第三章晶体结构与性质课件(共181张PPT)2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2
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| 名称 | 第三章晶体结构与性质课件(共181张PPT)2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-19 11:08:28 | ||
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文档简介
(共181张PPT)
晶体结构与性质
第一节 晶体的常识
课程标准要求 核心素养建构
1.认识晶体和非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。 2.了解获得晶体的途径。 3.知道晶胞的概念，学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。
[知 识 梳 理]
一、晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构
晶体 原子在三维空间里呈____________排列
非晶体 原子排列相对______
有
周期性有序
无
无序
2.获得晶体的三条途径
(1)______ 态物质凝固。
(2)______ 物质冷却不经液态直接凝固(______)。
(3)______ 从溶液中析出。
熔融
气态
凝华
溶质
3.晶体的特点
(1)自范性：
①定义：晶体能________呈现________外形的性质。
②形成条件：晶体____________适当。
③本质原因：晶体中粒子在__________里呈现________的______排列。
(2)各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。
(3)晶体有固定的______。
(4)外形和内部质点排列的高度________。
4.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法
对固体进行________________实验。
自发地
多面体
生长的速率
微观空间
周期性
有序
熔点
有序性
X -射线衍射
【自主思考】
1.某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图(如图所示)，通过这张图判断玻璃是不是晶体，为什么？
答案 不是。从玻璃的结构示意图来看，玻璃中粒子质点排列无序，没有晶体的自范性。
2.下列各项属于晶体与非晶体的本质差别的是( )
A.有无各向异性
B.有无一定的几何外形
C.有无固定熔点
D.构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
解析 晶体具有各向异性和固定的熔点，这是由于构成晶体的粒子在三维空间里呈周期性的有序排列的结果。本质上，晶体的自范性(能自发呈现多面体外形)是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
答案 D
二、晶胞
1.概念
晶胞是描述晶体结构的__________。
基本单元
2.结构
习惯采用的晶胞都是__________体，晶体是由无数晶胞______________而成。
(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何______。
(2)“并置”：所有晶胞都是______排列的，取向______。
(3)所有晶胞的______及其内部的__________、______及__________是完全相同的。
平行六面
“无隙并置”
间隙
平行
相同
形状
原子种类
个数
几何排列
3.晶胞中微粒数目的计算
(1)平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算。
①晶胞的顶角原子是____个晶胞共用；
②晶胞棱上的原子是____个晶胞共用；
③晶胞面上的原子是____个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为
_________________________。
8
4
2
(2)几种晶胞中原子数目的确定。
结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为____、____、____、____。
2
2
8
8
【自主思考】
晶体与晶胞有什么关系？
答案 晶胞是晶体结构的基本单元，将一个个晶胞上、下、前、后、左、右无隙并置排列起来，就构成整个晶体结构。
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)有规则几何外形的固体就是晶体。( )
(2)熔融态的晶体冷却凝固，得到的固体不一定呈规则的几何外形。( )
(3)晶胞都是平行六面体。( )
(4)晶胞是晶体的最小重复单元。( )
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( )
[效 果 自 测]
(6)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( )
(7)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。( )
(8)同一物质可能是晶体，也可能是无定形体。( )
(9)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点。( )
(10)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。( )
(11)溶质从溶液中析出可以得到晶体。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)√ (11)√
2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是( )
A.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点
B.晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列
C.固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体
D.区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性
答案 B
3.有关晶胞的叙述正确的是( )
①晶胞是晶体结构中的基本结构单元
②不同晶体的晶胞形状完全相同
③习惯采用的晶胞是平行六面体
④晶胞都是正八面体
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
答案 A
探究一 晶体与非晶体
1.有规则的几何外形的固体一定是晶体吗？
提示 有规则几何外形或美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
2.有固定组成的物质一定是晶体吗？
提示 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成，如无定形SiO2。
1.晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序
性质 特征 自范性 有 无
熔点 固定 不固定
各向异性 有 无
鉴别 方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X-射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等
2.晶体呈现自范性的条件
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。
【典例1】 下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
解析 晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性，而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，B项的说法错误。
答案 B
【变式1】 晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.形成晶体硅的速率越快越好
B.晶体硅没有固定的熔、沸点
C.可用X－射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
解析 晶体的形成都要有一定的条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，A不正确；晶体具有固定的熔、沸点，B不正确；X－射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，C正确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D不正确。
答案 C
探究二 晶胞
1.晶体的化学式表达的意义是什么？
提示 晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比，由晶胞构成的晶体，其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。
2.晶体结构中的最小重复单元与最小单元是一回事吗？
提示 晶胞是晶体结构中的最小重复单元，但不一定是最小单元。例如，氯化钠的晶胞由8个较小的立方体组成。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算：
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：
非长方体和六方晶胞中粒子数目计算时视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，每个碳原子被三个六边形共用，每个碳原子对六边形的贡献为1/3。
【典例2】 (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是________。
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。
(3)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是________________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。
(4)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为________。
A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3
(4)由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个Ti原子和13个C原子构成。选项A正确。
答案 (1)CuCl
(2)2 BN
(3)CoTiO3 6 12
(4)A
【变式2】 现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________；乙晶胞中a与b的个数比是________；丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。
答案 4∶3 1∶1 4 4
【典例3】 如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。
(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有______个、______个、________个。
(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是________________，该物质的化学式可表示为________。
(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝10－9m)，则该晶体的密度为________g·cm－3。
解题反思 立方晶胞中各物理量的关系
a3×ρ×NA＝n×M
a：表示晶胞的棱长；
ρ：表示晶体的密度；
NA：表示阿伏加德罗常数；
n：表示1 mol晶胞中晶体的物质的量；
M：表示晶体的相对分子质量；
a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
【变式3】 如图为NaCl晶体的一个晶胞，测知氯化钠晶体中相邻的Na＋与Cl－的距离为a cm，该晶体密度为d g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为( )
答案 C
解题反思 解答晶胞中各量关系计算题的关键，是正确分析微粒在晶胞中的位置关系，找出晶胞的体积及1个晶胞的质量。
第二节 分子晶体与原子晶体
第1课时 分子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。 2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。
[知 识 梳 理]
分子
分子间作用力
(2)堆积方式
分子间作用力 堆积方式 实例
范德华力 分子采用________，每个分子周围有______个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2
范德华力、______ 分子不采用________，每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰
密堆积
12
氢键
密堆积
2.分子晶体与物质的类别
物质种类 实例
所有______________ H2O、NH3、CH4等
部分____________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分______________ CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数______________ 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
非金属氢化物
非金属单质
非金属氧化物
有机物的晶体
【自主思考】
所有分子晶体中是否均存在化学键，为什么？
答案 不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键，如N2、H2O、SO2等分子内部都有共价键，而稀有气体为单原子分子，分子内部无化学键，分子之间以范德华力结合，所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。
二、两种典型的分子晶体的组成和结构
1.冰
(1)水分子之间的主要作用力是______，当然也存在__________。
(2)______ 有方向性，它的存在迫使在____________的每个水分子与____________方向的____个相邻水分子互相吸引。
氢键
范德华力
氢键
四面体中心
四面体顶角
4
2.干冰
(1)干冰中的CO2分子间只存在__________，不存在______。
(2)①每个晶胞中有____个CO2分子，______个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为______个。
范德华力
氢键
4
12
12
【自主思考】
观察下图冰和干冰的结构，回答下列问题：
(1)已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？
(2)为什么冰融化为水时，密度增大？
(3)为什么干冰的熔、沸点比冰低，密度却比冰大？
(4)干冰升华的过程中，破坏共价键吗？
答案 (1)由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。
(2)在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。
(3)由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔、沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子质量＞H2O分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。
(4)干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)分子晶体内只有分子间作用力。( )
(2)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。( )
(3)分子晶体中分子间氢键越强，分子越稳定。( )
(4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。( )
(5)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。( )
(6)由极性键形成的分子可能是非极性分子。( )
(7)水和冰中都含有氢键。( )
(8)分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√
[效 果 自 测]
2.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、P4、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、H2O、Na2O2
解析 A中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。
答案 B
探究一 分子晶体及其判断
请列举判断物质是否为分子晶体的方法？
提示 (1)可以根据物质的类别判断晶体是否为分子晶体；(2)可以根据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断是否为分子晶体，构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力；(3)可以根据晶体的特征性质判断晶体是否为分子晶体：①熔、沸点和硬度：分子晶体的熔、沸点较低，硬度小；②导电性：分子晶体不导电，部分溶于水导电。
1.分子晶体的定义
分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。如：干冰、碘晶体、冰等。构成分子晶体的粒子只有分子。
稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶体，无化学键，晶体中只有分子间作用力。
2.常见的典型的分子晶体
(1)所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；
(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、S8、P4、C60等；
(3)部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
(4)几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4等；
(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸等。
3.两种典型的分子晶胞
(1)干冰型 堆积特征：分子密堆积。
(2)冰型 堆积特征：四面体型。
4.晶体冰中有关氢键的易错点
(1)晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键(不是2个)；每摩尔水分子平均形成2 mol氢键(不是4 mol)。
(2)冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似，每个晶胞平均拥有8个水分子。晶体中C、O均采用sp3杂化，均与4个其他原子形成四面体结构单元，因此，冰晶胞的结构与金刚石的晶胞结构有一定的相似性。
(3)冰、氢氟酸中均有氢键，且O—H…O比F—H…F弱，但水的沸点更高，其原因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。
(4)晶体冰的密度比液态水的小。这是因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性和饱和性，使得冰晶体中水分子的空间利用率变小。
【典例1】 下列关于分子晶体的说法正确的是( )
A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B.在分子晶体中一定存在共价键
C.冰和固体Br2都是分子晶体
D.稀有气体不能形成分子晶体
解析 A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能形成分子晶体。
答案 C
【变式1】 下列物质固态时，一定是分子晶体的( )
A.酸性氧化物 B.非金属单质
C.碱性氧化物 D.含氧酸
解析 A.二氧化硅为酸性氧化物，但它是由氧原子和硅原子构成的晶体，且以共价键形成空间网状结构的原子晶体，不是分子晶体，故A错误。B.金刚石是非金属单质，但它是由碳原子构成的晶体，且以共价键形成空间网状结构的原子晶体，不是分子晶体，故B错误。C.氧化铜是碱性氧化物，但它是离子化合物，是离子晶体，不是分子晶体，故C错误。D.所有的酸都是由分子构成，是分子晶体，如乙酸是由乙酸分子构成，是分子晶体，故D正确。
答案 D
探究二 分子晶体的物理性质及应用
相对分子质量越大，分子晶体的熔、沸点就一定越高吗？
提示 不一定。比较分子晶体熔、沸点高低时，首先要判断分子间是否存在氢键。若不存在氢键，再看分子的组成和结构是否相似，比较范德华力大小。
1.分子晶体的物理性质
(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。
(2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。
如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。
2.分子晶体熔、沸点比较规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。
(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
【典例2】 下列性质符合分子晶体特点的是( )
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3
A.① B.②③ C.①② D.②④
解析 分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的，分子晶体具有低熔点、易升华、硬度小等性质。①熔点高，不是分子晶体的性质；④能导电，不是分子晶体的性质，该处所述是金属钠的性质，故选②③。
答案 B
【变式2】 下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是( )
A.Cl2＞I2
B.SiCl4＞CCl4
C.PH3＞NH3
D.C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3
解析 NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，PH3分子间不存在氢键，分子间作用力弱，NH3的熔点高于PH3，C不正确；A、B、D选项中均无氢键，且固态时都为分子晶体，物质结构相似，相对分子质量大的熔点高，故A不正确，B正确；相对分子质量相同的烷烃的同分异构体，支链越多，熔点越低，故D不正确。
答案 B
第2课时 原子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。 2.学会晶体熔、沸点比较的方法。
[知 识 梳 理]
一、原子晶体的结构和性质
1.原子晶体的结构特点
(1)构成微粒及作用力
(2)空间构型：整块晶体是一个三维的共价键______结构，不存在______的小分子，是一个“巨分子”，又称______晶体。
原子
共价键
网状
单个
共价
2.原子晶体与物质的类别
物质种类 实例
某些____________ 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等
某些______________ 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等
某些________ 二氧化硅(SiO2)等
非金属单质
非金属化合物
氧化物
3.原子晶体的熔、沸点
(1)原子晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以原子晶体具有______的熔点。
(2)结构相似的原子晶体，原子半径越____，键长越____，键能越____，晶体的熔点越____。
很高
小
短
大
高
【自主思考】
“具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？
答案 不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。
二、典型的原子晶体
1.金刚石
(1)碳原子采取________杂化，C—C—C夹角为________________。
(2)每个碳原子与周围紧邻的____个碳原子以共价键结合成__________结构，向空间伸展形成空间网状结构。
(3)最小碳环由____个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。
2.晶体硅
把金刚石中的C原子换成Si原子，得到晶体硅的结构，不同的是Si—Si键长____
C—C键长。
sp3
109°28′
4
正四面体
6
＞
3.二氧化硅晶体
(1)Si原子采取________杂化，正四面体内O—Si—O键角为________________。
(2)每个Si原子与____个O原子形成____个共价键，______原子位于正四面体的中心，____原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被____个硅氧正四面体共用；每个O原子和____个Si原子形成____个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为________。
(3)最小环上有______个原子，包括____个O原子和____个Si原子。
sp3
109°28′
4
4
Si
O
2
2
2
1∶2
12
6
6
【自主思考】
1.原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？
答案 不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。
2.以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？
答案 (1)组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。
(2)相互作用力不同，原子晶体中存在的是共价键。
3.1 mol C组成的金刚石中含有多少摩尔C—C键？1 mol SiO2晶体中含有多少摩尔
Si—O键？金刚石晶体中C原子数目与C—C键数目之比为多少？
答案 2 mol 4 mol 1∶2
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)原子晶体内的共价键的键能越大，熔、沸点越高。( )
(2)CO2和SiO2中中心原子的杂化方式相同。( )
(3)原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( )
(4)几乎所有的酸都属于分子晶体。( )
(5)互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
[效 果 自 测]
2.下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是( )
A.C60 B.冰 C.金刚石 D.水晶
解析 C60和冰都是分子晶体，A、B两项均不符合题意；金刚石和水晶都是原子晶体，在金刚石中，每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构，C项符合题意；在水晶中，每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构，但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连，D项不符合题意。
答案 C
3.我们可以将SiO2的晶体结构想象为：在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是( )
A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用
B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用
C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成
D.在晶体中存在石英分子，故“SiO2”可以叫做分子式
解析 晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点；SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英中Si、O原子个数比，没有单个的SiO2分子。
答案 D
探究一 原子晶体与分子晶体的比较
1.讨论总结判断分子晶体和原子晶体的方法？
提示 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断：
组成原子晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。
(2)依据物质的分类判断：
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SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；
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SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。
(3)依据晶体的熔点判断：
原子晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。
(4)依据导电性判断：
原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)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。
(5)依据硬度和机械性能判断：
原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。
2.讨论总结判断晶体中微粒间作用力类型的方法？
提示 首先判断晶体类型，然后分析不同类型的晶体微粒间的作用力。分子晶体的构成微粒为分子，微粒间的作用力为分子间作用力(可能含有氢键)；原子晶体的构成微粒为原子，微粒间的作用力为共价键。
1.原子晶体与分子晶体的组成、结构和性质的比较
类型 比较 原子晶体 分子晶体
构成晶体 的粒子 原子 分子
微粒间的作用力 共价键(极性键和非极性键) 分子间作用力(氢键、范德华力)
物 质 的 性 质 熔、沸点 很高 较低
硬度 很大 较小
导电性 一般固态或融熔状态下均不导电，有的是半导体 固态和熔融状态下都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电
导热性 不良 不良
溶解性 不溶于任何溶剂 一般服从“相似相溶”
决定熔、沸点 高低因素 共价键的强弱 分子间作用力(包括氢键)的强弱
典型 物质 部分非金属单质：金刚石、晶体硅、晶体硼等； 部分非金属化合物：SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4等； 某些氧化物：SiO2等 大部分非金属单质：O2、I2、S8、P4、C60、稀有气体等；
所有非金属氢化物：水、氨、甲烷等；
大部分非金属氧化物：SO2、SO3等；
几乎所有的酸：H2SO4、H3PO4等；
绝大多数有机物：苯、乙酸、葡萄糖等
2.原子晶体与分子晶体的结构特征
(1)原子晶体的结构特征
在原子晶体中，各原子均以共价键结合，因为共价键有方向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子不采取密堆积方式。
(2)分子晶体的结构特征
①分子间不存在氢键的分子晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子尽可能采取密堆积方式。
②分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性和饱和性，所以分子不能采取密堆积方式。
3.原子晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较
(1)晶体类型不同：原子晶体＞分子晶体
理由：原子晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。
(2)晶体类型相同
①原子晶体
一般来说，对结构相似的原子晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅。
②分子晶体
a.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。
b.组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。
c.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，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。
d.同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
【典例1】 下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④几乎不溶于水
⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A.①②③ B.②③④
C.④⑤ D.②⑤
解析 ①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。
答案 B
【变式1】 有下列物质：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩
⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化钙 碳化硅 干冰
过氧化氢。
根据要求填空：
(1)属于原子晶体的化合物是________。
(2)直接由原子构成的晶体是________。
(3)直接由原子构成的分子晶体是________。
(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
解析 属于原子晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。
答案 (1)① (2)①⑤⑧ (3)⑤ (4)② ④⑤
探究二 典型的原子晶体
1.在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个碳原子连接几个六元环，六元环中最多有几个C原子在同一平面？
提示 由金刚石的结构可知，每个C可参与形成4条C—C键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，而每组(2条边)形成2个六元环，因此每个C原子连接12个六元环。六元环中C原子采取sp3杂化，在六元环中最多有4个C原子位于同一平面。
2.金刚石晶胞中含有8个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，找出r与a的关系；列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率？
金刚石(晶体硅)、碳化硅、二氧化硅的晶胞
1.金刚石(晶体硅)
金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有8个C(Si)原子。
2.碳化硅晶胞
(1)碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si键角为109°28′。
(2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。
(3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子。
(4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。
3.二氧化硅晶胞
SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子。
【典例2】 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
【变式2】 美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体，下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是( )
A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体
B.在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C.CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D.在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合
解析 二氧化碳是化合物不是单质，所以二氧化碳的原子晶体和分子晶体不是同素异形体，A错误；二氧化碳原子晶体和二氧化碳分子晶体属于不同物质，所以在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是化学变化，B错误；二氧化碳分子晶体和二氧化碳原子晶体的空间构型不同，所以物理性质不同，C错误；利用知识迁移的方法分析，把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子，所以在二氧化碳的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个C原子相结合，D正确。
答案 D
第三节 金属晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.初步了解金属键的含义，能用“电子气理论”解释金属的一些物理性质。 2.初步了解金属晶体的4种基本堆积模型。 3.了解混合晶体石墨的结构与性质。
[知 识 梳 理]
一、金属键与金属晶体
1.金属键
(1)定义：在金属单质晶体中____________与__________之间强烈的相互作用。
(2)成键微粒：____________和__________。
(3)成键条件：__________或______。
金属阳离子
自由电子
金属阳离子
自由电子
金属单质
合金
2.金属晶体
(1)通过金属离子与__________之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。
(4)成键本质
电子气理论：金属原子脱落下来的________形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把_________________维系在一起，形成像原子晶体一样的“巨分子”。
价电子
所有金属原子
自由电子
(2)用电子气理论解释金属的物理性质
相对滑动
排列方式
电子气
【自主思考】
根据金属键和金属晶体的知识解释下列问题。
(1)含阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？
答案 晶体中有阳离子不一定有阴离子，如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。
(2)金属在拉成丝或压成薄片的过程中，金属键遭到破坏吗？
答案 金属在拉成丝或压成薄片的过程中，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏。
(3)金属的导电性、导热性、延展性都与金属键有关，金属在反应中易失去电子与金属键有关吗？
答案 金属易失电子是由原子结构决定的，与金属键无关。
(4)纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大变化？
答案 这是因为金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
二、金属晶体的原子堆积模型
1.二维空间放置方式
图示
堆积方式
配位数
非密置层
密置层
4
6
2.三维空间堆积模型
三维空间堆积模型 三维空间堆积图示 说明 举例
非密置层 简单立 方堆积 相邻非密置层原子的原子核在__________的堆积，空间利用率太低 只有Po
同一直线
非密置层 体心立 方堆积 将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离。空间利用率比简单立方堆积高 碱金属，
如Li、
Na、K、
Rb
密置层 六方最 密堆积 按__________________的方式堆积 Mg、
Zn等
面心立 方最密 堆积 按__________________的方式堆积 Cu、
Ag等
ABABABAB……
ABCABCABC……
【自主思考】
为什么金属晶体绝大多数采用密堆积方式？
答案 因为金属晶体中微粒之间的相互作用力是金属键，金属键不具有方向性和饱和性，所以大多数金属采用密堆积方式。
三、混合晶体——石墨晶体
1.晶体模型
2.结构特点——层状结构
(1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成__________________。由于所有的p轨道平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
(2)层与层之间靠__________维系。
3.晶体类型
石墨晶体中，既有________，又有________和__________，属于__________。
4.性质
熔点______、质软、易导电等。
平面六元并环结构
范德华力
共价键
金属键
范德华力
混合晶体
很高
【自主思考】
1.石墨晶体不属于原子晶体，但石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨晶体为什么具有导电性？
答案 石墨晶体为层状结构，同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构，C—C键的键长比金刚石中C—C键的键长短，键能大，所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键，由于电子可以在整个碳原子平面上运动，因此沿石墨平面的方向导电性强。
2.石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的C原子数和C—C键数各是多少？每一层中碳原子数与C—C键数之比为多少？
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)常温下，金属单质都以晶体形式存在。( )
(2)金属键可以看作许多原子共用许多电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。( )
(3)金属晶体的熔点一定比原子晶体低。( )
(4)晶体中有阳离子，必然含有阴离子。( )
[效 果 自 测]
(5)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。( )
(6)金属晶体的堆积模型仅与金属原子半径有关。( )
(7)金属晶体中体心立方堆积，配位数最多，空间利用率最大。( )
(8)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
2.根据物质的性质，判断下列晶体类型：
(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解________。
(2)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大________。
(3)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿________。
(4)锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电________。
答案 (1)分子晶体 (2)原子晶体 (3)分子晶体 (4)金属晶体
3.现有十种物质：①晶体硅；②冰；③镁；④过氧化钾；⑤干冰；⑥氯化钠；⑦固态氮；⑧铝；⑨碘；⑩二氧化硅。其中，直接由原子构成的物质有________(填序号，下同)；直接由分子构成的物质有________；属于金属晶体的物质有________；属于分子晶体的物质有________。
解析 直接由原子构成的物质包括：原子晶体、金属晶体等。
答案 ①③⑧⑩ ②⑤⑦⑨ ③⑧ ②⑤⑦⑨
探究一 金属键对金属的物理性质的影响
金属晶体的熔、沸点一定高于分子晶体低于原子晶体吗？
提示 (1)金属晶体的熔、沸点也有可能高于原子晶体。如金属钨的熔点高于硅。
(2)金属晶体的熔、沸点不一定比分子晶体的高。如汞常温下为液体而蔗糖常温下为固体。
1.金属键
(1)金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。
(2)金属键的强弱比较
一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
(3)金属键对物质性质的影响
①金属键越强，晶体的熔、沸点越高。
②金属键越强，晶体的硬度越大。
2.金属晶体的性质
(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。
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合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。
④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。
3.金属晶体物理特性分析
(1)金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。
(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。
(3)金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。
【典例1】 下列关于金属键的叙述中，不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
解析 从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。故选B。
答案 B
【变式1】 物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。据研究表明，一般地，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是( )
A.镁的硬度大于铝 B.镁的熔、沸点低于钙
C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔、沸点低于钾
解析 Mg的半径大于Al的半径，且价电子数小于Al的，所以金属键应为MgCa，B项错；Ca与K同周期，价电子数Ca>K，故金属键Ca>K，D项错。
答案 C
探究二 金属晶体中金属原子的堆积方式
配位数相同的金属晶体，空间利用率相同吗？
提示 相同。
1.堆积原理
组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
2.堆积模型
【典例2】 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是( )
A.①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，
③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积
B.每个晶胞含有的原子数分别为①1，②2，③2，④4
C.晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12
D.空间利用率的大小关系为①＜②＜③＜④
答案 B
答案 B
第四节 离子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.理解离子键、离子晶体的概念，能用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。 2.了解常见的离子晶体的晶胞结构，认识晶格能的概念及意义，能根据晶格能的大小分析晶体的性质。
[知 识 梳 理]
一、离子晶体
1.结构特点
(1)构成微粒：________和________。
(2)作用力：________。
(3)配位数：一个离子周围最邻近的________离子的数目。
阳离子
阴离子
离子键
异电性
2.决定晶体结构的因素
(1)几何因素：晶体中正、负离子的________。
(2)电荷因素：晶体中正、负离子的________。
(3)键性因素：________的纯粹程度。
半径比
电荷比
离子键
3.常见的离子晶体
晶体类型 NaCl CsCl CaF2
晶胞
阳离子的配位数
阴离子的配位数
晶胞中所含离子数 Cl－____ Na＋____ Cs＋____ Cl－____ Ca2＋____
F－____
6
8
8
6
8
4
4
1
4
4
1
8
4.物理性质
(1)硬度______，难于压缩。
(2)熔点和沸点______。
(3)固体不导电，但在__________________时能导电。
较大
较高
熔融状态或水溶液
【自主思考】
1.结合离子晶体的知识回答：
(1)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？
答案 不一定，也可能是金属晶体；晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成的。
(2)离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？
答案 不一定，离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。
(3)离子晶体的熔点一定低于原子晶体吗？
答案 不一定，离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，SiO2是原子晶体，MgO的熔点高于SiO2的熔点。
(4)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？
答案 离子晶体中除含有离子键外，还有可能含有共价键、配位键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含离子键和共价键，NH4Cl中含有离子键、共价键、配位键。
2.氯化钠的化学式为NaCl，能否说明晶胞中含有一个钠离子和一个氯离子？能否表示氯化钠的分子式？
答案 氯化钠晶胞中含有的钠离子和氯离子都为4，而氯化钠的化学式为NaCl，这说明离子晶体的化学式仅表示晶体中阴、阳离子的个数比，并不代表其分子组成，因为离子晶体中没有分子。
二、晶格能
1.概念
_____________________________释放的能量。通常取______，单位为___________。
2.影响因素
3.晶格能对离子晶体性质的影响
晶格能越大，形成的离子晶体越______，而且熔点______，硬度______。
气态离子形成1 mol离子晶体
正值
kJ·mol－1
越多
越小
稳定
越高
越大
【自主思考】
根据晶格能的知识回答：
(1)为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI
答案 晶格能与离子所带的电荷成正比，而与离子半径的大小成反比。在Na2O和NaF中，O2－所带的电荷比F－多，故Na2O的晶格能大于NaF；而KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半径，故KCl的晶格能大于KI。
(2)火山喷出岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是什么？
答案 二者均为离子晶体，ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS先析出。
(3)KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是？
答案 MgO＞CaO＞KCl
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)“NaCl”是氯化钠的分子式。( )
(2)离子晶体一定含有金属阳离子。( )
(3)离子晶体中一定不存在共价键。( )
(4)离子晶体都能导电。( )
(5)金属晶体和离子晶体的导电实质是一样的。( )
(6)固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。( )
(7)NaCl晶体的晶胞中有1个Cl－和1个Na＋。( )
(8)晶格能是指破坏1 mol离子键所吸收的能量。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
[效 果 自 测]
2.下列7种物质：①白磷(P4)；②水晶；③氯化铵；④氢氧化钙；⑤氟化钠；⑥过氧化钠；⑦石墨。固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：
(1)不含金属离子的离子晶体是________，只含离子键的离子晶体是________，既有离子键又有非极性键的离子晶体是________，既有离子键又有极性键的离子晶体是________。
(2)既含范德华力，又有非极性键的晶体是________，熔化时既要克服范德华力，又要破坏化学键的是________，熔化时只破坏共价键的是________。
答案 (1)③ ⑤ ⑥ ③④
(2)①⑦ ⑦ ②
3.如图所示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：
(1)代表金刚石的是________(填编号字母，下同)，其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。
(2)代表石墨的是________，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。
(3)表示NaCl的是______，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。
(4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。
(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。
(6)已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_____________________________。
答案 (1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8 (5)B 分子 12 (6)石墨＞金刚石＞NaCl＞CsCl＞干冰
探究一 离子晶体的结构与性质
可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体吗？
提示 离子晶体固态时不导电，熔融状态时导电；共价化合物不论是分子晶体还是原子晶体，在固态和熔融状态均不导电，故可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体。
1.离子晶体的结构
(1)离子晶体微粒之间的作用力是离子键，由于离子键没有方向性和饱和性，故离子晶体一般采取密堆积方式。
(2)离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离子，离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。
(3)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。
2.离子晶体的性质
性质 原因
熔、 沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或气化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高
硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电
溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子
延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性
(2)利用元素的性质和种类
如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物，个别非金属元素间形成的化合物(如铵盐)等都是离子晶体。
(3)利用物质的性质
离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。
4.离子晶体与其他晶体类型的比较
类型 项目 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子
和自由电子
粒子间 的作用 离子键 共价键 分子间作用力(范德华力或氢键) 金属键
确定作用力强弱 的一般判断方法 离子电荷 数、半径 键长(原 子半径) 组成结构相似时，比较相对分子质量 离子半径、
价电子数
熔、沸点 较高 很高 较低 差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 ℃)
硬度 略硬而脆 很大 较小 差别较大
导电性 不良导体(熔化后 或溶于水导电) 不良导体(个别为半导体) 不良导体(部分溶于水发生电离后导电) 良导体
溶解性 多数易溶于水 一般不溶 于水 相似相溶 一般不溶于水，少数与水反应
机械加工性 不良 不良 不良 优良
延展性 差 差 差 优良
易错提醒 (1)离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。
(2)只有分子晶体中存在单个分子。
(3)某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。如MgO(2 852 ℃)＞SiO2
(1 710 ℃)。
(4)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。
(5)个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。如钨(3 410 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。
(6)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。
A.阳离子的配位数为8，化学式为AB
B.阴离子的配位数为4，化学式为A2B
C.每个晶胞中含4个A
D.每个A周围有4个与它等距且最近的A
答案 C
【变式1】 如图所示是从NaCl或CsCl的晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A.图(1)和(3) B.图(2)和(3)
C.图(1)和(4) D.只有图(4)
解析 本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl的晶体结构。NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。
答案 C
探究二 晶格能的应用
如何理解下面三种氟化物的晶格能的递变？
晶格能/(kJ·mol－1)
Na＋ 923
Mg2＋ 2 957
Al3＋ 5 492
提示 Na＋、Mg2＋、Al3＋的电荷数逐渐增大，而它们的离子半径逐渐减小，故它们形成的氟化物的晶格能逐渐增大。即：晶格能的大小与离子所带电荷量成正比，与离子半径成反比。
1.离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。
2.晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。
【典例2】 根据表格数据回答下列有关问题：
(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 787 3 890
①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是_______。
②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是______________。
③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是_______________。
(2)Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
①解释表中氟化物熔点差异的原因：
a._______________________________________________________________。
b._______________________________________________________________。
②硅在一定条件下可以与Cl2反应生成SiCl4，试判断SiCl4的沸点比CCl4的________(填“高”或“低”)，理由__________________________。
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔点/K 1 266 1 534 183
解析 (1)对同类型的离子晶体中，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
(2)①先比较不同类型晶体的熔点。NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。b.再比较相同类型晶体的熔点。Na＋的半径比Mg2＋半径大，Na＋所带电荷数小于Mg2＋，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。
②SiCl4和CCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，SiCl4的分子间作用力大于CCl4的分子间作用力，故SiCl4的熔点高于CCl4的熔点。
答案 (1)①小 NaBr比NaCl离子的核间距大
②MgO晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小
③MgO
(2)①a.NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4熔点要高 b.因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径且Mg2＋所带电荷数较大，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF
②高 SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，范德华力大，因此沸点高
【变式2】 (2020·北京广渠门中学高二检测)已知金属钠能与两种卤族元素形成化合物Q、P，它们的晶格能分别为923 kJ·mol－1、786 kJ·mol－1，下列有关说法中不正确的是( )
A.Q的熔点比P的高
B.若P是NaCl，则Q一定是NaF
C.Q中成键离子核间距较小
D.若P是NaCl，则Q可能是NaBr
解析 Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P高，A项正确；因F－的半径比Cl－的小(其他卤素离子的半径比Cl－的大)，故NaF的晶格能大于NaCl的，故B项正确，D项错误；因Q、P中成键离子均为一价离子，离子所带电荷数相同，故二者晶格能的差异是由成键离子核间距决定的，晶格能越大，表明离子核间距越小，C项正确。
答案 D
晶体结构与性质
第一节 晶体的常识
课程标准要求 核心素养建构
1.认识晶体和非晶体的本质差异，知道晶体的特征和性质。 2.了解获得晶体的途径。 3.知道晶胞的概念，学会晶胞中微粒数的计算方法(均摊法)，能根据晶胞的结构确定晶体的化学式。
[知 识 梳 理]
一、晶体
1.晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构
晶体 原子在三维空间里呈____________排列
非晶体 原子排列相对______
有
周期性有序
无
无序
2.获得晶体的三条途径
(1)______ 态物质凝固。
(2)______ 物质冷却不经液态直接凝固(______)。
(3)______ 从溶液中析出。
熔融
气态
凝华
溶质
3.晶体的特点
(1)自范性：
①定义：晶体能________呈现________外形的性质。
②形成条件：晶体____________适当。
③本质原因：晶体中粒子在__________里呈现________的______排列。
(2)各向异性：某些物理性质常常会表现出各向异性。
(3)晶体有固定的______。
(4)外形和内部质点排列的高度________。
4.区分晶体和非晶体最可靠的科学方法
对固体进行________________实验。
自发地
多面体
生长的速率
微观空间
周期性
有序
熔点
有序性
X -射线衍射
【自主思考】
1.某同学在网站上找到一张玻璃的结构示意图(如图所示)，通过这张图判断玻璃是不是晶体，为什么？
答案 不是。从玻璃的结构示意图来看，玻璃中粒子质点排列无序，没有晶体的自范性。
2.下列各项属于晶体与非晶体的本质差别的是( )
A.有无各向异性
B.有无一定的几何外形
C.有无固定熔点
D.构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列
解析 晶体具有各向异性和固定的熔点，这是由于构成晶体的粒子在三维空间里呈周期性的有序排列的结果。本质上，晶体的自范性(能自发呈现多面体外形)是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
答案 D
二、晶胞
1.概念
晶胞是描述晶体结构的__________。
基本单元
2.结构
习惯采用的晶胞都是__________体，晶体是由无数晶胞______________而成。
(1)“无隙”：相邻晶胞之间没有任何______。
(2)“并置”：所有晶胞都是______排列的，取向______。
(3)所有晶胞的______及其内部的__________、______及__________是完全相同的。
平行六面
“无隙并置”
间隙
平行
相同
形状
原子种类
个数
几何排列
3.晶胞中微粒数目的计算
(1)平行六面体(立方体形)晶胞中微粒数目的计算。
①晶胞的顶角原子是____个晶胞共用；
②晶胞棱上的原子是____个晶胞共用；
③晶胞面上的原子是____个晶胞共用。
如金属铜的一个晶胞(如图所示)均摊到的原子数为
_________________________。
8
4
2
(2)几种晶胞中原子数目的确定。
结合下图，钠、锌、碘、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为____、____、____、____。
2
2
8
8
【自主思考】
晶体与晶胞有什么关系？
答案 晶胞是晶体结构的基本单元，将一个个晶胞上、下、前、后、左、右无隙并置排列起来，就构成整个晶体结构。
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)有规则几何外形的固体就是晶体。( )
(2)熔融态的晶体冷却凝固，得到的固体不一定呈规则的几何外形。( )
(3)晶胞都是平行六面体。( )
(4)晶胞是晶体的最小重复单元。( )
(5)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( )
[效 果 自 测]
(6)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( )
(7)已知晶胞的组成也无法推知晶体的组成。( )
(8)同一物质可能是晶体，也可能是无定形体。( )
(9)区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是确定有没有固定熔点。( )
(10)雪花是水蒸气凝华得到的晶体。( )
(11)溶质从溶液中析出可以得到晶体。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)√ (11)√
2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是( )
A.晶体与非晶体的本质区别在于是否有固定的熔沸点
B.晶体有自范性的原因是粒子在微观空间呈周期有序性排列
C.固体食盐、水晶、塑料、胆矾、玻璃均属于晶体
D.区别晶体与非晶体的最科学可靠的方法是检测其是否具有各向异性
答案 B
3.有关晶胞的叙述正确的是( )
①晶胞是晶体结构中的基本结构单元
②不同晶体的晶胞形状完全相同
③习惯采用的晶胞是平行六面体
④晶胞都是正八面体
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
答案 A
探究一 晶体与非晶体
1.有规则的几何外形的固体一定是晶体吗？
提示 有规则几何外形或美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
2.有固定组成的物质一定是晶体吗？
提示 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成，如无定形SiO2。
1.晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序
性质 特征 自范性 有 无
熔点 固定 不固定
各向异性 有 无
鉴别 方法 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性 科学方法 对固体进行X-射线衍射实验 举例 NaCl、I2、SiO2、Na晶体等 玻璃、橡胶等
2.晶体呈现自范性的条件
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙是熔融态SiO2快速冷却形成的，而水晶是SiO2热液缓慢冷却形成的。
【典例1】 下列关于晶体的性质叙述中，不正确的是( )
A.晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现封闭规则的多面体几何外形
B.晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C.晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D.晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
解析 晶体的各向异性取决于微观粒子的排列具有特定的方向性，而对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，B项的说法错误。
答案 B
【变式1】 晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。下列对晶体硅的叙述中正确的是( )
A.形成晶体硅的速率越快越好
B.晶体硅没有固定的熔、沸点
C.可用X－射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
解析 晶体的形成都要有一定的条件，如温度、压强、结晶速率等，但并不是说结晶速率越快越好，速率太快可能导致晶体质量下降，A不正确；晶体具有固定的熔、沸点，B不正确；X－射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据微粒是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体，C正确；晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系，D不正确。
答案 C
探究二 晶胞
1.晶体的化学式表达的意义是什么？
提示 晶体的化学式表示的是晶体(或晶胞)中各类原子或离子的最简整数比，由晶胞构成的晶体，其化学式并不是表示一个分子中含有多少个原子。
2.晶体结构中的最小重复单元与最小单元是一回事吗？
提示 晶胞是晶体结构中的最小重复单元，但不一定是最小单元。例如，氯化钠的晶胞由8个较小的立方体组成。
(1)长方体形(正方体形)晶胞中不同位置的粒子数的计算：
(2)六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：
非长方体和六方晶胞中粒子数目计算时视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，每个碳原子被三个六边形共用，每个碳原子对六边形的贡献为1/3。
【典例2】 (1)元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是________。
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为________，该功能陶瓷的化学式为________。
(3)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是________________，在晶体中1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的O原子数目分别为________个、________个。
(4)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为________。
A.Ti14C13 B.TiC C.Ti14C4 D.Ti4C3
(4)由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分子，由14个Ti原子和13个C原子构成。选项A正确。
答案 (1)CuCl
(2)2 BN
(3)CoTiO3 6 12
(4)A
【变式2】 现有甲、乙、丙(如下图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是________；乙晶胞中a与b的个数比是________；丙晶胞中有________个c离子，有________个d离子。
答案 4∶3 1∶1 4 4
【典例3】 如图所示为高温超导领域里的一种化合物——钙钛矿的晶体结构，该结构是具有代表性的最小重复单位。
(1)在该物质的晶体结构中，每个钛离子周围与它最近且距离相等的氧离子、钙离子、钛离子各有______个、______个、________个。
(2)该晶体结构中，元素氧、钛、钙的离子个数比是________________，该物质的化学式可表示为________。
(3)若钙、钛、氧三元素的相对原子质量分别为a、b、c，晶体结构图中正方体边长(钛原子之间的距离)为d nm(1 nm＝10－9m)，则该晶体的密度为________g·cm－3。
解题反思 立方晶胞中各物理量的关系
a3×ρ×NA＝n×M
a：表示晶胞的棱长；
ρ：表示晶体的密度；
NA：表示阿伏加德罗常数；
n：表示1 mol晶胞中晶体的物质的量；
M：表示晶体的相对分子质量；
a3×ρ×NA表示1 mol晶胞的质量。
【变式3】 如图为NaCl晶体的一个晶胞，测知氯化钠晶体中相邻的Na＋与Cl－的距离为a cm，该晶体密度为d g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为( )
答案 C
解题反思 解答晶胞中各量关系计算题的关键，是正确分析微粒在晶胞中的位置关系，找出晶胞的体积及1个晶胞的质量。
第二节 分子晶体与原子晶体
第1课时 分子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。 2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。
[知 识 梳 理]
分子
分子间作用力
(2)堆积方式
分子间作用力 堆积方式 实例
范德华力 分子采用________，每个分子周围有______个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2
范德华力、______ 分子不采用________，每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰
密堆积
12
氢键
密堆积
2.分子晶体与物质的类别
物质种类 实例
所有______________ H2O、NH3、CH4等
部分____________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分______________ CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数______________ 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
非金属氢化物
非金属单质
非金属氧化物
有机物的晶体
【自主思考】
所有分子晶体中是否均存在化学键，为什么？
答案 不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键，如N2、H2O、SO2等分子内部都有共价键，而稀有气体为单原子分子，分子内部无化学键，分子之间以范德华力结合，所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。
二、两种典型的分子晶体的组成和结构
1.冰
(1)水分子之间的主要作用力是______，当然也存在__________。
(2)______ 有方向性，它的存在迫使在____________的每个水分子与____________方向的____个相邻水分子互相吸引。
氢键
范德华力
氢键
四面体中心
四面体顶角
4
2.干冰
(1)干冰中的CO2分子间只存在__________，不存在______。
(2)①每个晶胞中有____个CO2分子，______个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为______个。
范德华力
氢键
4
12
12
【自主思考】
观察下图冰和干冰的结构，回答下列问题：
(1)已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？
(2)为什么冰融化为水时，密度增大？
(3)为什么干冰的熔、沸点比冰低，密度却比冰大？
(4)干冰升华的过程中，破坏共价键吗？
答案 (1)由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。
(2)在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。
(3)由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔、沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子质量＞H2O分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。
(4)干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)分子晶体内只有分子间作用力。( )
(2)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。( )
(3)分子晶体中分子间氢键越强，分子越稳定。( )
(4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。( )
(5)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。( )
(6)由极性键形成的分子可能是非极性分子。( )
(7)水和冰中都含有氢键。( )
(8)分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√
[效 果 自 测]
2.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、P4、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、H2O、Na2O2
解析 A中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。
答案 B
探究一 分子晶体及其判断
请列举判断物质是否为分子晶体的方法？
提示 (1)可以根据物质的类别判断晶体是否为分子晶体；(2)可以根据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断是否为分子晶体，构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力；(3)可以根据晶体的特征性质判断晶体是否为分子晶体：①熔、沸点和硬度：分子晶体的熔、沸点较低，硬度小；②导电性：分子晶体不导电，部分溶于水导电。
1.分子晶体的定义
分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。如：干冰、碘晶体、冰等。构成分子晶体的粒子只有分子。
稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶体，无化学键，晶体中只有分子间作用力。
2.常见的典型的分子晶体
(1)所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；
(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、S8、P4、C60等；
(3)部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
(4)几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4等；
(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸等。
3.两种典型的分子晶胞
(1)干冰型 堆积特征：分子密堆积。
(2)冰型 堆积特征：四面体型。
4.晶体冰中有关氢键的易错点
(1)晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键(不是2个)；每摩尔水分子平均形成2 mol氢键(不是4 mol)。
(2)冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似，每个晶胞平均拥有8个水分子。晶体中C、O均采用sp3杂化，均与4个其他原子形成四面体结构单元，因此，冰晶胞的结构与金刚石的晶胞结构有一定的相似性。
(3)冰、氢氟酸中均有氢键，且O—H…O比F—H…F弱，但水的沸点更高，其原因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。
(4)晶体冰的密度比液态水的小。这是因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性和饱和性，使得冰晶体中水分子的空间利用率变小。
【典例1】 下列关于分子晶体的说法正确的是( )
A.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B.在分子晶体中一定存在共价键
C.冰和固体Br2都是分子晶体
D.稀有气体不能形成分子晶体
解析 A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能形成分子晶体。
答案 C
【变式1】 下列物质固态时，一定是分子晶体的( )
A.酸性氧化物 B.非金属单质
C.碱性氧化物 D.含氧酸
解析 A.二氧化硅为酸性氧化物，但它是由氧原子和硅原子构成的晶体，且以共价键形成空间网状结构的原子晶体，不是分子晶体，故A错误。B.金刚石是非金属单质，但它是由碳原子构成的晶体，且以共价键形成空间网状结构的原子晶体，不是分子晶体，故B错误。C.氧化铜是碱性氧化物，但它是离子化合物，是离子晶体，不是分子晶体，故C错误。D.所有的酸都是由分子构成，是分子晶体，如乙酸是由乙酸分子构成，是分子晶体，故D正确。
答案 D
探究二 分子晶体的物理性质及应用
相对分子质量越大，分子晶体的熔、沸点就一定越高吗？
提示 不一定。比较分子晶体熔、沸点高低时，首先要判断分子间是否存在氢键。若不存在氢键，再看分子的组成和结构是否相似，比较范德华力大小。
1.分子晶体的物理性质
(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。
(2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。
如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。
2.分子晶体熔、沸点比较规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。
(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
【典例2】 下列性质符合分子晶体特点的是( )
①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
④熔点97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3
A.① B.②③ C.①② D.②④
解析 分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的，分子晶体具有低熔点、易升华、硬度小等性质。①熔点高，不是分子晶体的性质；④能导电，不是分子晶体的性质，该处所述是金属钠的性质，故选②③。
答案 B
【变式2】 下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是( )
A.Cl2＞I2
B.SiCl4＞CCl4
C.PH3＞NH3
D.C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3
解析 NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，PH3分子间不存在氢键，分子间作用力弱，NH3的熔点高于PH3，C不正确；A、B、D选项中均无氢键，且固态时都为分子晶体，物质结构相似，相对分子质量大的熔点高，故A不正确，B正确；相对分子质量相同的烷烃的同分异构体，支链越多，熔点越低，故D不正确。
答案 B
第2课时 原子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。 2.学会晶体熔、沸点比较的方法。
[知 识 梳 理]
一、原子晶体的结构和性质
1.原子晶体的结构特点
(1)构成微粒及作用力
(2)空间构型：整块晶体是一个三维的共价键______结构，不存在______的小分子，是一个“巨分子”，又称______晶体。
原子
共价键
网状
单个
共价
2.原子晶体与物质的类别
物质种类 实例
某些____________ 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等
某些______________ 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等
某些________ 二氧化硅(SiO2)等
非金属单质
非金属化合物
氧化物
3.原子晶体的熔、沸点
(1)原子晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以原子晶体具有______的熔点。
(2)结构相似的原子晶体，原子半径越____，键长越____，键能越____，晶体的熔点越____。
很高
小
短
大
高
【自主思考】
“具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？
答案 不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。
二、典型的原子晶体
1.金刚石
(1)碳原子采取________杂化，C—C—C夹角为________________。
(2)每个碳原子与周围紧邻的____个碳原子以共价键结合成__________结构，向空间伸展形成空间网状结构。
(3)最小碳环由____个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。
2.晶体硅
把金刚石中的C原子换成Si原子，得到晶体硅的结构，不同的是Si—Si键长____
C—C键长。
sp3
109°28′
4
正四面体
6
＞
3.二氧化硅晶体
(1)Si原子采取________杂化，正四面体内O—Si—O键角为________________。
(2)每个Si原子与____个O原子形成____个共价键，______原子位于正四面体的中心，____原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被____个硅氧正四面体共用；每个O原子和____个Si原子形成____个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为________。
(3)最小环上有______个原子，包括____个O原子和____个Si原子。
sp3
109°28′
4
4
Si
O
2
2
2
1∶2
12
6
6
【自主思考】
1.原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？
答案 不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。
2.以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？
答案 (1)组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。
(2)相互作用力不同，原子晶体中存在的是共价键。
3.1 mol C组成的金刚石中含有多少摩尔C—C键？1 mol SiO2晶体中含有多少摩尔
Si—O键？金刚石晶体中C原子数目与C—C键数目之比为多少？
答案 2 mol 4 mol 1∶2
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)原子晶体内的共价键的键能越大，熔、沸点越高。( )
(2)CO2和SiO2中中心原子的杂化方式相同。( )
(3)原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( )
(4)几乎所有的酸都属于分子晶体。( )
(5)互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
[效 果 自 测]
2.下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是( )
A.C60 B.冰 C.金刚石 D.水晶
解析 C60和冰都是分子晶体，A、B两项均不符合题意；金刚石和水晶都是原子晶体，在金刚石中，每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构，C项符合题意；在水晶中，每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构，但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连，D项不符合题意。
答案 C
3.我们可以将SiO2的晶体结构想象为：在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是( )
A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用
B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用
C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成
D.在晶体中存在石英分子，故“SiO2”可以叫做分子式
解析 晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点；SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英中Si、O原子个数比，没有单个的SiO2分子。
答案 D
探究一 原子晶体与分子晶体的比较
1.讨论总结判断分子晶体和原子晶体的方法？
提示 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断：
组成原子晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。
(2)依据物质的分类判断：
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SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；
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SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。
(3)依据晶体的熔点判断：
原子晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。
(4)依据导电性判断：
原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)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。
(5)依据硬度和机械性能判断：
原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。
2.讨论总结判断晶体中微粒间作用力类型的方法？
提示 首先判断晶体类型，然后分析不同类型的晶体微粒间的作用力。分子晶体的构成微粒为分子，微粒间的作用力为分子间作用力(可能含有氢键)；原子晶体的构成微粒为原子，微粒间的作用力为共价键。
1.原子晶体与分子晶体的组成、结构和性质的比较
类型 比较 原子晶体 分子晶体
构成晶体 的粒子 原子 分子
微粒间的作用力 共价键(极性键和非极性键) 分子间作用力(氢键、范德华力)
物 质 的 性 质 熔、沸点 很高 较低
硬度 很大 较小
导电性 一般固态或融熔状态下均不导电，有的是半导体 固态和熔融状态下都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电
导热性 不良 不良
溶解性 不溶于任何溶剂 一般服从“相似相溶”
决定熔、沸点 高低因素 共价键的强弱 分子间作用力(包括氢键)的强弱
典型 物质 部分非金属单质：金刚石、晶体硅、晶体硼等； 部分非金属化合物：SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4等； 某些氧化物：SiO2等 大部分非金属单质：O2、I2、S8、P4、C60、稀有气体等；
所有非金属氢化物：水、氨、甲烷等；
大部分非金属氧化物：SO2、SO3等；
几乎所有的酸：H2SO4、H3PO4等；
绝大多数有机物：苯、乙酸、葡萄糖等
2.原子晶体与分子晶体的结构特征
(1)原子晶体的结构特征
在原子晶体中，各原子均以共价键结合，因为共价键有方向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子不采取密堆积方式。
(2)分子晶体的结构特征
①分子间不存在氢键的分子晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子尽可能采取密堆积方式。
②分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性和饱和性，所以分子不能采取密堆积方式。
3.原子晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较
(1)晶体类型不同：原子晶体＞分子晶体
理由：原子晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。
(2)晶体类型相同
①原子晶体
一般来说，对结构相似的原子晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅。
②分子晶体
a.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。
b.组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。
c.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，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。
d.同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
【典例1】 下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④几乎不溶于水
⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A.①②③ B.②③④
C.④⑤ D.②⑤
解析 ①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。
答案 B
【变式1】 有下列物质：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩
⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化钙 碳化硅 干冰
过氧化氢。
根据要求填空：
(1)属于原子晶体的化合物是________。
(2)直接由原子构成的晶体是________。
(3)直接由原子构成的分子晶体是________。
(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
解析 属于原子晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。
答案 (1)① (2)①⑤⑧ (3)⑤ (4)② ④⑤
探究二 典型的原子晶体
1.在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个碳原子连接几个六元环，六元环中最多有几个C原子在同一平面？
提示 由金刚石的结构可知，每个C可参与形成4条C—C键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，而每组(2条边)形成2个六元环，因此每个C原子连接12个六元环。六元环中C原子采取sp3杂化，在六元环中最多有4个C原子位于同一平面。
2.金刚石晶胞中含有8个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，找出r与a的关系；列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率？
金刚石(晶体硅)、碳化硅、二氧化硅的晶胞
1.金刚石(晶体硅)
金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶点和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有8个C(Si)原子。
2.碳化硅晶胞
(1)碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si键角为109°28′。
(2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。
(3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子。
(4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。
3.二氧化硅晶胞
SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子。
【典例2】 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
【变式2】 美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体，下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是( )
A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体
B.在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C.CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D.在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合
解析 二氧化碳是化合物不是单质，所以二氧化碳的原子晶体和分子晶体不是同素异形体，A错误；二氧化碳原子晶体和二氧化碳分子晶体属于不同物质，所以在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是化学变化，B错误；二氧化碳分子晶体和二氧化碳原子晶体的空间构型不同，所以物理性质不同，C错误；利用知识迁移的方法分析，把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子，所以在二氧化碳的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个C原子相结合，D正确。
答案 D
第三节 金属晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.初步了解金属键的含义，能用“电子气理论”解释金属的一些物理性质。 2.初步了解金属晶体的4种基本堆积模型。 3.了解混合晶体石墨的结构与性质。
[知 识 梳 理]
一、金属键与金属晶体
1.金属键
(1)定义：在金属单质晶体中____________与__________之间强烈的相互作用。
(2)成键微粒：____________和__________。
(3)成键条件：__________或______。
金属阳离子
自由电子
金属阳离子
自由电子
金属单质
合金
2.金属晶体
(1)通过金属离子与__________之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。
(4)成键本质
电子气理论：金属原子脱落下来的________形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把_________________维系在一起，形成像原子晶体一样的“巨分子”。
价电子
所有金属原子
自由电子
(2)用电子气理论解释金属的物理性质
相对滑动
排列方式
电子气
【自主思考】
根据金属键和金属晶体的知识解释下列问题。
(1)含阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？
答案 晶体中有阳离子不一定有阴离子，如金属晶体中只有阳离子和自由电子，没有阴离子，但有阴离子时，一定有阳离子。
(2)金属在拉成丝或压成薄片的过程中，金属键遭到破坏吗？
答案 金属在拉成丝或压成薄片的过程中，各层之间发生相对滑动，但金属键并没有被破坏。
(3)金属的导电性、导热性、延展性都与金属键有关，金属在反应中易失去电子与金属键有关吗？
答案 金属易失电子是由原子结构决定的，与金属键无关。
(4)纯铝硬度不大，形成硬铝合金后，硬度很大，金属形成合金后为什么有些物理性质会发生很大变化？
答案 这是因为金属晶体中掺入不同的金属或非金属原子时，影响了金属的延展性和硬度。
二、金属晶体的原子堆积模型
1.二维空间放置方式
图示
堆积方式
配位数
非密置层
密置层
4
6
2.三维空间堆积模型
三维空间堆积模型 三维空间堆积图示 说明 举例
非密置层 简单立 方堆积 相邻非密置层原子的原子核在__________的堆积，空间利用率太低 只有Po
同一直线
非密置层 体心立 方堆积 将上层金属原子填入下层金属原子形成的凹穴中，并使非密置层的原子稍稍分离。空间利用率比简单立方堆积高 碱金属，
如Li、
Na、K、
Rb
密置层 六方最 密堆积 按__________________的方式堆积 Mg、
Zn等
面心立 方最密 堆积 按__________________的方式堆积 Cu、
Ag等
ABABABAB……
ABCABCABC……
【自主思考】
为什么金属晶体绝大多数采用密堆积方式？
答案 因为金属晶体中微粒之间的相互作用力是金属键，金属键不具有方向性和饱和性，所以大多数金属采用密堆积方式。
三、混合晶体——石墨晶体
1.晶体模型
2.结构特点——层状结构
(1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成__________________。由于所有的p轨道平行且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。
(2)层与层之间靠__________维系。
3.晶体类型
石墨晶体中，既有________，又有________和__________，属于__________。
4.性质
熔点______、质软、易导电等。
平面六元并环结构
范德华力
共价键
金属键
范德华力
混合晶体
很高
【自主思考】
1.石墨晶体不属于原子晶体，但石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨晶体为什么具有导电性？
答案 石墨晶体为层状结构，同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构，C—C键的键长比金刚石中C—C键的键长短，键能大，所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键，由于电子可以在整个碳原子平面上运动，因此沿石墨平面的方向导电性强。
2.石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的C原子数和C—C键数各是多少？每一层中碳原子数与C—C键数之比为多少？
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)常温下，金属单质都以晶体形式存在。( )
(2)金属键可以看作许多原子共用许多电子的相互作用，故也有方向性和饱和性。( )
(3)金属晶体的熔点一定比原子晶体低。( )
(4)晶体中有阳离子，必然含有阴离子。( )
[效 果 自 测]
(5)同主族金属元素自上而下，金属单质的熔点逐渐降低，体现金属键逐渐减弱。( )
(6)金属晶体的堆积模型仅与金属原子半径有关。( )
(7)金属晶体中体心立方堆积，配位数最多，空间利用率最大。( )
(8)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
2.根据物质的性质，判断下列晶体类型：
(1)SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃，易水解________。
(2)硼：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大________。
(3)硒：熔点217 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿________。
(4)锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，导电________。
答案 (1)分子晶体 (2)原子晶体 (3)分子晶体 (4)金属晶体
3.现有十种物质：①晶体硅；②冰；③镁；④过氧化钾；⑤干冰；⑥氯化钠；⑦固态氮；⑧铝；⑨碘；⑩二氧化硅。其中，直接由原子构成的物质有________(填序号，下同)；直接由分子构成的物质有________；属于金属晶体的物质有________；属于分子晶体的物质有________。
解析 直接由原子构成的物质包括：原子晶体、金属晶体等。
答案 ①③⑧⑩ ②⑤⑦⑨ ③⑧ ②⑤⑦⑨
探究一 金属键对金属的物理性质的影响
金属晶体的熔、沸点一定高于分子晶体低于原子晶体吗？
提示 (1)金属晶体的熔、沸点也有可能高于原子晶体。如金属钨的熔点高于硅。
(2)金属晶体的熔、沸点不一定比分子晶体的高。如汞常温下为液体而蔗糖常温下为固体。
1.金属键
(1)金属键的特征
金属键无方向性和饱和性。
晶体中的电子不专属于某一个或几个特定的金属阳离子，而几乎是均匀地分布在整块晶体中，因此晶体中存在所有金属阳离子与所有自由电子之间“弥漫”的电性作用，这就是金属键，因此金属键没有方向性和饱和性。
(2)金属键的强弱比较
一般来说，金属键的强弱主要取决于金属元素原子的半径和价电子数。原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
(3)金属键对物质性质的影响
①金属键越强，晶体的熔、沸点越高。
②金属键越强，晶体的硬度越大。
2.金属晶体的性质
(1)金属晶体具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)熔、沸点：金属键越强，熔、沸点越高。
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合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点低。
④金属晶体熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。
3.金属晶体物理特性分析
(1)金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属晶体具有良好的延展性。
(2)金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。
(3)金属的导热性是自由电子在运动时与金属原子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。
【典例1】 下列关于金属键的叙述中，不正确的是( )
A.金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用
B.金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性
C.金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D.构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
解析 从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质类似，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。故选B。
答案 B
【变式1】 物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。据研究表明，一般地，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是( )
A.镁的硬度大于铝 B.镁的熔、沸点低于钙
C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔、沸点低于钾
解析 Mg的半径大于Al的半径，且价电子数小于Al的，所以金属键应为Mg
答案 C
探究二 金属晶体中金属原子的堆积方式
配位数相同的金属晶体，空间利用率相同吗？
提示 相同。
1.堆积原理
组成晶体的金属原子在没有其他因素影响时，在空间的排列大都服从紧密堆积原理。这是因为在金属晶体中，金属键没有方向性和饱和性，因此都趋向于使金属原子吸引更多的其他原子分布于周围，并以密堆积方式降低体系的能量，使晶体变得比较稳定。
2.堆积模型
【典例2】 有四种不同堆积方式的金属晶体的晶胞如图所示，下列有关说法正确的是( )
A.①为简单立方堆积，②为六方最密堆积，
③为体心立方堆积，④为面心立方最密堆积
B.每个晶胞含有的原子数分别为①1，②2，③2，④4
C.晶胞中原子的配位数分别为①6，②8，③8，④12
D.空间利用率的大小关系为①＜②＜③＜④
答案 B
答案 B
第四节 离子晶体
课程标准要求 核心素养建构
1.理解离子键、离子晶体的概念，能用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质。 2.了解常见的离子晶体的晶胞结构，认识晶格能的概念及意义，能根据晶格能的大小分析晶体的性质。
[知 识 梳 理]
一、离子晶体
1.结构特点
(1)构成微粒：________和________。
(2)作用力：________。
(3)配位数：一个离子周围最邻近的________离子的数目。
阳离子
阴离子
离子键
异电性
2.决定晶体结构的因素
(1)几何因素：晶体中正、负离子的________。
(2)电荷因素：晶体中正、负离子的________。
(3)键性因素：________的纯粹程度。
半径比
电荷比
离子键
3.常见的离子晶体
晶体类型 NaCl CsCl CaF2
晶胞
阳离子的配位数
阴离子的配位数
晶胞中所含离子数 Cl－____ Na＋____ Cs＋____ Cl－____ Ca2＋____
F－____
6
8
8
6
8
4
4
1
4
4
1
8
4.物理性质
(1)硬度______，难于压缩。
(2)熔点和沸点______。
(3)固体不导电，但在__________________时能导电。
较大
较高
熔融状态或水溶液
【自主思考】
1.结合离子晶体的知识回答：
(1)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？
答案 不一定，也可能是金属晶体；晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成的。
(2)离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？
答案 不一定，离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。
(3)离子晶体的熔点一定低于原子晶体吗？
答案 不一定，离子晶体的熔点不一定低于原子晶体，如MgO是离子晶体，SiO2是原子晶体，MgO的熔点高于SiO2的熔点。
(4)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？
答案 离子晶体中除含有离子键外，还有可能含有共价键、配位键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含离子键和共价键，NH4Cl中含有离子键、共价键、配位键。
2.氯化钠的化学式为NaCl，能否说明晶胞中含有一个钠离子和一个氯离子？能否表示氯化钠的分子式？
答案 氯化钠晶胞中含有的钠离子和氯离子都为4，而氯化钠的化学式为NaCl，这说明离子晶体的化学式仅表示晶体中阴、阳离子的个数比，并不代表其分子组成，因为离子晶体中没有分子。
二、晶格能
1.概念
_____________________________释放的能量。通常取______，单位为___________。
2.影响因素
3.晶格能对离子晶体性质的影响
晶格能越大，形成的离子晶体越______，而且熔点______，硬度______。
气态离子形成1 mol离子晶体
正值
kJ·mol－1
越多
越小
稳定
越高
越大
【自主思考】
根据晶格能的知识回答：
(1)为何Na2O的晶格能大于NaF，而KCl的晶格能大于KI
答案 晶格能与离子所带的电荷成正比，而与离子半径的大小成反比。在Na2O和NaF中，O2－所带的电荷比F－多，故Na2O的晶格能大于NaF；而KCl和KI中，Cl－半径小于I－的半径，故KCl的晶格能大于KI。
(2)火山喷出岩浆中含有多种硫化物，冷却时ZnS比HgS先析出，原因是什么？
答案 二者均为离子晶体，ZnS晶格能大于HgS，因此ZnS先析出。
(3)KCl、MgO、CaO的晶体结构与NaCl的晶体结构相似，KCl、CaO、MgO三种离子晶体熔点从高到低的顺序是？
答案 MgO＞CaO＞KCl
1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。
(1)“NaCl”是氯化钠的分子式。( )
(2)离子晶体一定含有金属阳离子。( )
(3)离子晶体中一定不存在共价键。( )
(4)离子晶体都能导电。( )
(5)金属晶体和离子晶体的导电实质是一样的。( )
(6)固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。( )
(7)NaCl晶体的晶胞中有1个Cl－和1个Na＋。( )
(8)晶格能是指破坏1 mol离子键所吸收的能量。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
[效 果 自 测]
2.下列7种物质：①白磷(P4)；②水晶；③氯化铵；④氢氧化钙；⑤氟化钠；⑥过氧化钠；⑦石墨。固态下都为晶体，回答下列问题(填写序号)：
(1)不含金属离子的离子晶体是________，只含离子键的离子晶体是________，既有离子键又有非极性键的离子晶体是________，既有离子键又有极性键的离子晶体是________。
(2)既含范德华力，又有非极性键的晶体是________，熔化时既要克服范德华力，又要破坏化学键的是________，熔化时只破坏共价键的是________。
答案 (1)③ ⑤ ⑥ ③④
(2)①⑦ ⑦ ②
3.如图所示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分：
(1)代表金刚石的是________(填编号字母，下同)，其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。
(2)代表石墨的是________，其中每个正六边形占有的碳原子数平均为________个。
(3)表示NaCl的是______，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。
(4)代表CsCl的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。
(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。
(6)已知石墨中碳碳键的键长比金刚石中碳碳键的键长短，则上述五种物质熔点由高到低的排列顺序为_____________________________。
答案 (1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 离子 8 (5)B 分子 12 (6)石墨＞金刚石＞NaCl＞CsCl＞干冰
探究一 离子晶体的结构与性质
可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体吗？
提示 离子晶体固态时不导电，熔融状态时导电；共价化合物不论是分子晶体还是原子晶体，在固态和熔融状态均不导电，故可以通过熔融状态能否导电的实验判断某化合物是否为离子晶体。
1.离子晶体的结构
(1)离子晶体微粒之间的作用力是离子键，由于离子键没有方向性和饱和性，故离子晶体一般采取密堆积方式。
(2)离子晶体中存在的微粒是阳离子和阴离子，离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。
(3)离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强。
2.离子晶体的性质
性质 原因
熔、 沸点 离子晶体中有较强的离子键，熔化或气化时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高
硬度 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
导电性 不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电
溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子
延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性
(2)利用元素的性质和种类
如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物，个别非金属元素间形成的化合物(如铵盐)等都是离子晶体。
(3)利用物质的性质
离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。
4.离子晶体与其他晶体类型的比较
类型 项目 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子
和自由电子
粒子间 的作用 离子键 共价键 分子间作用力(范德华力或氢键) 金属键
确定作用力强弱 的一般判断方法 离子电荷 数、半径 键长(原 子半径) 组成结构相似时，比较相对分子质量 离子半径、
价电子数
熔、沸点 较高 很高 较低 差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 ℃)
硬度 略硬而脆 很大 较小 差别较大
导电性 不良导体(熔化后 或溶于水导电) 不良导体(个别为半导体) 不良导体(部分溶于水发生电离后导电) 良导体
溶解性 多数易溶于水 一般不溶 于水 相似相溶 一般不溶于水，少数与水反应
机械加工性 不良 不良 不良 优良
延展性 差 差 差 优良
易错提醒 (1)离子晶体中一定存在离子键，可能存在共价键，一定不存在分子间作用力。
(2)只有分子晶体中存在单个分子。
(3)某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。如MgO(2 852 ℃)＞SiO2
(1 710 ℃)。
(4)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。
(5)个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。如钨(3 410 ℃)＞SiO2(1 710 ℃)。
(6)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。
A.阳离子的配位数为8，化学式为AB
B.阴离子的配位数为4，化学式为A2B
C.每个晶胞中含4个A
D.每个A周围有4个与它等距且最近的A
答案 C
【变式1】 如图所示是从NaCl或CsCl的晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分割出来的结构图是( )
A.图(1)和(3) B.图(2)和(3)
C.图(1)和(4) D.只有图(4)
解析 本题考查了离子晶体的代表物质NaCl、CsCl的晶体结构。NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。
答案 C
探究二 晶格能的应用
如何理解下面三种氟化物的晶格能的递变？
晶格能/(kJ·mol－1)
Na＋ 923
Mg2＋ 2 957
Al3＋ 5 492
提示 Na＋、Mg2＋、Al3＋的电荷数逐渐增大，而它们的离子半径逐渐减小，故它们形成的氟化物的晶格能逐渐增大。即：晶格能的大小与离子所带电荷量成正比，与离子半径成反比。
1.离子晶体结构类型相同时，离子所带电荷越多，离子半径越小，晶格能越大，晶体熔、沸点越高，硬度越大。
2.晶格能的大小影响岩浆晶出的次序，晶格能越大，形成的晶体越稳定，岩浆中的矿物越容易结晶析出。
【典例2】 根据表格数据回答下列有关问题：
(1)已知NaBr、NaCl、MgO等离子晶体的核间距离和晶格能如下表所示：
NaBr NaCl MgO
离子的核间距/pm 290 276 205
晶格能/kJ·mol－1 787 3 890
①NaBr晶体比NaCl晶体晶格能________(填“大”或“小”)，主要原因是_______。
②MgO晶体比NaCl晶体晶格能大，主要原因是______________。
③NaBr、NaCl和MgO晶体中，熔点最高的是_______________。
(2)Mg是第三周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：
①解释表中氟化物熔点差异的原因：
a._______________________________________________________________。
b._______________________________________________________________。
②硅在一定条件下可以与Cl2反应生成SiCl4，试判断SiCl4的沸点比CCl4的________(填“高”或“低”)，理由__________________________。
氟化物 NaF MgF2 SiF4
熔点/K 1 266 1 534 183
解析 (1)对同类型的离子晶体中，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
(2)①先比较不同类型晶体的熔点。NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。b.再比较相同类型晶体的熔点。Na＋的半径比Mg2＋半径大，Na＋所带电荷数小于Mg2＋，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。
②SiCl4和CCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，SiCl4的分子间作用力大于CCl4的分子间作用力，故SiCl4的熔点高于CCl4的熔点。
答案 (1)①小 NaBr比NaCl离子的核间距大
②MgO晶体中的阴、阳离子的电荷数绝对值大，并且离子的核间距小
③MgO
(2)①a.NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4熔点要高 b.因为Mg2＋的半径小于Na＋的半径且Mg2＋所带电荷数较大，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MgF2的熔点高于NaF
②高 SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，范德华力大，因此沸点高
【变式2】 (2020·北京广渠门中学高二检测)已知金属钠能与两种卤族元素形成化合物Q、P，它们的晶格能分别为923 kJ·mol－1、786 kJ·mol－1，下列有关说法中不正确的是( )
A.Q的熔点比P的高
B.若P是NaCl，则Q一定是NaF
C.Q中成键离子核间距较小
D.若P是NaCl，则Q可能是NaBr
解析 Q的晶格能大于P的晶格能，故Q的熔点比P高，A项正确；因F－的半径比Cl－的小(其他卤素离子的半径比Cl－的大)，故NaF的晶格能大于NaCl的，故B项正确，D项错误；因Q、P中成键离子均为一价离子，离子所带电荷数相同，故二者晶格能的差异是由成键离子核间距决定的，晶格能越大，表明离子核间距越小，C项正确。
答案 D