练案[16] 第16讲 晶体结构与性质
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·山东滨州模拟)下列关于晶体的说法不正确的是( D )
①晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性 ②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 ③共价键可决定分子晶体的熔、沸点 ④晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列 ⑤四类典型晶体都有过渡型晶体 ⑥干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6
A．①②③ B．②③④
C．④⑤⑥ D．②③⑥
[解析] 晶体中原子呈周期性有序排列，有自范性；而非晶体中原子排列相对无序，无自范性，故①正确；含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故②错误；分子间作用力决定分子晶体的熔、沸点，共价键决定稳定性，故③错误；晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列，故④正确；纯粹的典型晶体不多，大多数晶体是它们之间的过渡晶体，它们都有过渡型，故⑤正确；干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8，NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6，故⑥错误。
2．几种单质的沸点如图所示。下列推断正确的是( A )
A．D可能为共价晶体，H可能为分子晶体
B．G可能为离子晶体，A可能为分子晶体
C．G、H一定是分子晶体，E、F一定是金属晶体
D．D可能为共价晶体，B一定是离子晶体
[解析] D的沸点约为3 000 ℃，则D可能为共价晶体；H的沸点低于0 ℃，则H可能为分子晶体，A正确；G的沸点低于0 ℃，则G可能是分子晶体，A的沸点约1 000 ℃，可能为离子晶体，B错误；G、H的沸点低于0 ℃，可能为分子晶体，E、F的沸点较低，可能是分子晶体或金属晶体，C错误。D的沸点约为3 000 ℃，可能是共价晶体或金属晶体(如钨)；B的沸点约1 000 ℃，可能是离子晶体或金属晶体，D错误。
3．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。据图分析，石墨晶体中碳原子数与共价键数之比为( A )
A．2?3 B．2?1
C．1?3 D．3?2
[解析] 用平均法处理，以一个六元环来看。一个其价键被两个六元环所共有，故一个六元环拥有共价键数＝×6＝3；一个碳原子被三个六元环所共有，故一个六元环拥有C原子数＝×6＝2。
4．BN(氮化硼)和CO2中的化学键均为共价键，BN的晶体熔点高且硬度大，而CO2固体(干冰)却松软而且极易升华，由此判断，BN的晶体类型是( B )
A．分子晶体 B．共价晶体
C．离子晶体 D．金属晶体
[解析] 干冰松软而且极易升华，则晶体内二氧化碳分子间作用力小，干冰是分子晶体，氮化硼晶体熔点高且硬度大，则晶体内粒子间作用力强，因为化学键是共价键，因此是共价晶体，B正确。
5．(2021·湖北新高考适应性考试，9)B和Al为同族元素，下列说法错误的是( B )
A．BF3和AlF3都可以与F－形成配位键
B．H3BO3为三元酸，Al(OH)3呈两性
C．共价键的方向性使晶体B有脆性，原子层的相对滑动使金属Al有延展性
D．B和Al分别与N形成的共价晶体，均具有较高硬度和熔点
[解析] F－可以提供孤电子对，BF3和AlF3中的B和Al有空轨道，可以形成配位键，A正确；H3BO3为一元弱酸，在水中的电离方程式为H3BO3＋H2O??[H4BO4]－＋H＋，B错误；由于共价键的方向性和饱和性，共价晶体B堆积的紧密程度大大降低，导致晶体B有脆性，金属Al具有良好的延展性，是因为当金属受到外力作用时，金属晶体中的各原子层可以发生相对滑动而不改变原来的排列方式，也不破坏金属键，C正确；BN、AlN都是共价晶体，其硬度和熔点均较高，D正确。
6．(2022·湖北新高考联考协作体模拟)铁镁合金是目前已发现的储氢密度较高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱的中心位置，且最近的两个氢分子之间的距离为a nm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( C )
A．该合金储氢后晶体的化学式为Fe2MgH2
B．该合金中，Fe的配位数为4
C．该晶体中，与铁原子等距离且最近的铁原子有12个
D．储氢后晶体的密度为 g·cm－3
[解析] 根据晶胞结构判断，晶胞中含有Mg原子数为8，Fe原子数为8×＋6×＝4，储氢后，含有H2分子数为1＋12×＝4，则该合金储氢后晶体的化学式为FeMg2H2，A错误；该晶体中Fe周围最近的Mg原子共有8个，则配位数为8，B错误；该晶体中与铁原子等距离且最近的铁原子有12个，C正确；根据ρ＝可知，该铁镁晶体未储氢时的密度为 g·cm－3，储氢后晶体的密度增大，D错误。
7．(2023·湖北二模)一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，结构简式如图所示，下列说法正确的是( D )
A．一水合甘氨酸锌中C、N原子的杂化轨道类型都为sp3
B．一水合甘氨酸锌中Zn2＋的配位数为4，配位原子为O、N
C．基态Zn2＋价电子排布式为3d84s2
D．一水合甘氨酸锌中元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C
[解析] 一水合甘氨酸锌中还含有碳氧双键，碳氧双键中碳原子的杂化轨道类型都为sp2，故A错误；由图可知，一水合甘氨酸锌中Zn2＋与2个氮原子和3个氧原子成键，配位数为5，故B错误；锌元素的原子序数为30，锌原子失去2个电子形成锌离子，则基态锌离子价电子排布式为3d10，故C错误；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大的趋势，氮原子的2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于相邻元素，则C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C，故D正确。
8.(2023·辽宁沈阳模拟)钛酸锶是人造宝石的主要成分之一，化学式为SrTiO3，其晶体结构如图所示，已知晶胞中Ti处于体心位置。下列说法正确的是( D )
A．Sr位于面心位置
B．与O最近的Sr有6个
C．该晶体中含有离子键和非极性键
D．O与Ti构成的空间结构不同
[解析] 根据钛酸锶的化学式为SrTiO3，容易得出Sr、Ti、O三种微粒的个数比为1?1?3，若Ti处于体心位置，根据均摊法，晶胞中Ti的数目为1，而处于面心位置的属于一个晶胞的粒子数为3，所以处于面心位置的为O不是Sr，Sr应该处于顶点位置，故A错误；与O最近的Sr有4个，故B错误；根据钛酸锶化学式特点，可以得出该晶体中含有离子键和极性键，故C错误；根据该晶体结构特点，可以得出O构成正八面体，而Ti构成正六面体，两者构成的空间结构不同，故D正确。
9．(2021·湖北卷，10)某立方晶系的锑钾(Sb－K)合金可作为钾离子电池的电极材料，图a为该合金的晶胞结构图，图b表示晶胞的一部分。下列说法正确的是( B )
A．该晶胞的体积为a3×10－36 cm3
B．K和Sb原子数之比为3?1
C．与Sb最邻近的K原子数为4
D．K和Sb之间的最短距离为a pm
[解析] 晶胞参数为a pm＝a×10－10 cm，则晶胞的体积为(a×10－10 cm)3＝a3×10－30 cm3，A错误；该晶胞中K原子个数为12×＋9＝12，Sb原子个数为8×＋6×＝4，则K和Sb原子个数之比为3?1，B正确；以面心Sb为研究对象，与Sb最邻近的K原子处于Sb周围8个小立方体的体心，故最邻近的K的个数为8，C错误；分析图b，K与Sb之间的最短距离为体对角线的，体对角线为 pm，则K与Sb之间的最短距离为a pm，D错误。
10．(2023·山东济南模拟)下列各组物质性质的比较，结论正确的是( D )
A．物质的硬度：NaClB．物质的沸点：AsH3>PH3>NH3
C．氢化物水溶液的酸性：HCl>HBr>HI
D．稳定性：BaCO3>SrCO3>CaCO3
[解析] NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体，阳离子相同，阴离子半径越小，硬度越高，所以硬度：NaCl>NaBr>NaI，A错误；分子晶体的沸点取决于相对分子质量的大小，相对分子质量越大，沸点越高，但NH3分子间存在氢键，AsH3与PH3中没有氢键，所以沸点：NH3>AsH3>PH3，B错误；卤素原子原子核对其核外电子的吸引电子能力从上到下逐渐减小，使得氢卤键从上到下越来越易断裂，氢离子变得更易于解离，酸性越来越强，所以酸性：HClSrCO3>CaCO3，D正确。
二、非选择题：本题共4小题。
11．2020年我国“奋斗者”号载人潜水器成功进行万米海试，国产新型材料“钛”牛了！该合金中含钛、铁、镍、铂等十几种元素，具有高强度、高韧性。回答下列问题：
(1)基态钛原子的核外电子的空间运动状态有 12 种。TiF4的熔点(377 ℃)远高于TiCl4(－24.12 ℃)的原因是 TiF4晶体为离子晶体，TiCl4晶体为分子晶体 。
(2)邻二氮菲(NN)中氮原子可与Fe2＋通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子，利用该反应可测定Fe2＋的浓度，该反应的适宜pH范围为2～9，试解释选择该pH范围的原因 当H＋浓度高时，邻二氮菲中的N原子优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱；若OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，会影响与邻二氮菲配位 。
(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。氯铂酸钾(K2PtCl6，式量为486)的立方晶胞结构如图所示。
①该晶胞中部分PtCl、K＋的分数坐标为PtCl(0,0,0)、K(0.25,0.75,0.25)、K(0.75，0.25,0.25)，其中A、B分别代表K的位置。找出距离PtCl(0,0,0)最近的K＋ (0.25,0.25,0.25) (用分数坐标表示)。
②用NA表示阿伏加德罗常数的值，若实验测得氯铂酸钾的密度为d g·cm－3，则A、B两个K＋的距离为 ××1010 pm(列出计算式即可)。
[解析] (1)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，电子占据12个不同原子轨道，故核外电子的空间运动状态有12种。TiF4的熔点(377 ℃)远高于TiCl4(－24.12 ℃)，其原因是Ti和F的电负性相差较大，形成离子晶体，Ti和Cl的电负性相差不大，形成分子晶体。(2)当H＋浓度高时，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱；若OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，会影响与邻二氮菲配位，故该反应的适宜pH范围为2～9。(3)①PtCl(0,0,0)位于三维坐标原点，与其距离最近的K＋处于晶胞的左侧、下方、靠前的位置，该K＋的分数坐标为(0.25,0.25,0.25)。②一个晶胞有4个PtCl，8个钾离子，设晶胞棱长为a cm，一个晶胞质量＝ g＝g，晶胞的体积为a3 cm3，d＝，故a＝，即晶胞的边长为×1010 pm，结合A、B两个钾离子的坐标，A、B两个离子之间的距离为a＝a，故两钾离子间的距离为××1010 pm。
12．(2023·山东威海模拟)金属Ni可以与Mg、C形成一种化合物M，M是一种新型超导体，它的临界温度为8 K。回答下列问题：
(1)在基态Mg原子中，核外存在 6 对自旋相反的电子。
(2)碳在矿物中，通常以碳酸盐形式存在。根据价层电子对互斥理论，可推知CO的空间构型为 平面三角形 ，其中碳原子的杂化轨道类型为 sp2 。NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小，其原因是HCO在水溶液中易形成多聚离子，请解释HCO形成多聚离子的原因是 HCO中的—OH可以与另一HCO中的氧原子形成氢键，故可形成多聚体 。
(3)Ni的基态原子的价层电子排布式为 3d84s2 。区分晶体Ni和非晶体Ni的最可靠的科学方法为 X射线衍射法 。向绿色的NiSO4溶液中滴加过量的氨水，溶液会变成深蓝色，其原因是溶液中生成了一种六配体的配离子，该配离子的化学式为 [Ni(NH3)6]2＋ 。
(4)已知M的晶胞(α＝β＝γ＝90°)结构如图所示，则M的化学式为 MgCNi3 。其晶胞参数为a＝b＝c＝d pm，该晶体的密度为 g·cm－3(列出计算式)。
[解析] (1)Mg元素为12号元素，核外电子排布为1s22s22p63s2，同一轨道中最多有两个自旋方向相反的电子，Mg原子所占轨道均排满，所以有6对自旋相反的电子。(2)CO中C原子的价层电子对数为3＋＝3，不含孤电子对，所以空间构型为平面三角形，碳原子为sp2杂化；HCO中含有—OH可以与另一HCO中的氧原子形成氢键，故可形成多聚体。(3)Ni元素为28号元素，核外电子排布为[Ar]3d84s2，价层电子排布式为3d84s2；区分晶体和非晶体的最科学方法为X射线衍射法；氨水中含有大量NH3分子，NH3分子中N原子有孤电子对，而Ni2＋存在空轨道，二者可以形成配位键，根据题意配位数为6，所以该配离子为[Ni(NH3)6]2＋。(4)根据均摊法，晶胞中Mg原子的个数为8×＝1，Ni原子的小数为6×＝3，C原子的个数为1，所以化学式为MgCNi3；晶胞的质量为m＝ g，晶胞的体积为V＝d3 pm＝d3×10－30 cm3，则晶体密度为ρ＝＝ g·cm－3。
13．(2023·山东济南模拟)磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。
回答下列问题：
(1)Li、C、P三种元素中，电负性最小的是 Li (用元素符号作答)。
(2)基态磷原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3) 。
(3)氢化物PH3、CH4、NH3的沸点最高的是 NH3 ，原因是 NH3分子之间能形成氢键 。
(4)根据图1和图2的信息，下列说法正确的有 A、B、C (填选项字母)。
A．黑磷区P—P键的键能不完全相同
B．黑磷与石墨都属于混合型晶体
C．由石墨与黑磷制备该复合材料的过程，发生了化学反应
D．复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力属范德华力
(5)贵金属磷化物Rh2P(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂，其立方晶胞如图3所示。已知晶胞参数为a nm，晶体中与P距离最近的Rh的数目为 8 ，晶体的密度为 g·cm－3(列出计算式)。
[解析] (1)非金属性越强电负性越大，三种元素中Li的非金属性最弱，所以电负性最小。(2)P为15号元素，核外电子排布为[Ne]3s23p3或1s22s22p63s23p3。(3)NH3分子间存在氢键沸点最高，PH3的相对分子质量大于CH4，所以PH3的沸点较高，所以沸点由高到低顺序为NH3>PH3>CH4，故沸点最高的是NH3，因为NH3分子之间能形成氢键。(4)据图可知黑磷区中P—P键的键长不完全相等，所以键能不完全相同，故A正确；黑磷与石墨，每一层原子之间由共价键组成六元环结构，层与层之间由范德华力互相吸引，所以为混合型晶体，故B正确；由石墨与黑磷制备该复合材料的过程中，P—P和C—C键断裂，形成P—C键，发生了化学反应，故C正确；复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力为共价键，故D错误。(5)根据晶胞结构可知一个晶胞中有8个黑球，4个白球，晶体化学式为Rh2P，所以黑球表示Rh原子，白球表示P原子，以面心P原子为例，该晶胞中有4个Rh原子距离其最近，该晶胞上方晶胞中还有4个，所以晶体中与P距离最近的Rh的数目为8；晶胞的体积为a3 nm3＝(a×10－7)3 cm3，晶胞的质量为 g，所以晶体的密度为＝ g·cm－3。
14．(2023·经典习题汇编)创造性是化学的基本特征之一，化学的发展史是一部创造史。
(1)(2023·广东珠海一模)硅是应用最广泛的半导体材料，两种含硅化合物的晶胞结构如图所示。
这两种含硅化合物的化学式分别为 SiB6 和 SiP 。
(2)Sb2S3用于制作火柴头，现在可用于制备具有良好可控性的Cu2ZnSbS4半导体材料。火柴燃烧时，Sb2S3转化为Sb2O3和SO2，这三种物质熔点由高到低的顺序是 Sb2O3>Sb2S3>SO2 。
(3)(2023·广东佛山二模)钾(K)的石墨插层化合物具有超导性，图甲为其晶胞图。其中K层平行于石墨层，该晶胞垂直于石墨层方向的原子投影如图乙所示。
该插层化合物的化学式是 KC8 ，判断K层与石墨层之间的化学键类型为 离子键 (填“离子键”或“共价键”)。
[解析] (1)由图可知，Ⅰ的一个晶胞中有6个B原子，Si原子个数为8×＝1，则Ⅰ的化学式为SiB6，Ⅱ的一个晶胞中有4个P原子，Si原子个数为8×＋6×＝4，则Ⅱ的化学式为SiP。(2)分子晶体的熔点小于离子晶体，二氧化硫为分子晶体，三氧化二锑和三硫化二锑都为离子化合物，则二氧化硫的熔点最低；离子晶体中，离子键越强，晶体的熔点越高，由于氧离子的离子半径小于硫离子，锑离子和氧离子形成的离子键强于锑离子和硫离子形成的离子键，三氧化二锑的熔点高于三硫化二锑，则三种物质熔点由高到低的顺序为Sb2O3>Sb2S3>SO2。(3)晶胞中K原子处于顶点、面心、内部，晶胞中每层石墨烯部分结构中有4条边(8个C原子)处于晶胞面上，其他C原子处于晶胞内部，晶胞中K原子数目为8×＋6×＋4＝8，C原子数目为12×4＋8×4×＝64，K、C原子数目之比为1?8，则该插层化合物的化学式是KC8，该化合物为离子化合物，K层与石墨层之间的化学键类型为离子键。(共133张PPT)
第五章
物质结构与性质 元素周期律
第16讲 晶体结构与性质
1．了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。
2．借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。
3．知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
4．知道在一定条件下，物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。
5．知道物质的聚集状态会影响物质的性质，通过改变物质的聚集状态可能获得特殊的材料。
必备知识·梳理夯实
1.物质的聚集状态
(1)物质三态间的相互转化(物理变化、分子间距离发生变化)
(2)等离子体和离子液体(气态和液体物质不一定都由分子构成)
等离子体是由________、阳离子和__________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由________组成的液体物质。
(3)还有更多的物质聚集状态，如晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的__________、__________等。
电子
电中性
离子
塑晶体
液晶体
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
比较 晶体 非晶体
结构特征 结构微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈___________排列 结构微粒(原子、离子或分子)________排列
性质 特征 自范性 ______ ______
熔点 ________ __________
异同表现 ____________ ______________
实例 水、NaCl、Fe 玻璃、石蜡
本质区别 微观粒子在三维空间是否呈现__________________
二者区别方法 间接方法：看是否有固定的________
科学方法：对固体进行________________实验
周期性有序
无序
有
无
固定
不固定
各向异性
无各向异性
周期性有序排列
熔点
X－射线衍射
(2)获得晶体的三种途径。
①__________物质凝固。
②________物质冷却不经液态直接________________。
③溶质从溶液中________。
[微点拨] ①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。
②晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。
熔融态
气态
凝固(凝华)
析出
3.晶胞
(1)定义：晶胞是描述晶体结构的____________。
(2)晶体与晶胞的关系：数量巨大的晶胞“____________”构成晶体。
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。
②并置：所有晶胞都是____________、取向相同。
(3)形状：一般而言晶胞都是平行六面体。
基本单元
无隙并置
平行排列
②方法：a.长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算，如图：
b．非长方体：视具体情况而定，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如三棱柱、六棱柱。
[微点拨] 在使用均摊法计算晶胞中的微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心的微粒依次被6、3、4、2个晶胞所共有。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)物质的聚集状态只有固、液、气三态。( )
(2)晶体具有自范性，一般具有固定的熔点。( )
(3)晶胞一般为平行六面体，其排列遵循“无隙并置”而形成晶体。( )
(4)晶胞一般有三套平行棱，三套平行面。( )
(5)晶胞是晶体中的最小的“平行六面体”。( )
(6)晶体与非晶体的本质区别：是否有自范性。( )
×
×
√
√
√
√
(7)晶体的熔点一定比非晶体的熔点高。( )
[提示] 非晶体没有固定的熔点，不能比较熔点的高低。
(8)具有规则几何外形的固体一定是晶体。( )
[提示] 晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形，有固定的熔点、有各向异性，只有同时具备这三个条件的才是晶体，非晶体也可以有规则几何外形。
(9)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。( )
[提示] 溶质从溶液中析出，可形成晶体。
×
×
√
(10)通过X－射线衍射实验的方法可以区分晶体和非晶体。( )
[提示] X－射线衍射实验是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法。
(11)粉末状的物质不是晶体，具有各向异性的固体一定是晶体。( )
[提示] 晶体与非晶体的根本区别在于内部粒子排列是否有序，具有各向异性的固体一定是晶体。
(12)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。( )
×
√
√
(13)晶体内部的微粒按一定规律进行周期性排列。( )
(14)立方晶胞中，顶点上的原子被4个晶胞共用。( )
(15)区分晶体和非晶体最可靠的方法是测定其有无固定熔、沸点。( )
×
×
√
2．(1)在金刚石晶体中最小碳环含有______个C原子；每个C原子被________个最小碳环共用。
(2)在干冰中粒子间作用力有____________________。
(3)含1 mol H2O的冰中形成氢键的数目为______。
(4)在NaCl晶体中，每个Na＋周围有________个距离最近且相等的Na＋，每个Na＋周围有______个距离最近且相等的Cl－，其空间结构为______________。
(5)在CaF2晶体中，每个Ca2＋周围距离最近且等距离的F－有______个；每个F－周围距离最近且等距离的Ca2＋有______个。
6
12
共价键、范德华力
2NA
12
6
正八面体形
8
4
3.某离子晶体的晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。
(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)晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角∠XYX为_________(填角的度数)。
4
8
Y2X或XY2
12
109°28′
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 晶体与非晶体的判断
(1) (2023·湖北武汉模拟)不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是( )
A．石墨和金刚石是同素异形体
B．石墨中的碳原子呈周期性有序排列
C．石墨的熔点为3 625 ℃
D．在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的谱线
A
[解析] 原子在三维空间里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔点、物理性质上体现各向异性、X射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的谱线等特征，都是晶体有别于非晶体的体现，故B、C、D能够支持石墨是晶体这一事实。而是否互为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如炭黑也是金刚石、石墨的同素异形体，却属于非晶体。
(2)如图是物质的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是( )
A．两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体
B．Ⅰ形成的固体物理性质有各向异性
C．Ⅱ形成的固体一定有固定的熔点
D．二者的X－射线衍射图谱是相同的
[解析] 由微观结构示意图可知Ⅰ为晶体，Ⅱ为非晶体，晶体具有规则的几何外形、各向异性和固定的熔点，用X－射线衍射实验测定时，晶体内部的微粒在空间呈现有规则的重复排列，非晶体则没有这些性质。
B
〔对点集训1〕 (1) (2023·山东滨州检测)用来测定某一固体是否是晶体的仪器是( )
A．质谱仪 B．红外光谱仪
C．pH计 D．X射线衍射仪
[解析] 质谱仪通常用来测定有机物的相对分子质量，相对分子质量＝质荷比的最大值，A不符合题意；红外光谱仪通常用来测定有机物分子中的化学键和官能团，从而测定有机物结构式，B不符合题意；pH计用来测量溶液的酸碱性，C不符合题意；同一条件下，当单一波长的X射线通过晶体和非晶体时，摄取的图谱是不同的，非晶体图谱中看不到分立的斑点或明锐的谱线，故可用X射线衍射仪来区分晶体和非晶体，D符合题意。
D
(2)下列说法不正确的是( )
A．液晶态介于晶体状态和液态之间，液晶具有一定程度的晶体的有序性和液体的流动性
B．常压下，0 ℃时冰的密度比水的密度小，水在4 ℃时密度最大，这些都与分子间的氢键有关
C．金属易导电、易导热、有延展性、易锈蚀均能用金属的电子气理论解释
D．石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体
C
[解析] 液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态，像液体具有流动性，像固体具有晶体的有序性，A正确；冰中存在氢键，具有方向性和饱和性，由水变为冰其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，B正确；金属易锈蚀与金属晶体结构无关，与化学性质有关，金属的化学性质比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，故金属易腐蚀不能用金属的电子气理论解释，故C错误；石墨的结构中，碳原子与碳原子以共价键相连接，形成平面网状结构，层与层之间存在范德华力，而在空间中，相邻两层网状结构的间隙中有少量自由移动的电子，连接的化学键性质介于金属键和共价键之间，所以石墨具有金属的部分性质，石墨晶体中既有共价键，又有金属键还有范德华力，是一种混合晶体，D正确。
[微点拨] 晶体与非晶体的几点理解
(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO2和非晶体SiO2。
(2)有着规则几何外形或者美观、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。
(3)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。
(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
典例 2
微考点2 晶胞中粒子数目的相关计算、物质化学式的确定
(1) (2023·河北衡水检测)氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作为能源，必须解决好安全有效地储存氢气的问题。化学家研究出利用合金储存氢气的方法，其中镧(La)镍(Ni)合金是一种储氢材料，这种合金的晶体结构已经测定，其基本结构单元如图所示，则该合金的化学式可表示为( )
A．LaNi5 B．LaNi
C．La14Ni24 D．La7Ni12
A
(2) (2021·广东卷，20节选)理论计算预测，由汞(Hg)、锗(Ge)、锑(Sb)形成的一种新物质X为潜在的拓扑绝缘体材料。X的晶体可视为Ge晶体(晶胞如图a所示)中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成。
①图b为Ge晶胞中部分Ge原子被Hg和Sb取代后形成的一种单元结构，它不是晶胞单元，理由是____________________________。
②图c为X的晶胞，X的晶体中与Hg距离最近的Sb的数目为______；该晶胞中粒子个数比Hg∶Ge∶Sb＝__________。
③设X的最简式的式量为Mr，则X晶体的
密度为________________g·cm－3(列出算式)。
图b不具有“无隙并置”的特点
4
1∶1∶2
[考题点睛]
〔对点集训2〕 (1) (2023·山东滨州检测)某晶体结构最小的重复单元如图。A为阴离子，在立方体内，B为阳离子，分别在顶角和面上，则该晶体的化学式为( )
A．B2A B．BA2
C．B7A4 D．B4A7
B
(2) (2023·北京海淀模拟)下列是晶体结构中具有代表性的最小重复单元(晶胞)的排列方式，其对应的化学式正确的是(图中：○—X，●—Y， —Z)( )
C
(3)回答下列问题。
① (2023·江苏检测)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。一个Cu2O晶胞(图1)中，Cu原子的数目为______。
② (2023·福建龙岩模拟)氮化锂晶体中存在锂、氮原子共同组成的锂、氮层，锂原子以石墨晶体中的碳原子方式排布，N原子处在六元环的中心(如图2)，同层中锂、氮的原子个数比为________。
4
2∶1
12
6
⑤ (2023·广东茂名模拟)钇钡铜氧是一种新型节能高温超导体，其晶胞结构如图5。研究发现，此高温超导体中的Cu元素有两种价态，分别为＋2和＋3，Y元素的化合价为＋3，Ba元素的化合价为＋2。该物质中Cu2＋与Cu3＋的个数比为________。
2∶1
(4) (2023·经典习题汇编)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料创新已成为人类文明进步的重要标志之一。试回答以下问题。
① (2023·河北唐山模拟)青铜器是我国古代瑰宝。目前，在工业上用磷化铜(Cu3P2)制造磷青铜，某立方磷青铜晶胞结构如图1所示。则其化学式为______________。
②氮化铁可用于制造磁流体，也可作为催化剂。某FexNy的晶胞如图2所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe，形成Cu替代型产物Fe(x－n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图3所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为______________。
③ (2023·山东济南检测)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料，其正交相晶胞结构如图4所示。铁酸钇的化学式为____________。
SnCu3P
Fe3CuN
YFeO3
MgB2
2∶5.5
归纳拓展
1
确定晶体的化学式
计算晶体的密度
2
计算晶体中微粒间距离的方法
3
晶体结构的相关计算
(1)晶胞计算公式(立方晶胞)。
a3ρNA＝nM(a为棱长；ρ为密度；NA为阿伏加德罗常数的数值；n为1 mol晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量；M为该粒子或特定组合的摩尔质量)。
2
必备知识·梳理夯实
1.分子晶体
(1)概念：只含________的晶体称为分子晶体。
(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以_____________相互吸引，分子内原子之间以__________结合。
(3)常见的分子晶体。
①所有________________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
分子
分子间作用力
共价键
非金属氢化物
②部分______________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。
③部分________________，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。
④几乎所有的______，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
⑤绝大多数__________的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
(4)物理性质。
分子晶体熔、沸点较______，硬度较______。
非金属单质
非金属氧化物
酸
有机物
低
小
(5)分子晶体的结构特征。
①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为______________。
②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是________，在冰的每个水分子周围只有______个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图：
分子密堆积
氢键
4
2.共价晶体
(1)构成微粒及其相互作用。
(2)物理性质。
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点______，硬度______。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长________，键能越大，晶体的熔点________。
高
大
越短
越高
(3)常见的共价晶体。
物质类别：
3.离子晶体
(1)构成粒子：__________和__________。
(2)作用力：__________。
(3)配位数：一个离子周围__________的__________离子的数目。
(4)离子晶体结构的决定因素。
①几何因素：晶体中阴阳离子的__________。
②电荷因素：晶体中阴阳离子的__________。
③键性因素：离子键的____________。
阴离子
阴离子
离子键
最邻近
异电性
半径比
电荷比
纯粹程度
(5)离子晶体的性质。
熔、沸点 熔、沸点________，难挥发
硬度 硬度________，难以压缩
溶解性 一般在水中________，在非极性溶剂中________
导电性 固态时__________，熔融状态或在水溶液中__________
较高
较大
易溶
难溶
不导电
能导电
4.金属晶体
(1)金属键。
①概念：金属原子脱落下来的__________形成遍布整块晶体的“__________”，被所有原子共用，从而把所有____________维系在一起。
②成键粒子是______________和____________。
③金属键的强弱和对金属性质的影响：
A．金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越______，价电子数越______，金属键越______；反之，金属键越______。
B．金属键越强，金属的熔、沸点越______，硬度越______。
价电子
电子气
金属原子
金属阳离子
自由电子
大
少
弱
强
高
大
(2)金属晶体。
①在金属晶体中，原子间以__________相结合。
②金属晶体的性质：优良的__________、__________和__________。
③金属键的本质——“电子气理论”
金属键
导电性
导热性
延展性
5.混合型晶体
石墨晶体是一种混合型晶体。
石墨的结构特点：
(1)同层内，碳原子采用________杂化，以__________相结合形成____________平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个平面中运动。
(2)层与层之间以____________相结合。
(3)石墨晶体中，既有_________，又有__________和___________，属于____________。
sp2
共价键
正六边形
范德华力
共价键
金属键
范德华力
混合晶体
6.过渡晶体
(1)纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的____________。
(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
表中四种氧化物晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
过渡晶体
7.典型晶体的结构及分析
(1)共价晶体
金刚石晶体中，每个C与另外______个C形成共价键，C—C之间的夹角是109°28′，最小的环是______元环。含有1 mol碳的金刚石中，形成的共价键为______ mol。
4
六
2
(2)分子晶体
①干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有________个。
②冰的结构模型中，每个水分子与相邻的______个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成“氢键”数目为______个。
12
4
2NA
(3)离子晶体
①NaCl型：在晶体中，每个Na＋同时吸引______个Cl－，每个Cl－同时吸引______个Na＋，配位数为______。每个晶胞含______个Na＋和______个Cl－。
②CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引______个Cs＋，每个Cs＋吸引______个Cl－，配位数为______。
6
6
6
4
4
8
8
8
(4)混合型晶体—石墨晶体
石墨层状晶体中，每个碳原子的配位数为______，有1个未参与杂化的2p轨道，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是______；石墨的导电性只能沿着____________的方向。
3
2
石墨平面
归纳拓展
1
共价晶体的硬度和熔点及影响因素
(1)共价晶体的硬度、熔点都与共价键的强弱有关，一般来说，共价键的键长越短、键能越大，共价晶体的硬度越大，熔点越高。
(2)分析思路：原子半径越小→键长越短→键能越大→共价键越强→共价晶体的熔点越高、硬度越大。
共价晶体中一定含有共价键，而分子晶体中不一定有共价键，如稀有气体的晶体中无共价键。
共价晶体熔化时破坏共价键，分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。
共价晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2 852 ℃。
2
3
4
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)共价晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。( )
(2)由原子构成的晶体一定是共价晶体。( )
[提示] 如氦气是由原子构成，但是分子晶体。
(3)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。( )
[提示] 如金属汞晶体的熔点比部分分子晶体的熔点低。
(4)金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。( )
[提示] 如AlCl3等属于分子晶体。
√
×
×
×
(5)共价晶体的熔点一定比离子晶体高。( )
[提示] 如离子晶体MgO的熔点(2 800 ℃)比共价晶体SiO2(1 600 ℃)的高。
(6)某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推出该晶体可能为分子晶体。( )
[提示] 根据所给性质：熔点低、相似相溶判断为分子晶体。
(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。( )
[提示] 晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体，只要有阴离子一定有阳离子。
√
√
×
(8)分子晶体中都含有共价键。( )
[提示] 稀有气体分子晶体中不含共价键。
(9)干冰升华时，碳氧共价键被破坏。( )
[提示] 分子晶体发生物态变化时，破坏分子间作用力。
(10)共价晶体中共价键越弱，熔点越低。( )
[提示] 共价晶体物态变化时要破坏共价键，共价键越强，熔点越高。
(11)共价晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。( )
[提示] 金刚石晶体中只含有非极性共价键。
√
×
×
×
(12)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。( )
[提示] 金属汞在常温下为液体。
(13)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。( )
[提示] 有些金属晶体熔点很高，如钨，熔点达到几千度。
(14)碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60，其熔点由高到低的顺序为C60>金刚石>石墨。( )
[提示] 石墨的熔点高于金刚石，金刚石的熔点又比C60的熔点高很多。
×
×
×
(15)金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。( )
[提示] 钠原子为体心立方堆积，配位数为8。
(16)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。( )
[提示] 金属镁为六方最密堆积，配位数为12。
(17)在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，Na＋周围最近的Cl－构成一个正八面体。( )
[提示] Na＋周围最近的6个Cl－构成正八面体。
√
√
×
2．(1)下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )
A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子
B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且紧邻的Na＋共有6个
C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围等距离且紧邻8个Cl－
D．干冰晶体中，每个CO2分子周围等距离且紧邻12个CO2分子
B
(2)分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型。
①硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大：____________。
②硒，熔点27 ℃，沸点685 ℃，溶于氯仿：____________。
③溴化钾，无色晶体，熔融状态或溶于水中都能导电：____________。
④碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电：____________。
⑤溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电：____________。
⑥五氟化矾，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮等：____________。
共价晶体
分子晶体
离子晶体
共价晶体
分子晶体
分子晶体
[提示] 晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合是判断晶体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高，两者最大的差异是熔融态的导电性不同，共价晶体熔融态不导电，离子晶体熔融时或其水溶液都能导电。共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异，一般共价晶体和分子晶体熔融态时都不能导电，另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。金属晶体都能导电。
(3)下列是几种常见的晶胞结构，填写晶胞中含有的粒子数。
A．NaCl(含______个Na＋，______个Cl－)
B．干冰(含______个CO2)
C．CaF2(含______个Ca2＋，______个F－)
D．金刚石(含______个C)
E．体心立方(含______个原子)
F．面心立方(含______个原子)
4
4
4
4
8
8
2
4
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1 晶体类型的判断
(1) (2023·山东青岛检测)近年来，黑砷在催化电解水方面的研究受到关注，其晶体结构与石墨类似。根据图中信息，下列说法正确的是( )
A．黑砷中As—As键的键能均相同
B．黑砷与C60都属于混合型晶体
C．黑砷单层中As原子与As—As键的个数比为3∶2
D．黑砷层与层之间的作用力为范德华力
D
(2)X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X原子的核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是( )
A．X的单质固态时为分子晶体
B．Y的单质为共价晶体
C．X与Y形成的化合物固态时为分子晶体
D．X与碳形成的化合物固态时为分子晶体
[解析] 由题意可知，X是O，Y是Si。固态O2及O与碳形成的化合物(CO、CO2)均为分子晶体，Si的单质为共价晶体，A、B、D正确；SiO2为共价晶体，C错误。
C
(3) (2023·北京海淀检测)有A、B、C、D四种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这四种晶体进行实验，结果如下表：
物质 熔点/℃ 硬度 水溶性 导电性 水溶液与Ag＋反应
A 811 较大 易溶 水溶液或 熔融态导电 白色沉淀
B 3 500 很大 不溶 不导电 不反应
C －114.2 很小 易溶 液态不导电 白色沉淀
D 98 很小 与水反应 导电 —
①晶体的化学式分别为A____________、B______、C__________、D________。
②晶体的类型分别是A__________、B__________、C__________、
D____________。
③晶体中微粒间作用力分别是A__________、B__________、C____________、D__________。
④CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。
NaCl
C
HCl
Na
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
离子键
共价键
范德华力
金属键
分子
[解析] 根据A、B、C、D晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为共价晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力；D与水反应，能导电，硬度小，为金属钠，属于金属晶体，微粒间作用力为金属键。
〔对点集训1〕 (1) (2023·湖北黄冈模拟)下列固体分类中正确的一组是( )
离子晶体 共价晶体 分子晶体
A 苏打 金刚砂 干冰
B 玻璃 Ar 硫黄
C KNO3 石墨 冰醋酸
D 胆矾 金刚石 SiO2
A
[解析] 苏打为碳酸钠，是离子晶体，金刚砂(SiC)是共价晶体，干冰是分子晶体，A分类正确；玻璃为混合物，不是晶体，Ar为分子晶体，B分类错误；石墨是混合型晶体，C分类错误；SiO2是共价晶体，D分类错误。
(2) (2021·天津，2)下列各组物质的晶体类型相同的是( )
A．SiO2和SO3 B．I2和NaCl
C．Cu和Ag D．SiC和MgO
[解析] A项，SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体；B项，I2为分子晶体，NaCl为离子晶体；C项，Cu和Ag均为金属晶体；D项，SiC为共价晶体，MgO为离子晶体。
C
(3) (2022·浙江1月选考，26)①两种有机物的相关数据如下表：
HCON(CH3)2的相对分子质量比HCONH2的大，但其沸点反而比HCONH2的低，主要原因是______________________________________
_____________________________________________________________________________。
物质 HCON(CH3)2 HCONH2
相对分子质量 73 45
沸点/℃ 153 220
HCON(CH3)2分子间只有一般的分子间作用力，HCONH2分子间存在氢键，破坏一般的分子间作用力更容易，所以沸点低
②四种晶体的熔点数据如下表：
CF4和SiF4熔点相差较小，BF3和AlF3熔点相差较大，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
物质 CF4 SiF4 BF3 AlF3
熔点/℃ －183 －90 －127 >1 000
CF4和SiF4都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；BF3通过分子间作用力形成分子晶体，AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大
[解析] ②CF4、SiF4属于分子晶体，熔点主要决定于分子间作用力，对于结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，因两者相对分子质量相差不大，故熔点相差较小；BF3属于分子晶体而AlF3属于离子晶体，后者熔化时破坏的是离子键，故熔点相差较大。
归纳拓展
1
判断晶体类型的方法
主要是根据各类晶体的特征性质判断。
熔、沸点低的物质为分子晶体；熔、沸点较高，且在水溶液中或熔融状态下能导电的物质为离子晶体；熔、沸点很高，不导电，不溶于一般溶剂的物质为共价晶体；能导电、传热，具有延展性的晶体为金属晶体。
根据物质的类别判断。
活泼金属氧化物(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(金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等除外)、气态氢化物、大多数非金属氧化物、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)是分子晶体。常见的共价晶体中，单质有金刚石、晶体硅、晶体硼、锗(Ge)和灰锡(Sn)等，化合物有碳化硅、二氧化硅等。大多数金属单质与合金是金属晶体。
2
典例 2
微考点2 物质熔、沸点高低比较
(1) (2023·湖北黄冈中学月考)元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2；元素Y基态原子的3p轨道上有1对成对电子。X与Y形成的化合物的晶胞结构如图所示，下列关于该晶体的说法正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体
B．X2＋的配位数为8，Y2－的配位数为4
C．与每个X2＋距离最近且相等的X2＋共有12个
D．该晶体的熔点比氧化锌高
C
[解析] 元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，则内层电子数＝2＋8＋18＝28，且最外层电子数为2，所以该原子有30个电子，为Zn元素；元素Y基态愿子的3p轨道上有1对成对电子，说明3p轨道上有4个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p4，则Y是S元素，则晶体的化学式为ZnS。ZnS含有Zn2＋和S2－，属于离子晶体，A错误；晶体的化学式为ZnS，Y2－的配位数为4，则X2－的配位数也为4，B错误；由晶胞可知，与每个X2＋距离最近的X2＋有12个，C正确；离子晶体ZnO的离子键比ZnS的离子键强，则ZnO的熔点比ZnS高，D错误。
(2)① (2023·河北邯郸模拟)已知：
解释表中物质之间沸点差异的原因：__________________________
____________________________________________________________________________________________________________。
物质 AsF3 AsCl3 BiF3
沸点/℃ 62.8 130.2 900.0
BiF3是离子晶体，沸点较高，AsF3和AsCl3是分子晶体，沸点较低，AsCl3的相对分子质量大于AsF3的相对分子质量，分子间作用力强，沸点高
② (2023·山东济宁一模)H2O、PH3、KH按熔点由高到低的顺序排列为____________________。
③氯化铝的熔点为190 ℃，而氟化铝的熔点为1 290 ℃，导致这种差异的原因为____________________________________________________
___________。
KH、H2O、PH3
AlCl3是分子晶体，而AlF3是离子晶体，故AlCl3的熔点远低
于AlF3的
④ (2023·天津模拟)人工制备的NiO晶体中常存在缺陷(如图)：一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代，其结果晶体仍呈电中性。已知某氧化镍样品组成为Ni0.96O，该晶体中Ni3＋与Ni2＋的离子个数之比为__________。Ni2＋和Fe2＋半径分别为69 pm和78 pm，则熔点NiO______(填“>”或“<”)FeO。
1∶11
>
[解析] ①沸点大小关系为离子晶体>分子晶体，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其范德华力越大，对应的晶体沸点越高。因为BiF3是离子晶体，沸点较高，AsF3和AsCl3是分子晶体，沸点较低，AsCl3的相对分子质量大于AsF3的相对分子质量，则其分子间作用力强(范德华力大)，故沸点高。
②一般熔点高低关系为离子晶体>分子晶体，KH是离子晶体，熔点较高，H2O和PH3是分子晶体，熔点较低，H2O分子间有氢键，因此熔点更高。
④根据题意，N(Ni2＋)＋N(Ni3＋)＝0.96，2N(Ni2＋)＋3N(Ni3＋)＝2，两式联立，解得N(Ni3＋)＝0.08，N(Ni2＋)＝0.88，则N(Ni3＋)∶N(Ni2＋)＝0.08∶0.88＝1∶11，FeO、NiO均为离子晶体，Ni2＋和Fe2＋半径分别为69 pm和78 pm，且所带电荷相同，则离子半径越小，离子键越强，熔点越高，故熔点NiO>FeO。
归纳拓展
晶体熔、沸点比较的解题思维流程
注意：不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体，但不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅的。
〔对点集训2〕 (1) (2022·河北衡水检测)下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是( )
A．金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B．
C．MgO>H2O>O2>Br2
D．金刚石>生铁>纯铁>钠
B
[解析] A项，同属于共价晶体，熔、沸点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅<碳化硅<二氧化硅，错误；B项，形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点，正确；C选项，对于不同类型晶体，其熔、沸点高低一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体，MgO>H2O>Br2>O2，错误；D项，生铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。
(2)① (2021·山东卷，16节选)OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是______________________________________。
② (2021·广东卷，20节选)H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为____________________________。
[解析] ①OF2和Cl2O的晶体都是分子晶体，范德华力影响其熔、沸点，而相对分子质量越大，范德华力越强，其熔、沸点越高。②固态H2S、CH4、H2O都属于分子晶体，H2O分子间存在氢键，H2S、CH4分子间只存在范德华力，且H2S的相对分子质量大，范德华力大，其沸点高于CH4，故沸点由高到低的顺序为H2O>H2S>CH4。
低于
OF2相对分子质量小，分子间作用力小
H2O>H2S>CH4
(3) (2021·湖南选择考)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：
①基态硅原子最外层的电子排布图为___________，晶体硅和碳化硅熔点较高的是__________(填化学式)；
②硅和卤素单质反应可以得到SiX4。
SiX4的熔沸点
SiC
0 ℃时，SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是____________(填化学式)，沸点依次升高的原因是______________________________________
________________________________________，气态SiX4分子的空间构型是______________。
SiCl4
SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质
量依次增大，分子间作用力依次增大
正四面体形
[解析] ①硅元素的原子序数为14，价电子排布式为3s23p2，则最外层电子排布图为 共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，晶体硅和碳化硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，非金属性强于硅原子，碳硅键的键能大于硅硅键、键长小于硅硅键，则碳硅键强于硅硅键，碳化硅的熔点高于晶体硅；②由题给熔沸点数据可知，0 ℃时，四氟化硅为气态，四氯化硅为液态，四溴化硅、四碘化硅为固态；分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小，SiX4都是结构相似的分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则SiX4的沸点依次升高；SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，则分子的空间构型为正四面体形。
归纳拓展
1
2
晶体熔沸点高低的比较
不同类型晶体的熔、沸点高低规律。
一般为共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高(如钨)，有的很低(如汞)。
同属于共价晶体。
一般组成晶体的原子半径越小，熔、沸点越高。如熔点：金刚石(C—C)>碳化硅(Si—C)>晶体硅(Si—Si)。
同属于离子晶体。
离子所带电荷越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点越高。如熔点：MgO>NaCl>CsCl。
同属于金属晶体。
金属原子的价电子数越多，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。如熔点：Al>Mg>Na。
3
4
同属于分子晶体。
分子间作用力越强，熔、沸点越高。
①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高。如熔点：I2>Br2>Cl2>F2。
②相对分子质量相同或相近的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。如沸点：CO>N2。
5
③同分异构体之间：
A．一般是支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
B．结构越对称，熔、沸点越低。如沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。
④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，如沸点：HF>HI>HBr>HCl。
⑤状态不同的物质在相同条件下，熔、沸点：固体>液体>气体。例如：S>Hg>O2。
典例 3
微考点3 常见的晶体结构
(1) (2022·山东宁津模拟)有关晶体的结构如图所示，下列说法中不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Na＋最近的Cl－有6个
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均占有4个Ca2＋
C．在金刚石晶体中，最小的环上有6个C原子
D．该气态团簇分子的分子式为EF或FE
D
(2) (2023·湖南检测)Ⅰ.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是( )
A．SiX4难水解
B．SiX4是共价化合物
C．NaX易水解
D．NaX的熔点一般高于SiX4
BD
Ⅱ.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为______________。
②金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
同素异形体
sp3
sp2
③C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
④石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的______共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在______共价键，还有_________________
键。
⑤金刚石晶胞含有______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，则r＝______a，列式表示碳原子在
晶胞中的空间占有率______________(不要求计算结果)。
分子
混合
σ
σ
π(或大π或p－pπ)
8
[解析] Ⅰ.钠位于第ⅠA族，是活泼金属元素，易失电子，钠的卤化物为离子化合物，而硅位于第ⅣA族，既不易失电子也不易得电子，因此硅的氯化物为共价化合物；硅的卤化物易发生水解而NaX一般不水解，氢卤酸中只有氢氟酸为弱酸，其余为强酸，正确的叙述为B、D。
Ⅱ.C60为分子晶体，金刚石为共价晶体，石墨为混合晶体，它们均属于碳元素的不同单质，因此互称同素异形体；金刚石为空间立体网状结构，每一个碳原子与四个相邻碳原子形成共价键，因此碳原子杂化方式为sp3杂化，化学键只有σ键；而石墨层内为平面正六边形，层间为分
D
(2) (2023·宁夏利通模拟)下列各图为几种晶体或晶胞的构型示意图。
请回答下列问题：(本题前两空用示意图下的序号填空)
A．这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是______。
B．冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________。
C．NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是___________________
_________________________________________________________________________________________________________。
②
②>④>⑤>①>⑥
小于
在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)D．每个Cu晶胞中实际占有______个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为______。
E．冰的熔点远高于干冰的重要原因是____________________。
4
8
H2O分子之间存在氢键
[解析] A．冰、干冰晶体属于分子晶体，构成微粒属于分子，分子之间以分子间作用力结合，不符合题意；金刚石属于共价晶体，原子之间以共价键结合，符合题意；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子之间以金属键结合，不符合题意；MgO、CaCl2属于离子晶体，离子之间以离子键结合，不符合题意；故这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是②金刚石晶体。B.一般情况下，微粒之间的作用力：共价晶体>离子晶体>分子晶体。在上述物质中，金刚石属于共价晶体，熔沸点最高；MgO、CaCl2属于离子晶体，熔沸点比金刚石的低，由于离
子半径Mg2＋比Ca2＋的小，O2－比Cl－的小，离子半径越小，离子键越强，断键消耗的能量就越大，物质的熔点就越高，所以熔点：MgO>CaCl2；冰、干冰都属于分子晶体，分子之间以分子间作用力结合，由于H2O分子之间存在氢键，CO2分子之间只存在分子间作用力，所以熔点冰>干冰，故上述五种物质中熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰，即②>④>⑤>①>⑥。C.在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)本讲要点速记：
1.晶体是由无数个晶胞堆积得到的。晶胞是晶体中最小的结构重复单元。
2.晶胞中微粒个数的计算，其关键是正确分析晶胞中任意位置上的一个微粒被几个晶胞所共用。不同形状的晶胞，情况不同。
3.四种晶体类型
(1)分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。
(2)构成共价晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比的关系，不是分子式。
(3)金属键无方向性和饱和性，通过金属阳离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体，叫做金属晶体。
(4)离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合而形成的晶体。
4.判断熔点高低的一般规律
共价晶体>离子晶体>分子晶体
5.立方体晶胞分摊粒子数的四条规律
6.晶体计算的四种方式
(1)计算晶胞中所含有的微粒个数。
(2)能写出晶胞中某些粒子的坐标点。
(3)计算出晶胞中某些特殊点之间的距离。
(4)计算出晶胞的密度。
7.配合物是由中心原子(离子)与配体通过配位键形成的化合物。
8.超分子的特征：分子识别、自组装。
