晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 專項訓(xùn)練-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考專用）

考點21晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

考情探究

1.3年真題考點分布

考點分布

年份卷區(qū)

晶體的類型晶體的化學(xué)式晶胞的計算晶體的物理性質(zhì)綜合應(yīng)用

重慶qq

江蘇qqq

廣東q

北京q

浙江qq

2023

山東q

湖南q

湖北qq

遼寧qq

全國qq

天津qqq

河北

北京qq

遼寧q

2022

江蘇qq

山東qq

湖南q

湖北qq

江蘇qq

海南qqqq

2021

遼寧qqq

山東qqqq

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于該專題主要考查：

1.晶體的類型，側(cè)重晶體與非晶體的判斷

2.晶胞的計算，側(cè)重化學(xué)式、密度的計算，配位數(shù)的分析與判斷

3.晶體的物理性質(zhì)，側(cè)重熔沸點和硬度的比較與判斷

【備考策略】能多認(rèn)識晶胞及晶體的類型，能從不同角度分析晶體的組成微粒、結(jié)構(gòu)特點，能從宏觀和微觀相結(jié)

合的視角分析與解決實際問題，理解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念；能夠根據(jù)典型物質(zhì)的晶體晶胞結(jié)構(gòu)模型推測各類物

質(zhì)的晶體晶胞結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞參數(shù)進(jìn)行晶體密度、粒子空間利用率的有關(guān)計算；能夠認(rèn)識不同晶體類型的特點，

根據(jù)晶體的不同類型分析判斷晶體的有關(guān)性質(zhì)（如熔沸點、硬度等）。

【命題預(yù)測】晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是高中化學(xué)的重要內(nèi)容，也是每年高考的熱點之一，以晶體結(jié)構(gòu)及晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)粒

子間的相互作用為主線，主要涉及晶體與非晶體、晶體類型、晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、晶體密度的計算等，常見題型為

選擇題和填空題，本部分考查內(nèi)容的規(guī)律性強，命題空間廣闊，考查方式會向多方位、多層次發(fā)展。

考點梳理

考法1晶體的構(gòu)型

1.晶體：

（1）晶體的定義：微觀粒子在空間按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。

（2）晶體的特性：有規(guī)則的幾何外形（自范性：在適宜的條件下，晶體能夠自發(fā)的呈現(xiàn)封閉的、規(guī)則的多面體

外形）；有確定的熔點；各向異性：在不同的方向上表現(xiàn)不同的性質(zhì)；具有特定的對稱性。

2.晶胞：由于晶體中的微粒排列呈現(xiàn)周期性，因此研究晶體結(jié)構(gòu)時只需找出最小的重復(fù)單元加以分析，就知道

整個晶體的結(jié)構(gòu)了。

（1）概念：晶胞是描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。

（2）晶體與晶胞的關(guān)系：數(shù)量巨大的晶胞“無隙并置”構(gòu)成晶體。

（3）均攤法求化學(xué)式：均攤法是指每個晶胞平均擁有的粒子數(shù)目。若某個粒子為N個晶胞所共有，則該粒子有

1/N屬于此晶胞。以正方體晶胞為例，晶胞中不同位置的粒子對晶胞的貢獻(xiàn)為：頂點原子1/8屬于此晶胞、棱上

原子1/4屬于此晶胞、面上原子1/2屬于此晶胞、體內(nèi)原子完全屬于此晶胞。

（4）有關(guān)晶胞各物理量的關(guān)系：若1個晶胞中含有x個微粒，則1mol該晶胞中含有無mol微粒，其質(zhì)量為xMg；

又1個晶胞的質(zhì)量為3g（“3為晶胞的體積，單位為cn?）,貝［|1mol晶胞的質(zhì)量為那必g,因止匕有皿="心。

3.晶體的結(jié)構(gòu)：在金屬晶體、離子晶體和分子晶體的結(jié)構(gòu)中，由于金屬鍵、離子鍵和分子間作用力均沒有方向性，

因此，都趨向于使原子或分子吸引盡可能多的其他原子或分子分布于周圍，并以密堆積的方式降低體系的能量,

使晶體變得比較穩(wěn)定--即排列服從緊密堆積原理；對原子晶體，受共價鍵的方向性和飽和性的影響，其空間排

列與方向性一致。

（I）金屬晶體：金屬原子通過金屬鍵形成的晶體稱為金屬晶體。

①金屬Po（車卜）中金屬原子堆積方式是簡單立方堆積，原子的配位數(shù)為6,一個晶胞中含有1個原子。

②金屬Na、K、Cr、Mo（鋁）、W等中金屬原子堆積方式是體心立方堆積，原子的配位數(shù)為8,一個晶胞中含

有2個原子。

③金屬Mg、Zn、Ti等中金屬原子堆積方式是六方堆積，原子的配位數(shù)為12,一個晶胞中含有2個原子。

*

④金屬Au、Ag、Cu、Al等中金屬原子堆積方式是面心立方堆積，原子的配位數(shù)為12,一個晶胞中含有4個原

子。

（2）離子晶體：陰陽離子通過離子鍵結(jié)合，在空間呈現(xiàn)有規(guī)律的排列所形成的晶體。

①NaCl晶體：晶胞中每個Na+周圍吸引著6個C廣，這些CF構(gòu)成的幾何圖形是正八面體，每個CF周圍吸引著6

個Na+,Na+、CC個數(shù)比為1：1,每個Na+與12個Na+等距離相鄰，每個氯化鈉晶胞含有4個Na+和4個CP。

（綠色為C「，桔黃色為Na+）

②CsCl晶體：晶胞中每個CL（或Cs+）周圍與之最接近且距離相等的Cs+（或CL）共有8個，這幾個Cs+（或

C1-）在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為立方體，在每個Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有6個，這幾個Cs+在空間構(gòu)成

的幾何構(gòu)型為正八面體，一個氯化葩晶胞含有1個cs+和1個ci—。（綠色為cr,黑色為cs+）

③ZnS晶體：晶胞中S2一以面心立方堆積，Zn?+占據(jù)S2-圍成的八個正四面體空隙中的四個互不相鄰的正四面體空

隙。每個硫離子周圍距離最近且相等的鋅離子有4個，每個鋅離子周圍距離最近且相等的硫離子有4個。一個

ZnS晶胞中含有4個ZB和4個（棕色為Zn2+,黑色為S2'）

（3）原子晶體：相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱為原子晶體。

①金剛石：晶體中每個C原子和4個C原子形成4個共價鍵,成為正四面體結(jié)構(gòu)，C原子與碳碳鍵個數(shù)比為1：2,

最小環(huán)由6個C原子組成，每個C原子被12個最小環(huán)所共用；每個最小環(huán)含有1/2個C原子。

②SiCh：晶體中每個Si原子周圍吸引著4個O原子，每個O原子周圍吸引著2個Si原子，Si、O原子個數(shù)比為

1：2,Si原子與Si—0鍵個數(shù)比為1：4,0原子與Si—0鍵個數(shù)比為1：2,最小環(huán)由12個原子組成。

（4）分子晶體：分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。干冰屬于分子晶體，晶胞中每個C02

分子周圍最近且等距離的C02有12個，1個晶胞中含有4個C02?

（5）石墨屬于過渡性晶體。是分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C原子以共價鍵與周圍的3個C原子結(jié)合，層間為范

德華力。晶體中每個C原子被3個六邊形共用，平均每個環(huán)占有2個碳原子。晶體中碳原子數(shù)、碳環(huán)數(shù)和碳碳單

鍵數(shù)之比為2：3。

典例引領(lǐng)

4*^4...........

【典例1】近年來我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列意義重大的鐵系超導(dǎo)材料，其中一類為Fe-Sm-As-F-0組成的化合物。

一種四方結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)化合物的晶胞如圖1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如圖2所示。

圖中廣和。2-共同占據(jù)晶胞的上下底面位置，若兩者的比例依次用x和1—無代表，則該化合物的化學(xué)式表示為

;通過測定密度p和晶胞參數(shù)，可以計算該物質(zhì)的尤值，完成它們關(guān)系表達(dá)式：p=

g-cm、。以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分

數(shù)坐標(biāo)，例如圖1中原子1的坐標(biāo)為七，1,1),則原子2和3的坐標(biāo)分別為、

【解析】由晶胞結(jié)構(gòu)中各原子所在位置可知，該晶胞中Sm個數(shù)為4x；=2,Fe個數(shù)為l+4x；=2,As個數(shù)為4x3

=2,0或F個數(shù)為8x1+2xJ=2,即該晶胞中。和F的個數(shù)之和為2,F的比例為羽0?一的比例為i一尤，故該

OZ

1個人晶口胞陽的質(zhì)l量曰為AL」2X[-1-5-0-+--5-6-+--7-5-+瓦16-X--(-1--一--無--)-+-1-9-x-]1

化合物的化學(xué)式為SmFeAsCh一工艮。

2[281+16(1-x)+19x]人口ggum-,3,2[281+16(l—x)+19x]

瓦g,1個晶胞的體積為a2cpm3=a2cxl030cm3,故密度p=crcN^xIO-30

g-cm-3o原子2位于底面面心，其坐標(biāo)為G，0)；原子3位于棱上，其坐標(biāo)為(0,0,

.田上、2[281+126(1—x)30+19x]<11八二0八,1、

【二案】SmFeAsOi-禺6zcNAxlO_2,°J(°，2)

【歸納總結(jié)】

(1)金屬晶體的四種晶胞結(jié)構(gòu)模型分析

1,p

1

1(

晶胞模型0

>：8---

1i―

(——014

配位數(shù)681212

原子半徑⑺和晶胞邊長⑷的

2CL2-2——2-2

關(guān)系

一個晶胞內(nèi)原子數(shù)目1224

(2)晶胞原子坐標(biāo)參數(shù)

通過原子坐標(biāo)既能確定晶胞中各原子的相對位置，又可以計算原子間的距離，進(jìn)而可以計算晶胞的體積及晶體的

密度。如

圖1

①CsCl型離子晶體的離子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)：Cs+為(0,0,0)；C1T1。2)°

②NaCl型離子晶體的離子分?jǐn)?shù)坐標(biāo):C廣為(0,0,0)，G，o)，g，°)2,f)；Na+為(^，,，弓，°>。)，

(0,0),(0,0,；)。

③ZnS型離子晶體的離子分?jǐn)?shù)坐標(biāo):Zi?+為(0,0,0),G，義,0),&0,?Os」為仔，|>"件￡)，

O,Iy&i9

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

（3）典型晶胞結(jié)構(gòu)模型的投影圖

晶胞結(jié)構(gòu)模型x、y平面上的投影圖

>□

夕1

V____J1

：OH

9..1

V____J

)Q~Q~

7LT

。\O°ol>.

戶O7LL

人K。

aak--O--y-O--1

Cl>?1十

又0

注意畫或判斷投影圖時，一定要注意x、y、z軸的方向，上面結(jié)構(gòu)模型中的原子也可以換為不同的原子，但在投

影圖中的位置不變。

【典例2】（1）LizO具有反螢石結(jié)構(gòu)，晶胞如圖所示。已知晶胞參數(shù)為0.4665nm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，

則Li2O的密度為g-cmq列出計算式）。

（2）FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長為anm、FeSz相對式量為M、阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,其晶體密度

的計算表達(dá)式為g.cm-3；晶胞中Fe2+位于S夕所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為

nmo

（3）我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽（N5）6（H3O）3（NH4）4C1（用R代表）。R的晶體密度為dg-cnT

3,其立方晶胞參數(shù)為anm,晶胞中含有y個［（N5）6（H3O）3（NH4）4C1］單元，該單元的相對質(zhì)量為M,則y的計算表

達(dá)式為。

（4）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射線衍射實驗測得MgO的晶胞參

數(shù)為a=0.420nm,則r。-）為nmoMnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a，=0.448nm,則r（M「+）為

nmo

oo

Q_A__4>__--JO

,*---4.IT

<!>^--a

【解析】(1)1個氧化鋰晶胞含。的個數(shù)為8X1+6X1=4,含Li的個數(shù)為8,lcm=107nm,代入密度公式計算可

oZ

小3士心d8x7+4x16

侍L”0的密度為必(0.4665x10-7)3g9m。

(2)該晶胞中Fe2+位于棱上和體心，個數(shù)為121+1=4,S夕位于頂點和面心，個數(shù)為84+6x；=4,故晶體密度

為普MgMaxlorcm^^xUig.cm-。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，S廠所形成的正八面體的邊長為該晶胞中相鄰面的面

心之間的連線之長，即為晶胞邊長的半，故該正八面體的邊長為羋anm。

(3)該晶胞的體積為(axl(T7cm>,根據(jù)禰xM=(axl(T，那，可求出>=吟尹(或￡^\10-21)。

2

(4)因為。2一采用面心立方最密堆積方式，所以面對角線長度是。2-半徑的4倍，則有[44O2-)]2=2〃，解得r(O

~)=^x0.420nm-0.148nm；MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可得2r(MiD+Zr。-)=#,代入數(shù)據(jù)

角星得r(Mn2+)=0.076nm。

【答案】⑴NA(晨黑缶7)3⑵懸x吁球

602〃3d、、QdNA_

(3)M(或F-xlOO211)(4)0.1480.076

即時檢測

(l)Cu元素與H元素可形成一種紅色化合物，其晶體結(jié)構(gòu)單元如下圖所示。則該化合物的化學(xué)式為

(2)下圖是由Q、R、G三種元素組成的一種高溫超導(dǎo)體的晶胞結(jié)構(gòu)，其中R為+2價，G為一2價，則Q的化

合價為________

(3)已知桐保合金LaNi”的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖，則LaNi“中”

(4)硼化鎂晶體在39K時呈超導(dǎo)性。在硼化鎂晶體中，鎂原子和硼原子是分層排布的，下圖是該晶體微觀結(jié)構(gòu)的

透視圖，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。則硼化鎂的化學(xué)式為。

(5)在硼酸鹽中，陰離子有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的多硼酸根，則多硼酸根離子符號

為o

(6)Cu與F形成的化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，若晶體密度為ag-cm-3,則Cu與F最近距離為pm。

(阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，列出計算表達(dá)式，不用化簡；圖中。為Cu,。為F)

(7)如圖為Na2s的晶胞，該晶胞與CaFz晶胞結(jié)構(gòu)相似，設(shè)晶體密度是2g-cmr,試計算Na卡與S?一的最短距離

為cm(阿伏加德羅常數(shù)用2VA表示，只寫出計算式)。

(8)用晶體的X-射線衍射法對Cu的測定得到以下結(jié)果：Cu的晶胞為面心立方最密堆積(如下圖)，已知該晶體

的密度為9.00g-cmF,晶胞中該原子的配位數(shù)為；Cu的原子半徑為cm(阿伏加德羅常數(shù)為NA,

要求列式計算)。

【解析】(1)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以判斷：Cu(?)：2x1+12x1+3=6；H()：6x|+l+3=6,所以化學(xué)式為CuH。

(2)晶胞中Q、R、G的個數(shù)為：R有8$+l=2,G有8x；+8x：+4xT+2=8,Q有8x(+2=4,則R、G、Q

的個數(shù)之比為1：4：2,則其化學(xué)式為RQ2G4。由于R為+2價，G為一2價，所以Q為+3價。(3)晶胞中La、

Ni的個數(shù)為：La有2x1+12x1=3,Ni有12x￡+6xJ+6=15,化學(xué)式為LaNis，所以"=5。(4)每個Mg周圍有

6個B,而每個B周圍有3個Mg,所以其化學(xué)式為MgB2。(5)從圖可看出，每個

一個B和一個O完全屬于這個單元，剩余的2個O分別被兩個結(jié)構(gòu)單元共用，所以B：0=1：(1+2/2)=1：2,

3

化學(xué)式為BO50(6)設(shè)晶胞的棱長為尤cm,在晶胞中，Cu：8x|+6x1=4；F：4,其化學(xué)式為CuFoa-xWA=4M(CuF),

尤=力嚶嗎最短距離為小立方體體對角線的一半，小立方體的體對角線為'住+笠+牛=埠。所以最短距

\1VAy，，，z

離為騫(7)晶胞中，目個數(shù)為8x[+6x)=4,0個數(shù)為8,其個數(shù)之比為1：2,所以

叵|代表S2一,。代表Na+。設(shè)晶胞邊長為acm,則〃3.".NA=4X78〃=面對角線為陋xcm,面

對角線的《為李X(/黑cm,邊長的%▼黑cm,所以其最短距離為y乎=非梁+田《/需

cm=*cm。(8)設(shè)晶胞的邊長為acm,貝!|/.Q刈=4*64,a=面對角線為噌。，面對角線

的1為Cu原子半徑，r=羋x00x6^02x1023cm~1-27xl0~8cm?

【答案】(1)CuH(2)+3價(3)5(4)MgB2⑸BO?(6)軍后尋剛⑺坐(8)12乎x

3/4x64r

9.00X6.02X1023~127X10

考法2晶體的性質(zhì)

1.四種晶體類型的比較

項目離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體

組成微粒陰、陽離子原子分子金屬離子和自由電子

微粒間作用力離子鍵共價鍵分子間作用力金屬鍵

熔沸點較高高低不同金屬差別很大

硬度較大大小不同金屬差別很大

導(dǎo)電性水溶液及熔融一般為非導(dǎo)體，非導(dǎo)體，在水溶液導(dǎo)體

時導(dǎo)電中可能導(dǎo)電

實例NaCkNHQ、金剛石、晶體硅、He、82、HC1、Fe、Cu、Al

CaO>BaSO4SiO2＞金剛砂SiCH2O、NH3

2.晶體類型的判斷方法

（1）依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷：離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵；

原子晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵；分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用

力，即范德華力；金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。

（2）依據(jù)物質(zhì)的類別判斷：金屬氧化物（如K2O、Na2O2等）、強堿（如NaOH、KOH等）和絕大多數(shù)的鹽類是離子

晶體；大多數(shù)非金屬單質(zhì)（金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼除外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（中。2除外）、酸、

絕大多數(shù)有機物（有機鹽除外）是分子晶體；常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的原子晶體

化合物有碳化硅、二氧化硅等；金屬單質(zhì)（常溫汞除外）與合金是金屬晶體。

（3）依據(jù)晶體的熔點判斷：離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至1000余度；原子晶體熔點高，常在1000度至幾

千度；分子晶體熔點低，常在數(shù)百度以下至很低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

（4）依據(jù)導(dǎo)電性判斷：離子晶體水溶液及熔化時能導(dǎo)電；原子晶體一般為非導(dǎo)體；分子晶體為非導(dǎo)體，而分子

晶體中的電解質(zhì)（主要指酸和非金屬氫化物）溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂形成自由離子也能導(dǎo)電；金屬晶體是

電的良導(dǎo)體。

（5）依據(jù)硬度和機械性能判斷：離子晶體硬度較大或硬而脆；原子晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬

晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。

3.晶體熔沸點的比較方法：

⑴不同類型晶體熔、沸點的比較：

①不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：原子晶體〉離子晶體〉分子晶體。

②金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鴇、鋁等熔、沸點很高，汞、葩等熔、沸點很低。

⑵同種晶體類型熔、沸點的比較

①原子晶體：|原子半徑越小|一>|鍵長越短|一>|鍵能越大|―>|熔沸點越高

如熔點：金剛石>碳化硅〉硅。

②離子晶體：一般地說，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，則離子間的作用力就越強，其離子晶體的熔、

沸點就越高，如熔點：MgO>MgCl2>NaCl>CsCL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，熔點越高，硬度越大。

③分子晶體：分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高；具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常地高。如H2O>H2Te

>H2Se>H2S；組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4；

組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)（相對分子質(zhì)量接近）,分子的極性越大,其熔、沸點越高,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3；

同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低。如CHLCHLCHLCHLCH*

CH,

CH,—CH—CH：—CH>CH-C—CH?

I3SI

CH3CH,

④金屬晶體：金屬離子半徑越小，離子電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬熔、沸點就越高，如熔、沸點：Na<

Mg<Al?

☆典例引領(lǐng)

【典例3]（l）SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似，其中C原子的雜化方式為，微粒間存在的作用力是

,SiC和晶體Si的熔、沸點高低順序是o

(2)氧化物MO的電子總數(shù)與SiC的相等，則M為(填元素符號)。MO是優(yōu)良的耐高溫材料，其晶體結(jié)

構(gòu)與NaCl晶體相似。MO的熔點比CaO的高，其原因是。

(3)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiCh的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO?中C與O原子間形

成◎鍵和兀鍵，SiCh中Si與O原子間不形成兀鍵。從原子半徑大小的角度分析，C、O原子間能形成71鍵，而

Si、。原子間不能形成兀鍵的原因是。

SiCh屬于晶體，C02屬于晶體，所以熔點：C02Si02(填”或">”)。

(4)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CCh4種晶體的構(gòu)成微粒種類分別是,

熔化時克服的微粒間的作用力分別是o

【解析】(l)SiC與晶體硅結(jié)構(gòu)相似，晶體硅中一個硅原子與周圍四個硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方

式是sp3,則SiC晶體中C原子雜化方式為sp3；因為SiC的鍵長小于SiSi,所以熔、沸點高低順序：SiOSio

(2)SiC電子總數(shù)是20個，則該氧化物為MgO；晶格能與所構(gòu)成離子所帶電荷成正比，與離子半徑成反比，MgO

與CaO的離子電荷數(shù)相同，Mg2+半徑比Ca2+小，MgO晶格能大，熔點高。

(3)Si的原子半徑較大，Si、。原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的兀鍵。SiCh為原

子晶體，CCh為分子晶體，所以熔點：SiO2>CO2o

(4)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，構(gòu)成微粒為原子，熔化時破壞共價鍵；CO2為分子晶體，由分子構(gòu)

成，以分子間作用力結(jié)合。

答案：(l)sp3共價鍵SiOSi

(2)MgMg2+半徑比Ca2+小，MgO晶格能大

(3)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的兀鍵原子分

子<

(4)原子、原子、原子、分子共價鍵、共價鍵、共價鍵、分子間作用力

【易錯警示】判斷晶體類型的5種方法

1.依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷

(1)離子晶體的構(gòu)成粒子是陰、陽離子，粒子間的作用是離子鍵。

(2)原子晶體的構(gòu)成粒子是原子，粒子間的作用是共價鍵。

(3)分子晶體的構(gòu)成粒子是分子，粒子間的作用為分子間作用力。

(4)金屬晶體的構(gòu)成粒子是金屬陽離子和自由電子，粒子間的作用是金屬鍵。

2.依據(jù)物質(zhì)的分類判斷

⑴金屬氧化額如K2O、Na2C>2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。

(2)大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)，氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiCh外)、酸、絕大多數(shù)有機

物(除有機鹽外)是分子晶體。

(3)常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。

(4)金屬單質(zhì)是金屬晶體。

3.依據(jù)晶體的熔點判斷

(1)離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至一千攝氏度以上。

4.依據(jù)導(dǎo)電性判斷

(1)離子晶體水溶液及熔化時能導(dǎo)電。

(2)原子晶體一般為非導(dǎo)體。

(3)分子晶體為非導(dǎo)體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學(xué)鍵斷裂

形成自由離子也能導(dǎo)電。

(4)金屬晶體是電的良導(dǎo)體。

5.依據(jù)硬度和機械性能判斷

(1)離子晶體硬度較大或略硬而脆。

(2)原子晶體硬度大。

(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，且具有延展性。

注意上述總結(jié)的都是一般規(guī)律，具體比較時要具體問題具體分析，如金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鴇、鉗等

熔點很高，而汞、錢、銘等熔點卻很低；金屬晶體的熔點不一定比分子晶體的熔點高，如Na的熔點為97.8℃,

尿素的熔點為132.7℃；原子晶體的熔點不一定比離子晶體高，如MgO的熔點為2852℃,石英的熔點為1710℃□

【典例4】(1)鈉、鉀、銘、銅、鴇等金屬晶體的晶胞屬于體心立方，則該晶胞中屬于1個體心立方晶胞的金屬原

子數(shù)目是。氯化專色晶體的晶胞如圖1,則Cs+位于該晶胞的,而。一位于該晶胞的,

Cs+的配位數(shù)是o

(2)銅的氫化物的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，寫出此氫化物在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式：。

(3)圖3為*與Mg2+、K+形成的某種離子晶體的晶胞，其中“?！北硎镜碾x子是(填離子符號)。

(4)實驗證明，KC1、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結(jié)構(gòu)與NaCl晶體結(jié)構(gòu)相似(如圖4所示)，已知3種離子晶體

的晶格能數(shù)據(jù)如下表：

離子晶體NaClKC1CaO

晶格能/(kJ-mo「)7867153401

則這4種離子晶體(不包括NaCl)熔點從高到低的順序是

【解析】(1)體心立方晶胞中，1個原子位于體心，8個原子位于立方體的頂點，故1個晶胞中金屬原子數(shù)為8x1+

O

1=2；氯化葩晶胞中，Cs+位于體心，cr位于頂點，Cs+的配位數(shù)為8。(2)由晶胞可知，粒子個數(shù)比為1：1,化

學(xué)式為CuH,+1價的銅與一1價的氫均具有較強的還原性，氯氣具有強氧化性，產(chǎn)物為CuCL和HC1。(3)由晶

胞結(jié)構(gòu)可知，黑球有1個，灰球有1個，白球有3個，由電荷守恒可知〃(Mg2+)：M(K+):n(F-)=l：1：3,故白

球為F，（4）從3種離子晶體的晶格能數(shù)據(jù)知道，離子所帶電荷越多、離子半徑越小，離子晶體的晶格能越大，

離子所帶電荷數(shù)：Ti3+>Mg2+,離子半徑：Mg2+<Ca2+,所以熔點：TiN>MgO>CaO>KCl；MgO晶體中一個Mg?

+周圍與它最鄰近且等距離的Mg2+有12個。

【答案】（1）2體心頂點8

占燃

（2）2CuH+3C12^^2CUC12+2HC1

（3）F-（4）TiN>MgO>CaO>KCl12

☆即時檢測

（1）晶胞有兩個基本要素：①原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中

原子坐標(biāo)參數(shù)A為（0,0,0）；B為（4，0,-）；C為（,，1,0）。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為0②晶胞

2222

參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76pm,其密度為g-cm-3（列出計算式

即可）。③GaF3的熔點高于1000℃,GaCh的熔點為77.9℃,其原因是。

（2）單質(zhì)銅及銀都是由鍵形成的晶體。某銀白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。①晶胞中銅原子與銀原

子的數(shù)量比為=②若合金的密度為dg/cn?,晶胞參數(shù)々=nmo

③第IIA族金屬碳酸鹽分解溫度如下:

BeCC)3MgCOsCaCOsSrCO3BaCOs

分解溫度100℃540℃960℃1289℃1360℃

分解溫度為什么越來越高？。

（3）GaAs的熔點為1238℃,密度為0g.em汽其晶胞結(jié)構(gòu)如左圖所示。該晶體的類型為,Ga與As以

鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為Afcag-mol」和MAsg-mol",原子半徑分別為「Gapm和「ASpm,阿伏加德羅

常數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為。甲烷晶體的晶胞如右圖所示，該晶胞中

含有個甲烷分子，此晶體在常溫、常壓下不能存在的原因_______________________。

（4）金屬鍥與鐲（La）形成的合金是一種良好的儲氫材料，如圖是一種保鐲合金儲氫后的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，該

合金儲氫后，含1molLa的合金可吸附H2的數(shù)目為

（5）一種銅金合金晶體具有面心立方最密堆積結(jié)構(gòu)，在晶胞中金原子位于頂點，銅原子位于面心，則該合金中

金原子（Au）與銅原子（Cu）個數(shù)比為；若該晶體的晶胞棱長為apm,則該合金密度為g/cm3?

（列出計算式，不要求計算結(jié)果，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）

（6）碑化錢為第三代半導(dǎo)體，以其為材料制造的燈泡壽命長，耗能少。已知立方碑化錢晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示,

其晶胞邊長為cpm,則密度為gem"（用含。的式子表示，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值），a位置As

原子與b位置As原子之間的距離為pm（用含c的式子表示）。

OAs原子OGa原子

（7）碳化硅SiC是一種晶體，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列各種晶體:

①晶體硅②硝酸鉀③金剛石④碳化硅⑤干冰⑥冰，它們的熔點由高到低的順序是（填序號）。

（8）①科學(xué)家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯與鉀的化合物，該物質(zhì)在低溫時是一種超導(dǎo)體，其晶胞如

圖所示，該物質(zhì)中K原子和C60分子的個數(shù)比為

②繼C60后，科學(xué)家又合成了Si60、N60。請解釋如下現(xiàn)象:熔點Si60>N60>C60,而破壞分子所需要的能量N60>C60>Si60,

其原因是o

【解析】（1）①根據(jù)各個原子的相對位置可知，D在各個方向的1/4處，所以其坐標(biāo)是（1，---）；根據(jù)晶胞

444

結(jié)構(gòu)可知，在晶胞中含有的Ge原子數(shù)是8x1/8+6x172+4=8,所以晶胞的密度

m_8x73g/mol_8x73_8x73

373；

x(565.76pmxl0-'°cm/pm)3"6.02xl023x(565.76xlO-10)3§-6.02x565.763xlOcm③由于GaF3是離子晶體，GaCb是分

子晶體，所以離子晶體GaF3的熔沸點高。(2)銅和銀屬于金屬，則單質(zhì)銅及銀都是由金屬鍵形成的晶體；①根

據(jù)均攤法計算，晶胞中銅原子個數(shù)為6xl/2=3,鐐原子的個數(shù)為8xl/8=l,則銅和銀原子的數(shù)量比為3：1；②根

據(jù)上述分析，該晶胞的組成為Cu3Ni,若合金的密度為dg/cn?,根據(jù)p=m.v,則晶胞參數(shù)a=

1

2513

-----------~-xl07nm；③在離子晶體中，離子半徑越小晶格能越大，所以在第HA族金屬碳酸鹽中，陽

L6.O2xlO23x6/J

離子半徑越小對氧的吸引力越大，就越容易導(dǎo)致碳酸根的分解，所以在第nA族金屬碳酸鹽中，隨著原子序數(shù)的

增加，原子半徑增大，碳酸鹽的分解溫度也增大。(3)GaAs的熔點為1238C,密度為〃g-cm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如

圖所示，熔點很高，所以晶體的類型為原子晶體，其中Ga與As以共價鍵鍵合。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Ca和

4

—x(A/Ga+MAs)

As的個數(shù)均是4個，所以晶胞的體積是」---------。二者的原子半徑分別為Rapm和rAspm,阿伏加德羅常

P

數(shù)值為NA，則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為“4_xlOO%=

4x鏟(疝+戊3)a><1in01o

4

■X(A/Ga+〃As)

Nx

P

々'I"'。帽+如)xl00%；根據(jù)圖像知，甲烷分子間靠分子間作用力結(jié)合，所以甲烷晶體為分子晶體，而分子

3g+4)

晶體熔沸點在常壓下很低，且甲烷的相對分子質(zhì)量很小，分子間作用力很小，所以在常溫常壓下甲烷以氣體形式

存在而不能形成晶體。(4)由晶胞可知，晶胞中La位于頂點，平均含有8x：=l,Ni位于面心和體心，共含有8x)

oZ

+1=5,以位于棱上和面心，共有8*+2x^=3,則含1molLa的合金可吸附H2的物質(zhì)的量為3mol；(5)在

晶胞中，Au原子位于頂點，Cu原子位于面心，該晶胞中Au原子個數(shù)=8x：=l,Cu原子個數(shù)=6x)=3,所以

oZ

該合金中Au原子與Cu原子個數(shù)之比=1：3,晶胞體積V=(6zxlO-locm)3,每個晶胞中銅原子個數(shù)是3、Au

原子個數(shù)是1,晶胞質(zhì)量為197164x3則晶胞密度也、處9gXaxlorOcm)3(197+64x3)xlO30

=AWgw

75x4+70x4

一3；(6)晶胞中Ga原子數(shù)為6x1+8x|=4,As原子數(shù)為4,則〃=$=丁看啜4g-cm-3；a位置

As原子與b位置As原子之間的距離為晶胞立方體體對角線的一半，則兩原子之間的距離為|\產(chǎn)7=坐。(pm)o

(7)這些晶體屬于原子晶體的有①③④、離子晶體的有②、分子晶體的有⑤⑥。一般來說，原子晶體的熔點〉離子

晶體的熔點〉分子晶體的熔點；對于原子晶體，鍵長Si—Si>Si—OC—C,相應(yīng)鍵能Si—Si<Si—C<C—C,故它

們的熔點：金剛石〉碳化硅>晶體硅。(7)①K處于晶胞表面：12x1=6,C60處于晶胞頂點和體心：8x1+l=2o故

Zo

K原子和C60分子的個數(shù)比為：6：2=3：1。②熔點與分子間作用力大小有關(guān)，而破壞分子則是破壞分子內(nèi)的共

價鍵。

【答案】（1）①（1，-）;②一穿73~rxlO'③由于GaF3是離子晶體，GaCb是分子晶體，所以離子

4446.02x565.763

晶體GaF3的熔沸點高（2）金屬；①3:1；②「251下③陽離子半徑越小對氧的吸引力越大,奪

L6.O2xIO23xd]x

取氧的能力越強（3）原子晶體；共價鍵4萬X1O-3。7VQ（23+%3）4甲烷分子間靠分子間作用

AXLUU/O

3（MGa+MAJ.

力結(jié)合，所以甲烷晶體為分子晶體，而分子晶體熔沸點在常壓下很低，且甲烷的相對分子質(zhì)量