组 (沸点/℃) C组
(晶格能/kJ·mol-1)
金刚石:3 550 CH3OH:T2 NaCl:a
石墨:3 850 CH3CH2CH2CH2OH:117.6 NaBr:b
碳化硅:T1 CH3CH2OCH2CH3:34.5 MgO:c
(1)A组中的碳化硅属于______晶体,碳化硅的熔点T1______(填“大于”
“小于”或“等于”)3 550,石墨熔点高于金刚石的原因是_____________
__________________________________________________________________________。
(2)判断B组中甲醇沸点T2的范围_____(填字母)。
a.>117.6　　　b.34.5~117.6　　　c.<34.5
(3)CH3CH2CH2CH2OH的沸点远大于CH3CH2OCH2CH3,原因是
____________________________________________。
共价
小于
石墨中碳碳之
间除存在σ键,还存在大π键,石墨中碳碳键的键长短于金刚石,键能更大,熔点更高
b
CH3CH2CH2CH2OH能形成分子间氢键,乙醚不能
(4)C组物质,其晶体中粒子之间的作用力名称是_______。该组物质可能具有的性质是____(填序号)。
①硬度小　②熔融状态能导电　③固体能导电　④熔点较低
离子键
②
12.(15分)根据表格中的相关信息,回答下列问题。
(1)已知两种有机物的相关数据如下表:
物质 CH3CH2F CH3CH2NH2
相对分子质量 48 45
沸点/℃ -37.7 16.6
化合物CH3CH2NH2的沸点高于CH3CH2F的原因是____________________
______________________________________________________________。
两者均为分子晶体,
CH3CH2NH2可以形成分子间氢键,使分子间作用力增大,而CH3CH2F不能
(2)两种无机物的相关信息如下表:
化学式 P4S3 C3N4
用途 制造火柴及火柴盒摩擦面 可用作切磨机、钻头、轴承
熔点 174 ℃ 1 900 ℃
请从结构和微观作用力的角度解释两种物质的熔点差异:______________
_________________________________________________________________________________。
P4S3为分子晶体,
熔化时破坏分子间作用力,C3N4为共价晶体,熔化时破坏共价键,分子间作用力弱于共价键
(3)已知一些氧化物的熔点如下表所示:
氧化物 Li2O MgO P4O6 SO2
熔点/℃ 1 570 2 800 23.8 -75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因:_______________________________
_______________________________________________________________________________。
Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2
为分子晶体;离子键强弱:MgO>Li2O;分子间作用力强弱(相对分子质量):P4O6>SO2
(4)已知一些物质的熔点数据如下表:
物质 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4
熔点/℃ 800.7 -68.8 -51.5 -34.1
Na与Si均为第三周期元素,NaCl熔点明显高于SiCl4,原因是_____________
______________________。分析同主族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因:______________________________________
________________________________________________________________________。
NaCl为离子晶
体,而SiCl4为分子晶体
熔点依次升高,因为SiCl4、GeCl4、SnCl4均
为分子晶体,结构相似,随着其相对分子质量依次增大,其分子间作用力依次增强
Thank you
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