第31讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
1.了解晶体和非晶体的区别。
2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
3.了解分子晶体、 共价晶体、 离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。
4．了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
考点一 物质的聚集状态 晶体与非晶体
1.物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶
概念 主要性能
等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 具有良好的导电性和流动性
液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列
性质特征 自范性 ________ 无
熔点 ________ 不固定
异同表现 ________ 各向同性
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
(2)得到晶体的途径
①熔融态物质凝固；
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；
③溶质从溶液中析出。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例[2022·湖北卷]C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )
A．具有自范性
B．与C60互为同素异形体
C．含有sp3杂化的碳原子
D．化学性质与金刚石有差异
听课笔记
【对点演练】
考向一 物质聚集状态的多样性
1．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是( )
A．液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成
C．纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D．超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
2．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，下列有关玻璃态水的叙述正确的是( )
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
考向二 晶体与非晶体的区别
3．玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列有关玻璃的说法错误的是( )
A．玻璃内部微粒排列是无序的
B．玻璃熔化时吸热，温度不断上升
C．光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶体
D．利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
考点二 常见晶体类型与性质
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成微利 ________ ________ 金属阳离子、自由电子 ____________
微粒间的相互作用力 ________________________ ________ ________ ________
硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高
溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 一般不溶于水，少数与水反应 大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．分子晶体不导电，溶于水后也都不导电：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．共价晶体的熔点一定比离子晶体的高：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子：________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例1 [2021·天津卷，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
典例2 (1)[2023·山东卷]－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________。
(2)[2023·全国甲卷]图1所示的几种碳单质，它们互为________，其中属于共价晶体的是________，C60间的作用力是________。
【对点演练】
1．(1)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
Sn为ⅣA族元素、单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4固体的晶体类型为________。
(2)苯胺()的晶体类型是________。
2．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________________。
(5)其中形成的晶体是分子晶体的是________________________。
(6)其中含有极性共价键的共价晶体是________________。
3．下列有关晶体类型的判断正确的是( )
A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体
B B：熔点2 300℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体
C Sb锑：熔点630.74℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体
D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体
答题规范⑤ 解释晶体熔、沸点高低的原因
【模型构建】
1．不同类型晶体熔、沸点比较
典例1 (1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是__________________________________。
(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是________________________________________________。
答题模板：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。
2．同类型晶体熔、沸点比较
a.分子晶体
典例2 (1)NH3的沸点比PH3高，原因是________________________________________。
(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是______________________________________________。
(3)CO比N2的熔、沸点高，原因是________________________________________________。
(4) 的沸点比高，原因是________________________________________________________________。
答题模板：
①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。
④同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高。
b．共价晶体
典例3 Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是________________________________________________________________。
答题模板： 同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。
c．离子晶体
典例4 (1)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是________________________________________。
(2)FeO的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是________________________________________。
答题模板：①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xn－(或Nn＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
②阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)电荷数大于Xm－(或Nm＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
【规范精练】
1．已知：K2O的熔点为770 ℃，Na2O的熔点为1 275 ℃，二者的晶体类型均为________，K2O的熔点低于Na2O的原因是________________________________________。
2．已知氨(NH3，熔点：－77.8 ℃、沸点：－33.5 ℃)，联氨(N2H4，熔点：2 ℃、沸点：113.5 ℃)，解释其熔、沸点高低的主要原因：__________________________________________。
3．已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是________(填化学式)，其理由是__________________________________________________________。
4．S位于周期表中第________族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是________________________________________，H2O比H2Te沸点高的原因是________________________________________________________________________。
5．[2023·全国乙卷，35(2)]已知一些物质的熔点数据如下表：
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 －68.8
GeCl4 －51.5
SnCl4 －34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是______________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因__________________________。SiCl4的空间结构为________，其中Si的轨道杂化形式为________。
考点三 常见晶体的结构模型
1.典型的分子晶体——干冰和冰
(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)冰晶体中，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________ mol氢键。
2.典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅
(1)金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较
结构模型 晶胞
金刚石
二氧化硅
(2)金刚石和二氧化硅结构特点
金刚石 a.碳原子采取________杂化，键角为________ b.每个碳原子与周围紧邻的4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 c.最小碳环由________个碳原子组成，每个碳原子被________个六元环共用 d.金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有________个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶胞中含有________个C原子
二氧化硅 a.Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′ b.每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2 c.最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子 d.1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为________ e.SiO2晶胞中有________个Si原子位于立方晶胞的顶点，有________个Si原子位于立方晶胞的面心，还有________个Si原子与________个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有________个Si原子和________个O原子
3.典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
(1)NaCl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－。
(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引________个Cs＋，每个Cs＋吸引________个Cl－，配位数为________。
(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca2＋吸引________个F－，每个F－吸引________个Ca2＋，每个晶胞含________个Ca2＋，________个F－。
4．过渡晶体与混合型晶体
(1)过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。
(2)混合型晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是________，C原子采取的杂化方式是________。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．石墨为混合型晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．构成粒子是原子的晶体一定为共价晶体：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．分子晶体中一定含范德华力，可能含共价键或氢键：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．离子晶体中阴、阳离子的配位数一定相同：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例
[2023·湖南卷，11节选]科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示。判断下列说法是否正确。
(1)晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个[2023·湖南卷，11B]( )
(2)晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面[2023·湖南卷，11C]( )
【对点演练】
1．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是( )
A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B．在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环
C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D．金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3
2.
碳化硅(SiC)晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是( )
A.该晶体属于分子晶体
B．该晶体中存在极性键和非极性键
C．该晶体中Si的化合价为－4
D．该晶体中C的杂化类型为sp3
3．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋
C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D．该气态团簇分子的分子式为EF
第31讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
考点一
夯实·必备知识
2．(1)有 固定 各向异性 熔点 X射线衍射
易错诊断
1．正确。
2．错误。晶体的熔点不一定比非晶体的熔点高。
3．正确。
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的单质，所以互为同素异形体，B正确；碳玻璃具有高硬度，因而结构与金刚石具有一定的相似性，所以含有sp3杂化的碳原子形成化学键，C正确；金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，D正确。
答案：A
对点演练
1．解析：液晶分子沿分子长轴方向有序排列，从而表现出类似晶体的各向异性，故A正确；等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，故B错误；纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化，熔点可能下降，故C正确；超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体，故D正确。
答案：B
2．解析：玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，因密度与普通液态水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
答案：C
3．解析：根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体，因此没有固定的熔点，A、B对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C错；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，D对。
答案：C
考点二
夯实·必备知识
分子 原子 阴、阳离子 范德华力(某些含氢键) 共价键 金属键 离子键
易错诊断
1．错误。分子晶体均不导电，有的溶于水后导电，有的溶于水后不导电。
2．错误。离子晶体均不导电，但溶于水或熔融状态时能导电。
3．错误。不一定。
4．错误。金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的。在外加电场作用下自由电子可以定向移动而导电。
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体，A错误；I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，B错误；Cu和Ag都为金属晶体，C正确；SiC为共价晶体，MgO为离子晶体，D错误。
答案：C
典例2 答案：(1)分子晶体 (2)同素异形体 金刚石 范德华力(分子间作用力)
对点演练
1．答案：(1)分子晶体 (2)分子晶体
2．答案：(1)NaCl、Na2S
(2)NaOH、(NH4)2S
(3)(NH4)2S
(4)Na2S2
(5)H2O2、CO2、CCl4、C2H2、晶体氩
(6)SiO2、SiC
3．答案：D
答题规范⑤
模型认知
典例1 答案：(1)金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体。
(2)SiO2是共价晶体，而CO2是分子晶体。
典例2 答案：(1)同为分子晶体，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
(2)同为分子晶体，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
(3)同为分子晶体，两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高。
(4) 形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键会使沸点升高
典例3 答案：晶体硅与SiC均属于共价晶体，晶体硅中的Si—Si比SiC中Si—C的键长长，键能低，所以熔点低
典例4 答案：(1)ZnO和ZnS同属于离子晶体，O2－半径小于S2－，故ZnO晶格能大(或离子键强)，熔点高
(2)同为离子晶体，Fe2＋半径比Fe3＋大，所带电荷数也小于Fe3＋，FeO的晶格能比Fe2O3小
规范精练
1．答案：离子晶体 K＋的半径大于Na＋，K2O的晶格能小于Na2O
2．答案：联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键
3．答案：BN 两种晶体均为共价晶体，N和B原子半径较小，键能较大，熔点较高
4．答案：ⅥA 两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强 两者均为分子晶体，H2O分子间存在氢键
5．答案：钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而SiCl4为分子晶体 SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大
考点三
夯实·必备知识
1．(1)12 (2)4 2
2．(2)sp3 109°28′ 正四面体 6 12 4 8 4NA 8 6 4 16 8 16
3．(1)6 6 6 4 4 (2)8 8 8 (3)8 4 4 8
4．(2)分子间作用力 2 sp2
易错诊断
1．错误。石墨晶体中的碳碳键比金刚石中碳碳键键长短、键能大，故石墨熔点高于金刚石的熔点。
2．错误。不一定，像稀有气体晶体，可以看作由原子构成(也可以看作由分子构成)。
3．正确。
4．错误。离子晶体中阴、阳离子的配位数之比，等于化学式中对应个数之比。
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：(1)根据晶胞结构可知，K＋位于晶胞顶点，Ca2＋位于体心，每个K＋为8个晶胞共用，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，正确；
(2)根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，错误。
答案：(1)√ (2)×
对点演练
1．解析：金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×＝2，故碳原子数与C—C数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×＝1.5，故碳原子数与C—C数之比为2∶3，D项错误。
答案：A
2．解析：与金刚石类似，该晶体属于共价晶体，A错误；根据该晶体的晶胞结构图可知，该晶体只存在Si—C极性共价键，B错误；Si—C中，C的电负性更强，共用电子对偏向C原子，所以Si的化合价为＋4，C错误；每个C原子与4个Si原子形成4个σ键，C原子没有孤电子对，所以C的杂化类型为sp3，D正确。
答案：D
3．解析：氟化钙晶胞中，Ca2＋位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。
答案：D(共52张PPT)
第31讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
1.了解晶体和非晶体的区别。
2．了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。
3.了解分子晶体、 共价晶体、 离子晶体、金属晶体结构与性质的关系。
4．了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
考点一
考点二
考点三
考点一
1.物质的聚集状态
(1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(2)等离子体和液晶
概念 主要性能
等离子体 由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 具有良好的导电性和流动性
液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
结构特征 结构微粒周期性有序排列 结构微粒无序排列
性质特征 自范性 ________ 无
熔点 ________ 不固定
异同表现 ________ 各向同性
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
有
固定
各向异性
熔点
X射线衍射
(2)得到晶体的途径
①熔融态物质凝固；
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)；
③溶质从溶液中析出。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．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：
__________________________________________________________。
2．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高：
___________________________________________________________。
3．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：
___________________________________________________________。
正确。
错误。晶体的熔点不一定比非晶体的熔点高。
正确。
【教考衔接】
典例[2022·湖北卷]C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )
A．具有自范性
B．与C60互为同素异形体
C．含有sp3杂化的碳原子
D．化学性质与金刚石有差异
答案：A
解析：自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的单质，所以互为同素异形体，B正确；碳玻璃具有高硬度，因而结构与金刚石具有一定的相似性，所以含有sp3杂化的碳原子形成化学键，C正确；金刚石与碳玻璃属于同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，D正确。
考向一 物质聚集状态的多样性
1．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是( )
A．液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成
C．纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D．超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
答案：B
解析：液晶分子沿分子长轴方向有序排列，从而表现出类似晶体的各向异性，故A正确；等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，故B错误；纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化，熔点可能下降，故C正确；超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体，故D正确。
2．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的。玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，下列有关玻璃态水的叙述正确的是( )
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
答案：C
解析：玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，因密度与普通液态水相同，故水由液态变为玻璃态时体积不变。
考向二 晶体与非晶体的区别
3．玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列有关玻璃的说法错误的是( )
A．玻璃内部微粒排列是无序的
B．玻璃熔化时吸热，温度不断上升
C．光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2，二者都是非晶体
D．利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
答案：C
解析：根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体，因此没有固定的熔点，A、B对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C错；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，D对。
考点二
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
构成微利 ________ ________ 金属阳离子、自由电子 ____________
微粒间的相互作用力 ________________________ ________ ________ ________
硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大
分子
原子
阴、阳离子
范德华力
(某些含氢键)
共价键
金属键
离子键
熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高
溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 一般不溶于水，少数与水反应 大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．分子晶体不导电，溶于水后也都不导电：
___________________________________________________________。
2．离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电：
___________________________________________________________。
3．共价晶体的熔点一定比离子晶体的高：
___________________________________________________________。
4．金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子：
___________________________________________________________。
错误。分子晶体均不导电，有的溶于水后导电，有的溶于水后不导电。
错误。离子晶体均不导电，但溶于水或熔融状态时能导电。
错误。不一定。
错误。金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的。在外加电场作用下自由电子可以定向移动而导电。
【教考衔接】
典例1 [2021·天津卷，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
答案：C
解析：SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体，A错误；I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，B错误；Cu和Ag都为金属晶体，C正确；SiC为共价晶体，MgO为离子晶体，D错误。
典例2 (1)[2023·山东卷]－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________。
(2)[2023·全国甲卷]图1所示的几种碳单质，它们互为_________，其中属于共价晶体的是________，C60间的作用力是___________________。
分子晶体
同素异形体
金刚石
范德华力(分子间作用力)
【对点演练】
1．(1)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：
Sn为ⅣA族元素、单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4固体的晶体类型为________。
(2)苯胺( )的晶体类型是________。
分子晶体
分子晶体
2．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石、晶体氩。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________________。
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________________。
(3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________________。
(4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________________。
(5)其中形成的晶体是分子晶体的是____________________________。
(6)其中含有极性共价键的共价晶体是________________。
NaCl、Na2S
NaOH、(NH4)2S
(NH4)2S
Na2S2
H2O2、CO2、CCl4、C2H2、晶体氩
SiO2、SiC
3．下列有关晶体类型的判断正确的是( )
A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体
B B：熔点2 300℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体
C Sb锑：熔点630.74℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体
D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体
答案：D
答题规范⑤ 解释晶体熔、沸点高低的原因
【模型构建】
1．不同类型晶体熔、沸点比较
典例1 (1)金刚石的熔点比NaCl高，原因是
__________________________________。
(2)SiO2的熔点比CO2高，原因是
________________________________________________。
答题模板：×××为×××晶体，而×××为×××晶体。
金刚石是共价晶体，而NaCl是离子晶体。
SiO2是共价晶体，而CO2是分子晶体。
2．同类型晶体熔、沸点比较
a.分子晶体
典例2 (1)NH3的沸点比PH3高，原因是
___________________________________________________________。
(2)CO2比CS2的熔、沸点低，原因是
__________________________________________________。
(3)CO比N2的熔、沸点高，原因是
____________________________________________________。
(4) 的沸点比 高，原因是
___________________________________________________________。
同为分子晶体，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力
同为分子晶体，CS2的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
同为分子晶体，两者相对分子质量相同，CO的极性大，熔、沸点高。
形成分子内氢键，而 形成分子间氢键，分子间氢键会使沸点升高
答题模板：
①同为分子晶体，×××存在氢键，而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体，×××的相对分子质量大，范德华力强，熔、沸点高。
③同为分子晶体，两者的相对分子质量相同(或相近)，×××的极性大，熔、沸点高。
④同为分子晶体，×××形成分子间氢键，而×××形成的则是分子内氢键，分子间氢键会使熔、沸点升高。
b．共价晶体
典例3 Si单质比化合物SiC的熔点低，理由是
____________________________________________________________。
答题模板： 同为共价晶体，×××晶体的键长短，键能大，熔、沸点高。
c．离子晶体
典例4 (1)ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是
____________________________________________________________。
ZnO和ZnS同属于离子晶体，O2－半径小于S2－，故ZnO晶格能大(或离子键强)，熔点高
晶体硅与SiC均属于共价晶体，晶体硅中的Si—Si比SiC中Si—C的键长长，键能低，所以熔点低
(2)FeO的熔点小于Fe2O3的熔点，原因是
____________________________________________________________。
答题模板：①阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xn－(或Nn＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
②阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子(或阳离子)半径不相同：
同为离子晶体，Rn－(或Mn＋)半径小于Xm－(或Nm＋)，Rn－(或Mn＋)电荷数大于Xm－(或Nm＋)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔、沸点高。
同为离子晶体，Fe2＋半径比Fe3＋大，所带电荷数也小于Fe3＋，FeO的晶格能比Fe2O3小
【规范精练】
1．已知：K2O的熔点为770 ℃，Na2O的熔点为1 275 ℃，二者的晶体类型均为________，K2O的熔点低于Na2O的原因是________________________________________。
2．已知氨(NH3，熔点：－77.8 ℃、沸点：－33.5 ℃)，联氨(N2H4，熔点：2 ℃、沸点：113.5 ℃)，解释其熔、沸点高低的主要原因：__________________________________________。
3．已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是________(填化学式)，其理由是
__________________________________________________________。
离子晶体
K＋的半径大于Na＋，K2O的晶格能小于Na2O
联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键
BN
两种晶体均为共价晶体，N和B原子半径较小，键能较大，熔点较高
4．S位于周期表中第________族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是
____________________________________________________________，H2O比H2Te沸点高的原因是____________________________________。
ⅥA
两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强
两者均为分子晶体，H2O分子间存在氢键
5．[2023·全国乙卷，35(2)]已知一些物质的熔点数据如下表：
物质 熔点/℃
NaCl 800.7
SiCl4 －68.8
GeCl4 －51.5
SnCl4 －34.1
Na与Si均为第三周期元素，NaCl熔点明显高于SiCl4，原因是______________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因
____________________________________________________________。SiCl4的空间结构为________________________________________，其中Si的轨道杂化形式为________。
钠的电负性小于硅，氯化钠为离子晶体，而SiCl4为分子晶体
SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，分子间作用力越大则其熔点越高；随着其相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大
对分子质量增大,其分子间作用力依次增大正四面体
sp3
考点三
1.典型的分子晶体——干冰和冰
(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)冰晶体中，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________ mol氢键。
12
4
2
2.典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅
(1)金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较
结构模型 晶胞
金刚石
二氧化硅
(2)金刚石和二氧化硅结构特点
金刚石 a.碳原子采取________杂化，键角为________
b.每个碳原子与周围紧邻的4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
c.最小碳环由________个碳原子组成，每个碳原子被________个六元环共用
d.金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有________个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶胞中含有________个C原子
sp3
109°28′
正四面体
6
12
4
8
二氧化硅 a.Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′
b.每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2
c.最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子
d.1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为________
e.SiO2晶胞中有________个Si原子位于立方晶胞的顶点，有________个Si原子位于立方晶胞的面心，还有________个Si原子与________个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有________个Si原子和________个O原子
4NA
8
6
4
16
8
16
3.典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
(1)NaCl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－。
(2)CsCl型：在晶体中，每个Cl－吸引________个Cs＋，每个Cs＋吸引________个Cl－，配位数为________。
(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca2＋吸引________个F－，每个F－吸引________个Ca2＋，每个晶胞含________个Ca2＋，________个F－。
6
6
6
4
4
8
8
8
8
4
4
8
4．过渡晶体与混合型晶体
(1)过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。
(2)混合型晶体
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是________________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是________，C原子采取的杂化方式是________。
分子间作用力
2
sp2
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．石墨为混合型晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石：
____________________________________________________________。
2．构成粒子是原子的晶体一定为共价晶体：
____________________________________________________________。
3．分子晶体中一定含范德华力，可能含共价键或氢键：____________________________________________________________。
4．离子晶体中阴、阳离子的配位数一定相同：____________________________________________________________。
错误。石墨晶体中的碳碳键比金刚石中碳碳键键长短、键能大，故石墨熔点高于金刚石的熔点。
错误。不一定，像稀有气体晶体，可以看作由原子构成(也可以看作由分子构成)。
正确。
错误。离子晶体中阴、阳离子的配位数之比，等于化学式中对应个数之比。
【教考衔接】
典例
[2023·湖南卷，11节选]科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示。判断下列说法是否正确。
(1)晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个[2023·湖南卷，11B]( )
(2)晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面[2023·湖南卷，11C]( )
√
×
解析：(1)根据晶胞结构可知，K＋位于晶胞顶点，Ca2＋位于体心，每个K＋为8个晶胞共用，则晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个，正确；
(2)根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，错误。
【对点演练】
1．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是( )
A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B．在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环
C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D．金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3
答案：A
解析：金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×＝2，故碳原子数与C—C数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×＝1.5，故碳原子数与C—C数之比为2∶3，D项错误。
2.碳化硅(SiC)晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是( )
A.该晶体属于分子晶体
B．该晶体中存在极性键和非极性键
C．该晶体中Si的化合价为－4
D．该晶体中C的杂化类型为sp3
答案：D
解析：与金刚石类似，该晶体属于共价晶体，A错误；根据该晶体的晶胞结构图可知，该晶体只存在Si—C极性共价键，B错误；Si—C中，C的电负性更强，共用电子对偏向C原子，所以Si的化合价为＋4，C错误；每个C原子与4个Si原子形成4个σ键，C原子没有孤电子对，所以C的杂化类型为sp3，D正确。
3．有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A．在NaCl晶体中，距Cl－最近的Na＋形成正八面体
B．在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2＋
C．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D．该气态团簇分子的分子式为EF
答案：D
解析：氟化钙晶胞中，Ca2＋位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。
