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第28讲　晶体结构与性质
第六章　物质结构与性质
复习要点　1.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中组成微粒、微粒间作用力的区 别。2.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。
考点1
考点 　晶体、晶体类型与性质
晶态
非晶态
晶
态
非晶态
（2）等离子体、液晶和离子液体
类别 构成或存在状态 特性
等离
子体 电子、阳离子和电中性粒子组成的整 体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 具有液体的流动性、黏度、形变性 等，具有类似晶体的各向异性
离子
液体 大多数含有体积很大的阴、阳离子 难挥发，良好的导电性，可作溶剂 和催化剂
2. 晶体与非晶体
（1）晶体与非晶体
项目 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　
异同表现 　各向异性　 　各向同性　
周期性有序
无序
有
无
固定
不固定
各向异性
各向同性
（2）得到晶体的途径
①熔融态物质凝固。
③溶质从溶液中析出。
凝固（凝华）
（3）晶体与非晶体的测定方法
测定 方法 测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
最可靠方法 对固体进行 　X射线衍射　实验
X射线衍射
3. 四种晶体类型的比较
类型
比较 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　
分子
原子
范德华力
共价键
金属键　
离子键
类型
比较 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
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 难溶于任何
溶剂 常见溶剂难溶 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 一般不导电，极少数为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶 液中或熔融态导电
较小
很大
很大
很小
较大
很高
很高
很低
较高
类型
比较 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
物质类别 及举例 部分非金属单质、所 有非金属氢化物、部 分非金属氧化物、绝 大多数有机化合物、 稀有气体、几乎所有 的酸 部分非金属单质 （如金刚石、 硅、晶体硼）、 部分非金属化合 物（如SiC、 SiO2） 金属单质与 合金（如 Na、Al、 Fe、青铜） 金属氧化
物（如K2O、 Na2O）、强碱 （如KOH、 NaOH）、绝大 部分盐（如 NaCl）
a.具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。例：H2O＞H2S。
b.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。例：SnH4＞ GeH4＞SiH4＞CH4。
c.组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点 越高。例：CO＞N2。
d.同分异构体支链越多，熔、沸点越低。例：
正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
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，金属晶体的熔、 沸点越高。例：Na＜Mg＜Al。
③分子晶体
题组一　物质的聚集状态　晶体与非晶体
A. 两种物质在一定条件下都会自动形成有规则的几何外形的晶体
B. Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性
C. Ⅱ形成的固体一定有固定的熔、沸点
D. 两者的X射线图谱是相同的
B
解析：观察结构图可知，Ⅰ中微粒呈周期性有序排列，Ⅱ中微粒排列不规则，故Ⅰ为晶 体，Ⅱ为非晶体。晶体有各向异性，具有固定的熔、沸点，非晶体没有固定的熔、沸 点，用X射线衍射实验检验晶体和非晶体，图谱明显不同，故选项B正确。
题组二　晶体性质及判断
性质 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
熔点/℃ 1 290 192.4 97.8 191
沸点/℃ 1 272 180 256 382
B
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
C. Al2X6中Al、X原子价电子均满足8e－结构
D. AlCl3熔点高于AlBr3原因是Cl的电负性大于Br，具有一定离子晶体特征
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分别 共用一对电子，与另一个Cl形成配位键，均满足8电子结构，1 mol Al2Cl6中所含配位 键数目为2NA，B错误，C正确；AlCl3熔点高于AlBr3原因是Cl的电负性大于Br，具有 一定离子晶体特征，D正确。
3. 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。
NaCl、Na2S
NaOH、（NH4）2S
（NH4）2S
Na2S2
H2O2、CO2、CCl4、C2H2、晶体氩
SiO2、SiC
解题感悟
晶体类型的五个判断依据
（1）依据晶体的构成粒子之间的作用力判断
（2）依据物质的类别判断
（3）依据晶体的熔点判断
（4）依据硬度和机械性能判断
（5）依据导电性判断
题组三　晶体熔、沸点高低比较
选项 性质 解释
A 酸性：CH3COOH＜HCOOH —CH3是推电子基团
B 熔点：C2H5NH3NO3＜NH4NO3
C 熔点：Fe＞Na Fe比Na的金属性弱
D 沸点：H2O＞H2S H2O分子间存在氢键
C
物质 SnF4 SnCl4 SnBr4 SnI4
熔点/℃ 442 －34 29 143
SnF4属于离子晶体，SnCl4、SnBr4、SnI4属于分
子晶体，离子晶体的熔点比分子晶体的高，分子晶体的相对分子量越大，分子间作用
力越强，熔点越高
晶体
同素异形体
金刚石
范德华力
（4）（2023 湖南化学）相关物质的沸点：
物质 Ga（CH3）3 Et2O CH3I NR3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
分子晶体
解题感悟
晶体熔、沸点问题的答题模板
（1）分子晶体
①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同（或相近），×××的极性大， 熔、沸点高。
④同为分子晶体，×××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。
（2）离子晶体
①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：同为离子晶体，Rn－（或Mn＋） 半径小于Xn－（或Nn＋），故×××晶体离子键强（或晶格能大），熔、沸点高。
②阴离子（或阳离子）电荷数不相等，阴离子（或阳离子）半径不相同：同为离子晶 体，Rn－（或Mn＋）半径小于Xm－（或Nm＋），Rn－（或Mn＋）电荷数大于Xm－ （或Nm＋），故×××晶体离子键强（或晶格能大），熔、沸点高。　
考点2
考点 　常见晶体类型
1. 典型离子晶体结构模型
类别 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型
晶胞
配位数 及影响 因素 配位数 6 8 4 F－：4；Ca2＋：8
影响
因素 阳离子与阴离子的半径比值越大，配位数越多，另外配位数还与 阴、阳离子的电荷比等有关
类别 NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型
空隙及
占有率 空隙 阴离子为面 心立方最密 堆积，阳离 子占据八面 体空隙 阴离子为简单 立方堆积，阳 离子占据立方 体空隙 阴离子为面心 立方最密堆 积，阳离子占 据四面体空隙 阳离子为面心立 方最密堆积，阴 离子占据正四面 体空隙
占有率 1 1 1
类别 NaCl型 CsCl型
晶胞
晶胞中所含离子数 Cl－：4；Na＋：4 Cs＋：1；Cl－：1
密度的计算（a为晶胞参数，NA为 阿伏加德罗常数的值）
阴、阳离子间最短距离（b）和晶 胞参数（a）之间的关系
类别 ZnS型 CaF2型
晶胞
晶胞中所含离子数 Zn2＋：4；S2－：4 Ca2＋：4；F－：8
密度的计算（a为晶胞参数，NA为阿 伏加德罗常数的值）
阴、阳离子间最短距离（b）和晶胞 参数（a）之间的关系
2. 典型共价晶体结构模型
晶体 晶体结构 结构分析
金刚石
晶体 晶体结构 结构分析
SiO2
晶体 晶体结构 结构分析
SiC、 BP、
AlN
3. 典型分子晶体结构模型
晶体 晶体结构 结构分析
干冰
白磷
4. 金属晶体
（1）金属键
①“电子气理论”是把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的 “电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，形成“巨分 子”。
②金属键的实质是金属阳离子与电子气间的静电作用。
③利用“电子气理论”可以解释金属材料具有延展性、导电性和导热性。
（2）金属晶体的物理性质
延展性 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方 式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性
导电性 在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”做定向移动而形成电 流，呈现良好的导电性
导热性 “自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的 交换
注意：金属晶体具有导电性，但导电的物质不一定是金属，如石墨晶体导电但不是金 属晶体。
5. 混合型晶体——石墨晶体
2
sp2
高
6. 过渡晶体
纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。如Na2O和Al2O3晶体 中都含有离子键的成分，它们既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，Na2O更 偏向离子晶体，Al2O3更偏向共价晶体。
A. 金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B. 金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环
C. 金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D. 金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3
A
A. 在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体
B. 在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋
C. 冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D. 该气态团簇分子的分子式为EF
D
解析：气态团簇分子不同于晶胞，该气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则 分子式为F4E4或E4F4，故D错误。
题组二　晶体的微观结构
A. X中存在π键
B. X属于混合型晶体
C. X的化学式可表示为C3N4
D. X中C原子上有1个孤电子对
C
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”
A
限时跟踪检测
限时跟踪检测（二十八）　晶体结构与性质
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键比晶体硅中的Si—Si键弱
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键比晶体硅中的Si—Si键强，D错误。
A. 壁虎在天花板上爬行自如——壁虎的足与墙体之间存在范德华力
B. 甲烷水合物因外观像冰遇火即燃，被称作“可燃冰”——CH4与H2O之间存在氢键
C. 石英玻璃和水晶粉末的X射线衍射图谱是不同的
D. 液晶材料用于电视的显示器——液晶介于晶态与非晶态之间
解析：壁虎足部刚毛与接触面通过范德华力产生吸附作用，A正确；甲烷分子中C的 电负性不足以与水形成氢键，可燃冰中水分子间通过氢键形成笼状结构包裹甲烷，但 CH4与H2O之间无直接氢键，B错误；晶体与非晶体的X射线衍射图谱有明显差异，C 正确；液晶材料具有介于晶体（有序）和非晶体（无序）之间的特性，用于显示器， D正确。
B
A. CsCl和KCl
B. Cu和Ag
C. 硫（S8）和白磷（P4）
D. 金刚砂（SiC）和干冰
解析：CsCl和KCl都是离子化合物，均属于离子晶体，A不符合题意；Cu和Ag都是金 属单质，均属于金属晶体，B不符合题意；硫（S8）和白磷（P4）固体均由分子构 成，均属于分子晶体，C不符合题意；金刚砂（SiC）属于共价晶体，干冰由CO2分子 构成，属于分子晶体，D符合题意。
D
选项 事实 解释
A 熔点：AlF3＞AlCl3 AlF3是离子晶体，AlCl3是分子晶体
B 沸点：HI＞HCl HI的相对分子质量较大，范德华力较强
C 硬度：MgO＞CaO Mg2＋半径较小，与O2－形成的离子键较强
D C2H5NH3NO3熔点低于 NH4NO3 C2H5NH3NO3为分子晶体，NH4NO3为离子 晶体
D
选项 实例 解释
A 将缺角的NaCl晶体放入饱和NaCl溶 液中，得到有规则几何外形的晶体 晶体存在各向异性
B 水晶不同方向的导热性不同 水晶内部微观粒子呈现周期性有序排列
C 与其离子的体积较大有关
D 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
A
解析：将缺角NaCl恢复完整结构体现晶体的自范性而非各向异性，A错误；水晶是共 价晶体，其各向异性（如导热性差异）源于内部微粒的周期性有序排列，B正确；离 子液体常温下呈液态与其离子体积大、结构不对称导致晶格能低有关，C正确；Cs＋ 半径大于Na＋，因此CsCl中Cs＋可容纳更多Cl－（配位数8），而NaCl中Na＋配位数为 6，D正确。
A. 属于共价晶体
B. （BN）x可作高温润滑剂
C. 1 mol （BN）x含有3 mol σ键
D. 电子被约束在硼周围而不能自由移动导致绝缘
解析：六方氮化硼的结构与石墨类似，故属于混合型晶体，A错误；六方氮化硼与石 墨类似，层间靠范德华力维系，易滑动，可作高温润滑剂，B正确；1 mol （BN）x含 有3x mol σ 键，C错误；硼的电子全部参与成键，没有多余电子与氮原子形成大π键， 电子被约束在氮周围而不能自由移动，D错误。
B
7. （2026 柳州调研三）第三周期四种元素对应的氧化物中离子键的百分数、熔点如 图所示。
A. 金属性：T＞W＞P＞Q
B. 上述Q对应的氧化物为共价晶体
C. 上述W的氧化物熔点高于T的氧化物是因为其摩尔质量较大
D. 熔化上述T、W对应的氧化物时克服离子键
C
解析：金属性越强，形成氧化物中离子键成分越大，由离子键百分数可知，A项 正确；Q的氧化物以共价键为主，由熔点可知，它是共价晶体，B项正确；W、 T对应的氧化物都是离子晶体，W对应的氧化物熔点高于T对应的氧化物，是因 为离子所带电荷较多，离子半径较小，故离子键较强，与摩尔质量无关，C项错 误；T、W的氧化物含离子键百分数超过或接近50％，它们是离子晶体，熔化时 克服离子键，D项正确。
A. 通过晶体的X射线衍射实验可以区分NaCl晶体与CsCl晶体
B. NaCl、CsCl晶体中，Cl－的配位数相等
C. 两种晶体的熔点高低关系为CaF2＞CsCl
B
A. 配合物中心离子Co2＋的配位数是6
B. 该晶体属于混合型晶体
C. 配体中H—N—H键角＞NH3分子中H—N—H键角
B
A. 化学键中离子键的百分数：CrCln＞CrBrn＞CrIn
B. n＝m＝3
C. 生成1 mol X—X键转移3 mol电子
D. 熔点：CrCln＞CrBrn＞CrIn
C
解析：（1）基态Fe原子的核外电子排布式为［Ar］3d64s2，未成对电子数为4；在金 刚石晶体中，C原子采用sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的C原子采用 sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚 石晶体中碳碳键的键长短。
4
＜
石墨晶体中的碳碳键除σ键
外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键
卤化物 CCl4 CBr4（α型） CI4
熔点/℃ －22.92 48.4 168（分解）
解析：（2）碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构 相似的分子晶体，相对分子质量越大，其范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质 量：CCl4＜CBr4＜CI4，则熔点：CCl4＜CBr4＜CI4。
分子组成和结构相似，随
相对分子质量的增大，范德华力增强，故CCl4、CBr4、CI4熔点依次升高
解析：（3）若题图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则ZnS晶胞中所含Zn2＋的个数为 4，根据ZnS的化学式可知，只有S2－处于顶角和面心时，ZnS晶胞中S2－的个数为 8×1/8＋6×1/2＝4。
顶角、面心
（4）石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。
　　
C、O
变小
解析：（4）①氧化石墨烯中所标的1号碳原子形成3个碳碳单键和一个碳氧单键，C 原子为sp3杂化，氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键， 还有2个孤电子对，所以羟基上的氧原子为sp3杂化。②石墨烯转化为氧化石墨烯时， 1号C与相邻C原子间的大π键被氧化破坏变成了单键，键能变小。
混合型晶体
σ键、π键
sp2
解析：（1）该单质为石墨，层内是共价键，层间存在范德华力，石墨属于混合型晶体，层内碳原子之间形成σ键和π键；石墨中碳原子有3个σ键，无孤电子对，因此杂化类型为sp2。
解析：（2）SiO2为共价晶体，而CO2为分子晶体，共价晶体熔、沸点高于分子晶体。
SiO2为共价晶体，而CO2为分子晶体
（3）四卤化硅（SiX4）的沸点和二卤化铅（PbX2）的熔点如图2所示。
均为分子晶体，范德华力随相对分
子质量增大而增大
减小
增大
解析：（3）①SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越 高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，即熔、沸点升高。②同主族元素从上 到下非金属性减弱，电负性减小，形成化合物的两种元素电负性差值越大，离子键成 分越大，因此PbX2晶体中离子键百分数减小，共价键百分数增大。
（4）黑磷与石墨类似，也具有层状结构（如图3），为了大幅度提高锂电池的充电速 率，科学家研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图4所示。
sp3
ac
a.黑磷区P—P键的键能完全相同
b.黑磷与石墨都属于混合型晶体
c.复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属于范德华力
d.由石墨和黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应
解析：（4）①黑磷区中P根据图3中形成的共价键，P元素有三个σ键和一个孤电子 对，价层电子对数为4，采用sp3杂化。②根据图3中键长的不同判断黑磷区P—P键的 键能不完全相同，故a错误；黑磷与石墨类似，也具有层状结构，根据石墨是混合型 晶体，可知黑磷为混合型晶体，故b正确；复合材料单层中，P原子与C原子之间的作 用力属于共价键，故c错误；由石墨与黑磷制备该复合材料有新的化学键形成，有新 物质生成，故属于化学变化，故d正确。
（5）一种锂电池的正极材料磷酸亚铁锂（LiFePO4）的晶胞结构如图5（a）所示。其 中Li＋分别位于晶胞的顶角、棱心、面心，O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面 体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
0.187 5
13∶3

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