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第34讲 晶体结构与性质（一）【考纲要求】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。
3、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。
4、了解化学键和分子间作用力的区别。
5、了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。
6、了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
7、了解简单配合物的成键情况。
【课前预习区】一、认识晶体1、晶体的定义：微观粒子在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质2、晶体的特性：（1）有规则的几何外形（自范性：在适宜的条件下，晶体能够自发的呈现封闭的、规则的多面体外形。
） （2）有确定的熔点（3）各向异性：在不同的方向上表现不同的性质 （4）具有特定的对称性3、晶体是由晶胞堆积得到的，故晶胞就能反映整个晶体的组成。
利用晶胞可以求化学式——均摊法。
均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。
若某个粒子为N 个晶胞所共有，则该粒子有1/N 属于此晶胞。
以正方体晶胞为例，晶胞中不同位置的粒子对晶胞的贡献为：顶点原子_______属于此晶胞 棱上原子_______属于此晶胞面上原子_______属于此晶胞 体内原子完全属于此晶胞若晶胞为六棱柱，则顶点原子有________属于此晶胞，棱上有________属于此晶胞。
练习、硼镁化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。
该化合物晶体结构中的重复结构单元如图所示。
十二个镁原子间形成正六棱柱，两个镁原子分别在棱柱上底、下底的中心；六个硼原子位于棱柱内。
则该化合物的化学式可表示为（ ） A 、Mg 14B 6 B 、MgB 2 C 、Mg 5B 12 D 、Mg 3B 2二、晶体结构1、金属晶体（1）金属键：_____________________________________________________________成键微粒：________________________特征： 影响金属键强弱因素及对金属性质的影响：（2）金属晶体：（3）金属晶体物理性质的解释● ○ BMg2、离子晶体（1）离子键：____________________________________________________________ 成键微粒：_________________ 特征：____________________________影响离子键强弱因素：（2）离子晶体定义：（3）晶格能：①影响因素②与离子晶体性质的关系：晶格能越大，形成的离子晶体越，且熔点越，硬度越。
2021届高三化学一轮复习——晶体结构与性质（知识梳理及训练）核心知识梳理(一)金刚石、石英、干冰、足球烯、NaCl的晶体结构1．金刚石和石英(1)金刚石晶体中，每个C原子与另外4个C原子形成共价键，C—C 键之间的夹角是109.5°，最小的环是六元环。
含有1 mol C原子的金刚石中，形成的共价键有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个硅原子成键，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。
(3)在金刚石、SiO2中微粒间的相互作用是共价键。
2．干冰和足球烯(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)在C60中有12个正五边形，20个正六边形，共有60个碳碳单键，30个碳碳双键。
(3)在干冰和足球烯微粒间的相互作用是分子间作用力，在微粒内部存在共价键。
3．NaCl(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)在NaCl中，Na＋、Cl－之间的相互作用是离子键。
(二)晶体类型及性质比较辨析易错易混(1)离子晶体除含离子键外，一定不含其他化学键()(2)含有阳离子的晶体一定是离子晶体()(3)离子晶体中一定不含分子()(4)金属与非金属形成的化合物一定都是离子化合物()(5)具有金属光泽且能导电的单质一定是金属()(6)NaOH、NH4Cl晶体中既有离子键又有共价键()(7)在O2、CO2和SiO2中，都存在共价键，它们均由分子构成()(8)金刚石、NaCl、H2O、HCl晶体的熔点依次降低()(9)金刚石和足球烯都是通过共用电子对形成空间网状结构，所以都是原子晶体()(10)He、CO2和CH4都是由分子构成，它们中都存在共价键()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)√(9)×(10)×典型题目组训练题组一化学键与晶体类型1．有以下9种物质：①Ne②HCl③P4④H2O2⑤Na2S⑥NaOH⑦Na2O2⑧NH4Cl ⑨AlCl3。
晶体结构与性质1．具有下列性质的物质可能属于离子晶体的是( )A．熔点801 ℃，易溶于水B．熔点10.31 ℃，液态不导电C．熔点112.8 ℃，能溶于CS2D．熔点97.81 ℃，固态能导电解析：选A A项，熔点801 ℃，易溶于水，符合离子晶体的特点，正确；B项，熔点10.31 ℃，熔点较低，液态不导电，不可能是离子晶体，错误；C项，熔点112.8 ℃，熔点较低，能溶于CS2，为分子晶体，错误；D项，离子晶体一般熔点较高、固态不导电，错误。
2.在一定条件下，可得到一种共价晶体CO2(如图所示)，下列对该物质的推断一定不正确的是( )A．该晶体中含有极性键B．该晶体易汽化，可用作制冷材料C．该晶体有很高的熔、沸点D．该晶体硬度大，可用作耐磨材料解析：选B 共价晶体CO2具有空间网状结构，其成键情况也发生了变化，由原来的碳氧双键变为碳氧单键，但化学键依然为极性共价键，故A正确；共价晶体具有硬度大，熔、沸点高等特点，故C、D正确，B错误。
3.磁光存储的研究是Williams等在1957年使Mn和Bi 形成的晶体薄膜磁化并用光读取之后开始的。
如图是Mn 和Bi 形成的某种晶体的结构示意图(白球均在六棱柱内)，则该晶体物质的化学式可表示为( )A ．Mn 2BiB ．MnBiC ．MnBi 3D ．Mn 4Bi 3解析：选B 由晶体的结构示意图可知：白球代表Bi 原子，且均在六棱柱内，所以Bi 为6个。
黑球代表Mn 原子，个数为12×16＋2×12＋1＋6×13＝6(个)，二者的原子个数比为1∶1，则该晶体物质的化学式可表示为MnBi 。
4.食盐晶体的结构示意图如图所示。
已知食盐的密度为ρ g ·cm －3，摩尔质量为M g ·mol －1，阿伏加德罗常数为N A ，则在食盐晶体中Na ＋和Cl －的间距大约是( )A.32MρN AcmB.3M2ρN Acm C.32N AρMcmD.3M8ρN Acm 解析：选B 食盐晶胞中含有4个Na ＋和4个Cl －，每个晶胞的体积为4MρN Acm 3，设食盐晶体里Na ＋和Cl －的间距为x cm ，所以可得(2x )3＝4MρN A，解得x ＝3M2ρN A，即在食盐晶体中Na ＋和Cl －的间距大约是3M2ρN Acm 。
第34讲晶体结构与性质教材习题回扣1．(选修3 P72－2)下列叙述正确的是()。
A．原子晶体中只含共价键B．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键C．分子晶体中只存在分子间作用力，不存在其他化学键D．任何晶体中，若含有阳离子也肯定含有阴离子2．(选修3 P72－5)下列叙述正确的是()。
A．离子晶体都是化合物B．原子晶体都是单质C．金属在常温下都以晶体形式存在D．分子晶体在常温下不行能是固态3．(选修3 P72－8)下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用属于同种类型的是()。
A．Na2O和SiO2熔化B．Mg和S熔化C．氯化钠和蔗糖熔化D．碘和干冰升华力量提升训练一、单项选择题1．下列说法中，正确的是()。
A．冰溶化时，分子中H—O键发生断裂B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点肯定越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定2．氮氧化铝(AlON)属原子晶体，是一种超强透亮材料，下列描述错误．．的是()。
A．AlON和石英的化学键类型相同B．AlON和石英晶体类型相同C．AlON和Al2O3的化学键类型不同D．AlON和Al2O3晶体类型相同3．下列各物质中，按熔点由高到低的挨次排列正确的是()。
A．CH4>SiH4>GeH4>SnH4B．KCl>NaCl>MgCl2>MgOC．Rb>K>Na>LiD．金刚石>Si>钠4．二茂铁[(C5H5)2Fe]是由一个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成，它的发觉可以说是有机金属化合物争辩中具有里程碑意义的大事，它开拓了金属有机化合物争辩的新领域。
已知：二茂铁熔点是173 ℃(在100 ℃时开头升华)，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。
下列说法正确的是()。
A．二茂铁属于离子晶体B．在二茂铁结构中，C5H－5与Fe2＋之间形成的化学键类型是离子键C ．已知：环戊二烯的结构式为：，则其中仅有1个碳原子实行sp3杂化D．二价铁离子的基态电子排布式为：[Ar]3d44s25．有四种不同积累方式的金属晶体的晶胞如图所示，有关说法正确的是()。
第四十四讲晶体结构与性质1.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。
2.了解分子晶体、原子晶体、离子晶体、金属晶体的构成粒子及粒子间作用力的区别。
3.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。
4.了解晶格能的概念及其离子晶体的性质。
5.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。
6.能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
一、晶体常识12.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：所有晶胞平行排列、取向相同。
4．立方晶胞中粒子数目的计算【典型例题1】【2020届河北省石家庄辛集中学高三上期中】有关晶体的下列说法中正确的是（）A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．冰熔化时水分子中共价键发生断裂D．氯化钠熔化时离子键未被破坏【答案】B【考点定位】考查化学键与晶体结构【点评】本题考查了晶体的有关知识，注意分子晶体的稳定性与分子间作用力无关，与化学键的强弱有关。
明确不同类型的晶体在熔化时克服不同的作用力是解答本题的关键，注意把握晶体类型的判断方法和微粒间的作用。
离子晶体熔化克服离子键，原子晶体熔化克服共价键，金属晶体熔化克服金属键，分子晶体熔化或升华克服分子间作用力或氢键，尤其注意氢键属于分子间作用力。
【迁移训练1】下列关于晶体的说法中，不正确的是（）①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体③共价键可决定分子晶体的熔、沸点④在分子晶体中一定不存在离子键，而在离子晶体中可能存在共价键⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻A．①②③ B．②③ C．④⑤⑥ D．②③④【答案】B考点：考查晶体和非晶体的区别、离子的配位数、晶格能等。
二、四类晶体的组成和性质1．晶体的基本类型与性质2．晶体熔、沸点高低的比较（1）不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，汞、铯等沸点很低。
（2）原子晶体：原子晶体中，原子半径小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。
如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。
（3）离子晶体的晶格能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影响因素离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
③与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。
（4）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。
（5）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＜Mg＜Al。
【典型例题2】已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。
下列关于C3N4晶体的说法正确的是（）A．C3N4晶体是分子晶体B．C3N4晶体中C-N键长比金刚石中C-C要长C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合【答案】C【考点定位】考查晶体类型判断【点评】本题考查晶体类型判断、晶体结构等知识点，明确晶体类型判断方法、化学键类型判断方法及物质空间构型。
掌握常见物质所属晶体类型，记住常见的原子晶体。
注意石墨的晶体结构与玻璃态物质。
【迁移训练2】下面的排序不正确．．．的是（）A．硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅B．晶格能由大到小： NaF> NaCl> NaBr>NaIC．晶体熔点由低到高：CF4<CCl4<CBr4<CI4D．熔点由高到低：Na>Mg>Al【答案】D【解析】试题分析：A、都属于原子晶体，比较键长，键长越长硬度越小，C－C>C－Si>Si－Si，故说法正确；B、晶格能与所带电荷数和离子半径有关，半径大小：F－<Cl－<Br－<I－，半径越小、所带电荷数越大，晶格能越大，故说法正确；C、都是分子晶体，不含氢键，因此比较范德华力，相对分子量越大，范德华力越大，熔点越高，故说法正确；D、金属晶体熔沸点比较：金属阳离子所带电荷数越多、半径越小，熔沸点越高，因此是Na<Mg<Al，故说法错误。
考点：考查晶体熔沸点高低的判断等知识。
【归纳总结】晶体类型的5种判断方法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、Na2O2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，常见的化合类原子晶体有碳化硅、二氧化硅等。
(4)金属单质是金属晶体。
3．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高。
(2)原子晶体熔点很高。
(3)分子晶体熔点低。
(4)金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点相当低。
4．依据导电性判断(1)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。
(2)原子晶体一般为非导体。
(3)分子晶体为非导体，而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，使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(1)离子晶体硬度较大、硬而脆。
(2)原子晶体硬度大。
(3)分子晶体硬度小且较脆。
(4)金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。
注意：(1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)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。
(3)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 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大，熔、沸点比其成分金属低。
【典型例题3】下列有关晶体的说法中正确的是（）A．某晶体固态不导电，水溶液能导电说明该晶体是离子晶体B．原子晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力C．区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X﹣射线衍射实验D．任何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子【答案】C晶体中含有阳离子不一定含有阴离子，如金属晶体中含有金属阳离子，但不含有阴离子，而含有自由移动的电子，错误，答案选C。
考点：考查对晶体的有关判断【点评】比较晶体的熔点，首先要判断晶体的类型，一般是原子晶体的熔点＞离子晶体＞分子晶体。
若有相同类型的晶体，则比较这些晶体中粒子间的作用力强弱。
【迁移应用3】下列各组晶体中，化学键类型相同，熔化时所克服的作用力也完全相同的是（）A．CO2和SiO2 B．Na和I2C．蔗糖和干冰 D．金刚石和石墨【答案】C考点：考查化学键和分子间作用力的区别考点二：晶体结构的计算晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。
晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N A、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。
解决这类题，一是要掌握晶体“均摊法”的原理，二是要有扎实的立体几何知识，三是要熟悉常见晶体的结构特征，并能融会贯通，举一反三。
1.晶体化学式的求法晶体的化学式的确定常用分摊法，其核心为若晶体中某位置上粒子被n 个重复单元共用，那该粒子有1n属于这个晶胞。
如由立方晶胞中：(1)处于顶点上的粒子被8个晶胞共用，该粒子有18属于这个晶胞；(2)处于棱上的粒子被4个晶胞共用，该粒子有14属于这个晶胞；(3)处于面心上的粒子被2个晶胞共用，该粒子有12属于这个晶胞；(4)处于晶胞内部的粒子，该粒子完全属于这个晶胞。
2．有关晶胞各物理量的关系对于立方晶胞，可简化成下面的公式进行各物理量的计算：a 3×ρ×N A ＝n ×M ，a 表示晶胞的棱长，ρ表示密度，N A 表示阿伏加德罗常数，n 表示1 mol 晶胞中所含晶体的物质的量，M 表示相对分子质量，a 3×ρ×N A 表示1 mol 晶胞的质量。
【典型例题4】请根据下面食盐晶体的晶胞结构示意图计算，已知食盐的密度为ρ g·cm－3，其摩尔质量为M g·mol －1，阿伏加德罗常数为N A ，则在食盐晶体中Na ＋和Cl －的核间距大约是 （ ）A ． cmB ． cmC ．cm D ．cm【答案】B考点：考查晶体密度与微粒间距离的关系的计算的知识。
【点评】晶体结构和性质的考查重点是晶胞的组成、性质及结构的相关计算。
解答此类问题的关键是正确分析微粒在晶胞中的位置关系，结合晶胞的结构特点进行晶胞的有关计算，其计算角度如下：(1)晶胞体积的计算；(2)晶体密度的计算；(3)晶胞中离子与离子之间距离的计算。
【迁移应用4】【2020届山西省重点中学协作体高三上学期开学考试】有下列离子晶体空间结构示意图：●为阳离子，○为阴离子．以M代表阳离子，N代表阴离子，化学式为MN2的晶体结构为（）A． B． C． D．【答案】B考点：考查了晶胞的计算的相关知识。
