经典
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
结构特征 自范性 性质 熔点 特征 异同表现 二者区 别方法 (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。 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。
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晶体 结构微粒周期性有序排列 有 固定 各向异性 非晶体 结构微粒无序排列 无 不固定 各向同性 间接方法 科学方法 看是否有固定的熔点 对固体进行X射线衍射实验 经典
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 分子晶体 类型 金属阳离子、 构成粒子 粒子间的相 互作用力 硬度 分子 范德华力 共价键 (某些含氢键) 有的很大， 较小 很大 有的很小 有的很高， 熔、沸点 较低 很高 有的很低 难溶于任 溶解性 相似相溶 何溶剂 一般不具有导一般不导电，溶导电、传热性 于水后有的导电 导体 大多数非金属单部分非金属单金属氧化物(如质、气态氢化物、质(如金刚石、金属单质与合酸、非金属氧化物质类别及举例 物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 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。
部分非金属化Fe、青铜) 合物(如SiC、NaCl) SiO2) 绝大部分盐(如硅、晶体硼)，金(如Na、Al、(如KOH、NaOH)、K2O、Na2O)、强碱电性，个别为半体 电 电和热的良导溶液或熔融态导难溶 极性溶剂 晶体不导电，水常见溶剂 大多易溶于水等较高 较大 金属键 离子键 原子 自由电子 离子 阴、阳 原子晶体 金属晶体 离子晶体 经典
(2)同种晶体类型熔、沸点的比较 ①原子晶体：
原子半径越小―→键长越短―→键能越大―→熔、沸点越高 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CO2 C．CH4和H2O
B．NaBr和O2 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 C
2．(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
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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 CD
3．(溯源题)(1)[2017·江苏化学，21(5)]某FexNy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)CunNy。FexNy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 FexNy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ρ g·cm，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为________，Ga与As以________键键合。
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(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 B
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