第66講 常見(jiàn)晶體類型晶胞結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算-2024年高考化學(xué)復(fù)習(xí)

備戰(zhàn)2024年高考化學(xué)【一輪?夯基提能】復(fù)習(xí)精講精練

第66講常見(jiàn)晶體類型、晶胞結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算

本講復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.掌握不同類型晶體中微粒結(jié)構(gòu)、微粒間作用力的區(qū)別。

2.掌握分子晶體、共價(jià)晶體、離子晶體、金屬晶體等晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

3.能根據(jù)晶胞確定晶體的組成并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。

「瞿夯基?知識(shí)精講

一.晶體和晶胞

1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)

（1）普通物質(zhì)三態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化，分子在固態(tài)只能振動(dòng)，在氣態(tài)能自由移動(dòng),

在液態(tài)則介于二者之間。

（2）特殊物質(zhì)的聚集狀態(tài)等離子體是氣態(tài)物質(zhì)，離子液體是液體物質(zhì)。

（3）更多的物質(zhì)聚集狀態(tài)：晶態(tài)、非晶態(tài)，塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。

2.晶體與非晶體

（1）晶體與非晶體的區(qū)別

比較晶體非晶體

結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)粒子周期性有序排列結(jié)構(gòu)粒子相對(duì)無(wú)序排列

自范性有無(wú)

性質(zhì)特征熔點(diǎn)固定不固定

異同表現(xiàn)各向異性各向同性

間接方法測(cè)定其是否有固定的熔點(diǎn)

二者區(qū)別方法

科學(xué)方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)

實(shí)例冰、NaCl、Fe玻璃、石蠟

（1）晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別：是否有自范性。

（2）同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如晶體SiO2和非晶體SiO2。

（3）晶體、非晶體與幾何外形無(wú)關(guān)。有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不

一定是晶體，如玻璃。晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。固體粉末狀也可能是晶

體，如KzCnCh粉末、KN03粉末。

（4）具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無(wú)定形體也有固定的組成。

（2）獲得晶體的三條途徑

①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。

②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）。

③溶質(zhì)從溶液中析出。

3.晶胞

（1）概念：描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

（2）晶體中晶胞的排列一無(wú)隙并置

①無(wú)隙：相鄰晶胞之間沒(méi)有任何間隙。

②并置：所有晶胞都是平行排列，取向相同。

③形狀：一般而言晶胞都是平行六面體，但不一定是最小的“平行六面體”。

4.晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算方法——均攤法

（1）原則：晶胞任意位置上的一個(gè)粒子如果是被〃個(gè)晶胞所共有，那么，每個(gè)晶胞對(duì)這個(gè)粒子分得的份額

就是L

n

（2）方法

①長(zhǎng)方體（包括立方體）晶胞中不同位置的粒子數(shù)的計(jì)算

②非長(zhǎng)方體晶胞中粒子視具體情況而定，如石墨晶胞每一層內(nèi)碳原子排成六邊形，其頂點(diǎn)（1個(gè)碳原子）

被三個(gè)六邊形共有，每個(gè)六邊形占

（3）當(dāng)晶胞為六棱柱時(shí)，頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2個(gè)六棱柱所共有，即

頂點(diǎn)、側(cè)棱、底面上的棱、面心的微粒分別有J、K：屬于該六棱柱。

（4）審題時(shí)一定要注意是“分子結(jié)構(gòu)”還是“晶胞結(jié)構(gòu)”，若是分子結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式由圖中所有實(shí)際存在的原

子個(gè)數(shù)決定，且原子個(gè)數(shù)可以不互質(zhì)（即原子個(gè)數(shù)比可以不約簡(jiǎn)）。

5.坐標(biāo)參數(shù)、晶胞參數(shù)的分析與計(jì)算

（1）原子坐標(biāo)參數(shù)——表示晶胞內(nèi)部各微粒的相對(duì)位置

原子坐標(biāo)參數(shù)是晶胞的基本要素之一，用于表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。通過(guò)原子坐標(biāo)的確定既

能確定晶胞中原子的相對(duì)位置，又可以計(jì)算各原子間的距離，進(jìn)而可以計(jì)算晶胞的體積及晶體的密度。根

據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，通常確定原子坐標(biāo)參數(shù)的晶體主要有銅型（面心立方最密堆積）和鎂型（六方最密堆積）兩

種晶體類型。

（2）晶胞參數(shù)——描述晶胞的大小和形狀

①金屬晶體中體心立方堆積、面心立方最密堆積中的幾組公式（設(shè)棱長(zhǎng)為?）

②宏觀晶體密度與微觀晶胞參數(shù)的關(guān)系

③晶體中粒子間距離的計(jì)算

（3）立方體晶胞中微粒周圍其他微粒個(gè)數(shù)的判斷

①A周圍有4個(gè)B,B周圍有12個(gè)A

②A周圍有2個(gè)C,C周圍有6個(gè)A

③B周圍有6個(gè)D,D周圍有2個(gè)B

④B周圍有8個(gè)C,C周圍有8個(gè)B

⑤C周圍有12個(gè)D,D周圍有4個(gè)C

1@A周圍有4個(gè)D,D周圍有4個(gè)A

判斷某種粒子周圍等距且緊鄰的粒子數(shù)目時(shí)，要注意運(yùn)用三維想象法。如NaCl晶體中，Na+周圍的

Na+數(shù)目（Na+用“?！北硎荆?/p>

每個(gè)面上有4個(gè)，共計(jì)12個(gè)。

【例題1】玻璃是常見(jiàn)的非晶體，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的用途，如圖是玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖，下列有關(guān)玻璃

的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.玻璃內(nèi)部微粒排列是無(wú)序的

B.玻璃熔化時(shí)吸熱，溫度不斷上升

C.光導(dǎo)纖維和玻璃的主要成分都可看成是SiO2,二者都是非晶體

D.利用X射線衍射實(shí)驗(yàn)可以鑒別石英玻璃和水晶

【答案】c

【解析】根據(jù)玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖可知，構(gòu)成玻璃的粒子無(wú)周期性排列，是無(wú)序的，所以玻璃是非晶體，因

此沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，A、B對(duì)；玻璃屬于非晶體，但光導(dǎo)纖維屬于晶體，C錯(cuò)；區(qū)分晶體與非晶體最科學(xué)的

方法是對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)，D對(duì)。

【例題2】C60在高溫高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▽?dǎo)電性、高硬度的非晶態(tài)碳玻璃。下列關(guān)于該碳玻璃的說(shuō)法

錯(cuò)誤的是（）

A.具有自范性B.與C60互為同素異形體

C.含有sp3雜化的碳原子D.化學(xué)性質(zhì)與金剛石有差異

【答案】A

【解析】自范性是晶體的性質(zhì)，碳玻璃為非晶態(tài)，所以沒(méi)有自范性，A錯(cuò)誤；碳玻璃和C60均是由碳元素形

成的不同的單質(zhì)，所以互為同素異形體，B正確；金剛石與碳玻璃互為同素異形體，性質(zhì)差異主要表現(xiàn)在物

理性質(zhì)上，化學(xué)性質(zhì)上也有差異，D正確。

【例題3］已知X、Y、Z三種元素組成的化合物是離子晶體，其晶胞如圖所示，則下面表示該化合物的化

學(xué)式正確的是（）

A.ZXY3B.ZX2Y6C.ZX4Y8D.ZX8YI2

【答案】A

【例題4】單質(zhì)硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導(dǎo)材料，其晶胞如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.S位于元素周期表p區(qū)B.該物質(zhì)的化學(xué)式為H3s

C.S位于H構(gòu)成的八面體空隙中D.該晶體屬于分子晶體

【答案】D

【例題5】碳化鴇是耐高溫耐磨材料。下圖為碳化鴇晶體的部分結(jié)構(gòu)，碳原子嵌入金屬的晶格間隙，并不破

壞原有金屬的晶格，形成填隙化合物。

(1)在該結(jié)構(gòu)中,每個(gè)鴇原子周圍距離其最近的碳原子有個(gè)。

(2)假設(shè)該部分晶體的體積為憶cm3,碳化鴇的摩爾質(zhì)量為Mg.mor］，密度為dgcm〉，則阿伏加德羅常數(shù)

的值NA用上述數(shù)據(jù)表示為。

【答案】(1)6(2普

aV

二.晶體類型、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.四種晶體類型的比較

類型

分子晶體共價(jià)晶體金屬晶體離子晶體

比較

金屬陽(yáng)離子、自

構(gòu)成粒子分子原子陰、陽(yáng)離子

由電子

粒子間的相互作范德華力

共價(jià)鍵金屬鍵離子鍵

用力(某些含氫鍵)

有的很大，有的

硬度較小很大較大

很小

有的很高，有的

熔、沸點(diǎn)較低很高較高

很低

大多易溶于水等

溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見(jiàn)溶劑

極性溶劑

晶體不導(dǎo)電，水

一般不導(dǎo)電，溶一般不具有導(dǎo)電

導(dǎo)電、導(dǎo)熱性電和熱的良導(dǎo)體溶液或熔融態(tài)導(dǎo)

于水后有的導(dǎo)電性

電

金屬氧化物（如

大多數(shù)非金屬單K2O>

部分非金屬單質(zhì)

質(zhì)、氣態(tài)氫化物、

（如金剛石、硅、金屬單質(zhì)與合金Na2O）>強(qiáng)堿

酸、非金屬氧化

物質(zhì)類別及舉例晶體硼）、部分非（如Na、Al、Fe、

（如KOH、

物（SiO2除外）、

金屬化合物（如青銅）

、

絕大多數(shù)有機(jī)物NaOH）

SiC、SiO2）

（有機(jī)鹽除外）絕大部分鹽（如

NaCl）

（1）共價(jià)晶體一定含有共價(jià)鍵，而分子晶體可能不含共價(jià)鍵。

（2）含陰離子的晶體中一定含有陽(yáng)離子，但含陽(yáng)離子的晶體中不一定含陰離子，如金屬晶體。

（3）共價(jià)晶體的熔點(diǎn)不一定比離子晶體高，如石英的熔點(diǎn)為1710℃,MgO的熔點(diǎn)為2852

（4）金屬晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的熔點(diǎn)高，如Na的熔點(diǎn)為97℃,尿素的熔點(diǎn)為

132.7℃?

（5）石墨屬于混合型晶體，但因?qū)觾?nèi)原子之間碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)為1.42x10-1。m,比金剛石

中碳碳共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)（1.54x10-1。m）短，所以熔、沸點(diǎn)高于金剛石。

（6）由原子形成的晶體不一定是共價(jià)晶體，如由稀有氣體原子形成的晶體是分子晶體。

2.分子晶體

（1）概念：只含分子的晶體稱為分子晶體。

（2）粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以分子間作用力相互吸引，分子內(nèi)原子之間以共價(jià)鍵結(jié)

合。

（3）常見(jiàn)的分子晶體

①所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷等。

②部分非金屬單質(zhì)，如鹵素（X2）、氧（02）、硫（S8）、氮網(wǎng)2）、白磷（P4）、C60等。

③部分非金屬氧化物，如C02、S02、P4o6>P4O10等。

④幾乎所有的酸，如H2s。4、HN03>H3P。4、H2SQ3等。

⑤絕大多數(shù)有機(jī)化合物的晶體，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

（4）物理性質(zhì)：分子晶體熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小。

（5）分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

①分子間作用力只是范德華力：晶體中分子堆積方式為分子密堆積。

②分子間還有其他作用力：水分子之間的主要作用力是氫鍵，在冰的每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的

水分子。

冰的晶體結(jié)構(gòu)如圖：06

（6）結(jié)構(gòu)模型

①干冰晶體中，每個(gè)C02分子周圍等距且緊鄰的C02分子有12個(gè)。

②冰的結(jié)構(gòu)模型中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接，含ImolILO的冰中，最多可形成

2moi“氫鍵”。

3.共價(jià)晶體

U）構(gòu)成微粒及其相互作用

（2）物理性質(zhì)

①共價(jià)晶體中，由于各原子均以強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，因此一般熔點(diǎn)高，硬度大。

②結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。

（3）常見(jiàn)的共價(jià)晶體。

（4）結(jié)構(gòu)模型

①金剛石晶體中，每個(gè)C與另外相鄰4個(gè)C形成共價(jià)鍵，C—C鍵之間的夾角是109。28，，最小的環(huán)是

六元環(huán)。含有1molC的金剛石中，形成的共價(jià)鍵有2mol。

②SiO2晶體中，每個(gè)Si原子與4個(gè)。原子成鍵，每個(gè)O原子與2個(gè)硅原子成鍵，最小的環(huán)是12元環(huán),

在“硅氧”四面體中，處于中心的是Si原子，1molSiCh中含有4moiSi—0鍵。

4.金屬晶體

（1）金屬鍵

①概念：金屬原子脫落下來(lái)的價(jià)電子形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有金屬

原子維系在一起。

②成鍵粒子是金屬陽(yáng)離子和自由電子。

③金屬鍵的強(qiáng)弱和對(duì)金屬性質(zhì)的影響：

a.金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬元素的原子半徑和價(jià)電子數(shù)，原子半徑越大，價(jià)電子數(shù)越少，金屬鍵

越弱；反之，金屬鍵越強(qiáng)。

b.金屬鍵越強(qiáng)，金屬的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。

（2）金屬晶體

①在金屬晶體中，原子間以金屬鍵相結(jié)合。

②金屬晶體的性質(zhì)：優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。

③用電子氣理論解釋金屬的性質(zhì)：

5.離子晶體

（1）構(gòu)成粒子：陰離子和陽(yáng)離子。

（2）作用力：離子鍵。

（3）配位數(shù)：一個(gè)離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。

（4）離子晶體結(jié)構(gòu)的決定因素

①幾何因素：晶體中正負(fù)離子的半徑比。

②電荷因素：晶體中正負(fù)離子的電荷比。

③鍵性因素：離子鍵的純粹程度。

（5）離子晶體的性質(zhì)

熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn)較高，難揮發(fā)

硬度硬度較大，難以壓縮

溶解性一般在水中易溶，在非極性溶劑中難溶

導(dǎo)電性固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，熔融狀態(tài)或在水溶液中能導(dǎo)電

（6）結(jié)構(gòu)模型

①NaCl型：在晶體中，每個(gè)Na卡同時(shí)吸引6個(gè)C廣，每個(gè)C「同時(shí)吸引6個(gè)Na卡,配位數(shù)為6。每個(gè)晶

胞含4個(gè)Na卡和4個(gè)C「。

②CsCl型：在晶體中，每個(gè)C「吸引8個(gè)Cs+,每個(gè)Cs+吸引8個(gè)C「，配位數(shù)為8。

6.過(guò)渡晶體與混合型晶體

(1)過(guò)渡晶體

純粹的典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是四類典型晶體之間的過(guò)渡晶體。偏向離子晶體的過(guò)渡晶體在

許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當(dāng)作離子晶體來(lái)處理，偏向共價(jià)晶體的過(guò)渡晶體則當(dāng)作共價(jià)

晶體來(lái)處理。

(2)混合型晶體

像石墨這樣的晶體是一種混合型晶體，既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵和范德華力。石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，

層與層之間靠范德華力維系。石墨的二維結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子的配位數(shù)是3,平均每個(gè)正六邊形擁有的碳原

子個(gè)數(shù)是2,呈sp2雜化，有一個(gè)未參與雜化的2P電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面。由于所有的p

軌道相互平行而且相互重疊，使p軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動(dòng)，因此石墨有類似金屬晶體的

導(dǎo)電性。

7.晶體熔點(diǎn)高低的比較

(1)不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較

①不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)高低一般規(guī)律：共價(jià)晶體〉離子晶體〉分子晶體。

②金屬晶體的熔、沸點(diǎn)差別很大，如鴇、粕等熔、沸點(diǎn)很高，汞、他等熔、沸點(diǎn)很低。

(2)同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較

①共價(jià)晶體

原子半徑越小|一|鍵長(zhǎng)越短一|鍵能越大|一1熔點(diǎn)越高

如熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅,硅。

②離子晶體

一般地說(shuō)，陰、陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強(qiáng)，其離子晶體的

熔、沸點(diǎn)就越高，如熔點(diǎn)：MgO>MgCl2>NaCl>CsClo衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大,

形成的離子晶體越穩(wěn)定，熔點(diǎn)越高，硬度越大。

③分子晶體

a.分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)反常地高，如熔、沸點(diǎn)：

H2O>H2Te>H2Se>H2So

b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：SnH4>GeH4>SiH4>CH4。

c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)（相對(duì)分子質(zhì)量接近），分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：

CO>N2,CH3OH>CH3CH3O

d.同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如熔、沸點(diǎn)：

④金屬晶體

金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)就越高，如熔、沸點(diǎn)：Na<

Mg<AL

8.晶體類型的判斷方法

（1）依據(jù)物質(zhì)的類別判斷

①活潑金屬氧化物（如K2O、Na2C）2等）、強(qiáng)堿（如NaOH、KOH等）和絕大多數(shù)的鹽是離子晶體。

②由非金屬元素組成的物質(zhì)（鏤鹽、金剛石、石墨、晶體硅、SiO2、碳化硅、晶體硼等除外）是分子晶體。

③金屬單質(zhì)或合金是金屬晶體。

（2）依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷

①離子晶體的熔點(diǎn)多數(shù)較高。

②共價(jià)晶體熔點(diǎn)很高。

③分子晶體熔點(diǎn)低。常溫下為氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，其晶體應(yīng)屬于分子晶體（Hg除外）。

④金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有少數(shù)熔點(diǎn)相當(dāng)?shù)停ㄈ绻⑩c）。

（3）依據(jù)導(dǎo)電性判斷

①熔融狀態(tài)時(shí)能導(dǎo)電的化合物為離子晶體。

②共價(jià)晶體一般為非導(dǎo)體。

③分子晶體為非導(dǎo)體。

④金屬晶體是電的良導(dǎo)體。

（4）依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷

①離子晶體硬度較大、硬而脆。

②共價(jià)晶體硬度大。

③分子晶體硬度小且較脆。

④金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的（如鈉、鉀等），且具有延展性。

【例題1】下列各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型相同、晶體類型、物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互

作用也相同的是（）

A.S03和HC1B.KC1和Mg

C.NaCl和H2OD.CCL和SiO2

【答案】A

【例題2】有關(guān)晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）

A.在NaCl晶體中，距C「最近的Na+形成正八面體

B.在CaF2晶體中，每個(gè)晶胞平均含有4個(gè)Ca2+

C.冰晶體中每個(gè)水分子與另外四個(gè)水分子形成四面體結(jié)構(gòu)

D.該氣態(tài)團(tuán)簇分子的分子式為EF

【答案】D

【解析】氟化鈣晶胞中，Ca2+位于頂點(diǎn)和面心，數(shù)目為8xl+6xL=4,故B正確；氣態(tài)團(tuán)簇分子不同于晶

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胞，氣態(tài)團(tuán)簇分子中含有4個(gè)E原子、4個(gè)F原子，則分子式為E4F4或F4E4,故D錯(cuò)誤。

【例題3】金剛石和石墨是碳元素形成的兩種單質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（）

A.金剛石和石墨晶體中最小的環(huán)均含有6個(gè)碳原子

B.在金剛石中每個(gè)C原子連接4個(gè)六元環(huán)，石墨中每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)

C.金剛石與石墨中碳原子的雜化方式均為sp?

D.金剛石中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1:4,而石墨中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：3

【答案】A

【解析】金剛石中每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)，石墨中每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石中

碳原子采取sp3雜化，而石墨中碳原子采取sp?雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石中每個(gè)碳原子與周圍其他4個(gè)碳原

子形成共價(jià)鍵，而每個(gè)共價(jià)鍵為2個(gè)碳原子所共有，則每個(gè)碳原子平均形成的共價(jià)鍵數(shù)為4x1=2,故碳原

2

子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：2；石墨晶體中每個(gè)碳原子與周圍其他3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，同樣可求得每個(gè)

碳原子平均形成的共價(jià)鍵數(shù)為3x1=15故碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為2：3,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

2

[例題4]

(l)FeF3具有較高的熔點(diǎn)(高于1000°C),其化學(xué)鍵類型是，F(xiàn)eBn的相對(duì)分子質(zhì)量大于FeF3,但其

熔點(diǎn)只有200℃,原因是o

(2)已知：K2O的熔點(diǎn)為770℃,NazO的熔點(diǎn)為1275℃,二者的晶體類型均為,的熔點(diǎn)

低于Na2O的原因是-

(3)已知氨(NIL,熔點(diǎn)：一77.8℃、沸點(diǎn)：一33.5℃),聯(lián)氨(N2H4,熔點(diǎn)：2℃、沸點(diǎn)：113.5℃),解釋其熔、

沸點(diǎn)高低的主要原因：o

⑷己知氮化硼與碑化錢(qián)屬于同種晶體類型。則兩種晶體熔點(diǎn)較高的是(填化學(xué)式)，其理由是

(5)S位于周期表中第族，該族元素氫化物中，ITe比H2s沸點(diǎn)高的原因是,RO比HzTe

沸點(diǎn)高的原因是。

【答案】

(1)離子鍵FeF3為離子晶體，F(xiàn)eBn的化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主，屬于分子晶體

(2)離子晶體K+的半徑大于Na+,K2O的晶格能小于NazO

(3)聯(lián)氨分子間形成氫鍵的數(shù)目多于氨分子形成的氫鍵

(4)BN兩種晶體均為共價(jià)晶體，N和B原子半徑較小，鍵能較大，熔點(diǎn)較高

(5)VIA兩者均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，ILTe相對(duì)分子質(zhì)量比H2s大，分子間作用力更強(qiáng)兩者均為分子

晶體，H2O分子間存在氫鍵

【例題5】

(1)金屬銀粉在CO氣流中輕微加熱，生成無(wú)色易揮發(fā)性液體Ni(CO)4,呈正四面體結(jié)構(gòu)。試推測(cè)Ni(CO)4的

晶體類型是,Ni(CO)4易溶于(填標(biāo)號(hào))。

A.水B.四氯化碳C.苯D.硫酸鎮(zhèn)溶液

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得鋁元素與氯元素形成化合物的實(shí)際組成為Al2c16,其球棍模型如圖所示。已知Al2c16在加熱時(shí)

易升華，Al2c16屬于晶體(填晶體類型)。Na[Al(OH)4]屬于晶體(填晶體類型)，存在的化學(xué)

鍵有.O

(3)磷化硼(BP)是一種有價(jià)值的耐磨硬涂層材料，它是在高溫(>750℃)氫氣氛圍下通過(guò)三澳化硼和三澳化磷

反應(yīng)制得的，可知BP為_(kāi)_______晶體。

【解析】(1)分子晶體BC(2)分子離子離子鍵、極性共價(jià)鍵、配位鍵(3)共價(jià)

四.晶體的有關(guān)計(jì)算

1.確定晶胞中原子坐標(biāo)與投影圖

晶胞中的任意一個(gè)原子的中心位置均可用3個(gè)分別W1的數(shù)在立體坐標(biāo)系中表示出來(lái)。

注意：在確定各原子的坐標(biāo)時(shí)，要注意x、y、z軸的單位標(biāo)準(zhǔn)不一定相同。

(1)鉀型晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)與投影圖

①粒子坐標(biāo)：若1(0,0,0),3(1,1,0),5(01,0,1),則6的原子坐標(biāo)為(0,1,1),7為(1,1,1),

9為Q2，3

②x、y平面上的投影圖：i——

(2)銅型晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)和投影圖

①粒子坐標(biāo)：若1(0,0,0),13"’?0),121'?J,則15的原子坐標(biāo)為L(zhǎng)1'J,11為L(zhǎng)?0

S3

②x、y平面上的投影圖：1

(3)金剛石晶胞結(jié)構(gòu)模型的原子坐標(biāo)和投影圖

則原子1、2、3、4的坐標(biāo)分別為4J、L4'J

①若a原子為坐標(biāo)原點(diǎn)，晶胞邊長(zhǎng)的單位為1,

Q1n(33ri

b4JL44J0

②X、y平面上的投影圖：51

（4）沿體對(duì)角線投影

①鉀型晶胞

②銅型晶胞

2.空間利用率的計(jì)算方法

（1）空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個(gè)晶體空間中所占有的體積百分比。

球體積

空間利用率=xlOO%。

晶胞體積

（2）空間利用率的計(jì)算步驟：首先計(jì)算晶胞中的粒子數(shù)；再計(jì)算晶胞的體積。

如：六方晶胞（如圖）。

S—2r^\[ir—2\[ir2

球）=2'加3

/（球）尸

空間利用率=------——x100%=3—x100%~74%

v（晶胞）8后

【例題1】鋼的某種氧化物的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為apm。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.該機(jī)的氧化物的化學(xué)式為VO2

B.V原子在該晶體中的堆積方式為體心立方

C.V原子的配位數(shù)與O原子的配位數(shù)之比為1：2

2451+16x2

D.該晶胞的密度為g-cm

”10-1。3x6.02x1023

【答案】c

【解析】晶胞中V原子位于頂角和體心，數(shù)目為1+8x1=2；O原子位于上下面上和體內(nèi)，數(shù)目為2+4x1=

82

4,二者原子數(shù)目之比為1：2,故氧化物的化學(xué)式為VO2,故A正確；晶胞V原子位于頂角和體心，符合

體心立方的堆積方式，故B正確；體心V原子的配位數(shù)為6,O原子的配位數(shù)為3,所以V原子的配位數(shù)

2x51+4x16

與0原子的配位數(shù)之比為2：1,故C錯(cuò)誤;m=---------g，V—a3pm3=10-1。)3cm3,〃=,

NA

2x51+16x2一

2,cm,故D正確。

flXlO_103x6.02x1023

【例題2】

⑴金屬銃有多種晶型，其中3Mn的結(jié)構(gòu)為體心立方堆積，晶胞參數(shù)為apm。BMn中銃的原子半徑為

pm。已知阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,BMn的密度?=g-crrT3(列出計(jì)算式)。

(2)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)得MgO的晶

胞參數(shù)為。=0.420nm,則)為nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為#=0.448nm,則

r(Mn2+)為nm。

(3)Li2。具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665mn,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則U2O

的密度為g-cnT3(列出計(jì)算式)。

2義558x7+4x16

【答案】⑴(2)0.1480.076(3)一

33

NARaxlOTNA0.4665x107

(l)3Mn的結(jié)構(gòu)為體心立方堆積，設(shè)鎰原子的半徑為八則體對(duì)角線為4/，則有3a=分，一個(gè)晶胞

中含有鎰原子的數(shù)目為8x1+1=2,m=2M=2x55

Pg-cm

8V7VAqxi(r1?3NM3

(2)因?yàn)?2-是面心立方最密堆積方式，面對(duì)角線是。2-半徑的4倍，即4廠(02-)=也。，解得r(O2-)=^x0,420

nm=0.148nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)=2r(C)2-)+2?Mn2+),則r(Mn2+)=

0.448nm—2x0.148nm,,

--------------------=0A.0A76nm

2o

(3)由題給圖示可知，Li原子位于晶胞內(nèi)部，O原子位于頂角和面心，因此一個(gè)晶胞有8個(gè)Li原子，。原子

2

個(gè)數(shù)為6X1+8XL=4,因此一個(gè)LizO晶胞的質(zhì)量為郎土生”g,一個(gè)晶胞的體積為(0.4665xl0-7)3cm3,即

28NA

8x7+4x16

該晶體密度為一g-cm

NR0.4665x1073

【例題3】立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金剛石，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。立方氮化硼

屬于晶體，其中硼原子的配位數(shù)為o已知：立方氮化硼的密度為dg-cnr3,B原子半徑為

xpm,N原子半徑為ypm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞中原子的空間利用率為（列

出化簡(jiǎn)后的計(jì)算式）。

【答案】共價(jià)4m47VAx100%

75x1030

【解析】立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，晶體類型類似于金剛石，是共價(jià)晶體；晶胞中每個(gè)N原子連接

4個(gè)B原子，氮化硼的化學(xué)式為BN,所以晶胞中每個(gè)B原子也連接4個(gè)N原子，即硼原子的配位數(shù)為4；

100

晶胞中N原子數(shù)為4,B原子數(shù)為8xl+6』=4,晶胞的質(zhì)量g,晶胞的體積/=m=9cm』項(xiàng)

82NApddNA

cm3,B、N原子總體積X=4X[4"芯乂；0\鈿a;i。i=Txa3+y3）xio-3。晶胞中原子的空

/+貨X1030,,i,

間利用率為《X100%=-^------------------X100%=工^—匕----U100%o

VW075x1030

dNA

【例題4】鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：

①該超導(dǎo)材料的最簡(jiǎn)化學(xué)式為o

②Fe原子的配位數(shù)為o

③該晶胞參數(shù)。=6=0.4nm、c=1.4nm。阿伏加德羅常數(shù)的值為2VA,則該晶體的密度為g-cnT3（歹！J

出計(jì)算式）。

【答案】①KFezSez②4③—39+56x2+79*2

7VAXQ.4X0.4X1.4x10「21

【解析】①由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心的鉀原子個(gè)數(shù)為8乂1+1=2,均位于棱上和體內(nèi)的硒

8

原子的個(gè)數(shù)為8x52=4,均位于面上的鐵原子個(gè)數(shù)為8x；=4,該物質(zhì)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示:

則超導(dǎo)材料最簡(jiǎn)化學(xué)式為KFezSe?。②由平面投影圖可知，鐵原子的配位數(shù)為4。③設(shè)晶體的密度為“g-cm

—a曰g鉆出且八r-曰2義39+56x2+79x277初/曰7義39+56x2+79x2

3,由晶胞的質(zhì)量公式可得：------------------'g=qbcxl02ix[g,斛得2-----------------

7VAXQ.4X0.4X1.4X10-21

【例題5】XeF2晶體屬四方晶系，晶胞參數(shù)如圖所示，晶胞棱邊夾角均為90。，該晶胞中有個(gè)XeF2

分子。以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱為原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，如A點(diǎn)

原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為g,k1)o已知Xe—F鍵長(zhǎng)為rpm,則B點(diǎn)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為；晶胞中A、B間

距離d=pm。

【答案】2(0,0,-)'go2十r2

c\122

【解析】圖中大球的個(gè)數(shù)為8x1+1=2,小球的個(gè)數(shù)為82+2=4,根據(jù)XeF2的原子個(gè)數(shù)比可知大球是Xe

84

原子，小球是F原子，該晶胞中有2個(gè)XeF2分子；由A點(diǎn)坐標(biāo)知該原子位于晶胞的中心，且每個(gè)坐標(biāo)系的

單位長(zhǎng)度都記為1,B點(diǎn)在棱的4處，其坐標(biāo)為(0,0,今；圖中V是底面對(duì)角線的一半，歹pm,

x=(1—r)pm,所以d="a+y2=步十;二2pm。

A卜提能?課后精練

1.(2324上?海淀?階段練習(xí))物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)。下列性質(zhì)差異與結(jié)構(gòu)因素匹配不正確的是

選項(xiàng)性質(zhì)差異結(jié)構(gòu)因素

A沸點(diǎn)：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃)范德華力大小

B熔點(diǎn)：A1F3(1O4O℃)遠(yuǎn)高于AlCb(178℃升華)晶體類型

羥基極性強(qiáng)弱

C酸性：CF3coOH(pKa=0.23)遠(yuǎn)強(qiáng)CH3COOH(pKa=4.76)

有無(wú)氫鍵

D穩(wěn)定性：H2O的分解溫度(3000℃)遠(yuǎn)大于H2S(900℃)

A.AB.BC.CD.D

【答案】D

【詳解】

A.正戊烷和新戊烷形成的晶體都是分子晶體，由于新戊烷支鏈多，對(duì)稱性好，分子間作用力小，所以沸點(diǎn)

較低，A正確；

B.AIF3為離子化合物，形成的晶體為離子晶體，熔點(diǎn)較高，AlCb為共價(jià)化合物，形成的晶體為分子晶體,

熔點(diǎn)較低，則A1F3（1O4O℃）遠(yuǎn)高于AlCb（178℃升華），B正確；

C.由于電負(fù)性F>H,CF鍵極性大于CH鍵，使得竣基上的羥基極性增強(qiáng)，氫原子更容易電離，酸性增強(qiáng),

C正確；

D.七0的分解溫度（3000℃）遠(yuǎn)大于H2s（900℃）是因?yàn)檠踉影霃叫∮诹?，電?fù)性氧大于硫，形成的氫氧鍵

鍵能遠(yuǎn)大于氫硫鍵鍵能，D錯(cuò)誤；

故選D。

2.（2324上?階段練習(xí)）生產(chǎn)、生活中常見(jiàn)的下列物質(zhì)中，晶體類型不同于其他晶體的是

A.冰B.冰晶石C.干冰D.冰醋酸

【答案】B

【詳解】

A.冰成分為水，為分子晶體；

B.冰晶石為Na3AlF6,屬于離子晶體；

C.干冰為二氧化碳，為分子晶體；

D.冰醋酸為乙烯，為分子晶體；

故選B。

3.（2324上?開(kāi)學(xué)考試）某離子液體結(jié)構(gòu)中，Q、R、T、X、Y和Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元

素，基態(tài)T原子和Y原子最外層均有兩個(gè)單電子，Q、R、X和Z質(zhì)子數(shù)均為奇數(shù)且和為22。下列說(shuō)法錯(cuò)

誤的是

A.電負(fù)性：Q<T

B.化合物中X和R均為sp3雜化

C.該離子液體難揮發(fā)，可用作溶劑

D.該離子液體中含非極性鍵，不含配位鍵

【答案】D

【詳解】

Z的原子序數(shù)最大，Z只形成1個(gè)共價(jià)鍵，Q、R、X和Z質(zhì)子數(shù)為奇數(shù)，且奇數(shù)和為22比較小，所以Z為

F；基態(tài)T原子和Y原子最外層均有兩個(gè)單電子，所以T為C、Y為O、X為N；由結(jié)構(gòu)逆推，Q為H；R

的質(zhì)了數(shù)為22179=5,則R為B；

A.電負(fù)性：H<C,A正確；

B.化合物中N和B均形成4個(gè)共價(jià)鍵，均為sp3雜化，B正確；

C.離子液體是在室溫或接近室溫時(shí)呈液態(tài)的鹽類物質(zhì)，離子液體難揮發(fā)，可用作溶劑，C正確；

D.該離子液體中含C—C非極性鍵，B—F之間形成配位鍵，D錯(cuò)誤；

故選：D。

4.(2223下?河北?階段練習(xí))PCL在氣態(tài)和液態(tài)時(shí)，分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于PCk分子的說(shuō)法中錯(cuò)誤

的是

A.每個(gè)原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

B.分子中5個(gè)PC1鍵鍵能不都相同

C.鍵角(C1PC1)有90。、120。、180。三種

D.PCk受熱后生成的PCh的空間構(gòu)型是三角錐形

【答案】A

【詳解】

A.P原子最外層有5個(gè)電子，形成5個(gè)共用電子對(duì)，所以PCb中P的最外層電子數(shù)為10,不滿足8電子

穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；

B.鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，鍵長(zhǎng)不同，所以鍵能不同，故B正確；

C.上下兩個(gè)頂點(diǎn)與中心P原子形成的鍵角為180。，中間為平面結(jié)構(gòu)，構(gòu)成三角形的鍵角為120。，頂點(diǎn)與

平面形成的鍵角為90。，所以鍵角(NC1PC1)有120。、90。、180。幾種，故C正確；

D.三氯化磷分子中，P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+l/2x(53xl)=4,且含有1個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為三

角錐形，故D正確；

故選Ao

5.(2223下?南通?模擬預(yù)測(cè))下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說(shuō)法不正確的是

A.NH3BH3分子中存在配位鍵，N原子提供孤電子對(duì)

B.BjO：（結(jié)構(gòu)如圖）中B原子、。原子均采用s/雜化

C.NH3BH3中與氮原子相連的氫帶部分正電荷，與硼原子相連的氫帶部分負(fù)電荷

D.CH3cH3與NH3BH3的原子總數(shù)、電子總數(shù)均相等，熔點(diǎn)比NH3BH3低

【答案】B

【詳解】

A.NH3BH3分子中存在N-?B配位鍵，N原子提供孤電子對(duì)，A正確；

B.BQ］中，B原子形成了3個(gè)。鍵，B原子的最外層無(wú)孤對(duì)電子，所以B的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,B原子采

用sp2雜化，而。原子形成2個(gè)。鍵，O的最外層上有2對(duì)孤對(duì)電子，所以。的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+2=4,所

以。采用sp3雜化，B錯(cuò)誤；

C.在NH3BH3中，電負(fù)性N>H>B,使與N相連的H常帶部分正電荷，與B相連的H帶部分負(fù)電荷，C

正確；

D.NH3BH3的極性強(qiáng)于CH3cH3,分子的極性越強(qiáng)，分子間作用力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高，因此NH3BH3的熔點(diǎn)

更高，D正確；

故答案為：Bo

6.（2223下?大連?階段練習(xí)）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象

B.X射線衍射實(shí)驗(yàn)是區(qū)分晶體和非晶體最可靠的方法

C.等離子體是一種特殊的液體，由帶電的陽(yáng)離子、電子及電中性粒子的組成

D.液晶既有液體的流動(dòng)性，又具有類似晶體的各向異性

【答案】C

【詳解】

A.晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間呈現(xiàn)周期性的有序排列的宏觀表象，A正確；

B.用X射線衍射實(shí)驗(yàn)可有效區(qū)分晶體和非晶體，B正確；

C.等離子體是一種特殊的氣體，是由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子組成的整體上呈電中性的物質(zhì)聚集體，不

是液體，C錯(cuò)誤；

D.液晶既有液體的流動(dòng)性，也具有類似晶體的各向異性，D正確；

故答案選C。

7.(2324上?階段練習(xí))Fe，Cu,,N晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，若晶胞參數(shù)為apm,'表示阿伏加德羅常數(shù)的值。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.無(wú)：了=3:1

B.若以N為頂點(diǎn)建立晶胞，則Fe位于棱心的位置

C.相鄰兩鐵原子間最短距離為走apm

2

64+3x56+14

D.晶體密度為一赤-------g-cm-3

【答案】D

【詳解】

A.晶胞中Cu個(gè)數(shù)為8x：=l,Fe個(gè)數(shù)為6義g=3,N個(gè)數(shù)為1,則x:y=3:l,故A正確；

82

B.若以N為頂點(diǎn)建立晶胞，則Fe位于棱心的位置，按照均攤法棱心位置Fe原子數(shù)為3個(gè)，故B正確；

C.相鄰兩鐵原子間最短距離為它的棱長(zhǎng)，即正apm,故C正確；

22

64+3x56+14

D.晶體密度等于晶胞質(zhì)量除以晶胞體積，其中晶胞體積為/xlO及cmS,晶胞的質(zhì)量為-----------g,

64+3x56+14,64+3x56+14

晶體的密度為鵬,10一3。8Cm-3“xlO-g-cm-\故D錯(cuò)誤；

a砥

故答案為D。

8.(23-24上?南京?階段練習(xí))N、()、Na、Mg是周期表中的短周期主族元素。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是

A.堿性：NaOH<Mg(OH)2B.第一電離能：Ii(Na)<Ii(Mg)

C.原子半徑：r(N)<r(O)D.N2、Na2O,Mg的晶體類型相同

【答案】B

【詳解】

A.Na的金屬性強(qiáng)于Mg,則NaOH的堿性強(qiáng)于Mg（OH）2，A錯(cuò)誤;

B.