人教版高三化学一轮复习讲练测试题及答案第九章　第31讲　物质的聚集状态　常见晶体类型

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大单元三
第九章 晶体结构与性质
第31讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
[复习目标] 1.认识物质的聚集状态。2.了解晶体和非晶体的区别。3.了解常见晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。4.了解四种常见晶体熔点、沸点、溶解性等性质的差异。
考点一 物质的聚集状态 晶体与非晶体
1.物质的聚集状态
物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有晶态、非晶态以及介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等。
2.等离子体、液晶和离子液体
3.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
(2)得到晶体的途径
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。
4.晶体结构的测定
(1)测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪。在晶体的X射线衍射实验中，当单一波长X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
(2)由衍射图形获得晶体结构的信息包括晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等。
1.凡有规则外形的固体一定是晶体( )
2.晶体有自范性但排列无序( )
3.物质的聚集状态只有三种：气态、液态和固态( )
4.晶体和非晶体最大的区别在于是否有固定的熔点( )
5.在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化( )
6.晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列( )
7.晶体X射线衍射实验可以用于键长、键角和晶体结构的测定( )
8.等离子体和离子液体都具有良好的导电性( )
9.液晶态是物质的一种聚集状态( )
10.液晶态是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性，又在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性( )
11.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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.√ 9.√ 10.√ 11.√
考点二 常见晶体类型
1.四种常见晶体类型的比较
2.过渡晶体与混合型晶体
(1)过渡晶体：纯粹的分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体四种典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。人们通常把偏向离子晶体的过渡晶体当作离子晶体来处理，把偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理。
(2)混合型晶体
石墨晶体中，既有共价键，又有类似金属键的作用力，还有范德华力，属于混合型晶体。
1.SiO2是共价晶体，晶体中不含离子键成分( )
2.由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体( )
3.石墨的导电只能沿石墨平面的方向进行( )
4.Al2O3含有金属元素，属于离子晶体( )
5.由原子构成的晶体一定是共价晶体( )
6.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子( )
7.分子晶体中都含有共价键( )
8.干冰升华时，碳氧共价键被破坏( )
9.共价晶体的熔点一定比金属晶体的高( )
10.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( )
11.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低( )
12.金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体( )
13.干冰升华和SiO2晶体熔化时，克服粒子间作用力的类型不相同( )
14.冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键( )
15.三氯化铁常温下为固体，熔点307.6 ℃，沸点315 ℃，在300 ℃以上易升华，据此判断三氯化铁晶体是分子晶体( )
16.B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，其熔点主要取决于所含化学键的键能( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.× 9.× 10.× 11.× 12.× 13.√ 14.√ 15.√ 16.×
1.2024年1月，我国自主研制的AG60E电动飞机成功首飞。AG60E采用了SiC电控系统，SiC晶体属于( )
A.分子晶体B.金属晶体
C.离子晶体D.共价晶体
答案 D
解析 SiC中的Si和C以共价键结合形成空间网状结构，和金刚石结构相似，SiC属于共价晶体，故选D。
2.现有几组物质的熔点(℃)数据：
(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
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)A组熔点很高，为共价晶体，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分子间能形成氢键，故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体，具有②④两条性质。
考点三 常见的晶体结构模型
1.典型的分子晶体——干冰和冰
(1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
(2)冰晶体中，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。
2.典型的共价晶体——金刚石和二氧化硅
金刚石和二氧化硅结构特点分析比较
3.典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
(1)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-。
(2)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。
(3)CaF2型：在晶体中，每个Ca2+吸引8个F-，每个F-吸引4个Ca2+，每个晶胞含4个Ca2+、8个F-。
晶格能
(1)定义
1 ml离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量，单位：kJ·ml-1。
(2)意义：晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定，熔、沸点越高。
(3)影响因素
①离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。
②离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
1.金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是( )
A.金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B.金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环
C.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D.金刚石中碳原子数与C—C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C—C数之比为1∶3
答案 A
解析 金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×12=2，故碳原子数与C—C数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×12=1.5，故碳原子数与C—C数之比为2∶3，D项错误。
2.有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A.在NaCl晶体中，距Cl-最近的Na+形成正八面体
B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均含有4个Ca2+
C.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D.该气态团簇分子的分子式为EF
答案 D
解析 氟化钙晶胞中，Ca2+位于顶角和面心，数目为8×18+6×12=4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。
3.(2025·北京东城模拟)干冰(固态二氧化碳)在-78 ℃时可直接升华为气体，其晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A.CO2中的C为sp2杂化
B.每个晶胞中含有4个CO2分子
C.每个CO2分子周围有12个紧邻CO2分子
D.干冰升华时需克服分子间作用力
答案 A
解析 二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2+4−2×22=2，孤电子对数为0，C原子的杂化方式为sp杂化，故A错误；由晶胞结构可知，晶胞中位于顶角和面心的二氧化碳分子数为8×18+6×12=4，故B正确；晶胞中位于顶角的二氧化碳与位于面心的二氧化碳距离最近，则每个二氧化碳分子周围有12个紧邻的二氧化碳分子，故C正确；干冰属于分子晶体，所以干冰升华时需要克服分子间作用力，故D正确。
4.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间以单键结合。下列有关C3N4晶体的说法错误的是( )
A.C3N4晶体与金刚石都属于共价晶体
B.C3N4晶体中C—N的键长比金刚石中的C—C的键长长
C.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
D.C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键
答案 B
解析 C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，则C3N4晶体的硬度很大，是共价晶体，故A正确；因N的原子半径比C的原子半径小，则C3N4晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长要短，故B错误；原子间均以单键结合，则C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子，故C正确；C3N4晶体中只含有C—N极性共价键，不含非极性共价键，故D正确。
1.(2024·天津，4)我国学者在碳化硅(SiC)表面制备出超高迁移率半导体外延石墨烯。下列说法正确的是( )
A.SiC是离子化合物
B.SiC晶体的熔点高、硬度大
C.核素14C的质子数为8
D.石墨烯属于烯烃
答案 B
解析 SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点高、硬度大，A错误、B正确；C元素为6号元素，故核素14C的质子数为6，C错误；石墨烯是碳元素构成的单质，不属于烯烃，D错误。
2.(2025·河北，8)化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是( )
答案 D
解析 N2分子中存在氮氮三键，键能较大，断开该共价键需要较多的能量，A正确；苯因大π键结构稳定，难以与溴发生加成反应，B正确；水晶的规则外形是由原子在三维空间里周期性有序排列而成，C正确；NaCl为离子晶体，含有离子键，而AlCl3为分子晶体，分子间为范德华力，故熔点：NaCl>AlCl3，D错误。
3.(2024·山东，9)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物，能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤电子对
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
答案 C
解析 图中能形成两个共价键的是氧原子，白色的小球代表O原子，形成一个共价键的是氟原子，灰色的小球代表F原子，A不正确；根据该化合物结构片段和化学式，利用均摊法逆推，图中未画出的与O原子连接的2个原子只能是I原子，因此，该化合物中不存在过氧键，B不正确；由图分析可知，该化合物有I—O单键和I==O双键，I原子的价层电子对数为5，有一个孤电子对，C正确；该化合物中既存在I—O单键，又存在I==O双键，单键和双键的键长是不相等的，D不正确。
4.(2024·贵州，8)我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2⁃crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是( )
A.富勒烯C60是分子晶体
B.图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
答案 C
解析 富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体，A正确；由图可知，中心K+周围的Au原子共形成二十面，上、中、下层分别有5、10、5个面，B正确；全金属富勒烯中含有三种元素，不是碳元素的单质，与富勒烯C60不互为同素异形体，C错误。
课时精练
[分值：100分]
(1~13题，每小题6分)
1.(2022·湖北，7)C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是( )
A.具有自范性
B.与C60互为同素异形体
C.含有sp3杂化的碳原子
D.化学性质与金刚石有差异
答案 A
解析 碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同单质，所以互为同素异形体，B正确；金刚石与碳玻璃互为同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有差异，D正确。
2.(2024·山东，4)下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是( )
A.金刚石(C)B.单晶硅(Si)
C.金刚砂(SiC)D.氮化硼(BN，立方相)
答案 B
解析 四种物质都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔、沸点越低，在这几种晶体中，键长Si—Si>Si—C>B—N>C—C，所以熔点最低的为单晶硅。
3.下列有关物质聚集状态的说法不正确的是( )
A.金属铅晶体颗粒小至纳米级时熔点会下降
B.离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质
C.气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生电离产生电子和阳离子，这种由电子和阳离子组成的物质聚集体为等离子体
D.将晶体加热到熔点至澄清点之间的物质状态称为液晶，液晶可分为热致液晶和溶致液晶
答案 C
解析 纳米晶体的结构和性质与较大尺寸的晶体有所不同，纳米级金属铅晶体热稳定性降低，从而在加热时更容易达到熔化状态，其熔点更低，故A正确；离子液体是熔点低于或稍高于室温的离子化合物，故其是由熔点不高的仅由离子组成的液体物质，故B正确；气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和阳离子，这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体，故C错误。
4.下列物质所属晶体类型均正确的一组是( )
答案 D
解析 石墨属于混合型晶体，氮化铝属于共价晶体，故A错误；生石灰为CaO，属于离子晶体，故B错误；氯化铯为离子晶体，故C错误。
5.下列有关晶体类型的判断正确的是( )
答案 D
6.下列有关晶体结构的叙述错误的是( )
A.金刚石的网状结构中，最小的环上有6个碳原子
B.分子晶体熔化时，不破坏共价键；共价晶体熔化时，破坏共价键
C.在金属铜的晶体中，由于存在自由电子，因此铜能导电
D.在氯化铯晶体中，每个氯离子周围距离最近且相等的氯离子有8个
答案 D
解析 B项，分子晶体熔化时只是状态发生变化，没有化学键的断裂，只破坏分子间作用力，共价晶体的构成微粒是原子，熔化时共价键被破坏，正确；C项，金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，在通电条件下，自由电子的定向移动使得金属晶体能导电，正确；D项，氯化铯晶体的晶胞结构如图所示，由图可知，每个氯离子周围距离最近且相等的氯离子有6个，错误。
7.观察下列模型并结合信息，判断有关说法错误的是( )
A.玛瑙属于共价晶体，且两原子个数比为2∶1
B.FeSO4·7H2O结构中键角1、2、3由大到小的顺序：3>1>2
C.固态S8中S原子为sp2杂化
D.HCN的结构式为H—C≡N
答案 C
解析 玛瑙的主要成分是SiO2，属于共价晶体，且两原子个数比为2∶1，A正确；键角3是SO42−中键角，SO42−为正四面体形结构，键角为109°28'，键角1与键角2都是水分子中的键角，水分子中O采取sp3杂化，但是由于键角2所示水中O上有孤电子对，键角1所示水中O上的孤电子对提供出来形成配位键，导致键角1比键角2大，故键角1、2、3由大到小的顺序：3>1>2，故B正确；固态S8中S原子形成了2个共价键，还有2个孤电子对，故采取sp3杂化，故C错误。
8.(2025·北京海淀模拟)SiO2气凝胶材料疏松多孔，具有三维网状结构，可用于航天器、新能源汽车电池的隔热和阻燃。SiO2气凝胶的结构示意图如下。下列说法不正确的是( )
A.SiO2晶体属于共价晶体
B.SiO2晶体具有较高的硬度和熔点
C.SiO2气凝胶材料的密度大于SiO2晶体的
D.两种物质中均有Si、O原子间的σ键
答案 C
解析 SiO2是原子间通过共价键形成的晶体，属于共价晶体，具有较高的硬度和熔点，A、B正确；SiO2气凝胶材料疏松多孔，密度小于SiO2晶体的，C错误；两种物质中Si、O原子间均存在Si—O σ键，D正确。
9.下列物质的有关叙述正确的是( )
A.它们的物理性质相同
B.它们充分燃烧后的产物相同
C.石墨能导电，故属于金属晶体
D.C60分子中仅含σ键
答案 B
解析 同素异形体的物理性质不相同，A错误；组成元素都为碳元素，充分燃烧的产物都为CO2，B正确；石墨能导电，但石墨属于混合型晶体，C错误；C60分子中含σ键和π键，D错误。
10.铝的卤化物AlX3(X=Cl、Br、I)气态时以Al2X6双聚形态存在，下列说法错误的是( )
A.AlF3晶体类型与其他三种不同
B.1 ml Al2Cl6中所含配位键数目为4NA
C.Al2X6中Al、X原子价电子层均满足8e-结构
D.AlCl3熔点高于AlBr3的原因是Cl的电负性大于Br，具有一定离子晶体特征
答案 B
解析 AlF3为离子晶体，其他三种为分子晶体，A正确；每个Al与周围的三个Cl共用一对电子，与另一个Cl形成配位键，故1 ml Al2Cl6中所含配位键数目为2NA，Al、X原子均满足8电子结构，B错误，C正确。
11.磷元素有白磷、红磷等单质，白磷(P4)结构及晶胞如图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为xP4(s，白磷)===4Px(s，红磷) ΔH