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模块4 主题3 第2讲 晶体的性质 课件 2025高考化学一轮复习
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这是一份模块4 主题3 第2讲 晶体的性质 课件 2025高考化学一轮复习，共37页。PPT课件主要包含了学习目标，活动方案，链接真题等内容，欢迎下载使用。
1. 能根据离子化合物的结构特征和晶格能解释离子化合物的物理性质。2. 能用金属键的自由电子理论解释金属的一些物理性质。3. 结合实例说出分子晶体的熔、沸点等物理性质的特点；了解氢键的存在对物质性质的影响。4. 能从共价晶体结构角度认识、比较共价晶体的主要物理性质。5. 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。
1. 四大类型晶体的基本性质。
活动一 不同类型晶体性质的共性与特性
一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
难溶于一般溶剂(Na等与水反应)
2. 晶体性质的特殊性。(1) 下列说法是否正确？若说法错误，请举例说明。①共价晶体的熔点一定比离子晶体、金属晶体的高。【答案】 不正确，比如MgO的熔点为2 852℃，Fe的熔点为1 538℃，Si的熔点为1 410℃。②常温、常压下，所有金属单质都是金属晶体。【答案】 不正确，比如Hg的熔点较低，常温下呈液态。③所有离子晶体都能使其在水溶液中和熔融状态下导电。【答案】 不正确，比如不溶于水的离子晶体(如硫酸钡)，加热易分解的离子晶体(如氯化铵)。
(2) 根据晶体的性质，说说为何称石墨是混合型晶体。【答案】 石墨能导电，可看作金属晶体；石墨的熔点很高，可看作共价晶体；石墨很软，可看作分子晶体。(3) 离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。Na2O、MgO、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7六种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是哪些？作为共价晶体处理的是哪些？作为分子晶体处理的是哪些？【答案】 作为离子晶体处理的是Na2O、MgO；作为共价晶体处理的是SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。
(4) 关于Al2O3所属晶体类型存在争议，有人认为是离子晶体，有人认为是共价晶体。①如果你是“离子晶体”论的支持者，请你举出你的论据。【答案】 熔融状态下能导电，工业上电解熔融氧化铝生产铝。 ②如果你是“共价晶体”论的支持者，请你举出你的论据。【答案】 硬度大、熔点很高，具有共价晶体的特点。
1. 根据不同类型晶体结构与性质的关系，回顾不同类型晶体熔、沸点的影响因素与变化规律。【答案】 对于金属晶体，金属原子半径越小、价电子数越多，晶体熔点越高。对于离子晶体，阴、阳离子核间距越小，离子的电荷数越大，晶格能越大，晶体熔点也越高。对于分子晶体(结构相似)，相对分子质量越大、范德华力越大，晶体熔点越高；若分子间形成氢键时，晶体熔点会更高。对于共价晶体，共价键越短，键能越大，晶体熔点越高。
活动二 不同类型晶体熔、沸点的比较
2. 根据不同类型晶体结构与性质的关系，将下列各组物质按照熔、沸点由高到低的顺序排列。(1) 金属晶体熔、沸点的比较。①Li、Na、K②Na、Mg、Al【答案】 ①Li、Na、K ②Al、Mg、Na
(2) 离子晶体熔、沸点的比较。①NaF、NaCl、NaBr②Na2O、MgO、K2O③MgO、SrO、BaO【答案】 ①NaF、NaCl、NaBr ②MgO、Na2O、K2O ③MgO、SrO、BaO
(3) 分子晶体熔、沸点的比较。①F2、Cl2、Br2②HF、HCl、HBr③CF4、CCl4、CBr4④CH3OH、C2H5OH、C3H7OH【答案】 ①Br2、Cl2、F2 ②HF、HBr、HCl ③CBr4、CCl4、CF4 ④C3H7OH、C2H5OH、CH3OH
(4) 共价晶体熔、沸点的比较。①C、Si、SiC ②B、Si、BN【答案】 ①C、SiC、Si ②BN、B、Si(5) 各类晶体熔、沸点的比较。①SiO2、NaCl、CO2、Na ②CCl4、Si、Al、Ga【答案】 ①SiO2、NaCl、Na、CO2 ②Si、Al、Ga、CCl4
1 (2023山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )A. 与石墨相比，(CF)x导电性增强B. 与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强C. (CF)x中C—C的键长比C—F的短D. 1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
【解析】 石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价键均参与成键，未有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；已知C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F的长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C—C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 ml (CF)x中含有2.5x ml共价单键，D错误。
2 (2023辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )B. 图1中O原子的配位数为6C. 图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－xD. Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导
3 (2023湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是( )
A. LaH2晶体中La的配位数为8B. 晶体中H和H的最短距离：LaH2＞LaHxC. 在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
4 (组合)(1) (山东卷)OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_____________________________________________ _____________________________________________________________。(2) (全国Ⅱ卷)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_________________ ____________________________________________________________________________________。
OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O分子间的范德华力较大，Cl2O的熔、沸点较高
TiF4为离子晶体，熔点高，其他三种均为分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高
(3) (海南卷)Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是 。(4) (全国乙卷)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为________。解释X的熔点比Y高的原因：__________________________________。
自由电子在外加电场中做定向移动
CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体
5 (江苏卷)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。(1) Cu2＋基态核外电子排布式为_____________________________。
[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(3) 抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：______________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4) 一个Cu2O晶胞(见图2)中，Cu原子的数目为________。
6 氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
(1) 基态硼原子的电子排布式为_________。(2) 下列关于这两种晶体的说法中，正确的是________(填字母)。a. 立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大b. 六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软c. 两种晶体中的B—N键均为共价键d. 两种晶体均为分子晶体
(3) 六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为_____________，其结构与石墨相似却不导电，原因是___________ _______________________。(4) 立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为________。该晶体的天然矿物在青藏高原下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是______________。(5) NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 ml NH4BF4含有______ml配位键。
7 (2023组合)(1) (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________________。
(2) (湖南卷)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________。(3) (山东卷)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF利HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________，HOF水解反应的产物为__________ ________________________________________________(填化学式)。
(4) (全国甲卷)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图2所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为________。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为________键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3所示，F－的配位数为________。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝________g·cm－3 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
【解析】 (2) Ga(CH3)3的沸点很低，故为分子晶体。(3) 常温常压下，HOF为无色气体，则HOF的沸点较低，因此，固态HOF的晶体类型为分子晶体。HOF分子中F显－1价，其水解时结合H2O电离的H＋生成HF，则OH＋结合H2O电离的OH－，两者反应生成H2O2，H2O2不稳定，其分解生成O2，因此，HOF水解反应的产物为HF、H2O2和O2。(4) 由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间
1. 能根据离子化合物的结构特征和晶格能解释离子化合物的物理性质。2. 能用金属键的自由电子理论解释金属的一些物理性质。3. 结合实例说出分子晶体的熔、沸点等物理性质的特点；了解氢键的存在对物质性质的影响。4. 能从共价晶体结构角度认识、比较共价晶体的主要物理性质。5. 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。
1. 四大类型晶体的基本性质。
活动一 不同类型晶体性质的共性与特性
一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
难溶于一般溶剂(Na等与水反应)
2. 晶体性质的特殊性。(1) 下列说法是否正确？若说法错误，请举例说明。①共价晶体的熔点一定比离子晶体、金属晶体的高。【答案】 不正确，比如MgO的熔点为2 852℃，Fe的熔点为1 538℃，Si的熔点为1 410℃。②常温、常压下，所有金属单质都是金属晶体。【答案】 不正确，比如Hg的熔点较低，常温下呈液态。③所有离子晶体都能使其在水溶液中和熔融状态下导电。【答案】 不正确，比如不溶于水的离子晶体(如硫酸钡)，加热易分解的离子晶体(如氯化铵)。
(2) 根据晶体的性质，说说为何称石墨是混合型晶体。【答案】 石墨能导电，可看作金属晶体；石墨的熔点很高，可看作共价晶体；石墨很软，可看作分子晶体。(3) 离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。Na2O、MgO、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7六种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是哪些？作为共价晶体处理的是哪些？作为分子晶体处理的是哪些？【答案】 作为离子晶体处理的是Na2O、MgO；作为共价晶体处理的是SiO2；作为分子晶体处理的是P2O5、SO3、Cl2O7。
(4) 关于Al2O3所属晶体类型存在争议，有人认为是离子晶体，有人认为是共价晶体。①如果你是“离子晶体”论的支持者，请你举出你的论据。【答案】 熔融状态下能导电，工业上电解熔融氧化铝生产铝。 ②如果你是“共价晶体”论的支持者，请你举出你的论据。【答案】 硬度大、熔点很高，具有共价晶体的特点。
1. 根据不同类型晶体结构与性质的关系，回顾不同类型晶体熔、沸点的影响因素与变化规律。【答案】 对于金属晶体，金属原子半径越小、价电子数越多，晶体熔点越高。对于离子晶体，阴、阳离子核间距越小，离子的电荷数越大，晶格能越大，晶体熔点也越高。对于分子晶体(结构相似)，相对分子质量越大、范德华力越大，晶体熔点越高；若分子间形成氢键时，晶体熔点会更高。对于共价晶体，共价键越短，键能越大，晶体熔点越高。
活动二 不同类型晶体熔、沸点的比较
2. 根据不同类型晶体结构与性质的关系，将下列各组物质按照熔、沸点由高到低的顺序排列。(1) 金属晶体熔、沸点的比较。①Li、Na、K②Na、Mg、Al【答案】 ①Li、Na、K ②Al、Mg、Na
(2) 离子晶体熔、沸点的比较。①NaF、NaCl、NaBr②Na2O、MgO、K2O③MgO、SrO、BaO【答案】 ①NaF、NaCl、NaBr ②MgO、Na2O、K2O ③MgO、SrO、BaO
(3) 分子晶体熔、沸点的比较。①F2、Cl2、Br2②HF、HCl、HBr③CF4、CCl4、CBr4④CH3OH、C2H5OH、C3H7OH【答案】 ①Br2、Cl2、F2 ②HF、HBr、HCl ③CBr4、CCl4、CF4 ④C3H7OH、C2H5OH、CH3OH
(4) 共价晶体熔、沸点的比较。①C、Si、SiC ②B、Si、BN【答案】 ①C、SiC、Si ②BN、B、Si(5) 各类晶体熔、沸点的比较。①SiO2、NaCl、CO2、Na ②CCl4、Si、Al、Ga【答案】 ①SiO2、NaCl、Na、CO2 ②Si、Al、Ga、CCl4
1 (2023山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )A. 与石墨相比，(CF)x导电性增强B. 与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强C. (CF)x中C—C的键长比C—F的短D. 1 ml (CF)x中含有2x ml共价单键
【解析】 石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价键均参与成键，未有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；已知C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F的长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C—C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 ml (CF)x中含有2.5x ml共价单键，D错误。
2 (2023辽宁卷)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1)，进行镁离子取代及卤素共掺杂后，可获得高性能固体电解质材料(图2)。下列说法错误的是( )B. 图1中O原子的配位数为6C. 图2表示的化学式为LiMg2OClxBr1－xD. Mg2＋取代产生的空位有利于Li＋传导
3 (2023湖北卷)镧La和H可以形成一系列晶体材料LaHn，在储氢和超导等领域具有重要应用。LaHn属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，LaH2中的每个H结合4个H形成类似CH4的结构，即得到晶体LaHx。下列说法错误的是( )
A. LaH2晶体中La的配位数为8B. 晶体中H和H的最短距离：LaH2＞LaHxC. 在LaHx晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
4 (组合)(1) (山东卷)OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_____________________________________________ _____________________________________________________________。(2) (全国Ⅱ卷)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_________________ ____________________________________________________________________________________。
OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O分子间的范德华力较大，Cl2O的熔、沸点较高
TiF4为离子晶体，熔点高，其他三种均为分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高
(3) (海南卷)Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是 。(4) (全国乙卷)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应，生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为________。解释X的熔点比Y高的原因：__________________________________。
自由电子在外加电场中做定向移动
CsCl为离子晶体，ICl为分子晶体
5 (江苏卷)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。(1) Cu2＋基态核外电子排布式为_____________________________。
[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(3) 抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：______________(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(4) 一个Cu2O晶胞(见图2)中，Cu原子的数目为________。
6 氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
(1) 基态硼原子的电子排布式为_________。(2) 下列关于这两种晶体的说法中，正确的是________(填字母)。a. 立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大b. 六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软c. 两种晶体中的B—N键均为共价键d. 两种晶体均为分子晶体
(3) 六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为_____________，其结构与石墨相似却不导电，原因是___________ _______________________。(4) 立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为________。该晶体的天然矿物在青藏高原下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是______________。(5) NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 ml NH4BF4含有______ml配位键。
7 (2023组合)(1) (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________________。
(2) (湖南卷)Ga(CH3)3的沸点为55.7 ℃，晶体Ga(CH3)3的晶体类型是________。(3) (山东卷)卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF利HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为________，HOF水解反应的产物为__________ ________________________________________________(填化学式)。
(4) (全国甲卷)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图2所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为________。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由此可以判断铝氟之间的化学键为________键。AlF3结构属立方晶系，晶胞如图3所示，F－的配位数为________。若晶胞参数为a pm，晶体密度ρ＝________g·cm－3 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
【解析】 (2) Ga(CH3)3的沸点很低，故为分子晶体。(3) 常温常压下，HOF为无色气体，则HOF的沸点较低，因此，固态HOF的晶体类型为分子晶体。HOF分子中F显－1价，其水解时结合H2O电离的H＋生成HF，则OH＋结合H2O电离的OH－，两者反应生成H2O2，H2O2不稳定，其分解生成O2，因此，HOF水解反应的产物为HF、H2O2和O2。(4) 由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知，Al原子价层电子对数是4，其与其周围的4个氯原子形成四面体结构，因此，二聚体中Al的轨道杂化类型为sp3。AlF3的熔点为1 090 ℃，远高于AlCl3的192 ℃，由于F的电负性最大，其吸引电子的能力最强，因此，可以判断铝氟之间
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