2026届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第26讲晶体结构与性质课件

这是一份2026届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第26讲晶体结构与性质课件，共60页。PPT课件主要包含了考点二，考点一，电中性，塑晶体，液晶体，周期性有序，不固定，各向异性，无各向异性，周期性有序排列等内容，欢迎下载使用。
第26讲　晶体结构与性质
考点一　物质的聚集状态与晶体常识
1．物质的聚集状态(1)物质三态间的相互转化(物理变化、分子间距离发生变化)
(2)等离子体和离子液体(气态和液态物质不一定都由分子构成)等离子体是由_____、阳离子和________粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。离子液体是熔点不高的仅由______组成的液体物质。(3)还有更多的物质聚集状态，如晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的________、________等。
2．晶体与非晶体(1)晶体与非晶体的比较
(2)获得晶体的三种途径①________物质凝固。②_______物质冷却不经液态直接____________。③溶质从溶液中_______。[微点归纳]　(1)具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。(2)晶体与非晶体的本质区别是晶体有自范性，非晶体无自范性。
3．晶胞(1)定义：晶胞是描述晶体结构的_________，是从晶体中“截取”出来的具有代表性的最小重复单位。(2)晶胞的特点　　　　 晶体中晶胞的排列——无隙并置相邻晶胞之间没有_________，所有晶胞_____排列，______相同。
(3)长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算——均摊法
(4)非长方体晶胞中不同位置的粒子数的计算
4．晶胞中粒子配位数的计算一个粒子周围最邻近的粒子的数目称为配位数。(1)晶体中原子(或分子)的配位数：若晶体中的微粒为同种原子或同种分子，则某原子(或分子)的配位数指的是与该原子(或分子)最接近且等距离的原子(或分子)的数目。(2)离子晶体的配位数：指一个离子周围最接近且等距离的异种电性离子的数目。
【正误辨析】(1)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。(　　)[提示]　√　由于晶体具有自范性，缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢得到修复，变为完美的立方体块。(2)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。(　　)[提示]　√　晶体有固定熔点，非晶体没有，可以通过测熔点区分晶体和非晶体，但最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验。
(3)将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中属于物理变化。(　　)[提示]　×　将蓝色的硫酸铜晶体放入浓硫酸中，生成硫酸铜、水，物质化学式发生变化，属于化学变化。(4)凡有规则外形的固体一定是晶体。(　　)[提示]　×　非晶体也有规则的外形，如玻璃，所以具有规则外形的固体不一定是晶体。晶体具有以下特点：有整齐规则的几何外形，有固定的熔点，有各向异性，只有同时具备这三个条件的才是晶体。(5)晶体有自范性但排列无序。(　　)[提示]　×　晶体有自范性且排列有序。
(6)晶胞全是平行六面体。(　　)[提示]　×　不一定，如有的晶胞呈六棱柱形。(7)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。(　　)[提示]　×　冰晶体中含有分子间作用力、氢键和共价键，碘晶体中含有分子间作用力和共价键。(8)液晶态也是物质的一种聚集状态。(　　)[提示]　√　液晶态是介于晶态和非晶态之间的一种聚集状态。(9)NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为8。(　　)[提示]　×　NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6。
1．(2025·河北衡水检测)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，有关玻璃态水的叙述中正确的是(　　)A．玻璃态水和固态冰都是晶体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．玻璃态水属于液晶，是介于液态和晶态之间的物质状态
微考点1　物质的聚集状态、晶体与非晶体
[答案]　C[解析]　玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，故玻璃态水不是晶体。因玻璃态水的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。玻璃态水不属于液晶，是水的一种特殊存在状态。
2．下列关于晶体的说法，不正确的是(　　)①晶体中粒子呈周期性有序排列，有自范性，而非晶体中粒子排列相对无序，无自范性　②含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体　③共价键可决定分子晶体的熔、沸点　④MgO和NaCl两种晶体中，MgO的离子键弱，所以其熔点比较低　⑤晶胞是晶体结构的基本单元，晶体内部的微粒按一定规律作周期性重复排列　⑥晶体尽可能采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定　⑦干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻A．①②③ B．②③⑦C．④⑤⑥ D．②③④
[答案]　D[解析]　晶体的自范性是粒子微观上周期性排列的宏观表现，因此非晶体排列无序，无自范性，①正确；金属晶体中含有金属阳离子，不属于离子晶体，②错误；分子晶体熔、沸点取决于分子间作用力，而非共价键，③错误；MgO中离子所带电荷多，半径小，离子键强，因此熔点比NaCl高，④错误；晶体中微粒周期性排列，晶胞是晶体结构的基本单元，⑤正确；晶体微粒间的作用力使其尽可能紧密堆积，⑥正确；干冰采用分子密堆积的排列方式，1个分子紧邻12个CO2分子，⑦正确；故答案选D。
关于晶体与非晶体的认识误区同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。 有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体不一定是晶体。例如，玻璃制品(非晶体)可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观、对称的外观。 具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。 晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
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(　　)
微考点2　晶胞的结构及相关计算
4．(2023·湖南选择考)科学家合成了一种高温超导材料，其晶胞结构如图所示，该立方晶胞参数为a pm。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是(　　)A．晶体最简化学式为KCaB6C6B．晶体中与K＋最近且距离相等的Ca2＋有8个C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
[析题·图文诠释]　[答案]　C
分析晶胞中粒子所处的位置，根据晶胞的结构确定粒子的共用情况，确定每个晶胞中占有该粒子的份额，利用“均摊法”计算每个晶胞中含有的粒子数，继而根据粒子个数比确定晶体的化学式。 根据晶胞中含有粒子数计算每个晶胞的质量m(晶胞)，根据晶胞参数计算晶胞的体积V(晶胞)，依据ρ＝m(晶胞)/V(晶胞)计算晶体的密度。 结合晶胞中含有原子数及原子半径，计算所有原子的总体积V(原子)；根据晶胞参数计算晶胞的体积V(晶胞)，依据V(原子)/V(晶胞)×100%计算原子的空间利用率。
考点二　不同类型晶体的结构与性质
1．分子晶体(1)定义：只含______的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以____________相互吸引，分子内原子之间以________结合。
(3)常见的分子晶体①所有________________，如水、硫化氢、氨、甲烷、卤化氢(HX)等。②部分______________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。③部分________________，如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。④几乎所有的____，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。⑤绝大多数_______的晶体，如苯、四氯化碳、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
(4)物理性质分子晶体熔、沸点较____，硬度较____，不导电，分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。
(5)分子晶体的结构特征
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冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 ml H2O的冰中，最多可形成____ml“氢键”。
2．共价晶体(1)相邻原子通过__________相互结合形成的晶体，整块晶体是一个____________________结构。(2)物理性质①共价晶体中，由于各原子均以强的_____键相结合，因此一般熔点很____，硬度很____，难溶于常见溶剂，一般不导电。②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越____，键能越____，晶体的熔点越____。
(3)常见共价晶体及物质类别①某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。③极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。
(4)常见共价晶体结构①金刚石晶体a．每个碳与相邻____个碳以共价键结合，形成__________结构，键角均为__________。
b．每个金刚石晶胞中含有____个碳原子，最小的碳环为___元环，并且不在同一平面，碳原子为_____杂化。
d．C原子数与C—C键数之比为______,12 g金刚石中有___ml共价键。e．密度＝_______________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。
②低温石英的结构中有顶角相连的____________形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性。另一种SiO2晶体晶胞结构如图：a．SiO2晶体中最小的环为______元环，即：每个环上有____个O，____个Si。
c．每个Si原子被_____个十二元环共用，每个O原子被____个十二元环共用。d．每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有_____个O原子。e．硅原子与Si—O共价键个数比为_____,1 ml SiO2晶体中有__ml共价键。f．密度＝_____________(a为晶胞棱长，NA为阿伏加德罗常数)。
③SiC、BP、AlN晶体a．每个原子与另外4个不同种类的原子形成__________结构。
c．若Si与C最近距离为d，则棱长(a)与最近距离(d)的关系：________。
3．离子晶体(1)离子键及其影响因素①概念：____________之间通过__________形成的化学键。②影响因素：离子所带电荷数越多，离子半径越小，离子键越___。提醒：离子键没有方向性和饱和性。
(2)离子晶体：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。(3)离子晶体的性质①熔、沸点_____，难挥发，硬度_____，难以压缩。②离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。③一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶。
(4)常见离子晶体的结构①NaCl晶胞NaCl晶胞如图所示，每个Na＋周围距离最近的Cl－有____个，构成________体，每个Cl－周围距离最近的Na＋有____个，构成_______体，由此可推知晶体的化学式为______。
②CsCl晶胞 离子间存在较强的离子键，使得晶体的硬度较大，难以压缩，具有较高熔点和沸点CaCl晶胞如图所示，每个Cs＋周围距离最近的Cl－有____个，每个Cl－周围距离最近的Cs＋有____个，它们均构成_______体，由此可推知晶体的化学式为______。
a．每个Cs＋(Cl－)周围距离最近的Cs＋(Cl－)有____个，构成正八面体。b．每个晶胞中实际拥有的Cs＋有____个，Cl－有____个。
③ZnS晶体a．1个ZnS晶胞中，有___个S2－，有___个Zn2＋。b．Zn2＋的配位数为____，S2－的配位数为____。
④CaF2晶体a．1个CaF2晶胞中，有____个Ca2＋，有____个F－。b．CaF2晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋的配位数是____，F－的配位数是____。
4．混合型晶体(1)石墨的结构特点——一层状结构
(2)石墨层状晶体中，层与层之间的作用力是____________，平均每个正六边形拥有的碳原子个数为____，碳原子采取的杂化方式是____。(3)像石墨这样的晶体，既有共价键，又有范德华力，同时存在类似金属键的作用力，这种具有共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体叫混合型晶体。
5．金属晶体(1)金属键①概念：“电子气理论”把金属键描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起。②成键粒子是____________和__________。
③金属键的强弱和对金属性质的影响a．金属键的强弱主要取决于金属元素的_________和__________。原子半径越大、价电子数越少，金属键越____；反之，金属键越____。b．金属键越强，金属的熔、沸点越____，硬度越____。如：熔点最高的金属是____，硬度最大的金属是____。提醒：金属键没有方向性和饱和性。
(2)金属晶体①在金属晶体中，原子间以________相结合。②金属晶体的性质：优良的导电性、导热性和延展性。
(3)金属晶体的物理性质及解释
6．过渡晶体(1)纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的__________。(2)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
表中四种氧化物晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
【正误辨析】(1)纯粹的典型晶体是没有的。(　　)[提示]　×　大多数晶体是过渡晶体，也有少数晶体是典型晶体。(2)SO3是分子晶体，晶体中绝对不含离子键。(　　)[提示]　×　SO3属于分子晶体，离子键成分的百分数很小。(3)由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体。(　　)[提示]　×　石墨是混合型晶体，不属于金属晶体。
(4)石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行。(　　)[提示]　√　石墨相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另一个平面。(5)Al2O3含有金属元素，属于离子晶体。(　　)[提示]　×　Al2O3是偏向共价晶体的过渡晶体。(6)由原子构成的晶体一定是共价晶体。(　　)[提示]　×　如氦气是由原子构成，但是分子晶体。
(7)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。(　　)[提示]　√　晶体中有阳离子不一定有阴离子，比如金属晶体，只要有阴离子一定有阳离子。(8)分子晶体中都含有共价键。(　　)[提示]　×　稀有气体分子晶体中不含共价键。(9)干冰升华时，碳氧共价键被破坏。(　　)[提示]　×　分子晶体发生物态变化时，破坏分子间作用力。
(10)共价晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键。(　　)[提示]　×　金刚石晶体中只含有非极性共价键。(11)常温下，金属单质都以金属晶体的形式存在。(　　)[提示]　×　金属汞在常温下为液体。(12)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。(　　)[提示]　×　有些金属晶体熔点很高，如钨，熔点达到几千度。
(13)碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和C60，其熔点由高到低的顺序为C60>金刚石>石墨。(　　)[提示]　×　石墨的熔点高于金刚石，金刚石的熔点又比C60的熔点高很多。(14)金属镁形成的晶体中，每个镁原子周围与其距离最近的原子有6个。(　　)[提示]　×　金属镁为六方最密堆积，配位数为12。
(15)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。(　　)[提示]　×　金属晶体的熔点有的很高，有的很低，有些比分子晶体的熔点低。如金属汞晶体的熔点比部分分子晶体的熔点低。(16)金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。(　　)[提示]　×　如AlCl3等属于分子晶体。
1．下列晶体分类中正确的一组是(　　)
微考点1　常见晶体类型及判断
[答案]　C[解析]　A项中固态Ar为分子晶体；B项中H2SO4为分子晶体、石墨是混合型晶体；D项中玻璃是非晶体。
2．(2025·广东广州第六中学月考)如图为几种晶体的晶胞的结构示意图，下列说法错误的是(　　)A．冰晶胞类似金刚石晶胞，冰晶胞内水分子间以共价键结合B．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数比为1∶2C．碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大D．金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为金刚石>MgO>碘单质
3．现有四组物质及熔点数据(℃)：
回答下列问题：(1)Ⅰ组属于____________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是____________________________________________。
(2)Ⅱ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)Ⅲ组中HF的熔点反常，其原因是________________________________________________________________________________。(4)Ⅳ组晶体可能具有的性质是________(填序号)。①硬度特别小 ②水溶液能导电③固体能导电 ④熔融状态能导电
[答案]　(1)共价　共价键　(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时消耗的能量更多(4)②④[解析]　(1)Ⅰ组物质的熔点很高，属于共价晶体，是由原子通过共价键形成的。(2)Ⅱ组都是碱金属，属于金属晶体，共同物理性质有①②③④。(3)HF中含有分子间氢键，故其熔点反常。(4)Ⅳ组物质都是碱金属形成的盐，属于离子晶体，可能具有②④两种性质。
[方法点拨]　判断晶体类型的两种常用方法(1)依据构成晶体的粒子和粒子间作用力判断。由阴、阳离子通过离子键形成的晶体为离子晶体；由原子通过共价键形成的晶体为共价晶体；由分子依靠分子间作用力形成的晶体为分子晶体；由金属阳离子、自由电子以金属键形成的晶体为金属晶体。(2)依据晶体的熔点判断。不同类型晶体熔点的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔点差别很大，如钨、铂等熔点很高，汞、铯等熔点很低。
4．(2022·山东卷)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是(　　)A．GaN的熔点高于AlNB．晶体中所有化学键均为极性键C．晶体中所有原子均采取sp3杂化D．晶体中所有原子的配位数均相同[答案]　A
微考点2　不同晶体熔、沸点的比较
[解析]　AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，均属于共价晶体；Al原子半径小于Ga，则N—Al的键长小于N—Ga，则N—Al的键能大于N—Ga，故GaN的熔点低于AlN，A错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，N—Al、N—Ga都是极性键，B正确；金刚石中C原子均采取sp3杂化；由于AlN、GaN与金刚石的成键结构相似，推测晶体中所有原子均采取sp3杂化，C正确；金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，推测晶体中所有原子的配位数也是4，D正确。
5．(2025·河北衡水高三检测)下列分子晶体中，关于熔、沸点高低的叙述正确的是(　　)A．Cl2>I2B．SiCl4PH3D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3[答案]　C[解析]　A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C项属于分子结构相似的情况，但分子间存在氢键的熔、沸点高；D项属于分子式相同，但分子结构不同的情况，支链少的熔、沸点高。
6．回答下列问题。(1)FeF3具有较高的熔点(高于1 000 ℃)，其化学键类型是________，FeBr3的相对分子质量大于FeF3的，但其熔点只有200 ℃，原因是____________________________________________________。(2)已知氨(NH3，熔点为－77.8 ℃、沸点为－33.5 ℃)，联氨(N2H4，熔点为2 ℃、沸点为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_______________________________。
[答案]　(1)离子键　FeF3为离子晶体，FeBr3的化学键以共价键为主，属于分子晶体(2)联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子(3)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
不同晶体的熔、沸点高低的比较 看物质所属晶体类型，一般情况下，晶体的熔、沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。 同类型晶体熔、沸点比较的思路。
1．(2024·江西卷，12,3分)NbO的立方晶胞如图，晶胞参数为a nm，P的分数坐标为(0,0,0)，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是(　　)A．Nb的配位数是6
2．(2024·黑吉辽卷，14,3分)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　)A．结构1钴硫化物的化学式为C9S8
C．晶胞2中距Li最近的S有4个D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体[答案]　B
3．(2024·安徽卷，14,3分)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价、La为＋3价。下列说法错误的是(　　)A．导电时，Ti和La的价态不变
C．与体心最邻近的O原子数为12D．导电时，空位移动方向与电流方向相反[答案]　B
4．(2024·湖北卷，11,3分)黄金按质量分数分级，纯金为24K。Au-Cu合金的三种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是(　　)A．Ⅰ为18K金B．Ⅱ中Au的配位数是12C．Ⅲ中最小核间距Au-Cu离子晶体>分子晶体5．立方体晶胞分摊粒子数的四条规律