专题03晶体结构与性质（知识梳理专题过关）（解析版）.docx

专题03晶体结构与性质知识梳理共价晶体与分子晶体共价晶体分子晶体混合型晶体与过渡性晶体晶体X射线衍射分析知识详解考点1晶体及其定义1 .晶体的定义：自然界的固态物质可分为晶体和非晶体两大类。原子、离子、分子等微粒在空间有规则地排列成具有一定几何形状的固体物质叫做晶体。我们周围常见的食盐、石英、云母片、冰、金属铝等都是晶体。2 .晶体物质的物理性质：熔点、硬度、导热性等，主要跟组成晶体微粒的种类以及微粒之间的作用力有关。3 .晶体和非晶体物质相比有以下三个特征：（1）晶体具有一定的几何外形。（2）晶体有固定的熔点。（3）晶体有各向异性的特点。【注意】（1）晶体的特性是它内部结构的反映，晶体内的微粒之间靠一定的作用力紧密联系着，以确定的位置在空间作有规则的排列，这是晶体具有一定几何外形的内在原因。（2）晶体加热到一定温度时开始熔化，这时外界提供的能量全部用来熔化晶体，使温度不再上升。只有当晶体全部熔化后，温度才继续上升，这就是晶体具有固定熔点的原因。（3）晶体在各个方向上常具有不同的性质（如导热、导电、光学性质和机械强度等），这叫各向异性。一、化学键之间的比较离子键、共价键、金属键的比较【学法指导】比较法。离子键共价键金属键概念正负离子间通过静电作用所形成的化学键原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键金属阳离子与自由电子通过相互作用而形成的化学键成键微粒正负离子原r-金属阳离子和自由电子成键性质静电作用（包括引力和斥力）共用电子对（电子云的重叠）电性作用形成条件一般为活泼金属与活泼非仔属特殊：NHQl等钱盐。一般为非金属与非金属特殊：AICL3、BeCI2等0金属内部强弱因素L离子半径（例如：NaO和MgO的熔沸点而低比较）2.离子电荷1.键长2.键能1 .金属原子的半径2 .成键电子数特点无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性实例MgONaCl、CaF2、Na20>K2SH2、N2、H2O>CO2、金刚石Fe>Mg>合金【典例I】卜.列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是（）（八）So2和SiO?（B）Co2和H2（C）NaCI和HCl（D）CCI4和KCl【答案】B【解析】A选项都是共价键，但是SO2分子晶体，SQ属于原子晶体。B选项都是分子晶体，所以正确。C选项NaCl属于离子晶体，化学键是离子键，HQ属于分子晶体化学键是共价键。D选项Cd4是分子晶体，化学键是共价键KCl是离子晶体，化学键是离子键。【典例2】下列变化规律中正确的是（）A.金属Na、Mg、Al熔、沸点由高到低B. NH3、PH3、ASE的沸点逐渐升高C. H+、Li+、H-的半径由小到大D. HC1、HBr.Hl的稳定性逐渐增强【答案】C【解析】A选项中根据金属晶体熔沸点高低比较规律可知，顺序应该相反；B选项中由于NH3中存在氢键，所以熔沸点比较出现反常，会高于PH3,C中H+核外没有电子，半径最小，另外两个属于具有相同原子核外电子排布的粒子，核电荷数越大，半径越小，答案正确：D选项稳定性强弱比较应该看相对分子质量，顺序应该相反。考点2电负性与化学键电负性（仅作为参考，因为不在上海高考考纲内）：成键原子吸引电子能力的相对强弱，用元素的电负性（electroiiegativity）来度量。元素的电负性数值越大，表示该元素的原子吸引电子的能力越强。电负性数值大的元素（如F的电负性为4.0）,其非金属性较强，易形成阴离子；反之，电负性数值小的元素（如Na的电负性为0.9）,其金属性较强，易形成阳离子。人们还利用元素的电负性差值近似判断化学键的类型。一般来说,当电负性差值大于1.7时，形成的化学键为离子键；当电负性差值小于1.7时，形成的化学键为共价键；电负性差值越大，形成共价键的极性越强。考点3不同种类的晶体离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体的比较离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体存在微粒正负离子原子分子金属阳离子、自由电子、金属原子微粒间作用离子键共价键分子间作用力（范德华力）金属键主要物理性质熔沸点熔沸点较高熔沸点很高熔沸点较低差异较大（鸽很高，汞很低）硬度硬而脆硬度很高硬度较低有良好的延展性和机械加工性能导电性固体不导电，熔融状态导电不导电固体或榕融状态均不导电良导体其他易溶于极性溶剂不溶于大多数溶剂符合“相似相溶”原理金属光泽实例食盐、氢氧化钠、氧化镁等金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等干冰，氯化氢镁、铝、合金等金刚石和石墨的比较畲用石石原子A体层内一原子A体层间f子A体Jl体鳍构正四面体外Ie空间网状晶体小环6个原子3正大边形结构空间层状a体小环6个原子品体外形正八面体片状碳碳健长金刚石中CY长<石中JC长第点金刚石（石沸点金川石石9很高导电性不导电良等体用途站具等耐磨材料料常剂等网滑材料.电极材W和耐火材料等【典例1】下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是（）AO2hHgB、CO2KClSiO2C、NaKRbDSiCNaClSO2【答案】B【解析】A选项中02是气体、b是固体、Hg是液体，所以应该是。2HgI2oB选项正确，分子晶体V离子晶体V原子晶体。C选项金属晶体对应离子所带电荷相同，所以离子半径越小，熔沸点越高，顺序应为RbKNa。D选项中顺序颠倒，应该为分子晶体V离子晶体V原子晶体。考点4晶体性质的比较1、不同类型晶体：一般情况下，共价晶体离子晶体分子晶体。例：SiO2>NaCl>SO22、同种类型晶体：构成晶体微粒间的作用大，则熔沸点高，反之则小。（1） 离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔沸点就越高。例：AlCl3>MgC2>NaCl（2） 分子晶体：对于同类分子晶体，式量越大，则熔沸点越高。例：HI>HBr>HCl（3） 共价晶体：键长越小、键能越大，则熔沸点越高。例：C（金刚石）>SiC>Si3、常温常压下状态（1） 熔点：固态物质）液态物质（2）沸点：液态物质气态物质4、一般来说合金的熔沸点比各种金属的都低，硬度都大。【典例1】碳化硅（Si。的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）B.®C.D.®®A.0【答案】A【解析】本题考查原子晶体熔沸点的比较，原子半径越小，键长越短，熔沸点越高，碳碳键键长V碳硅键键长V硅硅键键长，所以答案为A。【典例2】在通常条件下，下列各组物质的性质排列正确的是（）A.熔点：CO2>KCl>SiO2B.水溶性：HCl>H2S>SO2C.沸点：乙烷>戊烷>丁烷D.沸点：H2O>H2S>H2Se【答案】D【解析】A选项中根据各晶体类型熔沸点高低比较的依据可知，顺序应该相反；B选项中的HCl的溶解度为1:500,H2S的溶解度为1:2.6,SO2的溶解度为1:40,故H2S和SO2的顺序错了；C选项为分子晶体熔沸点高低的比较，直接比较相对分子质量的大小；D选项考察氧族元素氢化物熔沸点高低比较，但由于HzO中存在氢键，故熔沸点反而高于H?S.专项练习1 .下列有关晶体的叙述错误的是（）A.离子晶体熔化时离子键被破坏，而分子晶体熔化时化学键未被破坏B.白磷晶体中，结构粒子之间通过共价键相结合C.石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体D.构成分子晶体的粒子中不一定存在共价键【答案】B【解析】本题主要考查晶体类型的判断和晶体的结构等，意在培养同学们宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。离子晶体熔化时离子键被破坏，而分子晶体熔化时化学键不被破坏，破坏的是分子间作用力，A项正确；白磷是分子晶体，结构粒子之间通过分子间作用力相结合，B项错误；石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体，C项正确；构成分子晶体的结构粒子中不一定存在共价键，如稀有气体元素对应的晶体中不含任何化学键，D项正确。2 .下列各组物质中，化学键类型与晶体类型均相同的是（）A. NaCL NaOHC. Na2CO3X KClO3B. Sio2、SO2D. H22N22【答案】C【解析】A.都为离子晶体，但NaOH中含有离子键和共价键、氯化钠中只含离子键，二者所含化学键类型不相同，故A错误；B.二者都只含极性键，但是前者为原子晶体、后者为分子晶体，晶体类型不同，故B错误；C.二者都含有离子键和极性键，且都属于离子晶体，所以化学键类型和晶体类型完全相同，故C正确；D.H2O2中含有极性键和非极性键，属于分子晶体，过氧化钠中含有离子键和非极性键，属于离子晶体，所以所含化学键不相同，晶体类型不同，故D错误。3 .下列有关晶体的说法中一定正确的是（）共价晶体中只存在非极性共价键稀有气体形成的晶体属于共价晶体干冰晶体升华时，分子内共价键会发生断裂金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物分子晶体的堆积方式均为分子密堆积离子晶体和金属晶体中均存在阳离子，但金属晶体中却不存在离子键金属晶体和离子晶体都能导电A.B.只有C.D.【答案】B【解析】共价晶体中也可能存在极性键，如Si2为共价晶体，晶体中存在极性共价键，不存在非极性共价键，错误；稀有气体分子属于单原子分子，形成的晶体属于分子晶体，错误；干冰属于分子晶体，升华时破坏的是分子间作用力，不是共价键，错误：金属元素与非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，如氯化铝是共价化合物，错误：分子晶体的堆积方式不一定均为分子密堆积，如冰融化变成水时体积变小，错误：离子晶体是由正负离子通过离子键结合形成的晶体，金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的晶体，所以金属晶体中不存在离子键，正确：离子晶体中没有自由移动的离子，不能导电，金属晶体中存在自由移动的电子，能导电，错误。答案选B.4 .下列关于晶体的说法正确的组合是（）在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC.NaF、NaCkH20H2S晶体的熔点依次降低CaTiO3晶体中（晶胞结构如图所示）每个Ti,+和12个O?一相紧邻J匚彳0OTi4fOnO0O2oca2'si02晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合晶体中分子间作用力越大，分子越稳定氯化钠熔化时离子键被破坏A.B.C.D.【答案】D【解析】金属晶体中是金属阳熟子和自由电子，故错误；晶体中熔点高低一般顺序是：原子晶体禽子晶体分子晶体；在原子晶体中，原子半径越大熔点越低：在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，电荷越多，熔点越高；在分子晶体中，物质的熔点与相对分子质量成正比（含有氢键的物质除外），所以这几种物质的熔点高低顺序是：金刚石、SiC、NaF、NaCKH2O,H2S,故正确：CaTiO3晶体中每个Ti,+和12个O?一相紧邻，故正确：Si。2晶体中每个硅原子能形成4个共价键，则每个Si与4个氯原子以共价键相结合，故错误；分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，故错误；氯化钠晶体中只有离子键，则氯化钠熔化时离子键被破坏，故正确：故选D。5 .下列说法中正确的是（）A.金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，它们都位于晶胞的一定位置上B.范德华力实质上是一种静电作用，所以范德华力是一种特殊的化学键C.配位键属于共价键，氢键不属于化学键D.共价晶体中只存在非极性共价键【答案】C【解析】A.金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，其中金属离子占据在晶胞的一定位置上，自由电子随意移动，故A错误：B.范德华力不是化学键，故B错误；C.配位键属于共价键，氢键是分子间作用力，不是化学键，故C正确；D.共价晶体中可以存在极性共价键，如二氧化硅，故D错误。6 .下列关于晶体的说法正确的是（）A.分子晶体中一定含共价键B. CSQ晶体中Cs+的配位数为6C. Si。2晶体中每个Si原子与4个O原子以单键结合D.金属晶体的熔点一定比原子晶体低，一定比分子晶体高【答案】C【解析】解：A.分子晶体中的每个分子内不一定含有共价键，如稀有气体形成的分子晶体中不存在化学键，故A错误；B.CsCl属于简单立方晶胞，8个Cl-（或Cs+）位于立方体的八个顶点，立方体中心为Cs+（或Cl-）,所以每个CS的周围，有8个Cl'每个CL周围有8个Cs+;即正负离子的配位数均为8,故B错误；CSO2晶体中每个Si原子与4个0原子以共价键结合，故C正确；D.金属鸽的熔点高于原子晶体硅的熔点；分子晶体碘常温下为固态，而金属汞为液态，故D错误；故选C。本题考查化学键、晶体类型、熔沸点的比较，熟悉常见物质中的化学键并能举例即可解答，题目难度不大。7 .下列关于晶体的说法正确的组合是（）分子晶体中都存在共价键在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子金刚石、SiC.NaFsNaCkH20>H?S晶体的熔点依次降低离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键CaTio3晶体中（晶胞结构如图所示）每个Ti,+和12个02-相紧邻CTiho2-OCaj*CaTiOt的晶体结构模型（图中8MTi*分别位于立方体的体心、面心和质点）Si2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合晶体中分子间作用力越大，分子越稳定氯化钠熔化时离子键被破坏A.B.C.D.【答案】D【解析】稀有气体属于分子晶体，其中不存在共价键，只有分子间作用力，故错误；晶体只要有阴离子就一定有阳离子，但含有阳离子的不一定有阴离子，如金属晶体，故错误；晶体中熔点高低一般顺序是：原子晶体禽子晶体分子晶体；在原子晶体中，原子半径越大熔点越低：在离子晶体中，离子半径越大，熔点越低，电荷越多，熔点越高：在分子晶体中，物质的熔点与相对分子质量成正比（含有氢键的物质除外），所以这几种物质的熔点高低顺序是：金刚石、SiC.NaF、NaCkH20H2S,故正确;离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，如KOH等，分子晶体的构成微粒是分子，分子晶体中只含共价键不含离子键，故错误：CaTiO3晶体中Ti,+处在顶点处，02一处于面心处，Ca?+处于体心处，故每个TT1+和12个O?相紧邻，故正确；原子晶体中非金属原子之间的作用力为共价键，则Si（）2晶体中每个硅原子能形成4个共价键，则每个Si与4个氯原子以共价键相结合，故错误；分子的稳定性属于化学性质，与共价键有关，分子间作用力与稳定性无关，故错误；氯化钠晶体中只有离子键，则氯化钠熔化时离子键被破坏，故正确：正确的有，故D正确。故选D。8 .高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为。价，部分为-2价。如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是（）A.超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K+和4个OWB.晶体中每个K+周围有8个O紧邻，每个05周围有8个K+紧邻C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个D.晶体中与每个OW距离最近的OW有6个【答案】A【解析】由晶胞图可知，K+的个数为8x1+6xg=4,OW的个数为12X；+1=4,故化学式为KO?，故A正确；由晶胞图可知，晶体中每个K+周围有6个0分每个周围有6个K+,故B错误；由晶胞图可知，与顶点K+距离最近的K+分别位于相邻三个面的面心，则晶体中与每个+距离最近的K+有个3x8X?=12个，故C错误；由晶胞图可知，晶体中与每个0距离最近的05有12个，故D错误。9,下列有说法不正确的是（）A.离子晶体的晶格能是气态离子形成ImOl晶胞时放出的能量B.固体不导电，熔融状态下能导电的化合物中一定存在离子键C.钠晶胞结构如图钠晶胞中每个钠原子的配位数为8D.温度升高，金属的导电性将变弱【答案】A【解析】A.晶格能是标准状况下，气态离子形成Imol离子晶体释放的能量，注意必须是气态离子，形成ImOl晶体而非晶胞，故A错误；B.固体不导电、熔融状态下能导电的化合物一定是禽子化合物，离子化合物中一定存在禽子键，故B正确：C.根据钠晶胞的结构图可知，为体心立方堆积，每个钠原子周围距离最近的钠原子有8个,则钠晶胞中每个钠原子的配位数为8,故C正确；D.温度升高，金属离子与电子之间碰撞加剧，金属导电性变弱，故D正确.故选Ao10 .已知CaO的品胞和NaeI类似，如图所示，其中与02-距离最近的Ca?+围成的图形的体积为aerr?,NA表示阿伏伽德罗常数，则CaO晶体的密度为.112 ,3'荻 g/cm3OCa 0B. gcm3C 112/3c菽 g/cm3D-意 gE3【答案】C【解析】其中与O?-距离最近的Ca?+围成的图形的体积为acm3,NA表示阿伏伽德罗常数,根据公式PV=义xM,V=6a,根据均摊法计算N=4,代入数据，则P=篇=卷5，故C正确。故选Co11 .根据所学知识，回答下列问题：(1)硅与氢结合能形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等，与氯、漠结合能形成SiQ4、SiBr4,SiH4、SiCl4>SiB7三种物质的沸点由高到低顺序为，丁硅烯(Si4H8)中键与Tr键个数之比为o(2)GaN.GaP、GaAS都是半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，熔点如下表所示，分析其变化的原因O物质GaNGaPGaAs熔点170014801238(3)GaN的晶胞结构如图1所示。已知六棱柱底边边长为acm,设阿伏加德罗常数的值为Nao从GaN晶胞中“分割”出的平行六面体如图2所示。若该平行六面体的体积为a3cm3,则GaN晶体的密度为g-cmo(用含a、NA的式子表示)图1图2【答案】(I)SiBr4>SiCl4>SiH411:1(2)原子半径：NVPVAs,键长：Ga-N<Ga-P<GaAs,键能：Ga-N>Ga-P>GaAs,故熔点依次降低842NAa3【解析】(I)SiBr4、SiQ4、SibU均为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，故沸点：SiBr4>SiCI4>SiH4O丁硅烯与丁烯结构类似，分子中有8个Si-H键，1个Si=Si键、2个Si-Si键，则分子中。键与键个数之比为11:1。(2)原子半径：N<P<As,键长：Ga-N<GaP<Ga-As,键能：Ga-N>Ga-P>GaAs,故熔点依次降低。(3)GaN晶胞中Ga原子个数为12X+2X<+3=6,N原子个数为6xJ+4=6,所以该晶oL5胞的质量为等g,由平行六面体的体积可知，该晶胞的体积为3a3cm3,晶体的密度为6x84NA一384>2去gem3=wgcm3。