人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：07晶体的常识 分子晶体与原子晶体(提高)
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：07晶体的常识 分子晶体与原子晶体(提高) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 236.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-12-31 09:00:49 | ||
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文档简介
体的常识
分子晶体与原子晶体
【学习目标】
1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；
2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；
3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；
4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【典型例题】
类型一：晶体与非晶体的区分
例题1
关于晶体和非晶体的说法不正确的是（
）
A、晶体和非晶体的最大区别在于物质内部的微粒能否有序地规则排列
B、晶体在合适条件下可以自发生成规则的几何外形，非晶体从液态冷却时转变为无定形体
C、晶体在不同方向上表现不同的物性质，非晶体物理性质一般不随方向的变化而改变。
D、晶体内部微粒长程有序且重复排列，非晶体内部长程无序、短程无序。
【思路点拨】本题考查晶体与非晶体的区别，注意对基本概念的理解。
【答案】D
【解析】非晶体内部微粒长程无序，短程有序，D说法不正确。
【总结升华】晶体粒子在微观空间里的排列与结构的有序性，使晶体表现出许多与非晶体不同的性质。如熔点、强度、导热性、光学性质等。
举一反三：
【变式1】下列物质有固定熔、沸点的是
（
）
A、CuSO4溶液
B、石蜡
C、玻璃
D、白磷
【答案】D
【解析】BC是非晶体，A是混合物。
【变式2】晶体与非晶体的严格判别可采用
( )
A、有否自范性 B、有否各向同性 C、有否固定熔点
D、有否周期性结构
【答案】D
【解析】晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列。
类型二：判断晶体类型的依据
例题2（2019
菏泽质检）与分子晶体中分子的堆积情况无关的是（
）。
A．范德华力无方向性和饱和性
B．氢键具有方向性和饱和性
C．分子的具体形状
D．分子内共价键的方向性和饱和性
【思路点拨】分子晶体是否密堆积与分子间作用力是否有方向性和饱和性有关。
【答案】D
【解析】分子晶体中的范德华力无方向性和饱和性，所以分子排列时可以遵循紧密堆积原理，但分子形状如果与圆球差别很大，则会影响堆积情况，如果分子晶体中存在氢键，氢键的方向性和饱和性则会直接决定分子的排列，分子内部的共价键不会影响分子的堆积情况。
【总结升华】判断晶体类型的方法有很多，可根据物质的分类判断，可根据构成晶体的微粒判断等，另外要记忆常见物质的晶体类型。
举一反三：
【变式1】氮化硼很难熔化，加热至3000℃方可熔化，下列对氮化硼的叙述，不正确的是（ ）
A、氮化硼是分子晶体
B、氮化硼是原子晶体
C、氮化硼是离子晶体
D、化学式为BN
【答案】AC
类型三：晶胞与晶体的关系
例题3
如下图表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。在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接
个六元环，六元环中最多有
个C原子在同一平面。
（2）代表石墨的是__________，每个C原子连接_______个六元环，每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个。
（3）代表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。
【思路点拨】
解答这类习题，通常采用分摊法。
【答案】（1）D 4 原子 12
4（2）E
3 2 （3）A 12 （4）C 离子 8 （5）B 分子 12
【解析】根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶胞是简单的立方单元，每个Na+与6个Cl-紧邻，每个Cl-又与6个Na+紧邻，但观察Na+与最近且等距离的Na+数时要抛开Cl-，从间结构上看是12个Na+，即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。
CsCl晶体由Cs+、Cl-构成体心立方结构。
干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”。所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z?三个面各紧邻4个CO2，共12个CO2分子。
金刚石的基本单元是正四面体，每个C原子紧邻4个其他碳原子即每个C原子周围形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个C原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。
石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻3个碳原子，即每个六边形占有1个碳原子的1/3，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×1/3=2个。
【总结升华】晶体结构、晶胞对质点的占有率类习题，最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。
举一反三：
【变式1】（2019
福州调研）如下图所示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，图中○—X、●—Y、
—Z。其中对应的化学式不正确的是________。
【答案】BE
【解析】A图中X、Y原（离）子的位置、数目完全等同，化学式XY正确；B图中X、Y的个数比为1∶（8×）=1∶1，化学式X2Y错误；C图中，X的数目：，Y的数目：，化学式X3Y正确；D图中，X的数目：8×=1，Y的数目：6×=3，Z位于体心，数目为1，化学式XY3Z正确。E图不是一个平行六面体晶胞，而是一个正三棱柱结构，它分摊到的粒子数目分别为：顶点，水平棱上，竖直棱上，内部1，X都在顶点，6个Y在水平棱上，3个Y在竖直棱上，Z位于内部，所以X、Y、Z三种粒子数之比为，化学式X6Y9Z不正确。
【变式2】某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为( )
A、1:3:1
B、2:3:1 C、2:2:1
D、1:3:3
【答案】A
【解析】A原子是8个1/8，B原子是6个1/2，C原子是1.
类型四：晶体熔、沸点的比较规律
例题4据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似C60?的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是（ ）
A、N60易溶于水
B、N60是一种原子晶体，有较高熔点和硬度
C、N60的熔点高于N2
D、N60的稳定性低于N2
【思路点拨】不同晶体类型的熔沸点取决因素不同，熔沸点的高低有一定差异。
【答案】CD
【解析】本题是综合考查晶体的组成结构、性质以及化学键知识的综合信息题。
N60是一种单质，无极性，不易溶于极性溶剂水中，所以A错误。根据N60这种写法，即表明60个N原子形成N60分子，它应是分子晶体，分子晶体相对分子质量越大，熔沸点越高。所以B错误，C正确。N2以“N≡N”结合，N60只存在“N—N”，“N≡N”比“N—N”牢固得多，所以D正确。
【总结升华】本节所学两种晶体：分子晶体和原子晶体，熔沸点高低差异很大。分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力，绝大多数分子晶体中的分子间作用力只是范德华力，少数分子晶体中还存在氢键。分子间作用力较小，分子晶体熔沸点较低。而原子晶体中微粒间的作用力是较强的共价键，因此熔沸点很高；成键原子半径越小，键长越短，键能越大，原子晶体的熔沸点越高。
举一反三：
【变式1】碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①
金刚石
②晶体硅
③
碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是
A、①
③
② B、②
③
①
C、③
①
②
D、②
①
③
【答案】A
【解析】在原子晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关SiC的结构知识，比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－C键比C－C键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：C－C键>C－Si键>Si－Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是：①
③
②
【变式2】已知BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃，试估计它们各属于哪一类晶体。
【答案】BBr3是分子晶体，KBr是离子晶体。
【解析】BBr3是由非金属元素组成的，属于共价化合物，由于BBr3的熔点为－46℃，熔点很低，所以BBr3在固态时是以分子间作用力形成的晶体。KBr是由活泼金属和活泼非金属元素组成的化合物，熔点相对较高，所以KBr属于离子晶体。
【巩固练习】
一、选择题
1、对“整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成”的理解错误的是
（
）
A、晶胞之间没有任何间隙
B、晶体是晶胞的堆积
C、晶胞排列时，取向相同
D、“并置”是指晶胞都是平行排列的
2、市场上有许多不法分子利用老百姓对宝石的知识知道得不多，常用玻璃制品代替宝石出售给群众，骗取钱财。如果你是执法人员，如何简单鉴别
（
）
A、高温灼烧
B、分别在玻璃上刻划，看痕迹
C、在光线下观察其形状和折光性
D、测定密度
3、如图是钠的晶胞示意图，其中含几个钠原子（
）
A、9
B、8
C、3
D、2
4、下列现象表现为晶体的自范性的是（
）
A、NaCl溶于水
B、KMnO4受热分解
C、不规则的晶体能生长成规则的
D、碘升华
5、（2019
湛江月考）关于原子晶体的说法中错误的是（
）。
A．原子晶体中不存在独立的“分子”
B．原子晶体中所有原子之间以共价键结合成空间网状结构
C．金刚石是原子晶体，所以其化学性质稳定，即使在高温下也不与氧气发生反应
D．原子晶体中必然有共价键，不可能存在分子间作用力
6、最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（
）
A、TiC B、Ti13C14 C、Ti4C7 D、Ti14C13
7、第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子，若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（
）
A、CH4·14H2O
B、CH4·8H2O
C、CH4·(23/3)H2O
D、CH4·6H2O
8、分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于分子晶体的是（
）
A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电
B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电
C、五氧化二钒，无色晶体，熔点690℃
D、溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
9、在石墨晶体里，每一层由无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C-C键结合，则石墨晶体中碳原子数与C-C键数之比为
（
）
A、1：1
B、2：1
C、2：3
D、3：2
10、（2019
太原检测）下列说法正确的是（
）
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HF
C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
11、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是(
)
A、硝石和金刚石
B、晶体硅和水晶
C、冰和干冰
D、萘和蒽
12、在60gSiO2晶体中，含有Si—O键的物质的量为（
）
A、1mol B、2mol
C、3mol D、4mol
13、美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2原子晶体的叙述中不正确的是
（
）
A、晶体中C、O原子个数比为1:2 B、该晶体的熔点、沸点高，硬度大
C、晶体中C—O—C键角为180°
D、晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
14、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是(
)
A、HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B、NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低
C、F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D、H2S的熔沸点小于H2O的熔沸点
二、非选择题
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为_______；乙晶体的化学式为_________；丙晶体的化学式为_______；丁晶体的化学式为____________（前后两面心上的Y原子未能画出）。
2、某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。试分析：
①在一个晶胞中有_______________个X，_________________个Y，所以该晶体的化学式为_____________。
②晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角∠XYX角度为_______（填角的度数）
3、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于______________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_________________。
4、（2019
四川绵阳一诊）原子序数依次增大的X、Y、Z、M、N五种元素，XZ2是引起温室效应的主要气体，M最外层电子数是电子层数的2倍，N2+核外3d上有9个电子，请回答下列问题：
（1）N位于元素周期表的________区，X、Y、Z的电负性最大的为________（填元素符号）。
（2）XZ32－中中心原子杂化方式为________。
（3）Z的氢化物（H2Z）在乙醇中的溶解度大于H2M，其原因是________。
（4）Na2M2Z3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成MZ42－，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为________。
（5）N与Y可形成一种具有良好的电学和光学性能的化合物，其晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1、B
【解析】晶体是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，相邻晶胞之间没有任何间隙、所有晶胞都是平行排列的，取向相同，而非堆积。
2、BC
【解析】宝石是晶体，有折光性，硬度特别大；而玻璃是非晶体。
3、D
【解析】位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。
4、C
【解析】晶体的自范性指晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
5、C
【解析】原子晶体中原子之间以共价键结合形成空间网状结构，故原子晶体中不存在独立的“分子”；由原子晶体的定义可知，原子晶体中只有共价键，不存在分子间作用力。碳单质的化学性质不活泼，但在一定条件下能与O2、CO2等反应。
6、D
【解析】特别注意，此为分子而非晶胞，一个点就代表一个原子。
7、B
【解析】根据题目所给信息：8个笼共有水分子46+2=48个，有CH4分子6个。可得出两者比值。
8、B
【解析】分子晶体的物理性质和分子间作用力有关。其熔沸点一般比较低，硬度较小，并且固态或熔融状态都不导电。
9、C
【解析】每个碳原子被3个正六边形共用，每个正六边形实际含有1/3×6个碳原子；每个C-C键被2个正六边形共用，每个正六边形有1/2×6个C-C键。
10、C
【解析】原子晶体中可能存在非极性共价键，也可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，选项A不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于HCl晶体，选项B不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，选项C正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如AlCl3等，选项D不正确。
11、B
【解析】题目所给信息可判断氮化硅是原子晶体，熔化需克服共价键。B选项都是原子晶体。
12、D
【解析】60gSiO2是1mol，在SiO2晶体中，每个Si原子都形成4个Si—O键（实际拥有，不是共用）。
13、C
【解析】根据所学原子晶体知识，CO2原子晶体中，不存在CO2分子，应该是空间网状结构，每个C原子与4个氧原子相连、每个O原子与2个C原子相连，形成正四面体形。
14、CD
【解析】C选项与分子间作用力有关；D选项与氢键有关。
二、非选择题
1、1:1
C2D
EF
XY3Z
【解析】按照规律：位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。得出答案。
2、①1/2；1；XY2
②109.5°
3．（1）原子晶体
（2）Si3N4
（3）3SiCl4
+
2N2
+6H2Si3N4
+
12HCl。
【解析】（1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。
（2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子,
Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。
（3）3SiCl4
+
2N2
+6H2Si3N4
+
12HCl。
4、（1）ds
O
（2）sp2杂化
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键
（4）S2O32－+4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+
（5）Cu3N
【解析】原子序数依次增大的X、Y、Z、M、N五种元素，XZ2是引起温室效应的主要气体，X、Z分别是C、O元素，则Y为N元素；M最外层电子数是电子层数的2倍，M是S元素；铜原于的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，N2+核外3d上有9个电子，N为Cu元素。
（1）铜位于元素周期表的ds区，C、N、O位于同一周期，原子序数依次增大，电负性逐渐增大，所以电负性最大的是O。
（2）XZ32－是CO32－，中心原子杂化方式为sp2杂化。
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键，所以水在乙醇中的溶解度大于硫化氢在乙醇中的溶解度。
（4）S2O32－被氯气氧化成硫酸根离子，氯气还原成氯离子，依据得失电子守恒和电荷守恒可得：S2O32－+4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+。
（5）铜原子在立方体的棱上，一个晶胞中的铜原子个数为12×=3，氮原子在立方体的顶角上，一个晶胞中的氮原子个数为8×=1，所以该化合物的化学式为Cu3N。
9
分子晶体与原子晶体
【学习目标】
1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；
2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；
3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；
4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【典型例题】
类型一：晶体与非晶体的区分
例题1
关于晶体和非晶体的说法不正确的是（
）
A、晶体和非晶体的最大区别在于物质内部的微粒能否有序地规则排列
B、晶体在合适条件下可以自发生成规则的几何外形，非晶体从液态冷却时转变为无定形体
C、晶体在不同方向上表现不同的物性质，非晶体物理性质一般不随方向的变化而改变。
D、晶体内部微粒长程有序且重复排列，非晶体内部长程无序、短程无序。
【思路点拨】本题考查晶体与非晶体的区别，注意对基本概念的理解。
【答案】D
【解析】非晶体内部微粒长程无序，短程有序，D说法不正确。
【总结升华】晶体粒子在微观空间里的排列与结构的有序性，使晶体表现出许多与非晶体不同的性质。如熔点、强度、导热性、光学性质等。
举一反三：
【变式1】下列物质有固定熔、沸点的是
（
）
A、CuSO4溶液
B、石蜡
C、玻璃
D、白磷
【答案】D
【解析】BC是非晶体，A是混合物。
【变式2】晶体与非晶体的严格判别可采用
( )
A、有否自范性 B、有否各向同性 C、有否固定熔点
D、有否周期性结构
【答案】D
【解析】晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列。
类型二：判断晶体类型的依据
例题2（2019
菏泽质检）与分子晶体中分子的堆积情况无关的是（
）。
A．范德华力无方向性和饱和性
B．氢键具有方向性和饱和性
C．分子的具体形状
D．分子内共价键的方向性和饱和性
【思路点拨】分子晶体是否密堆积与分子间作用力是否有方向性和饱和性有关。
【答案】D
【解析】分子晶体中的范德华力无方向性和饱和性，所以分子排列时可以遵循紧密堆积原理，但分子形状如果与圆球差别很大，则会影响堆积情况，如果分子晶体中存在氢键，氢键的方向性和饱和性则会直接决定分子的排列，分子内部的共价键不会影响分子的堆积情况。
【总结升华】判断晶体类型的方法有很多，可根据物质的分类判断，可根据构成晶体的微粒判断等，另外要记忆常见物质的晶体类型。
举一反三：
【变式1】氮化硼很难熔化，加热至3000℃方可熔化，下列对氮化硼的叙述，不正确的是（ ）
A、氮化硼是分子晶体
B、氮化硼是原子晶体
C、氮化硼是离子晶体
D、化学式为BN
【答案】AC
类型三：晶胞与晶体的关系
例题3
如下图表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。在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接
个六元环，六元环中最多有
个C原子在同一平面。
（2）代表石墨的是__________，每个C原子连接_______个六元环，每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个。
（3）代表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。
【思路点拨】
解答这类习题，通常采用分摊法。
【答案】（1）D 4 原子 12
4（2）E
3 2 （3）A 12 （4）C 离子 8 （5）B 分子 12
【解析】根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶胞是简单的立方单元，每个Na+与6个Cl-紧邻，每个Cl-又与6个Na+紧邻，但观察Na+与最近且等距离的Na+数时要抛开Cl-，从间结构上看是12个Na+，即x轴面上、y轴面上、z轴面上各4个。
CsCl晶体由Cs+、Cl-构成体心立方结构。
干冰也是立方体结构，但在立方体每个正方形面的中央都有一个CO2分子，称为“面心立方”。所以每个CO2分子在三维空间里x、y、z?三个面各紧邻4个CO2，共12个CO2分子。
金刚石的基本单元是正四面体，每个C原子紧邻4个其他碳原子即每个C原子周围形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个C原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。
石墨的片层由正六边形结构组成，每个碳原子紧邻3个碳原子，即每个六边形占有1个碳原子的1/3，所以大的结构中每个六边形占有的碳原子数是6×1/3=2个。
【总结升华】晶体结构、晶胞对质点的占有率类习题，最常见的题型就是已知晶胞的结构而求晶体的化学式。解答这类习题首先要明确一个概念：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比。
举一反三：
【变式1】（2019
福州调研）如下图所示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，图中○—X、●—Y、
—Z。其中对应的化学式不正确的是________。
【答案】BE
【解析】A图中X、Y原（离）子的位置、数目完全等同，化学式XY正确；B图中X、Y的个数比为1∶（8×）=1∶1，化学式X2Y错误；C图中，X的数目：，Y的数目：，化学式X3Y正确；D图中，X的数目：8×=1，Y的数目：6×=3，Z位于体心，数目为1，化学式XY3Z正确。E图不是一个平行六面体晶胞，而是一个正三棱柱结构，它分摊到的粒子数目分别为：顶点，水平棱上，竖直棱上，内部1，X都在顶点，6个Y在水平棱上，3个Y在竖直棱上，Z位于内部，所以X、Y、Z三种粒子数之比为，化学式X6Y9Z不正确。
【变式2】某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为( )
A、1:3:1
B、2:3:1 C、2:2:1
D、1:3:3
【答案】A
【解析】A原子是8个1/8，B原子是6个1/2，C原子是1.
类型四：晶体熔、沸点的比较规律
例题4据报道，科研人员应用电子计算机模拟出类似C60?的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是（ ）
A、N60易溶于水
B、N60是一种原子晶体，有较高熔点和硬度
C、N60的熔点高于N2
D、N60的稳定性低于N2
【思路点拨】不同晶体类型的熔沸点取决因素不同，熔沸点的高低有一定差异。
【答案】CD
【解析】本题是综合考查晶体的组成结构、性质以及化学键知识的综合信息题。
N60是一种单质，无极性，不易溶于极性溶剂水中，所以A错误。根据N60这种写法，即表明60个N原子形成N60分子，它应是分子晶体，分子晶体相对分子质量越大，熔沸点越高。所以B错误，C正确。N2以“N≡N”结合，N60只存在“N—N”，“N≡N”比“N—N”牢固得多，所以D正确。
【总结升华】本节所学两种晶体：分子晶体和原子晶体，熔沸点高低差异很大。分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力，绝大多数分子晶体中的分子间作用力只是范德华力，少数分子晶体中还存在氢键。分子间作用力较小，分子晶体熔沸点较低。而原子晶体中微粒间的作用力是较强的共价键，因此熔沸点很高；成键原子半径越小，键长越短，键能越大，原子晶体的熔沸点越高。
举一反三：
【变式1】碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①
金刚石
②晶体硅
③
碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是
A、①
③
② B、②
③
①
C、③
①
②
D、②
①
③
【答案】A
【解析】在原子晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关SiC的结构知识，比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－C键比C－C键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：C－C键>C－Si键>Si－Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是：①
③
②
【变式2】已知BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃，试估计它们各属于哪一类晶体。
【答案】BBr3是分子晶体，KBr是离子晶体。
【解析】BBr3是由非金属元素组成的，属于共价化合物，由于BBr3的熔点为－46℃，熔点很低，所以BBr3在固态时是以分子间作用力形成的晶体。KBr是由活泼金属和活泼非金属元素组成的化合物，熔点相对较高，所以KBr属于离子晶体。
【巩固练习】
一、选择题
1、对“整块晶体可以看作是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成”的理解错误的是
（
）
A、晶胞之间没有任何间隙
B、晶体是晶胞的堆积
C、晶胞排列时，取向相同
D、“并置”是指晶胞都是平行排列的
2、市场上有许多不法分子利用老百姓对宝石的知识知道得不多，常用玻璃制品代替宝石出售给群众，骗取钱财。如果你是执法人员，如何简单鉴别
（
）
A、高温灼烧
B、分别在玻璃上刻划，看痕迹
C、在光线下观察其形状和折光性
D、测定密度
3、如图是钠的晶胞示意图，其中含几个钠原子（
）
A、9
B、8
C、3
D、2
4、下列现象表现为晶体的自范性的是（
）
A、NaCl溶于水
B、KMnO4受热分解
C、不规则的晶体能生长成规则的
D、碘升华
5、（2019
湛江月考）关于原子晶体的说法中错误的是（
）。
A．原子晶体中不存在独立的“分子”
B．原子晶体中所有原子之间以共价键结合成空间网状结构
C．金刚石是原子晶体，所以其化学性质稳定，即使在高温下也不与氧气发生反应
D．原子晶体中必然有共价键，不可能存在分子间作用力
6、最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（
）
A、TiC B、Ti13C14 C、Ti4C7 D、Ti14C13
7、第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子，若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（
）
A、CH4·14H2O
B、CH4·8H2O
C、CH4·(23/3)H2O
D、CH4·6H2O
8、分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于分子晶体的是（
）
A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电
B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电
C、五氧化二钒，无色晶体，熔点690℃
D、溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
9、在石墨晶体里，每一层由无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C-C键结合，则石墨晶体中碳原子数与C-C键数之比为
（
）
A、1：1
B、2：1
C、2：3
D、3：2
10、（2019
太原检测）下列说法正确的是（
）
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HF
C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
11、氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是(
)
A、硝石和金刚石
B、晶体硅和水晶
C、冰和干冰
D、萘和蒽
12、在60gSiO2晶体中，含有Si—O键的物质的量为（
）
A、1mol B、2mol
C、3mol D、4mol
13、美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2原子晶体的叙述中不正确的是
（
）
A、晶体中C、O原子个数比为1:2 B、该晶体的熔点、沸点高，硬度大
C、晶体中C—O—C键角为180°
D、晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
14、在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是(
)
A、HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B、NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减低
C、F2、C12、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D、H2S的熔沸点小于H2O的熔沸点
二、非选择题
1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为_______；乙晶体的化学式为_________；丙晶体的化学式为_______；丁晶体的化学式为____________（前后两面心上的Y原子未能画出）。
2、某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。试分析：
①在一个晶胞中有_______________个X，_________________个Y，所以该晶体的化学式为_____________。
②晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角∠XYX角度为_______（填角的度数）
3、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于______________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_________________。
4、（2019
四川绵阳一诊）原子序数依次增大的X、Y、Z、M、N五种元素，XZ2是引起温室效应的主要气体，M最外层电子数是电子层数的2倍，N2+核外3d上有9个电子，请回答下列问题：
（1）N位于元素周期表的________区，X、Y、Z的电负性最大的为________（填元素符号）。
（2）XZ32－中中心原子杂化方式为________。
（3）Z的氢化物（H2Z）在乙醇中的溶解度大于H2M，其原因是________。
（4）Na2M2Z3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成MZ42－，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为________。
（5）N与Y可形成一种具有良好的电学和光学性能的化合物，其晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式为________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1、B
【解析】晶体是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成，相邻晶胞之间没有任何间隙、所有晶胞都是平行排列的，取向相同，而非堆积。
2、BC
【解析】宝石是晶体，有折光性，硬度特别大；而玻璃是非晶体。
3、D
【解析】位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。
4、C
【解析】晶体的自范性指晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
5、C
【解析】原子晶体中原子之间以共价键结合形成空间网状结构，故原子晶体中不存在独立的“分子”；由原子晶体的定义可知，原子晶体中只有共价键，不存在分子间作用力。碳单质的化学性质不活泼，但在一定条件下能与O2、CO2等反应。
6、D
【解析】特别注意，此为分子而非晶胞，一个点就代表一个原子。
7、B
【解析】根据题目所给信息：8个笼共有水分子46+2=48个，有CH4分子6个。可得出两者比值。
8、B
【解析】分子晶体的物理性质和分子间作用力有关。其熔沸点一般比较低，硬度较小，并且固态或熔融状态都不导电。
9、C
【解析】每个碳原子被3个正六边形共用，每个正六边形实际含有1/3×6个碳原子；每个C-C键被2个正六边形共用，每个正六边形有1/2×6个C-C键。
10、C
【解析】原子晶体中可能存在非极性共价键，也可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，选项A不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于HCl晶体，选项B不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，选项C正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如AlCl3等，选项D不正确。
11、B
【解析】题目所给信息可判断氮化硅是原子晶体，熔化需克服共价键。B选项都是原子晶体。
12、D
【解析】60gSiO2是1mol，在SiO2晶体中，每个Si原子都形成4个Si—O键（实际拥有，不是共用）。
13、C
【解析】根据所学原子晶体知识，CO2原子晶体中，不存在CO2分子，应该是空间网状结构，每个C原子与4个氧原子相连、每个O原子与2个C原子相连，形成正四面体形。
14、CD
【解析】C选项与分子间作用力有关；D选项与氢键有关。
二、非选择题
1、1:1
C2D
EF
XY3Z
【解析】按照规律：位于晶胞顶点的微粒，实际提供给晶胞的只有1/8；位于晶胞棱边的微粒，实际提供给晶胞的只有1/4；位于晶胞面心的微粒，实际提供给晶胞的只有1/2；位于晶胞中心的微粒，实际提供给晶胞的只有1。得出答案。
2、①1/2；1；XY2
②109.5°
3．（1）原子晶体
（2）Si3N4
（3）3SiCl4
+
2N2
+6H2Si3N4
+
12HCl。
【解析】（1）这是一道信息题，从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。
（2）氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子,
Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。
（3）3SiCl4
+
2N2
+6H2Si3N4
+
12HCl。
4、（1）ds
O
（2）sp2杂化
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键
（4）S2O32－+4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+
（5）Cu3N
【解析】原子序数依次增大的X、Y、Z、M、N五种元素，XZ2是引起温室效应的主要气体，X、Z分别是C、O元素，则Y为N元素；M最外层电子数是电子层数的2倍，M是S元素；铜原于的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，N2+核外3d上有9个电子，N为Cu元素。
（1）铜位于元素周期表的ds区，C、N、O位于同一周期，原子序数依次增大，电负性逐渐增大，所以电负性最大的是O。
（2）XZ32－是CO32－，中心原子杂化方式为sp2杂化。
（3）水分子与乙醇分子之间形成氢键，所以水在乙醇中的溶解度大于硫化氢在乙醇中的溶解度。
（4）S2O32－被氯气氧化成硫酸根离子，氯气还原成氯离子，依据得失电子守恒和电荷守恒可得：S2O32－+4Cl2+5H2O==2SO42－+8Cl－+10H+。
（5）铜原子在立方体的棱上，一个晶胞中的铜原子个数为12×=3，氮原子在立方体的顶角上，一个晶胞中的氮原子个数为8×=1，所以该化合物的化学式为Cu3N。
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