高考化学一轮复习-晶体结构与性质（复习讲义）（全国通用）（解析版）

这是一份高考化学一轮复习-晶体结构与性质（复习讲义）（全国通用）（解析版），共47页。
02 \l "_Tc7022" 体系构建·思维可视
03 \l "_Tc306" 核心突破·靶向攻坚
\l "_Tc23645" 考点一 物质的聚集状态与晶体常识
\l "_Tc8741" 知识点1 物质的聚集状态
\l "_Tc5345" 知识点2晶体与非晶体
\l "_Tc8741" 知识点3晶胞组成的计算——均摊法
\l "_Tc8741" 知识点4晶体中原子坐标
\l "_Tc21155" 考向1 考查晶体与非晶体
【思维建模】鉴别晶体与非晶体的方法
\l "_Tc28902" 考向2 根据有关晶胞的计算 PAGEREF _Tc28902 \h
【思维建模】确定晶体的化学式技法——“均摊法”
\l "_Tc818" 考点二 常见晶体的结构与性质
\l "_Tc27137" 知识点1分子晶体 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点2共价晶体 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点3金属晶体 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点4离子晶体 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点5混合型晶体——石墨的结构特点 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点6过渡晶体 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc27137" 知识点7四种晶体的性质与判断 PAGEREF _Tc27137 \h
\l "_Tc18130" 考向1考查常见晶体的比较与晶体类型判断
\l "_Tc10653" 考向2考查晶体熔沸点高低的比较
【思维建模】晶体熔、沸点的比较方法
考点三 配位键、配合物、超分子 PAGEREF _Tc818 \h
知识点1配位键的形成及配合物的性质 PAGEREF _Tc27137 \h
知识点2超分子 PAGEREF _Tc28076 \h
考向1 配位键、配合物性质 PAGEREF _Tc18130 \h
考向2 超分子的结构、性质及其应用 PAGEREF _Tc10653 \h
\l "_Tc22970" 04 \l "_Tc24080" 真题溯源·考向感知

考点一 物质的聚集状态与晶体常识
\l "_Tc25045" 知识点1 物质的聚集状态
1．物质的聚集状态的存在形式
(1)通常物质有三态：固态、液态和气态。
(2)现代科技发现物质的聚集状态还有更多，如等电子体、离子液体、晶态、非晶态，以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
(3)物质三态的相互转化

2．等离子体
(1)定义。由大量带电微粒(离子、电子)和中性微粒(原子或分子)所组成的物质聚集体称为等离子体。
(2)特点。等离子体中正、负电荷数大致相等，总体来看等离子体呈准电中性。
(3)产生途径：高温、紫外线、x射线、y射线、高能电磁波的照射及大自然的天体现象等都能使气体变成等离子体。
(4)存在：存在于日光灯和霓虹灯的灯管里、蜡烛火焰里、极光和雷电里等
(5)性质。等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，使等离子体具有很好的导电性，很高的温度和流动性。
(6)应用：等离子体显示技术可以制造等离子体显示器，利用等离子体可以进行化学合成、核聚变等。
(7)使气体转变为等离子体的方法：高温加热气体或用紫外线、X射线和γ射线照射气体。
3．离子液体
(1)定义：在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体，也称为低温熔融盐。
(2)组成：(低温熔融盐)一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等(如图所示)，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。
4．介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态
(1)塑晶：在一定温度条件下，能保持固态晶体典型特征但具有一定塑性(即物体发生永久形变的性质)的一种物质聚集状态。
(2)液晶：在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的物质称液晶。在由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体状态。
得分速记
(1)构成物质三态的粒子不一定都是分子，还可以是原子或离子等，如水的三态都是由分子构成的，离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
(2)物质的聚集状态除了气态、液态和固态，还有晶态、非晶态，以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
\l "_Tc16775" 知识点2 晶体与非晶体
1．晶体与非晶体的本质差异
2.获得晶体的三条途径
(1)熔融态物质凝固。
(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
(3)溶质从溶液中析出。
3．晶体的特性
(1)自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
(2)各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
(3)固定的熔点。
4．晶体与非晶体的区分方法
5．非晶体、等离子体和液晶的比较
6．晶体的分类
(1)分类标准：根据晶体内部微粒的种类和微粒间相互作用的不同。
(2)分类
得分速记
(1)同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如水晶和石英玻璃。
(2)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。
(3)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。
(4)晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
\l "_Tc16775" 知识点3 晶胞组成的计算——均摊法
1．晶胞的概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，晶胞是晶体中最小的重复结构单元。
2．晶胞与晶体的关系：晶胞(微观)一般都是平行六面体，晶体(宏观)是由无数晶胞无隙并置而成。
(1)无隙：相邻晶胞之间无任何间隙。两个晶胞共用同一个平面：上面晶胞的下底面，就是下面晶胞的上底面。
(2)并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。即：将任意晶胞沿着晶胞的周期性排列方向移动到相邻或其他晶胞时，能够完全重合，过程中无须转动或改变方向。
(3)所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。
3．晶胞组成的计算方法
(1)如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有eq \f(1,n)属于这个晶胞。
①长方体(包括立方体)晶胞中不同位置的粒子数的计算。
②非长方体晶胞中粒子视具体情况而定
A．正三棱柱晶胞中：
B．六棱柱晶胞中：
C．石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq \f(1,3)。
(2)类比三种类型
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。
得分速记
(1)判断某种微粒周围等距且紧邻的微粒数目时，要注意运用三维想象法。如NaCl晶体中，Na＋周围的Na＋数目(Na＋用“○”表示)：
每个面上有4个，共计12个。
(2)常考的几种晶体主要有干冰、冰、金刚石、SiO2、石墨、CsCl、NaCl、K、Cu等，要熟悉以上代表物的空间结构。当题中信息给出与某种晶体空间结构相同时，可以直接套用某种结构。
5．晶胞计算公式(立方晶胞)
(1)晶体密度：a3ρNA＝NM
(a：棱长；ρ：密度；NA：阿伏加德罗常数的值；N：1 ml晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的个数；M：基本粒子或特定组合的摩尔质量)。
(2)金属晶体中体心立方堆积、面心立方堆积中的几组公式(设棱长为a)
①面对角线长＝eq \r(2)a。
②体对角线长＝eq \r(3)a。
③体心立方堆积4r＝eq \r(3)a(r为原子半径)。
④面心立方堆积4r＝eq \r(2)a(r为原子半径)。
(3)空间利用率＝eq \f(晶胞中微粒体积,晶胞体积)×100%。
6．晶胞密度的计算
(1)计算晶体密度的方法
(2)计算公式：ρ＝＝
(3)晶胞的体积：V＝Sh(S为底面积，h为高)
①立方体晶胞：V＝a3
②长方体晶胞：V＝abc
③正三棱柱晶胞：V＝a2hsin60°＝

④正六棱柱晶胞：V＝6×a2hsin60°＝
⑤六方最密堆积晶胞：V＝a2sin60°×2h＝2××a2sin60°＝a3
得分速记
(1)以一个晶胞为研究对象，根据m＝ρ·V，其一般的计算规律和公式可表示为：eq \f(M,NA)×n＝ρ×a3，其中M为晶体的摩尔质量，n为晶胞所占有的粒子数，NA为阿伏加德罗常数，ρ为晶体密度，a为晶胞参数。
(2)对非立方体晶胞计算晶胞体积时可以根据具体晶胞计算如长方体的体积＝长×宽×高＝底面积×高。
7．原子空间利用率的计算
(1)已知晶体密度(ρ)求空间利用率
若1个晶胞中含有x个微粒，则1 ml晶胞中含有x ml 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对分子质量)；1个晶胞的质量为ρV g(V为晶胞的体积)，则1 ml晶胞的质量为ρVNA g，因此有xM＝ρVNA。
晶胞体积V＝eq \f(xM,ρNA)，晶胞含粒子体积V0＝x×eq \f(4,3)πr3。故空间利用率＝eq \f(V0,V)×100%＝eq \f(x×\f(4,3)πr3,\f(xM,ρNA))＝eq \f(4πr3ρNA,3M)。
(2)已知晶胞结构求空间利用率
①简单立方结构
空间利用率＝eq \f(\f(4,3)πr3,8r3)×100%≈52%
②体心立方结构
空间利用率＝eq \f(2×\f(4,3)πr3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,\r(3))r))3)×100%≈68%
③面心立方结构
如图所示，原子的半径为r，面对角线为4r，a＝2eq \r(2)r，V晶胞＝a3＝(2eq \r(2)r)3＝16eq \r(2)r3，1个晶胞中有4个原子，则空间利用率＝eq \f(V球,V晶胞)×100%＝eq \f(4×\f(4,3)πr3,16\r(2)r3)×100%≈74%。
得分速记
(1)1pm＝10－12m＝10－10cm
(2)1nm＝10－9m＝10－7cm
(3)1μm＝10－6m＝10－4cm
\l "_Tc16775" 知识点4 晶体中原子坐标
1．构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型
从最简单的晶胞——简单立方堆积的晶胞模型入手，构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型。
简单立方堆积的晶胞中8个顶点的微粒是完全一致的，因此可以任意选择一个原子为坐标原点。以立方体的三个棱延长线构建坐标轴，以晶胞边长为1个单位长度。由此可得如图所示的坐标系。
其他晶胞也可以采用这种方式构建。如六方最密堆积模型的晶胞按此法构建x轴和y轴，只不过夹角不是90°，而是120°或60°。
2．简单立方体模型的原子分数坐标与投影图
(1)原子分数坐标：原子2为(0，0，0)，因为其他顶点与2完全相同，所以其他顶点的分数坐标都为(0，0，0)。
(2)x、y平面上的投影图如图所示。
3．体心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图
(1)原子分数坐标：1～8的分数坐标为(0，0，0)， 9的分数坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，\f(1,2)))。
(2)x、y平面上的投影图如图所示。
4．面心立方晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图
(1)原子分数坐标：0(0，0，0)，1和2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))，3和4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))，5和6eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0，\f(1,2)，\f(1,2)))。
(2)x、y平面上的投影图如图所示。
5．金刚石晶胞结构模型的原子分数坐标与投影图
(1)若a原子为坐标原点，晶胞边长的单位为1，则原子1、2、3、4的分数坐标分别为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)，\f(3,4)，\f(3,4)))、eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(3,4)，\f(1,4)))。
(2)x、y平面上的投影图为。
(3)沿体对角线的投影图为。
(4)沿体对角线切开的剖面图为。
\l "_Tc17630" 考向1 考查晶体与非晶体
例1下列关于晶体性质的叙述不正确的是( )
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形
B．晶体的各向异性和对称性是矛盾的
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
【答案】B
【解析】晶体在不同方向上物质粒子的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是微观粒子按一定规律呈周期性重复排列，两者没有矛盾，故B错误；构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，则晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，故C正确；由于晶体在不同方向上物质粒子的排列情况不同，即为各向异性，具有特定的方向性，故D正确。
思维建模 鉴别晶体与非晶体的方法
(1)观察外观：晶体有规则的几何外形，而非晶体没有。
(2)测定熔点是否固定：晶体有固定熔点，而非晶体没有。
(3)测定是否具有各向异性：晶体有各向异性，而非晶体没有。
(4)X－射线衍射法(最科学可靠的方法)：晶体能使X－射线发生衍射(得到分立的斑点或明锐的谱线)，而非晶体只能散射(得到连续的谱线)。
【变式训练1·变考法】自范性指能自发呈现多面体外形的性质，下列固体具有自范性的是( )
A．玛瑙 B．白磷 C．玻璃 D．石蜡
【答案】B
【解析】A项，晶体具有自范性，玛瑙不是晶体，A错误；B项，晶体具有自范性，白磷是分子晶体，B正确；C项，晶体具有自范性，玻璃不是晶体，C错误；D项，晶体具有自范性，石蜡不是晶体，D错误；故选B。
【变式训练2·变载体】下列关于晶体的叙述不正确的是( )
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质
B．玻璃和水晶都是晶体，有固定的熔沸点
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性
【答案】B
【解析】A项，晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体几何外形的性质，故A正确；B项，水晶是晶体，而玻璃是非晶体，故B错误；C项，构成晶体的粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列，则晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性重复排列的必然结果，故C正确；D项，由于晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，具有特定的方向性，故D正确。故选B。
【变式训练3·变载体】下列关于准晶的说法正确的是( )
A．准晶和晶体可以通过射线衍射实验加以区别 B．准晶具有良好的导电、导热性
C．自然界中不存在天然条件下形成的准晶 D．已知的准晶中都含有共价键
【答案】A
【解析】A项，晶体具有自范性，而准晶不具有自范性，可以通过X射线衍射实验加以区别，A项正确；B项，准晶具有各向异性，不具有良好的导电、导热性，B项错误；C项，自然界中存在天然条件下形成的准晶，如Al65Cu23Fe12，C项错误；D项，已知的准晶中不一定含有共价键，如Al65Cu23Fe12中没有共价键，D项错误；故选A。
\l "_Tc16322" 考向2 根据有关晶胞的计算
例2(2025·安徽马鞍山高三模拟)钛氧化物由于其储量丰富、结构稳定而被广泛应用于电化学存储。科学家通过改造金红石相TiO2最终形成岩盐相纳米晶体，可用于大量储锂和储钠，为钠锂离子电池的续航问题提供了新思路。如图所示，为该晶体释放与储存锂钠离子的过程，下列叙述正确的是( )
A．X晶体的化学式为
B．O原子周围最近的O原子有8个
C．已知A原子的坐标为，原子坐标为，则C原子的坐标为
D．若X为储锂晶体，其密度为
【答案】C
【解析】A项，根据X的晶胞图可知，有4个位于棱上、有6个位于面心，则的个数为：；Ti原子有8个位于顶点、有4个位于面心、有1个位于体心，则Ti原子有个数为：；O原子有16个位于棱上、有4个位于面心、有2个位于体心，则O原子有个数为：；得到X晶体的化学式为，A错误；B项，O原子周围最近的O原子为：体心O原子到面心O原子的距离为，其个数为4个，B错误；C项，根据A原子的坐标为、B原子坐标为可知坐标方向为：，则可得到C原子的坐标为，C正确；D项，根据，若X为储锂晶体，则其密度为，D错误；故选C。
思维建模 确定晶体的化学式技法——“均摊法”
“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用，那么每个晶胞对这个原子分得份额就是(1/n)。常见考题里涉及的晶胞有立方晶胞、六方晶胞、三棱晶胞，以立方晶胞最为常见。
(1)立方晶胞：每个顶点上的粒子被8个晶胞共用，每个粒子只有(1/8)属于该晶胞；每条棱上的粒子被4个晶胞共用，每个粒子只有(1/4)属于该晶胞；每个面心上的粒子被2个晶胞共用，每个粒子只有(1/2)属于该晶胞；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
(2)六方晶胞：每个顶点上的粒子被6个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
(3)三棱晶胞：每个顶点上的粒子被12个晶胞共用；每条横棱上的粒子被4个晶胞共用；每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用；每个面心上的粒子被2个晶胞共用；晶胞内的粒子完全属于该晶胞。
【证据推理与模型认知】【变式训练1】(2025·辽宁沈阳三模)Li+替代MgO晶体中部分Mg2+的位置，但由于二者的离子半径和化合价不同会导致部分脱离形成“氧空位”以保证晶体的电中性。晶胞结构如下图，密度为ρg· cm-3，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中错误的是( )
A．晶体中与O2-最近且等距的Mg2+有6个
B．晶胞的边长为
C．若a为晶胞顶点，则c位于棱心
D．若b处Mg2+被Li+计替代，则该物质的化学式为LiMg3O4
【答案】D
【解析】A项，由晶胞的结构可知，晶体中与O2-最近且等距的Mg2+位于其上下左右前后，共6个，A正确；B项，设晶胞的边长为apm，根据均摊法，晶胞中含有O2-的数目为8×+6×=4，Mg2+离子的数目为12×+1=4，则晶胞的质量为，晶胞的体积为a3×10-30cm3，则ρ===，a=，B正确；C项，由晶胞的结构可知，若a为晶胞顶点，则c位于棱心，C正确；D项，若b处Mg2+被Li+替代，部分O2-脱离形成“氧空位”，则该物质的化学式为LiMg3O3.5，D错误；故选D。
【证据推理与模型认知】【变式训练2】(2025·安徽高三模拟预测)二氧化铈(CeO2)是一种重要的催化剂，在其立方晶胞中掺杂Y2O3，Y3+占据原来Ce4+的位置，可以得到更稳定的结构。已知：CeO2晶胞中Ce4+与最近的的核间距为apm；O2-的空位率。(设NA为阿伏加德罗常数的值)
下列叙述正确的是( )
A．CeO2晶胞中Ce4+的配位数是4 B．CeO2的晶胞参数为
C．“掺杂新晶体”中O2-的空缺率为 D．CeO2的晶体密度
【答案】C
【解析】A项，CeO2晶胞中Ce4+的配位数是8，以上底面面心Ce为例，上、下各有4个O2-，A错误；B项，Ce4+与最近的O2-的核间距是晶胞体对角线的四分之一，即CeO2的晶胞参数为，B错误；C项，CeO2晶胞中Ce4+的个数为8×＋6×=4、O2-的个数为8，按掺杂Y2O3的新晶体中，一个晶胞中含有Ce4+数目为，含有Y3+数目为，由电荷守恒可判断，含有O2-数目为7.2，因此平均每个晶胞氧空位数为0.8，O2-的空缺率为，C正确；D项，CeO2的晶体密度为，D错误；故选C。
【证据推理与模型认知】【变式训练3】(2025·安徽高三模拟预测)是一种超导材料，其立方晶胞如图所示，设阿伏加德罗常数为，以晶胞参数为单位长度建立的直角坐标系(如图)，1号原子的坐标为，下列说法错误的是( )
A．晶胞的空间利用率为
B．晶胞中与K原子距离相等且最近的Se原子有8个
C．1号原子与3号原子之间的距离为
D．若1号原子与2号原子的距离为c nm，则2号原子坐标为
【答案】A
【解析】A项，根据均摊法可知，该晶胞中含K原子个数为，含Fe原子个数为，含Se原子个数为，晶胞中K原子的总体积为，Fe原子的总体积为，Se原子的总体积为，则晶胞的空间利用率为，A错误；B项，由晶胞结构图可知，K原子位于体心和顶点，Se位于体内和棱上，以中心K原子来看，晶胞中与K原子距离相等且最近的Se原子有8个，B正确；C项，1号原子的坐标为，3号原子的坐标为，根据空间中两点间的距离公式可得1号原子与3号原子之间的距离为，C正确；D项，若1号原子与2号原子的距离为c nm，1号原子的坐标为，2号原子在z轴上，结合晶胞结构和坐标轴方向，可知2号原子坐标为，D正确；故选A。

考点二 常见晶体的结构与性质
知识点1分子晶体
1．概念及粒子间作用力
2．堆积方式
3．常见分子晶体及物质类别
4．结构模型
知识点2共价晶体
1．共价晶体的结构特点
2．结构模型
得分速记
(1)共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在；而分子晶体中存在真实的分子。
(2)共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如SiO2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1∶2。而分子晶体的化学式表示真实的组成。
(3)由原子构成的晶体不一定是共价晶体，如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。
知识点3金属晶体
1．金属晶体
2．用电子气理论解释金属的性质
3．结构模型
知识点4离子晶体
1．离子晶体
2．离子晶体的性质
3．结构模型
得分速记
(1)离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。
(2)离子晶体中除离子键外不一定不含其他化学键，如NaOH晶体中还含有极性共价键，Na2O2晶体中还含有非极性共价键。
(3)由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。
(4)含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属阳离子。
(5)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示其分子组成。
知识点5混合型晶体——石墨的结构特点
1．晶体模型


2．结构特点——层状结构
(1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。
(2)层与层之间靠范德华力维系。
(3)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
3．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。
4．性质：熔点很高、质软、易导电等。
知识点6过渡晶体
纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。
(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表。
由表中数据可知，以上4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些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。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如 Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。
(3)像第三周期后几种元素的氧化物如P2O5、SO3、Cl2O7等都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小了，而且共价键也不再贯穿整个晶体，而是局限于晶体微观空间的一个个分子中了。
知识点7四种晶体的性质与判断
1．四种晶体类型比较
2．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：共价晶体>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)共价晶体
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
①一般地说，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>NaCl>CsCl。
②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、沸点越高，硬度越大。
(3)分子晶体
①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、沸点反常得高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②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。
③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。
④同分异构体支链越多，熔、沸点越低。如CH3CH2CH2CH2CH3>CH3CH(CH3)CH2CH3>CH3C(CH3)2CH3。
(4)金属晶体
金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：NaNaCl>NaBr
C．邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸 D．生铁>纯铁>钠
【答案】B
【解析】A项，同属于原子晶体，熔、沸点高低，主要看共价键的强弱，显然对键能而言，晶体硅C>H
B．PO43-与NH4+的空间构型相同
C．阴离子配合物中含有的化学键是共价键和氢键
D．该超分子组装体所含元素的基态原子未成对电子数为2的只有一种
【答案】B
【解析】A项，同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故邻苯二脲基元中元素的第一电离能：N>O>C；H原子半径小，对核外电子的吸引能力强，所以H第一电离能大于C，故第一电离能顺序为：N＞O＞H＞C，A错误；B项，PO43-的中心原子P原子的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；NH4+的中心原子N原子的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形，B正确；C项，氢键是分子间作用力，不是化学键，C错误；D项，所含元素为H、C、N、O，基态H原子的未成对电子数为1，基态N原子的未成对电子数为3，基态C、O原子的未成对电子数均为2，D错误；故选B。
【变式训练1·变载体】(2025·湖北武汉高三模拟预测)我国某科研团队利用具有构象自适应特性的二氢吩嗪(图1)配体与二价钯离子成功构筑了对卤素离子(Cl-、Br-、I-)具有极强结合能力的超分子配位笼，该配位笼能够从中提取(图2)。
下列说法错误的是( )
A．二氢吩嗪的核磁共振氢谱有4组峰
B．二氢吩嗪的亲水性强于
C．该配位笼对Cl-有极强的结合能力原因可能是其合适的空腔环境
D．该配位笼可能会促进CHCl3中C-Cl键的断裂，实现脱氯
【答案】A
【解析】A项，由二氢吩嗪的结构简式可知，该物质有3种等效氢原子，核磁共振氢谱有3组峰，A错误；B项，二氢吩嗪含有N-H键，能与水分子形成分子间氢键，增大其水溶性，B正确；C项，根据题给信息，类比冠醚识别碱金属离子形成超分子，可知该超分子配位笼对卤素离子有极强的结合能力的原因可能是其合适的空腔环境，C正确；D项，根据题给信息知，二氢吩嗪配体与二价钯离子能构筑对卤素离子(Cl-、Br-、I-)具有极强结合能力的超分子配位笼，则该配位笼可能会促进中CHCl3中C-Cl断裂，实现脱氯，D正确；故选A。
【变式训练2·变考法】 (2025·陕西省渭南市高三一模)某种超分子的结构如图所示(已知：-Me为甲基)。下列说法正确的是( )

A．电负性：F>O>N>H>C
B．该超分子中涉及的元素均为元素周期表p区元素
C．超分子具有分子识别和自组装的特征
D．该超分子形成的B—N配位键中，B原子提供孤电子对
【答案】C
【解析】A项，电负性：F>O>N >C>H，A项错误；B项，H元素属于元素周期表区元素，B项错误；C项，超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体，具有分子识别和自组装的特征，C项正确；D项，该超分子形成的B-N配位键中，N原子提供孤电子对，B提供空轨道，D项错误；故选C。
【变式训练3·变题型】(2025·北京海淀三模)超分子指多个分子组合在一起形成的具有特定结构和功能的聚集体，超分子内部分子之间通过非共价键相结合。冠醚是大环多醚类物质的总称，可由不同大小的空穴适配不同大小的阳离子。下图为常见的三种冠醚结构。冠醚a可适配C2+，冠醚c可适配K+。
(1) C2+能形成KCF3晶体，结构如图所示。
①C2+的价层电子排布式为 。
②KCF3晶体中每个小正八面体的顶点均为F-，距离K+最近的F-有 个。
③该晶体密度为ρg· cm-3，阿伏伽德罗常数为NA。该晶胞的边长为 pm。()
(2)某分子(结构如图所示)能与冠醚b形成一种分子梭。
①比较位点1和位点2中的C-N-C键角的大小，并说明理由： 。
②可以通过加入酸或碱使冠醚b在该分子梭的位点1和位点2之间来回移动。加酸后，冠醚b移动到位点2，此时冠醚b与位点2之间的作用力类型为 (填字母序号)。
a．共价键 b．离子键 c．静电相互作用 d．氢键
(3)由于KMnO4在烯烃中的溶解度较小，其水溶液对烯烃的氧化速率较慢。若将环己烯溶于冠醚c后再加入KMnO4溶液，则环己烯能迅速被氧化，原因是 。
【答案】(1) 3d7 12
(2)C-N-C键角：位点1＞位点2；位点1处N为sp2杂化，键角约为120°，位点2处N为sp3杂化，且含有1个孤电子对，键角小于109° cd
(3)冠醚c易溶于环己烯且适配K+，增大K+在环己烯中的溶解度，为了平衡电荷，MnO4-进入环己烯层，在环己烯中的浓度(溶解度)增大，氧化环己烯的反应速率增大
【解析】(1)①C是27号元素，故C2+的价电子排布式为3d7；②KCF3晶体中每个小正八面体的顶点均为F-，F-位于正六面体的棱心，K+位于正六面体体心，故距离K+最近的F-有12个；③一个晶胞含有1个KCF3，晶胞质量，设该晶胞的棱长为apm，体积为，由晶体密度，可得；
(2)①位点1中N原子为sp2杂化，键角约为120°，位点2中N原子为sp3杂化，且含有1个孤电子对，键角小于109°，故 C-N-C键角的大小为：位点1＞位点2；②该分子梭可以通过加入酸或碱使冠醚c在位点1和位点2之间来回移动，说明冠醚c与位点2之间的相互作用为静电相互作用和氢键，故选cd；
(3)反应速率加快是因为增大了高锰酸根离子在环己烯中的浓度，故原因为：冠醚c易溶于环己烯且适配K+，增大K+在环己烯中的溶解度，为了平衡电荷，MnO4-进入环己烯层，在环己烯中的浓度(溶解度)增大，氧化环己烯的反应速率增大。
1．(2025•湖北卷，5，3分)下列说法错误的是( )
A．胶体粒子对光线散射产生丁达尔效应
B．合成高分子是通过聚合反应得到的一类纯净物
C．配位化合物通过“电子对给予-接受”形成配位键
D．超分子可以由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成
【答案】B
【解析】A项，胶体粒子对光线散射产生丁达尔效应，正确描述了丁达尔效应的成因，A正确；B项，合成高分子通过聚合反应生成，但由于聚合度不同，分子链长度和分子量存在差异，因此是混合物而非纯净物，B错误；C项，配位键的形成本质是电子对给予-接受，符合配位化合物的定义，C正确；D项，超分子由多种分子通过分子间相互作用(如氢键、静电作用、以及金属离子与分子间的弱配位键等)形成，D正确；故选B。
2．(2025·安徽卷，12，3分)碘晶体为层状结构，层间作用为范德华力，层间距为。下图给出了碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A．碘晶体是混合型晶体 B．液态碘单质中也存在“卤键”
C．127g碘晶体中有NA个“卤键” D．碘晶体的密度为
【答案】A
【解析】A项，碘晶体中，分子间是“卤键”(类似氢键)，层与层间是范德华力，与石墨不同(石墨层内只存在共价键)所以碘晶体是分子晶体，A错误；B项，由图可知，题目中的“卤键”类似分子间作用力，只不过强度与氢键接近，则液态碘单质中也存在类似的分子间作用力，即“卤键”，B正确；C项，由图可知，每个I2分子能形成4条“卤键”，每条“卤键”被2个碘分子共用，所以每个碘分子能形成2个“卤键”，127g碘晶体物质的量是0.5ml，“卤键”的个数是，C正确；D项，碘晶体为层状结构，所给区间内4个碘原子处于面心，则每个晶胞中碘原子的个数是，晶胞的体积是，密度是，D正确；故选A。
3．(2025·江苏卷，4，3分)在溶有15-冠()的有机溶剂中，苄氯()与NaF发生反应：
下列说法正确的是( )
A．苄氯是非极性分子 B．电负性：
C．离子半径： D．X中15-冠与Na+间存在离子键
【答案】C
【解析】A项，苄氯分子含有饱和C原子，且饱和碳原子连有三种不同的基团，分子空间结构不对称，故苄氯为极性分子，A错误；B项，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，故电负性：，B错误；C项，电子层结构相同时，离子半径随原子序数增大而减小，故离子半径：，C正确；D项，15-冠-5是分子，与阳离子Na+之间不存在离子键，二者通过非共价键形成超分子，D错误；故选C。
4．(2025·甘肃卷，9，3分)我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a)，该分子和客体分子(CH3)4NCl可形成主客体包合物：(CH3)4N+被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是( )
A．主体分子存在分子内氢键 B．主客体分子之间存在共价键
C．磺酸基中的S—O键能比小 D．(CH3)4N+和(CH3)4N中N均采用sp3杂化
【答案】B
【解析】A项，主体分子内羟基与磺酸基相邻较近，磺酸基中含有羟基的结构，可以形成分子内氢键，A正确；B项，主体与客体间通过非共价键形成超分子，B错误；C项，已知单键的键能小于双键，则S-O的键能比S=O键能小，C正确；D项，N原子价电子数为5，(CH3)4N+中N有4条σ键，失去1个电子形成阳离子，无孤对电子，采用sp3杂化，(CH3)4N中N有3条σ键，1对孤对电子，价层电子对数为4，采用sp3杂化，D正确；故选B。
5．(2025·广东卷，1，2分)在法拉第发现苯200周年之际，我国科学家首次制备了以金属M为中心的多烯环配合物。该配合物具有芳香性，其多烯环结构(如图)形似梅花。该多烯环上( )
A．键是共价键 B．有8个碳碳双键
C．共有16个氢原子 D．不能发生取代反应
【答案】A
【解析】A项，C和H原子间通过共用电子对形成的是共价键，A正确；B项，该配合物具有芳香性，存在的是共轭大π键，不存在碳碳双键，B错误；C项，根据价键理论分析，该物质有10个H原子，C错误；D项，大π键环上可以发生取代反应，D错误；故选A。
6．(2025·浙江1月卷，13，3分)某化合物Fe(NH3)2Cl2的晶胞如图所示，下列说法不正确的是( )
A．晶体类型为混合晶体 B．NH3与二价铁形成配位健
C．该化合物与水反应有难溶物生成 D．该化合物热稳定性比FeCl2高
【答案】D
【解析】A项，由图可知，Fe(NH3)2Cl2晶体中存在离子键、配位键、分子间作用力，具有分子晶体和离子晶体的特性，属于混合晶体，A正确；B项，NH3与二价铁通过配位健形成[Fe(NH3)2]2+，B正确；C项，Fe(NH3)2Cl2与水反应可以生成Fe(OH)2沉淀，方程式为Fe(NH3)2Cl2+2H2O=Fe(OH)2↓+2NH4Cl，C正确；D项，Fe(NH3)2Cl2中[Fe(NH3)2]2+离子半径大于Fe2+，[Fe(NH3)2]2+与Cl-之间的键能小于Fe2+与Cl-之间的键能，Fe(NH3)2Cl2热稳定性小于FeCl2，D错误；故选D。
7．(2025·陕晋青宁卷，8，3分)一种负热膨胀材料的立方晶胞结构如图，晶胞密度为dρg· cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法错误的是( )
A．沿晶胞体对角线方向的投影图为
B．Ag和B均为sp3杂化
C．晶体中与Ag最近且距离相等的Ag有6个
D．Ag和B的最短距离为
【答案】A
【解析】A项，由晶胞图可知，晶胞中Ag位于体心，B位于顶点，C、N位于体对角线上，沿晶胞体对角线方向投影，体对角线上的原子投影到中心(重叠)，其余6个顶点原子分别投影到六元环的顶点上，其他体内的C、N原子抽影响到对应顶点原子投影与体心的连线上，则投影图为，A错误；B项，Ag位于体心，与周围4个N原子原键，价层电子对数为4，且与4个N原子形成正四面体，则Ag为sp3杂化；由晶胞中成键情况知，共用顶点B原子的8个晶胞中，有4个晶胞中存在1个C原子与该B原子成键，即B原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，B正确；C项，晶胞中Ag位于体心，与Ag最近且距离相等的Ag就是该晶胞上、下、左、右、前、后6个相邻的晶胞体心中的Ag原子，为6个，C正确；D项，B位于顶点，其个数为，Ag、C、N均位于晶胞内，个数分别为1、4、4，由晶胞密度可知晶胞参数a=，Ag和B的最短距离为体对角线的一半，即，D正确；故选A。
8．(2025·重庆卷，8，3分)化合物X的晶胞如图所示，下列叙述正确的是( )
A．X中存在π键 B．X属于混合型晶体
C．X的化学式可表示为C3N4 D．X中C原子上有1对孤电子对
【答案】C
【解析】由图可知，晶胞中C原子的个数是，N位于晶胞内部，个数为4，则晶胞化学式为C3N4。A项，C、N均以单键连接，晶胞中不含π键，A错误；B项，晶胞内只存在共价键，不是混合型晶体，B错误；C项，晶胞化学式为C3N4，C正确；D项，位于面心的C原子，与周围4个氮原子(位于两个晶胞内)相连，其配位数为4，不存在孤独电子，D错误；故选C。
9．(2025•辽吉黑内卷，9，3分)NaxWO3晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，当时，其立方晶胞结构如图。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是( )
A．与W最近且等距的O有6个 B．x增大时，W的平均价态升高
C．密度为时，x=0.5 D．空位数不同，吸收可见光波长不同
【答案】B
【解析】A项，W位于立方体的顶角，以顶角W为例，在此晶胞内，离该顶角最近且距离相等的O原子位于该顶角所在3条棱的棱心，由于该顶角在8个晶胞里，而棱上的原子被4个晶胞共有，所以与W最近且距离相等的O原子有，故A正确；B项，O元素化合价为-2价，负化合价总数为-6，设W元素的平均化合价为y，据正负化合价代数和为0可得：-6+y+x=0，y=6-x，x的值增大y减小，即W元素的平均化合价降低，故B错误；C项，时，立方晶胞中W个数为、O个数为，若x=0.5，晶胞质量为，晶胞体积为，则密度，所以密度为时，x=0.5，故C正确；D项，NaxWO3 晶体因x变化形成空位而导致颜色各异，即空位数不同，吸收的可见光波长不同，故D正确；故选B。
10．(2025•河北卷，11，3分)SmCk(k＞1)是一种具有优异磁性能的稀土永磁材料，在航空航天等领域中获得重要应用。SmCk的六方晶胞示意图如下，晶胞参数、，M、N原子的分数坐标分别为、。设是阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是( )
A．该物质的化学式为SmC5 B．体心原子的分数坐标为
C．晶体的密度为 D．原子Q到体心的距离为
【答案】D
【解析】A项，由晶胞图知，白球位于体心，晶胞中数目为1，黑球位于顶角、棱心、体内，晶胞中数目为，结合题意知，白球为Sm、黑球为C，该物质化学式为SmC5，A正确；B项，体心原子位于晶胞的中心，其分数坐标为，B正确；C项，每个晶胞中含有1个“”，晶胞底面为菱形，晶胞体积为，则晶体密度为，C正确；D项，原子Q的分数坐标为，由体心原子向上底面作垂线，垂足为上底面面心，连接该面心与原子Q、体心与原子Q可得直角三角形，则原子Q到体心的距离，D错误；故选D。
11．(2025•云南卷，13，3分)()ScO3是优良的固态电解质材料，Ce4+取代部分La3+后产生空位，可提升Li+传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(O2-未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是( )
A．每个晶胞中O2-个数为12
B．该晶胞在yz平面的投影为
C．Ce4+取代后，该电解质的化学式为()ScO3
D．若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等
【答案】C
【解析】A项，由晶胞结构可知，Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面心，由均摊法算出其原子个数为，由晶体的化学式()ScO3可知，O原子的个数是Sc的4倍，因此，每个晶胞中O2-个数为12，A正确；B项，由晶胞结构可知，该晶胞在yz平面的投影就是其前视图，B正确；C项，Ce4+取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为(Li0.45-yLa0.85-yCey)ScO3，C错误；D项，Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等，D正确；故选C。
12．(2025•河南卷，9，3分)自旋交叉化合物在分子开关、信息存储等方面具有潜在的应用价值。某自旋交叉化合物的结构及在氯气气氛下的热重曲线分别如图1和图2所示。该化合物的相对分子质量(x为整数)。
下列说法正确的是( )
A．x=1 B．第一电离能：C＜N＜O
C．该化合物中不存在离子键 D．该化合物中配位数与配体个数相等
【答案】A
【解析】A项，该化合物在氦气的气氛中加热，先失去CH3OH，若x=1，CH3OH的质量分数为，结合图像可知，该化合物中x=1，A正确；B项，同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但N原子2p轨道为半充满稳定结构，第一电离能：N>O>C，B错误；C项，该化合物中，配离子与NO3-之间为离子键，C错误；D项，该化合物中，根据O、N原子成键数可知，O-Fe为共价键，N-Fe为配位键，配位数为与中心原子或离子键合的原子总数，因此配位数为6，配体为与中心原子或离子形成配位键的分子或离子个数，因此配体个数为2，D错误；故选A。
13．(2025·浙江1月卷，17)(2)某化合物的晶胞如图。
①化学式是 ；
②将0.01ml该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中，实验现象是 (从酸碱性和溶解性角度推测)。
(3)两分子H3PO4(Ka3=4.8×10-13)脱水聚合得到一分子H4P2O7(Ka3=2.0×10-7)，从PO43-、HP2O73-的结构角度分析Ka3差异的原因 。
【答案】(2) Ca3PCl3 溶液变蓝，有气体放出
(3) H3PO4中含有1个非羟基氧，H4P2O7含有2个非羟基氧，非羟基氧越多越易电离出氢离子
【解析】(2)①根据均摊原则，晶胞中Cl原子数、P原子数、Ca原子数，所以化学式是Ca3PCl3；②Ca3PCl3中P显-3价，将0.01ml该化合物加入到含少量石蕊的10mLH2O中，反应生成氯化钙、氢氧化钙、PH3气体，溶液呈碱性，实验现象是溶液变蓝，有气体放出。(3)H3PO4中含有1个非羟基氧，H4P2O7含有2个非羟基氧，非羟基氧越多越易电离出氢离子，所以H4P2O7的Ka3大于H3PO4的Ka3。
14．(2025•山东卷，16) (3)可用作合成氨催化剂、其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为apm)。
①晶胞中原子的半径为 pm。
②研究发现，晶胞中阴影所示m，n两个截面的催化活性不同，截面单位面积含有原子个数越多，催化活性越低。m，n截面中，催化活性较低的是 ，该截面单位面积含有的原子为 个∙pm-2。
【答案】(3) n
【解析】(3)①为体心立方晶胞，晶胞边长为a pm，体对角线长度为，体心立方晶胞中Fe原子半径r与体对角线关系为4r=，因此Fe原子的半径为。②m截面面积Sm=a2pm2，每个角原子被4个相邻晶胞共享 (二维共享)，如图所示：，每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面，所含原子数为，单位面积原子数为个pm-2，n截面面积为pm2，每个角原子被4个相邻晶胞共享，体心原子完全属于本截面，所含原子数为，单位面积原子数为个∙pm-2，因此催化活性较低的是n截面，该截面单位面积含有的Fe原子为个∙pm-2。考点要求
考查形式
2025年
2024年
2023年
物质的聚集状态与晶体常识
选择题
非选择题
重庆卷T8，3分
湖南卷T7，3分
湖北卷T9，3分
河北卷T11，3分
云南卷T13，3分
河南卷T9，3分
陕晋宁青卷T8，3分
辽吉黑蒙卷T9，3分
北京卷T15(3)
山东卷T16(3)
浙江1月卷T17(2)
广西卷T1，3分
重庆卷T10，3分
江西卷T12，3分
湖北卷T11，3分
河北卷T12，3分
全国乙卷T35，6分
常见晶体的结构与性质
选择题
非选择题
浙江1月卷T4，3分
安徽卷T12，3分
贵州卷T8，3分
甘肃卷T12，3分
安徽卷T14，3分
湖南卷T12，3分
辽吉黑卷T14，3分
湖南卷T11，3分
配位键、配合物、超分子
选择题
非选择题
湖北卷T5，3分
安徽卷T7，3分
江苏卷T4，3分
甘肃卷T9，3分
广东卷T1，2分
山东卷T14，4分
辽吉黑卷T9，3分
湖北卷T15，3分
辽宁卷T9，3分
考情分析：
1．从考查题型和内容上看，高考命题大都数以非选择题呈现，若为选择题则往往难度较大，提高卷子区分度。考查所涉及内容主要有：(1)晶体类型的判断，晶体熔沸点大小的判断；(2)晶体的密度、晶胞参数、核间距计算、晶体中原子的空间位置(原子坐标)判断；(5)考查配位键的特点及其对物质性质的影响；(6)考查超分子的结构、性质及其应用。其中晶胞的计算重现率可达100%。
2．从命题思路上看，侧重以陌生物质的晶胞结构为情境载体考查晶体化学式确定、晶体的密度、晶胞参数计算、晶胞中配位数、微粒间距离及原子分数坐标判断。随着科技发展，新型化合物叠出，将会考查利用微粒之间的作用力等解释配合物、超分子的性质。
复习目标：
1．了解物质的常见聚集状态及特点。
2．了解晶体与非晶体的区别和鉴别。
3．了解晶胞的特征和晶体结构的测定方法。
4．了解常见晶体类型的构成粒子、粒子间作用及其物理性质(溶解性、导电性和熔沸点等)。
5．会分析晶体结构，并能进行晶胞的有关计算。
6．了解配合物、超分子的结构和性质。
固体
自范性
微观结构
晶体
有(能自发呈现多面体外形)
原子在三维空间里呈周期性有序排列
非晶体
无(不能自发呈现多面体外形)
原子排列相对无序
区分方法
测熔点
晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
可靠方法
对固体进行X射线衍射实验
聚集状态
组成与结构特征
主要性能
非晶体
内部微粒的排列呈现杂乱无章(长程无序，短程有序)的分布状态的固体
某些非晶体合金强度和硬度高、耐腐蚀性强，非晶态硅对光的吸收系数大
等离子体
由电子、阳离子和电中性粒子组成，整体上呈电中性，带电离子能自由移动
具有良好的导电性和流动性
液晶
内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的状态
既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等
晶体类型
构成微粒
微粒间的相互作用
实例
离子晶体
阴、阳离子
离子键
NaCl
金属晶体
金属阳离子、自由电子
金属键
铜
原子晶体
原子
共价键
金刚石
分子晶体
分子
分子间作用力
冰
晶胞
正或长方体
正六棱柱
正三棱柱
示意图
顶点上微粒
侧棱上微粒
上下棱微粒
面点上微粒
内部的微粒
1
1
1
分子晶体
构成微粒
_分子__
粒子间的相互作用力
_范德华力__(某些含氢键)
硬度
较小
熔、沸点
较低
溶解性
相似相溶
导电、导热性
一般不导电，溶于水后有的导电
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)、绝大多数有机物(有机盐除外)
项目
分子密堆积
分子非密堆积
作用力
只有分子间作用力，无氢键
有分子间氢键，它具有方向性
空间特点
每个分子周围一般有12个紧邻的分子
空间利用率不高，留有相当大的空隙
举例
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
物质种类
实例
所有非金属氢化物
H2O、NH3、CH4等
部分非金属单质
卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分非金属氧化物
CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的酸
HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数有机物
苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
干冰的晶体结构
干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等
冰的晶体结构
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2 ml氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O
共价晶体
构成微粒
原子
粒子间的相互作用力
共价键
硬度
很大
熔、沸点
很高
溶解性
难溶于任何溶剂
导电、导热性
一般不具有导电性
物质类别及举例
部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼、晶体锗)、部分非金属化合物(如SiC、Si3N4、SiO2)，氮化硼(BN)
金刚石晶体
①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是6元环。每个C被12个六元环共用。含有1 ml C的金刚石中形成的C—C共价键有2 ml。
②在金刚石的晶胞中，内部的C在晶胞的体对角线的eq \f(1,4)处。每个晶胞含有8个C
二氧化硅晶体
SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环是12元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子。1 ml SiO2晶体中含Si—O键数目为4NA，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。低温石英结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，具有手性。
金属晶体
构成微粒
金属阳离子、自由电子
粒子间的相互作用力
金属键
金属键的强弱比较
原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。
金属键特征
无方向性和无饱和性。
硬度
有的很大，有的很小
熔、沸点
有的很高，有的很低
溶解性
难溶于常见溶剂
导电、导热性
电和热的良导体
物质类别及举例
金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)
延展性
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏，所以金属有良好的延展性。
导电性
在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”做定向移动而形成电流，呈现良好的导电性。
导热性
“自由电子”在运动时会与金属离子不断发生碰撞，从而引起两者能量的交换
晶胞结构
举例
配位数
每个晶胞包含原子数
原子半径(r)和晶胞边长(a)的关系
原子空间利用率
Ca、Al、Cu、Ag、Pt、Au
12
4
2r＝eq \f(\r(2)a,2)
74%
Li、Na、K、
Ba
8
2
2r＝eq \f(\r(3)a,2)
68%
Mg、Zn、Ti
12
6(2)
74%
P
6
1
2r＝a
52%
离子晶体
构成微粒
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
离子键
方向性和饱和性
没有方向性，没有饱和性
离子键强弱
阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。
硬度
较大
熔、沸点
较高
溶解性
大多易溶于水等极性溶剂
导电、导热性
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
物质类别及举例
金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)
性质
原因
熔沸点
离子晶体中有较强的离子键，熔化或升华时需消耗较多的能量。所以离子晶体有较高的熔、沸点和难挥发性。通常情况下，同种类型的离子晶体，离子半径越小，离子键越强，熔、沸点越高
硬度
硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
导电性
不导电，但熔融或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力， 成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电
溶解性
大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子
延展性
离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性
NaCl型
在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－
CsCl型
在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8
CaF2型
在晶体中，F－的配位数为4，Ca2＋的配位数为8，晶胞中含4个Ca2＋，含8个F－。晶胞中F－在体对角线的eq \f(1,4)处
氧化物
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
离子键的百分数/%
62
50
41
33
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子和自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
分子间作用力
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
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
801
712
190
2300
沸点/℃
1465
1412
178
2500
选项
性质差异
结构因素
A
在CCl4中的溶解度：I2＞ICl
分子极性
B
熔点：SiC(2830℃)＞SiF4(-90℃)
晶体类型
C
沸点：对氨基苯甲醛＞邻氨基苯甲醛
氢键类型
D
电离常数Ka：F3CCOOH＞Cl3CCOOH
范德华力