第3讲晶体结构与性质【2019·备考】最新考纲：1.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。

2.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。

3.了解分子晶体结构与性质的关系。

4.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

5.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

了解金属晶体常见的堆积方式。

6.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。

考点一晶体的常识和常见四种晶体性质(频数：★★★难度：★★☆)1．晶体(1)晶体与非晶体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有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔点科学方法对固体进行X射线衍射实验(2)晶胞①概念：描述晶体结构的基本单元。

②晶体中晶胞的排列——无隙并置a．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

b．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

(3)晶格能①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－1。

②影响因素a．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

③与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。

①具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。

②晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

2．四种晶体类型的比较比较类型分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键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任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，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物质类别及举例大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)，部分非金属化金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部3.晶体熔沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。

②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高，汞、铯等熔、沸点很低。

(2)同种晶体类型熔、沸点的比较①原子晶体：如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅。

②离子晶体：a．一般地说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。

b．衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。

晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。

③分子晶体：a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高。

如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如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，其熔、沸点越高，如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。

d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞CHCH3CH3CH2CH3＞CCH3CH3CH3CH3。

④金属晶体：金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属阳离子与自由电子静电作用越强，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg＜Al。

①常温下为气态或液态的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。

②原子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。

③原子晶体熔化时，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。

1．(RJ选修3·P844改编)下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ) A．Si和CO2B．NaBr和O2C．CH4和H2O D．HCl和KCl解析A项，晶体类型不同；B项，化学键和晶体类型均不同；D项，化学键和晶体类型均不同。

答案C2．(RJ选修3·P848、9、10整合)下列说法正确的是(双选)( )A．Na2O和SiO2熔化克服的作用力属于同种类型B．氯化钠和HCl溶于水克服的作用力均是离子键C．HF、HCl、HBr、HI中的熔点HF反常高的原因是HF分子之间能形成氢键D．某晶体的熔点为112.8 ℃，溶于CS2、CCl4等溶剂，可推导该晶体可能为分子晶体解析A项，Na2O和SiO2熔化克服的作用力分别为离子键和共价键；B项，NaCl和HCl 溶于水克服的作用力分别是离子键和共价键。

答案CD3．(溯源题)(1)[2017·江苏化学，21(5)]某Fe x N y的晶胞如图1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)Cu n N y。

Fe x N y转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为________。

图1 Fe x N y晶胞结构示意图图2 转化过程的能量变化(2)[2016·课标全国Ⅲ，37(5)]GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρg·cm－3，其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。

(3)[2014·课标Ⅰ理综，37(1)]准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过________方法区分晶体、准晶体和非晶体。

答案(1)Fe3CuN (2)原子晶体共价(3)X－射线衍射探源：本高考题组源于教材RJ选修3 P62“科学视野”、P65“2分子晶体与原子晶体”、P78“4离子晶体”及其拓展，对晶体类型的判断及其熔、沸点高低的比较进行了考查。

题组一晶体类型的判断1．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是( )A．分子晶体中一定含有共价键B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键D．金属阳离子只能存在于离子晶体中答案B2．现有几组物质的熔点(℃)数据：A组B组C组D组金刚石：3 550 ℃Li：181 ℃HF：－83 ℃NaCl：801 ℃硅晶体：1 410 ℃Na：98 ℃HCl：－115 ℃KCl：776 ℃硼晶体：2 300 ℃K：64 ℃HBr：－89 ℃RbCl：718 ℃二氧化硅：1 723 ℃Rb：39 ℃HI：－51 ℃CsCl：645 ℃据此回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。

(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。

①有金属光泽②导电性③导热性④延展性(3)C组中HF熔点反常是由于_____________________________________。

(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。

①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④熔融状态能导电(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为______________________________________________________________。

解析(1)A组熔点很高，为原子晶体，是由原子通过共价键形成的。

(2)B组为金属晶体，具有①②③④四条共性。

(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。

(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。

(5)D组属于离子晶体，其熔点与晶格能有关。

答案(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④(5)D组晶体都为离子晶体，r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，半径越小，晶格能越大，熔点就越高3．在下列物质中：NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。

(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)其中含有极性共价键的非极性分子是________；(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________；(7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________。

(8)其中含有极性共价键的原子晶体是________。

答案(1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S(3)(NH4)2S (4)Na2S2(5)CO2、CCl4、C2H2(6)C2H2(7)H2O2(8)SiO2、SiC【规律总结】晶体类型的5种判断方法1．依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。

(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。

(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力。

(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。

2．依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。

(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。

(3)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碳化硅、二氧化硅等。

(4)金属单质(注：汞在常温为液体)与合金是金属晶体。

3．依据晶体的熔点判断(1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。

(2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至几千摄氏度。

(3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。

(4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。

4．依据导电性判断(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。

(2)原子晶体一般为非导体。

(3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)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。

(4)金属晶体是电的良导体。

5．依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大且脆。