1、 第 1 页 共 14 页 晶体结构与性质 一、知识回顾 1、晶体类型判别： 分子晶体：大部分有机物、几乎所有酸、大多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物。 原子晶体：仅有几种，晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、金刚砂（ SiC）、氮化硅（ Si3N4）、氮化硼（ BN）、二氧化硅（ SiO2）、氧化铝（ Al2O3）、石英等； 金属晶体：金属单质、合金； 离子晶体：含离子键的物质，多数碱、大部分盐、多数金属氧化物； 分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体对比表 晶体类型 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 定 义 分子 通过分子间作用力形成的晶体 相邻原子间通过共价键形成的立体
2、网状结构的晶体 金属原子通过金属键形成的晶体 阴、阳离子通过离子键形成的晶体 组成晶体的粒子 分 子 原 子 金属阳离子 和自由电子 阳离子和 阴离子 组成晶体粒子间的相互作用 范德华力或氢键 共价键 金属键（没有饱和性方向性） 离子键（没有饱和性方向性） 典型实例 冰（ H2O）、 P4、I2、干冰（ CO2）、 S8 金刚石、晶体硅、SiO2、 SiC Na、 Mg、 Al、 Fe NaOH、 NaCl、 K2SO4 特 征 熔点、 沸点 熔 、沸点较低 熔、沸点高 一般较高、 部分较低 熔、沸点较高 导热性 不 良 不 良 良 好 不 良 导电性 差，有些溶 于水可导电 多数差 良 好
3、固态不导电， 熔化或溶于水能导电 机械加 工性能 不 良 不 良 良 好 不 良 硬 度 硬度较小 高硬度 一般较高、部分较低 略硬而脆 溶解性 相似相溶 不 溶 不溶，但有的反应 多数溶于水，难溶于有机溶剂 3、不同晶体的熔沸点由不同因素决定： 离子晶体的熔沸点主要由离子半径和离子所带电荷数（离子键强弱）决定，分子 晶体的熔沸点主要由相对分子质量的大小决定，原子晶体的熔沸点主要由晶体中共价键的强弱决定，且共价键越强，熔点越高。 4、金属熔沸点高低的比较： （ 1）同周期金属单质，从左到右（如 Na、 Mg、 Al）熔沸点升高。 （ 2）同主族金属单质，从上到下（如碱金属）熔沸点降低。 （ 3
4、）合金的熔沸点比其各成分金属的熔沸点低。 （ 4）金属晶体熔点差别很大，如汞常温为液体，熔点很低（ -38.9 ），而铁等金属熔点很高（ 1535 ）。 第 2 页 共 14 页 5、原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高，如金属钨的熔点就高于一般的原子晶体。 6、分子 晶体的熔点不一定就比金属晶体的低，如汞常温下是液体，熔点很低。 7、判断晶体类型的主要依据？ 一看构成晶体的粒子（分子、原子、离子）；二看粒子间的相互作用；另外，分子晶体熔化时，化学键并未发生改变，如冰 水。 8、化学变化过程一定发生就化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐的熔化
5、会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学变化过程。 9、判断晶体类型的方法？ （ 1）依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 离子晶体的构成微粒是阴、阳离子 ，微粒间的作用力是离子键。 原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。 分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。 （ 2）依据物质的分类判断 金属氧化物（如 K2O、 Na2O2等）、强碱（如 NaOH、 KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。 大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除 SiO
6、2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。 常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。 金属单质（除汞外）与合金是金属晶体。 （ 3）依据晶体的熔点判断 离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度。 原子晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度。 分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。 金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。 （ 4）依据导电性判断 离子晶体的水溶液及熔化时能导电。 原子晶体一般为非导体。 分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化 学键断裂形成自由离子也能导电。 金属晶体是电的良导体。 （ 5）依据硬度和
7、机械性能判断 离子晶体硬度较大或较硬、脆。 原子晶体硬度大。 分子晶体硬度小且较脆。 金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性。 （ 6）判断晶体的类型也可以根据物质的物理性质： 在常温下呈气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体（ Hg 除外），如 H2O、 H2等。对于稀有气体，虽然构成物质的微粒为原子，但应看作单原子分子，因为微粒间的相互作用力是范德华力，而非共价键。 固态不导电，在熔融状态下能导电的晶体（化 合物）是离子晶体。如： NaCl 熔融后电离出 Na+和 Cl ，能自由移动，所以能导电。 有较高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚
8、石等。 易升华的物质大多为分子晶体。 熔点在一千摄氏度以下无原子晶体。 熔点低，能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。 10、晶体熔沸点高低的判断？ 第 3 页 共 14 页 （ 1）不同类型晶体的熔沸点：原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体（除少数外）分子晶体；金属晶体熔沸点有的很高，如钨，有的很低，如汞（常温下是液体）。 （ 2）同类型晶体的熔沸点： 原子晶体：结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。如金刚石氮化硅晶体硅。 分子晶体： 组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，晶体熔沸点越高。如 CI4 CBr4 CCl4 CF4。 若相对分子质量相同，如互为同分异构体
9、，一般支链数越多，熔沸点越低，特殊情况下分子越对称，则熔沸点越高。 若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔沸点特别高。 金属晶体：所带电荷数越大，原子半径越小，则金属键越强，熔沸点越高。如 Al Mg Na K。 离子晶体：离子所带电荷越多，半径越小，离子键越强，熔沸点越高。如 KF KCl KBr KI。 11、 Na2O2的阴离子为 O22-，阳离子为 Na+，故晶体中阴、阳离子的个数比为 1： 2。 12、离子晶体中，阴、阳离子采用不等径密圆球的堆积方式。 13、分子的稳定性是由分子中原子间化学键的强弱决定。 14、冰是分子晶体，冰融化时破坏了分子间作用力和部分氢键，
10、化学键并未被破坏。 15、离子晶体熔化时，离子键被破坏而电离产生自由移动的阴阳离子而导电，这是离子晶体的特征。 16、 离子晶体不一定都含有金属元素， 如 NH4Cl 离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键， 如 NaOH、 Na2O2 金属元素与非金属元素构成的晶体不一定是离子晶体，如 AlCl3是分子晶体。 17、 溶于水能导电的不一定是离子晶体，如 HCl 等 熔化后能导电的晶体不一定是离子晶体，如 Si、石墨、金属等。 第 4 页 共 14 页 典型题例 2食盐晶体如右图所示。在晶体中， 表示 Na+， 表示 Cl。已知食盐的密度为 g / cm3， NaCl 摩尔质量 M g
11、/ mol，阿伏加德罗常数为 N，则在食盐晶体里 Na+和 Cl的间距大约是 A 32NMcm B 32NMcm C 32MNcm D 38NMcm 3. 下列各项所述的数字不是 6 的是 A在 NaCl 晶体中，与一个 Na+最近的且距离相等的 Cl-的个数 B在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数 C在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数 D在石墨晶体的片层结构中，最小的环上的碳原子个数 5.现有四种晶体，其离子排列方式如图所示，其中化学式不属 AB 型的是 A B C D 1. 钡在氧气中燃烧时的得到一种钡的氧化物晶体，起结构如下图所示，有关说法正确的 是 A.该晶体属于离子晶体 B.晶
12、体的化学式为 Ba2O2 C.该晶体晶胞结构与 CsCl 相似 D.与每个 Ba2+距离相等且最近的 Ba2+共有 12 个 2. 据报道 ， 某种合金材料有较大的储氢容量，其晶 体结构的最小单元如右图所示。则这种合金的化学式为 A LaNi6 B LaNi3 C LaNi4 D LaNi5 4、某离子晶体中晶体结构最小的重复单元如图： A 为阴离子，在正方体内， B 为阳离子，分别在顶点和面心，则该晶体的化学式为 A B2A B BA2 C B7A4 D B4A7 Ba2+ Ni 原子La 原子第 5 页 共 14 页 5、高温下，超氧化钾（ KO2）晶体结构与 NaCl 相似，其晶体结构的
13、一个基本重复单元如右图所示，已知晶体中氧的化合价可看作部分为 0 价，部分为 2 价。则下列说法正确的是 A晶体中， 0 价氧原子与 -2 价氧原子的数目比为 1:1 B晶体中每个 K+周围有 8 个 O2，每个 O2周围有 8 个 K+ C超氧化钾晶体中阳离子与阴离子的个数比为 1： 2 D晶体中与每个 K+距离最近的 K+有 12 个 6、石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排列成正 六边形，许多个正六边形排列成平面网状结构。如果每两个相邻碳原子间可以形成一个碳碳单键，则石墨晶体中每一层碳原子数与碳碳单键数的比是 （ ） A 1 1 B 1 2 C 1 3 D 2 3 7、某离子化合物的晶体中
14、，最小重复单元及其八分之一结构单元如图所示，具有该晶体结构的化合物可能是 （ ） A CaF2 B CO2 C NaCl D CsCl 8、下列各组物质中，按熔沸点由高到低的顺序排列正确的是（ ） A O2、 I2、 Hg B Cl2、 KCl、 SiO2 C Rb、 K、 Na D SiC、 NaCl、 SO2 二、晶体中距离最近的微粒数的计算： 例 1：在氯化钠晶体 (图 1)中，与氯离子距离最近的钠离子有 个；与氯离子距离最近的氯离子有 个。 例 2：二氧化碳晶体中，与二氧化碳分子距离最近的二氧化碳分子有 个。 从上题的解答方法可以看出，要计算出晶胞中微粒的实际数目，同样要有以晶胞为核心
15、向 空间扩展形成晶体的意识，要分析晶胞中不同位置的微粒被晶胞共用的情况，若一个微粒 被 n 个晶胞所共用，则该微粒qqqeee第 6 页 共 14 页 对晶胞的贡献为 n1 。用 n1 乘以对应的微粒数，再加和即得晶体中的实际微粒数。根据上述方法还能确定晶体的化学式。 例 4： 写出下列离子晶体的化学式 三晶体中化学键数目的计算 例 5：金刚石结构中，一个碳原子与 个碳原子成键，则每个碳原子实际形成的化学键为 根； a mol金刚石中，碳碳键数为 mol。 例 7： C60分子是形如球状的多面体，如图 6，该结构的建立是基于 如下考虑： C60分子中每个碳原子只跟相邻的 3个碳原子形成化学键
16、C60分子只含有五边形和六边形。C70 分子也可制得，它的分子模型可以与 C60 同样考虑而推知。通过计算确定 C70 分子中五边形和六边形数。 四综合计算 例 8：（ 99 年全国高考题）中学教材图示了氯化钠的晶体结构，它向三维空间伸得到完美的晶体。 NiO（氧化镍）晶体的结构与氯化钠相同， Ni2+与最近距离的 O2-为 a 10-8cm，计算晶体的密度。 第 7 页 共 14 页 例 9：二氧化硅晶体的结构计算：书本上介绍了二氧化硅晶体平面示意图（图 1），图 2表示空间网状 示意图，图 3 表示二氧化硅的晶胞。试回答： （ 1） 30g 二氧化硅中含有 molSi-O 键。 （ 2）最
17、小的环上共有 个原子，其中 个氧原子， 硅原子。 （ 3）已知二氧化硅晶体的密度为 g/cm3，试求出二氧化硅晶体中硅氧键的键长。 2.B 3.C 5.B 1.AD 2.D 第 8 页 共 14 页 晶 体及其性质过关检测题 一、选择题（本题包 括 6 小题，每小题 3 分，共 18 分。每小题 只有一个 选项符合题意。） 1科学家最近又发现了一种新能源 “可燃冰 ”它的主要成分是甲烷与水分子的结晶水合物 (CH4nH20)。其形成：埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌氧性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气 (石油气 )，其中许多天然气被包进水分子中，在海底的低温与高压下形成了类似
18、冰的透明晶体，这就是 “可燃冰 ”。又知甲烷同 C02一样也是温室气体。这种可燃冰的晶体类型是 （ ） A离子晶体 B分子晶体 C原子晶体 D金属晶体 2下列化学式能真实表示物质分子组成的是 （ ） A NaOH B Si02 C CsCl D S03 3下列的晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是 （ ） A SO2与 Si02 B C02与 H20 C NaCl 与 HCl D CCl4与 KCl 4金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里实际所包含的碳原子数 （ ） A前者多 B后者多 C相等 D无法确定 5石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层谈原子中。比
19、较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作 CxK,其平面图形见下图，则 x 值为 （ ） A 8 B 12 C 24 D 60 6关于晶体的下列说法正确的是 （ ） A只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体 B离子晶体中一定含金属阳离子 C在共价化合物分子中各原子都形成 8 电子结构 D分子晶体的熔点不一定比金属晶体熔点低 二、选择题（本题包括 10 小题，每小题 3 分，共 30 分。每小题有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项，多选时，该题为 0 分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的给 1分，选两个且都正确的给 3 分，但只要选错一个，该小题就为 0 分
20、。） 第 9 页 共 14 页 7下面有关离子 晶体的叙述中，不正确的是 （ ） A 1mol 氯化钠中有 NA个 NaCl 分子 B氯化钠晶体中，每个 Na+周围距离相等的 Na+共有 6 个 C氯化铯晶体中，每个 CS+周围紧邻 8 个 Cl- D平均每个 NaCl 晶胞中有 4 个 Na+、 4 个 Cl- 8水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165K 时形成的，玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是 ( ) A水由液态变为玻璃态，体积缩小 B水由液态变为玻璃态，体积膨胀 C玻璃态是水的一种特殊状态 D
21、玻璃态水是分子晶体 9 下列说法中，正确的是（ ） A 冰融化时，分子中 HO 键发生断裂 B 原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高 C 分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点就越高 D 分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 10组成晶体的质点 (分子、原子、离子 )以确定的位置在空间作有规则排列，具有一定几何形状的空间格子，称为晶格，晶格中能代表晶体结构特征的最小重复单位称为晶胞。在冰晶石 (Na3 AlF6)晶胞中， AlF63-占据的位置 相当于NaCl 晶胞中 C1-占据的位置，则冰晶石晶胞中含有的原子数与食盐晶胞中含有的原子数之比为（ ） A 2:1 B 3:2 C
22、 5:2 D 5:1 11下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是（ ） A金刚石，晶体硅，二氧化硅，碳化硅 B CI4CBr4CCl4CH4 C MgOH2002N2 D金刚石 生铁 纯铁 钠 12 20 世纪 80 年代中期，科学家发 现并证明碳还以新的单质形态 C60存在。后来人们又相继得到了 C70、 C76、 C84、C90、 C94 等另外一些球碳分子。 90 年代初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。 (如图 1-5)：下列说法错误的是 ( ) A金刚石 和石墨的熔点肯定要比 C60高 B据估计 C60熔点比金刚石和石墨要高 C无论是球碳分子，还是管状碳分子、洋葱状碳分子，都应看
23、作是碳的同素异形体 D球碳分子是碳的同素异形体，而管状碳分子、洋葱状碳分子则不一定 13据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似 C60的物质 N60，试推测出该物质不可能具有的性质是（ ） A N60易溶于水 B稳定性： N60N2 D熔点： N60N2 14 科学家最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子， 第 10 页 共 14 页 如图 1 所示：图中顶角和面心的原子都是钛原子，棱的中心和体心 的原子都是碳原子该分子的化学式是 （ ） A Til3C14 B Ti14C13 C Ti4C5 D TiC 15下列说法正确的是 (NA为阿伏加德罗常数 ) ( ) A 124 g P4
24、含有 PP 键的个数为 4NA B 12 g 石墨中含有 CC 键的个数为 1 5NA C 12 g 金刚石中含有 CC 键的个数为 2NA D 60gSi02中含 SiO 键的个数为 2NA 16下列数据是对应物质的熔点 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1291 190 BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 -107 2073 -57 1723 据此做出的下列判断中错误的是 （ ） A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体 B表中只有 BCl3和干冰是分子晶体 C同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 二、填空题（每空 2 分，共
25、 16 分） 17、二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体模型 如右图所示。认真观察晶体模型并回答下列问题： (1)二氧化硅晶体中最小的环为 元环。 (2)每个硅原子为 个最小环共有。 (3)每个最小环平均拥有 个氧原子。 18、某离子晶体晶胞结构如下图所示， x 位于立方体的顶点， Y位于立方体中心。试分析： (1)晶体中每个 Y同时吸引着 _个 X，每个 x 同时 吸引着 _个 Y，该晶体的化学式为 _ 。 (2)晶 体中在每个 X 周围与它最接近且距离相等的 X 共有 _个。 (3)晶体中距离最近的 2 个 X 与 1 个 Y形成的夹 XYX 的 度数为 _。 (4)设该晶体的摩尔质量为
26、M gmol-1，晶体密度为 cm-3，阿伏加德罗常数为 NA则晶体中两个距离最近的 X 中心间的距离为 _ 。 四、推断题（ (1)到 (4)题每空 1 分，其中 (5)题每空 2 分，共 15 分） 19、 有 A、 B、 C、 D 四种元素， A元素的气态氢化物分子式为 RH4，其中 R 的质量分数为 75%，该元素核内有 6个中子，能与 B形成 AB2型化合物， B在它的氢化物中含量为 88.9，核内质子数和中子数相等， C、 D 为同周期元素， D 的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸， C 的氧化物为两性氧化物。 (1)A元素的一种无色透明的单质，名称叫 _，其晶体类型是 _。 (2)B的氢化物的电子式为 _，属 _分子。 (极性或非极性 ) (3)A和 B形成化合物的分子空间构型为 _，属 _分子 (极性或非极性 )，其晶体类型是 _。俗名 _。 Si O
