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最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第20讲 晶体结构与性质（讲通）
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这是一份最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第20讲 晶体结构与性质（讲通），文件包含第20讲晶体结构与性质讲通教师版docx、第20讲晶体结构与性质讲通学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共55页， 欢迎下载使用。
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2.精练高考真题，明确方向
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4.切实回归基础，提高能力
复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
第20讲 晶体结构与性质
目录
考情分析
网络构建
考点一 晶体与晶胞
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 物质的聚集状态
知识点2 晶体与非晶体
知识点3 晶胞组成的计算——均摊法
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查晶体与非晶体
考向2 考查有关晶胞的计算
考向3 考查晶胞中粒子配位数的计算
考点二 常见晶体的结构与性质
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 分子晶体
知识点2 共价晶体
知识点3 金属晶体
知识点4 离子晶体
知识点5 石墨的结构特点
知识点6 四种晶体的性质与判断
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查常见晶体的比较与晶体类型判断
考向2 考查晶体熔沸点高低的比较
考点三 晶体中原子坐标
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型
知识点2 典型晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图
【提升·必考题型归纳】
考向 考查原子坐标的确定
真题感悟
考点一 晶体与晶胞
知识点1 物质的聚集状态
1.物质三态的相互转化
2.物质的聚集状态
（1）气态：
①普通气体
②等离子体：
A.定义：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。
B.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
C.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
D.性质：具有良好的导电性和流动性
E.运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。
（2）液态：
①普通液体
②离子液体：离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
（3）介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态
①塑晶：
A.定义：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：
A.定义：在由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体状态。
B.分类：分为热致液晶（只存在于某一温度范围内的液晶相）和溶致液晶（某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相）。
C.性质:具有液体的某些性质（如流动性、黏度、形变性等）和晶体的某些性质（如导热性、各向异性等）。
D.用途：手机、电脑和电视的液晶显示器，合成高强度液晶纤维已广泛用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
（4）固态：
①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等。
②非晶体：内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等。
【名师提醒】（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。
知识点2 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)。
注：升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。
③溶质从溶液中析出。
3.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。
知识点3 晶胞组成的计算——均摊法
1.原则
晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是eq \f(1,n)。
2.方法
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
3.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。
【特别提醒】(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。
4.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%。
5.有关晶胞的计算方法
（1）计算晶体密度的方法
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)计算晶体中微粒间距离的方法
考向1 考查晶体与非晶体
例1．（2023·湖北·武汉二中校联考二模）纳米为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米的说法正确的是
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体相同
C．与晶体互为同分异构体
D．可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体
【解析】A．纳米为无定形，不是晶体，没有对光的各向异性，故A错误；B．纳米不是晶体，是共价晶体，因此熔点不相同，故B错误；C．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，只是化学式，晶体中没有分子，故C错误；D．纳米不是晶体，是共价晶体，可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体，故D正确；故选D。
【答案】D
【变式训练1】（2023·新疆·统考三模）蜡染技艺是中国非物质文化遗产之一，其制作工序包括：棉布制板、画蜡(将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层)、蓝靛染色、沸水脱蜡、漂洗等。下列说法错误的是
A．“制板”用的白棉布，主要成分为纤维素
B．“画蜡”过程为物理变化
C．“画蜡”用的蜂蜡，是一种纯净物，有固定熔点
D．“染色”用的蓝靛（如图），属于芳香族化合物
【解析】A．棉花是纤维素，所以白棉布主要成分为纤维素，A正确；B．“画蜡”过程中将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层，没有新物质生成，为物理变化，B正确；C．“画蜡”用的蜂蜡，是一种混合物，不属于晶体，无固定熔点，C错误；D．根据题目信息可知蓝靛的结构中有苯环属于芳香族化合物，D正确；故选C。
【答案】C
【变式训练2】（2023·江苏南通·海门中学校考模拟预测）化学与科技、生产、生活密切相关，下列有关说法不正确的是
A．氮化硅、碳化硅等新型陶瓷属于无机非金属材料
B．不同冠醚有不同大小的空穴，可用于识别碱金属离子
C．X射线衍射实验可用于鉴别晶体与非晶体
D．利用合成的可降解塑料PC(聚碳酸酯)是纯净物
【解析】A． 氮化硅、碳化硅等新型陶瓷是高温结构材料，属于新型无机非金属材料，具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，A正确；B． 冠醚是一类皇冠状的分子，不同冠醚有不同大小的空穴，可用于识别碱金属离子，B正确；C． 根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体，C正确；D． 利用合成的可降解塑料PC(聚碳酸酯)属于高分子化合物，属于混合物，D不正确；答案选D。
【答案】D
考向2 考查有关晶胞的计算
例2．（2023·山西吕梁·统考二模）具有光催化活性的TiO2可通过氮掺杂生成TiO2-aNb后，在光照下的输出稳定性更好，其晶胞结构如图，已知原子1、原子2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是
A．氮掺杂生成的TiO2-aNb中，a=，b=
B．原子3的分数坐标为(1，0，)
C．TiO2晶体中，Ti的配位数为8
D．TiO2的密度为g·cm-3
【解析】A．由TiO2-aNb晶体结构可知，氮掺杂反应后有3个氧空穴，O原子6个在棱上、6个在后面，1个在体内，O原子个数为，N原子1个在棱上、1个在面，N原子个数为，Ti原子8个在顶点、4个在面心，1个在体内，Ti原子个数为，，，，A正确；B．原子1、2的坐标分别为，由TiO2的晶胞结构可知，原子3的坐标为，B错误；C．钛离子形成体心四方点阵，氧离子形成八面体，八面体嵌入体心四方点阵中，每个钛离子周围有6个氧离子，Ti的配位数为8，C错误；D． Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子的个数为，O原子在8个棱上、8个面上，2个在体内，O原子个数为，则1ml晶胞的质量，一个晶胞的质量为，体积为，则TiO2的密度为，D错误;故答案为：A。
【答案】A
【变式训练1】（2023春·湖北襄阳·高三襄阳五中校考阶段练习）、、可形成新型超导材料，晶胞如图所示(Fe原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为，X的分数坐标为，Y的分数坐标为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．Fe原子的配位数为3
B．坐标为的原子是
C．该晶体的密度为
D．Se原子，与之间的距离为
【解析】A．距离Fe原子最近且距离相等的Se原子有4个，故Fe的配位数为4，故A错误；B．由晶胞结构可知坐标为的原子是Z原子，即Fe原子，故B错误；C．Li原子个数为：8×+1＝2，Fe个数为8×＝2，Se原子个数为：8×+2＝4，晶胞的质量为：,晶胞体积为：a2b×10-21 cm3，密度，故C错误；D．Se原子X与Se原子Y，沿x轴方向的距离为，沿y轴方向的距离为，沿z轴方向的距离为，两点间的距离为，故D正确；故选：D。
【答案】D
【变式训练2】（2023·重庆·统考三模）氮化钛晶体的立方晶胞结构如图所示，该晶胞中N、N之间的最近距离为a pm，以晶胞边长为单位长度建立坐标系，原子A的坐标参数为(0，0，0)，下列说法错误的是
A．原子B的坐标参数为B．晶胞边长是pm
C．该物质的化学式为TiND．Ti的配位数为6
【解析】A．原子B在x、y、z轴上坐标分别为1、1、，则坐标参数为，A错误；B．晶胞中N、N之间的最近距离为面对角线的二分之一，为apm，则N与Ti的最近距离是pm，则晶胞边长为pm，B正确；C．该晶胞中，Ti(黑球)的个数为，N(白球)的个数为，则Ti和N的个数比为1∶1，该物质的化学式为TiN，C正确；D．如图所示，以体心钛为例，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6，D正确；答案选A。
【答案】A
【思维建模】晶胞密度计算的基本过程
考向3 考查晶胞中粒子配位数的计算
例3．（2023·湖南郴州·校联考模拟预测）某卤化物可用于制作激光基质材料，其立方晶胞结构如图所示，已知：晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。下列有关该晶体的说法正确的是
A．化学式为B．K的配位数为6
C．若K位于晶胞的体心，则F位于面心D．密度为
【解析】A．晶胞中，钾原子位于顶点，个数为，镁原子位于体心，个数为1，氟原子位于面心，个数为，则晶胞中K、Mg、F的原子个数比为1:1:3，化学式为，A项正确；B．与K等距且最近的F位于面心，共有12个，所以K的配位数为12，B项错误；C．晶体中若K位于晶胞的体心，则F位于棱心，Mg位于顶点，C项错误；D．该晶体的密度，D项错误；故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2023·山东潍坊·统考三模）氧化锌(ZnO)的透明度高，具有优异的常温发光性能。氧化锌的两种晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．甲、乙两种晶体类型的晶胞内数目之比为2∶1
B．甲中位于形成的四面体空隙中，空隙填充率为50%
C．乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图丙所示
D．两种晶胞中的配位数均为4
【解析】A．甲类型的晶胞中有4个Zn2+位于晶胞内，则甲晶胞有4个Zn2+；乙晶胞有4个Zn2+位于晶胞棱上，1个Zn2+位于晶胞内，则乙晶胞共个Zn2+，甲、乙两种晶体类型的晶胞内Zn2+数目之比为2 : 1，故A正确；B．甲晶胞中O2-形成8个空隙，Zn2+占据4个空隙，则空隙填充率为50%，故B正确；C．乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图 ，故C错误；D．O2-的配位数即为晶胞中距离O2-最近的离子个数，观察甲乙两晶胞，可知距离O2-最近的离子个数均为4个Zn2+，则两种晶胞中O2-的配位数均为4，故D正确；故选C。
【答案】C
【变式训练2】（2023·辽宁·高三统考专题练习）据文献报道：CeO2的氧缺陷可以有效促进氢气在催化加氢过程中的活化。图1为CeO2理想晶胞，图2为CeO2缺陷晶胞，若晶胞参数为anm，下列说法错误的是
A．图1晶胞面对角线切面上的离子数目有8个
B．图2中Ce4+与O2-的数目之比为4∶7
C．理想晶胞中O2-的配位数为4
D．Ce4+与O2-的最近距离为anm
【解析】A．如图勾选粒子在面对角线切面上 ，共有10个，A项错误；B．从晶胞看O2-位于小立方体体心共7个，Ce4+位于晶胞的顶点和面心共，Ce4+与O2-的数目之比为4∶7，B项正确；C．从图看O2-最近的Ce4+有4个，其配位数为4，C项正确；D．Ce4+与O2-最短距离为八分之一小立方体的体对角线的一半即，D项正确；故选A。
【答案】A
【思维建模】晶胞中微粒的配位数求算: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。
考点二 常见晶体的结构与性质
知识点1 分子晶体
1.概念：只含分子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分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。
3.常见的分子晶体
①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。
③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。
④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
4.物理性质
分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。
5.分子晶体的结构特征
①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。
②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图：
6.结构模型
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”。
知识点2 共价晶体
1.构成微粒及其相互作用
2.物理性质
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
3.常见的共价晶体。
4.结构模型
①金刚石晶体中，每个C与另外相邻4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 ml C的金刚石中，形成的共价键有2 ml。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 ml SiO2中含有4 ml Si—O键。
知识点3 金属晶体
1.金属键
①概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起。
②成键粒子是金属阳离子和自由电子。
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原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。
b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。
2.金属晶体
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
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.构成粒子：阴离子和阳离子。
2.作用力：离子键。
3.配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
4.离子晶体结构的决定因素
①几何因素：晶体中正负离子的半径比。
②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
5.离子晶体的性质
6.结构模型
①NaCl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－。
②CsCl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。
知识点5 石墨的结构特点
1.同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个平面中运动。
2.层与层之间以范德华力相结合。
3.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.结构模型
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
知识点6 四种晶体的性质与判断
1．四种晶体类型比较
2.离子晶体的晶格能
(1)定义
气态离子形成1 ml离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·ml－1。
(2)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。
(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。
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。
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
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:Na4.晶体类型的判断——依据性质判断晶体类型的方法
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。
②原子晶体(共价晶体)的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的原子晶体(共价晶体)单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体(共价晶体)化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
②原子晶体(共价晶体)熔点高，常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。
(4)依据导电性判断
①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。
②原子晶体(共价晶体)一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。
②原子晶体(共价晶体)的硬度大。
③分子晶体的硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
考向1 考查常见晶体的比较与晶体类型判断
例1．（2023·天津河西·统考二模）下列物质属于共价晶体的是
A．B．C．D．
【解析】A．I2是由分子构成，分子间作用力结合形成分子晶体，选项A不符合；B．NaCl是氯离子和钠离子以离子键结合形成的离子晶体，选项B不符合；C．SiO2是硅原子和氧原子以共价键形成的共价晶体，选项C符合；D．Cu是金属单质，属于金属晶体，选项D不符合；故答案为：C。
【答案】C
【变式训练】（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙述正确的是
已知：甲中晶胞的边长为，为阿佛加德罗常数的值。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃。
A．图乙晶体的化学式为
B．图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体
C．图甲中原子和原子之间的最近距离为
D．图甲中，原子填充在由原子构成的四面体中
【解析】A．图乙晶体中硼原子在内部，每个晶胞中有6个原子，镁原子位于晶胞的顶点和面心均摊法计算为：，所以化学式为，A错误；B．图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃，所以前者熔点很高是共价晶体，后者熔点较高是离子晶体，B错误；C．图甲中原子和原子之间的最近距离是内部小正方体体对角线的一半，为，C错误；D．图甲晶体中，硼原子与氮原子的配位数都是4，所以硼原子位于氮原子构成的四面体中，D正确； 故选D。
【答案】D
【思维建模】判断晶体类型的5种方法
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。
②原子晶体(共价晶体)的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的原子晶体(共价晶体)单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体(共价晶体)化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
②原子晶体(共价晶体)熔点高，常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。
(4)依据导电性判断
①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。
②原子晶体(共价晶体)一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。
②原子晶体(共价晶体)的硬度大。
③分子晶体的硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
考向2 考查晶体熔沸点高低的比较
例2．（2022秋·北京海淀·高三人大附中校考期中）下列性质的比较，不正确的是
A．沸点：B．键角：
C．熔点：D．在水中溶解性：丁醇戊醇
【解析】A．均为分子晶体，氯化氢相对分子质量小于氯化氢，故沸点：，A错误；B．硫酸根离子中硫原子为sp3杂化，无孤电子对；氨气分子中氮原子为sp3杂化，有1对孤电子对；由于孤电子对对成键电子对斥力大于成键电子对之间的斥力，故导致键角：，B正确；C．离子半径Mg2+>Ba2+，O2->Cl-，则离子键键能，导致熔点，C正确；D．1-戊醇中烃基更大，导致其在水中溶解度更小，故溶解性：1-丁醇>1-戊醇，D正确；故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2022秋·湖北武汉·高三统考开学考试）下列各组物质性质的比较，结论正确的是
A．分子的极性：B．沸点：邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸
C．熔点：D．硬度：C(金刚石)【解析】A．BCl3中心原子孤电子对数=、价层电子对数=3+0=3，故为sp2杂化、空间构型为平面正三角形、为非极性分子；PCl3的中心原子孤电子对数=、价层电子对数=3+1=4，故为sp3杂化、空间构型为三角锥形、为极性分子，A错误；B．邻羟基苯甲酸存在分子内氢键、对羟基苯甲酸分子间能形成氢键，沸点：邻羟基苯甲酸＜对羟基苯甲酸，B正确；C．氯化镁属于离子晶体、 氯化铝属于分子晶体，离子键大于分子间作用力，则熔点：，C错误；D． 金刚石与碳化硅均属于共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳碳键比碳硅键更牢固，硬度：C(金刚石)＞SiC，D错误；答案选B。
【答案】B
【变式训练2】（2022·上海宝山·上海市行知中学校考模拟预测）下列各组数据比较，前者比后者小的是
A．与的氧化性B．乙烷与苯分子中碳碳键键长
C．氯化铯与氯化钠的熔点D．与的熔点
【解析】A．金属单质的还原性越强，对应离子的氧化性越强，镁单质的还原性弱于钾单质，则镁离子的氧化性强于钾离子，故不符合题意；B．苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，则乙烷中碳碳键长比苯分子中碳碳键键长长，故B不符合题意；C．氯化铯与氯化钠都是离子晶体，铯离子的离子半径大于钠离子，氯化铯中离子键弱于氯化钠，熔点低于氯化钠，故C符合题意；D．氧化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体，一般情况下离子晶体的熔点高于分子晶体，则氧化铝的熔点高于氯化铝，故D不符合题意；故选C。
【答案】C
【思维建模】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)相同类型晶体
①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg②离子晶体：a.晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大。b.阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高，如熔点：MgO＞MgCl2＞NaCl＞CsCl。
③原子晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。
④分子晶体：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。
(3)离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高
考点三 晶体中原子坐标
知识点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°。
知识点2 典型晶胞结构模型的原子分数坐标
1.概念
原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。
2.原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。
(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
3.金刚石晶胞中碳原子坐标的确定
以金刚石晶胞结构为例，金刚石晶体整体上是正四面体立体网状结构。每个碳原子L能层的4个电子采用sp3杂化，形成4个等同的杂化轨道，相邻的两个碳原子之间形成σ键。这样每个碳原子与周围4个碳原子形成4个σ键，每个碳原子都是直接相连的4个碳原子的重心。
在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。
用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。以底面一个顶点的碳原子(通常取后左下)为原点建立一个三维坐标系。
原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。在晶胞进行“无隙并置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，注意看清楚，与这个原点原子重合的是晶胞上哪一个顶点的碳原子。所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同，所以高中阶段我们只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标；棱心和面心坐标点中数据中不会出现“1”。
以下是晶胞中各点碳原子对应的三维坐标和晶体中坐标的对应关系。
(1)6个面心坐标
(2)12个棱中心坐标
(3)晶胞内部4个碳原子的坐标
金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。我们把左边的图叫作取向1，右边的图叫作取向2
它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。金刚石晶胞内4个碳原子坐标：
取向1：
取向2：
所以金刚石晶胞的取向不同时，晶胞内部不对称的4个原子的坐标会发生改变。
4.常见晶胞的原子坐标
(1）金刚石晶胞的原子坐标
（a）取向一：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，3/4，3/4；1/4，3/4，1/4；
（b）取向二：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，1/4；3/4，3/4，1/4；3/4，1/4，3/4；1/4，3/4，3/4；
注：金刚石晶胞的取向不同时，即使都是取前左下的顶点原子作原点，晶胞内部不对称的4个碳原子的坐标，也会发生改变。
(2）氟化钙晶体：
每个CaF2晶胞有4个Ca2＋和8个F－原子分数坐标如下：
(3）氯化钠晶胞：
每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋，它们的原子分数坐标为：
注：碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化物，以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。
考向 考查原子坐标的确定
例．（2023·湖南怀化·统考二模）某种钴盐晶体的立方晶胞结构如下图所示，已知晶胞参数为，A点的原子坐标参数为，B点的原子坐标参数为。下列说法正确的是
A．与之间的最短距离为B．的配位数为8
C．该晶体的密度为D．C点的原子坐标参数为
【解析】A．与之间的最短距离面对角线的一半，为，A正确；B．由图可知，的配位数为6，B错误；C．该晶体中，个数为1，为，为，所以该晶体的密度为 ，C错误；D．B点的原子坐标参数为，C点的原子坐标参数为，D错误；
故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2023秋·河北唐山·高三统考期末）来海化物立方晶胞如图所示，以原子1为原点的坐标系中Ca的坐标参数为(，，)。下列说法正确的是
A．K+的配位数为12
B．原子2的坐标参数为(，1，)
C．若以Ca为顶点建立晶胞，则F位于棱心位置
D．若晶胞参数为a pm，晶胞密度为
【解析】A．由坐标参数可知Ca在晶胞体心，则K+在顶点，其周围最近的F-均在面心有个，故K+的配位数为12，故A正确；B．来海化物为立方晶胞，原子2与Ca的y、x相同，Ca的坐标参数为(，，)则晶胞的棱长为1，原子2在面心上则x轴坐标为1，原子2的坐标参数为(，，)，故B错误；C．晶胞中Ca2+位于体心，离子个数为1个，F-位于面心，离子个数为个，若以Ca为顶点建立晶胞，晶胞中Ca2+的离子个数为个，则F-位于棱心位置，离子个数为个，Ca2+与F-的个数比没有变，所以若以Ca为顶点建立晶胞，则F位于棱心位置正确，故C正确；D．晶胞中K+的个数为个，晶胞的化学式为KCaF3，晶胞的质量，若晶胞参数为a pm，体积，密度，故D错误；故选：AC。
【答案】AC
【变式训练2】（2023秋·辽宁朝阳·高三校联考期末）某金属氟化物材料具有生物医学功能，其晶胞结构如图所示，已知图中A处原子分数坐标为(0，0，0)。下列说法错误的是
A．该物质的化学式为
B．的配位数为12
C．与距离相等且最近的有6个
D．B处原子分数坐标为 ()
【解析】A．根据均摊法可知，每个晶胞中含有的个数为，的个数为8，所以化学式为，A正确；B．由晶胞图可知，的配位数为8，B错误；C．若这个晶胞的体心上是，那么三个顶点就是，则每个周围距离相等且最近的有6个，C正确；D．处原子分数坐标为，B点处于四面体填隙，根据立体几何关系，则处原子分数坐标为，D正确； 故选B。
【答案】B
【规律方法】分析晶胞投影图的方法
(1)分析晶胞沿x轴方向、y轴方向、z轴方向的投影图，确定晶胞中各粒子的具体位置。
(2)综合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度，原子的空间利用率等。
(3)结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐标参数(或分数坐标)。
1．（2023·湖南·统考高考真题）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。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．晶体最简化学式为
B．晶体中与最近且距离相等的有8个
C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D．晶体的密度为
【答案】C
【解析】A．根据晶胞结构可知，其中K个数：8×=1，其中Ca个数：1，其中B个数：12×=6，其中C个数：12×=6，故其最简化学式为，A正确；B．根据晶胞结构可知，位于晶胞顶点，Ca2+位于体心，每个为8个晶胞共用，则晶体中与最近且距离相等的有8个，B正确；C．根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误；D．根据选项A分析可知，该晶胞最简化学式为，则1个晶胞质量为：，晶胞体积为a3×10-30cm3，则其密度为，D正确；故选C。
2．（2023·湖北·统考高考真题）镧La和H可以形成一系列晶体材料，在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，中的每个H结合4个H形成类似的结构，即得到晶体。下列说法错误的是
A．晶体中La的配位数为8
B．晶体中H和H的最短距离：
C．在晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D．单位体积中含氢质量的计算式为
【答案】C
【解析】A．由的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；B．由晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：，故B正确；C．由题干信息可知，在晶胞中，每个H结合4个H形成类似的结构，这样的结构有8个，顶点数为48=32，且不是闭合的结构，故C错误；D．1个晶胞中含有58=40个H原子，含H质量为g，晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3，则单位体积中含氢质量的计算式为，故D正确；答案选C。
3．（2022·江苏·高考真题）下列说法正确的是
A．金刚石与石墨烯中的夹角都为
B．、都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子()基态核外电子排布式为
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
【答案】B
【解析】A．金刚石中的碳原子为正四面体结构，夹角为109°28′，故A错误；B．的化学键为Si-H，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；的化学键为Si-Cl，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B正确；C．锗原子()基态核外电子排布式为[Ar]3d10，故C错误；D．ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为原子晶体，故D错误；故选B。
4．（2022·湖北·统考高考真题）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．的配位数为6B．与距离最近的是
C．该物质的化学式为D．若换为，则晶胞棱长将改变
【答案】B
【解析】A．配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，位于体心，F-位于面心，所以配位数为6，A正确；B．与的最近距离为棱长的，与的最近距离为棱长的，所以与距离最近的是，B错误；C．位于顶点，所以个数==1，F-位于面心，F-个数==3，位于体心，所以个数=1，综上，该物质的化学式为，C正确；D．与半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；故选B。
考点要求
考题统计
考情分析
物质的聚集状态与晶体常识
2023全国乙卷35题，6分
2022山东卷5题，2分
2021山东卷16题，4分
分析近三年全国卷试题，高考命题在本讲有以下规律：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：
(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判断。
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的密度、晶胞参数计算、晶体中原子的空间位置判断等。
3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：
(1)晶胞中配位数、微粒间距离及原子分数坐标判断。
(2)晶体化学式的计算及晶体密度的计算。
(3)晶体类型的判断、熔点差异原因及熔沸点高低的比较等。
几种简单的晶体结构
2023湖南卷11题，3分
2022湖北卷9题，3分
2021山东卷9题，2分
过渡晶体与混合型晶体 液晶
2022江苏卷7题，3分
2022天津卷12题，3分
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
三棱柱
六棱柱
平面型
石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq \f(1,3)
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%
熔、沸点
熔、沸点较高，难挥发
硬度
硬度较大，难以压缩
溶解性
一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶
导电性
固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电
类型
比较
分子晶体
原子晶体
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
上面心
下面心
左面心
右面心
前面心
后面心
三维坐标
晶体中坐标
上面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
下面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
垂直底面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
Ca2＋：
0，0，0
1/2，1/2，0
1/2，0，1/2
0，1/2，1/2
F－：
1/4，1/4，1/4
3/4，1/4，1/4
1/4，3/4，1/4
1/4，1/4，3/4
3/4，3/4，1/4
3/4，1/4，3/4
1/4，3/4，3/4
3/4，3/4，3/4
Na＋：
1/2，1/2，1/2
1/2，0，0
0，1/2，0
0，0，1/2
Cl－：
0，0，0
1/2，1/2，0
0，1/2，1/2
1/2，0，1/2
考纲和考试说明是备考的指南针，认真研究考纲和考试说明，可增强日常复习的针对性和方向性，避免盲目备考，按方抓药，弄清楚高考检测什么，检测的价值取向，高考的命题依据。
2.精练高考真题，明确方向
经过对近几年高考题的横、纵向分析，可以得出以下三点：一是主干知识考查“集中化”，二是基础知识新视角，推陈出新，三是能力考查“综合化”。
3.摸清问题所在，对症下药
要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
4.切实回归基础，提高能力
复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
第20讲 晶体结构与性质
目录
考情分析
网络构建
考点一 晶体与晶胞
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 物质的聚集状态
知识点2 晶体与非晶体
知识点3 晶胞组成的计算——均摊法
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查晶体与非晶体
考向2 考查有关晶胞的计算
考向3 考查晶胞中粒子配位数的计算
考点二 常见晶体的结构与性质
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 分子晶体
知识点2 共价晶体
知识点3 金属晶体
知识点4 离子晶体
知识点5 石墨的结构特点
知识点6 四种晶体的性质与判断
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查常见晶体的比较与晶体类型判断
考向2 考查晶体熔沸点高低的比较
考点三 晶体中原子坐标
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 构建坐标原点、坐标轴和单位长度立体几何模型
知识点2 典型晶胞结构模型的原子坐标参数与俯视图
【提升·必考题型归纳】
考向 考查原子坐标的确定
真题感悟
考点一 晶体与晶胞
知识点1 物质的聚集状态
1.物质三态的相互转化
2.物质的聚集状态
（1）气态：
①普通气体
②等离子体：
A.定义：等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的气态物质。
B.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
C.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
D.性质：具有良好的导电性和流动性
E.运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。
（2）液态：
①普通液体
②离子液体：离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
（3）介乎晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态
①塑晶：
A.定义：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：
A.定义：在由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体状态。
B.分类：分为热致液晶（只存在于某一温度范围内的液晶相）和溶致液晶（某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相）。
C.性质:具有液体的某些性质（如流动性、黏度、形变性等）和晶体的某些性质（如导热性、各向异性等）。
D.用途：手机、电脑和电视的液晶显示器，合成高强度液晶纤维已广泛用于飞机、火箭、坦克、舰船、防弹衣、防弹头盔等。
（4）固态：
①晶体：内部粒子(原子、离子或分子)在三维空间按一定规律呈周期性重复排列构成的固体物质，绝大多数常见的固体都是晶体。如：高锰酸钾、金刚石、干冰、金属铜、石墨等。
②非晶体：内部原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的固体物质。如：玻璃、松香、硅藻土、橡胶、沥青等。
【名师提醒】（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。
知识点2 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)。
注：升华与凝华：固态物质受热不经过液态直接到气态的过程叫做升华；气态物质冷却不经过液态直接到固态的过程叫做凝华。升华和凝华都属于物理变化。
③溶质从溶液中析出。
3.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。
知识点3 晶胞组成的计算——均摊法
1.原则
晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是eq \f(1,n)。
2.方法
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
3.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。
【特别提醒】(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。
4.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%。
5.有关晶胞的计算方法
（1）计算晶体密度的方法
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)计算晶体中微粒间距离的方法
考向1 考查晶体与非晶体
例1．（2023·湖北·武汉二中校联考二模）纳米为无定形(非晶态)白色粉末，颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于纳米的说法正确的是
A．对光有各向异性
B．熔点与晶体相同
C．与晶体互为同分异构体
D．可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体
【解析】A．纳米为无定形，不是晶体，没有对光的各向异性，故A错误；B．纳米不是晶体，是共价晶体，因此熔点不相同，故B错误；C．具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，只是化学式，晶体中没有分子，故C错误；D．纳米不是晶体，是共价晶体，可用X-射线衍射实验区分纳米与晶体，故D正确；故选D。
【答案】D
【变式训练1】（2023·新疆·统考三模）蜡染技艺是中国非物质文化遗产之一，其制作工序包括：棉布制板、画蜡(将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层)、蓝靛染色、沸水脱蜡、漂洗等。下列说法错误的是
A．“制板”用的白棉布，主要成分为纤维素
B．“画蜡”过程为物理变化
C．“画蜡”用的蜂蜡，是一种纯净物，有固定熔点
D．“染色”用的蓝靛（如图），属于芳香族化合物
【解析】A．棉花是纤维素，所以白棉布主要成分为纤维素，A正确；B．“画蜡”过程中将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层，没有新物质生成，为物理变化，B正确；C．“画蜡”用的蜂蜡，是一种混合物，不属于晶体，无固定熔点，C错误；D．根据题目信息可知蓝靛的结构中有苯环属于芳香族化合物，D正确；故选C。
【答案】C
【变式训练2】（2023·江苏南通·海门中学校考模拟预测）化学与科技、生产、生活密切相关，下列有关说法不正确的是
A．氮化硅、碳化硅等新型陶瓷属于无机非金属材料
B．不同冠醚有不同大小的空穴，可用于识别碱金属离子
C．X射线衍射实验可用于鉴别晶体与非晶体
D．利用合成的可降解塑料PC(聚碳酸酯)是纯净物
【解析】A． 氮化硅、碳化硅等新型陶瓷是高温结构材料，属于新型无机非金属材料，具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点，A正确；B． 冠醚是一类皇冠状的分子，不同冠醚有不同大小的空穴，可用于识别碱金属离子，B正确；C． 根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故可用X射线衍射实验区分晶体与非晶体，C正确；D． 利用合成的可降解塑料PC(聚碳酸酯)属于高分子化合物，属于混合物，D不正确；答案选D。
【答案】D
考向2 考查有关晶胞的计算
例2．（2023·山西吕梁·统考二模）具有光催化活性的TiO2可通过氮掺杂生成TiO2-aNb后，在光照下的输出稳定性更好，其晶胞结构如图，已知原子1、原子2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，设阿伏加德罗常数的值为NA，下列说法正确的是
A．氮掺杂生成的TiO2-aNb中，a=，b=
B．原子3的分数坐标为(1，0，)
C．TiO2晶体中，Ti的配位数为8
D．TiO2的密度为g·cm-3
【解析】A．由TiO2-aNb晶体结构可知，氮掺杂反应后有3个氧空穴，O原子6个在棱上、6个在后面，1个在体内，O原子个数为，N原子1个在棱上、1个在面，N原子个数为，Ti原子8个在顶点、4个在面心，1个在体内，Ti原子个数为，，，，A正确；B．原子1、2的坐标分别为，由TiO2的晶胞结构可知，原子3的坐标为，B错误；C．钛离子形成体心四方点阵，氧离子形成八面体，八面体嵌入体心四方点阵中，每个钛离子周围有6个氧离子，Ti的配位数为8，C错误；D． Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子的个数为，O原子在8个棱上、8个面上，2个在体内，O原子个数为，则1ml晶胞的质量，一个晶胞的质量为，体积为，则TiO2的密度为，D错误;故答案为：A。
【答案】A
【变式训练1】（2023春·湖北襄阳·高三襄阳五中校考阶段练习）、、可形成新型超导材料，晶胞如图所示(Fe原子均位于面上)。晶胞棱边夹角均为，X的分数坐标为，Y的分数坐标为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．Fe原子的配位数为3
B．坐标为的原子是
C．该晶体的密度为
D．Se原子，与之间的距离为
【解析】A．距离Fe原子最近且距离相等的Se原子有4个，故Fe的配位数为4，故A错误；B．由晶胞结构可知坐标为的原子是Z原子，即Fe原子，故B错误；C．Li原子个数为：8×+1＝2，Fe个数为8×＝2，Se原子个数为：8×+2＝4，晶胞的质量为：,晶胞体积为：a2b×10-21 cm3，密度，故C错误；D．Se原子X与Se原子Y，沿x轴方向的距离为，沿y轴方向的距离为，沿z轴方向的距离为，两点间的距离为，故D正确；故选：D。
【答案】D
【变式训练2】（2023·重庆·统考三模）氮化钛晶体的立方晶胞结构如图所示，该晶胞中N、N之间的最近距离为a pm，以晶胞边长为单位长度建立坐标系，原子A的坐标参数为(0，0，0)，下列说法错误的是
A．原子B的坐标参数为B．晶胞边长是pm
C．该物质的化学式为TiND．Ti的配位数为6
【解析】A．原子B在x、y、z轴上坐标分别为1、1、，则坐标参数为，A错误；B．晶胞中N、N之间的最近距离为面对角线的二分之一，为apm，则N与Ti的最近距离是pm，则晶胞边长为pm，B正确；C．该晶胞中，Ti(黑球)的个数为，N(白球)的个数为，则Ti和N的个数比为1∶1，该物质的化学式为TiN，C正确；D．如图所示，以体心钛为例，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6，D正确；答案选A。
【答案】A
【思维建模】晶胞密度计算的基本过程
考向3 考查晶胞中粒子配位数的计算
例3．（2023·湖南郴州·校联考模拟预测）某卤化物可用于制作激光基质材料，其立方晶胞结构如图所示，已知：晶胞参数为，为阿伏加德罗常数的值。下列有关该晶体的说法正确的是
A．化学式为B．K的配位数为6
C．若K位于晶胞的体心，则F位于面心D．密度为
【解析】A．晶胞中，钾原子位于顶点，个数为，镁原子位于体心，个数为1，氟原子位于面心，个数为，则晶胞中K、Mg、F的原子个数比为1:1:3，化学式为，A项正确；B．与K等距且最近的F位于面心，共有12个，所以K的配位数为12，B项错误；C．晶体中若K位于晶胞的体心，则F位于棱心，Mg位于顶点，C项错误；D．该晶体的密度，D项错误；故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2023·山东潍坊·统考三模）氧化锌(ZnO)的透明度高，具有优异的常温发光性能。氧化锌的两种晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．甲、乙两种晶体类型的晶胞内数目之比为2∶1
B．甲中位于形成的四面体空隙中，空隙填充率为50%
C．乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图丙所示
D．两种晶胞中的配位数均为4
【解析】A．甲类型的晶胞中有4个Zn2+位于晶胞内，则甲晶胞有4个Zn2+；乙晶胞有4个Zn2+位于晶胞棱上，1个Zn2+位于晶胞内，则乙晶胞共个Zn2+，甲、乙两种晶体类型的晶胞内Zn2+数目之比为2 : 1，故A正确；B．甲晶胞中O2-形成8个空隙，Zn2+占据4个空隙，则空隙填充率为50%，故B正确；C．乙的晶胞沿z轴的二维投影图如图 ，故C错误；D．O2-的配位数即为晶胞中距离O2-最近的离子个数，观察甲乙两晶胞，可知距离O2-最近的离子个数均为4个Zn2+，则两种晶胞中O2-的配位数均为4，故D正确；故选C。
【答案】C
【变式训练2】（2023·辽宁·高三统考专题练习）据文献报道：CeO2的氧缺陷可以有效促进氢气在催化加氢过程中的活化。图1为CeO2理想晶胞，图2为CeO2缺陷晶胞，若晶胞参数为anm，下列说法错误的是
A．图1晶胞面对角线切面上的离子数目有8个
B．图2中Ce4+与O2-的数目之比为4∶7
C．理想晶胞中O2-的配位数为4
D．Ce4+与O2-的最近距离为anm
【解析】A．如图勾选粒子在面对角线切面上 ，共有10个，A项错误；B．从晶胞看O2-位于小立方体体心共7个，Ce4+位于晶胞的顶点和面心共，Ce4+与O2-的数目之比为4∶7，B项正确；C．从图看O2-最近的Ce4+有4个，其配位数为4，C项正确；D．Ce4+与O2-最短距离为八分之一小立方体的体对角线的一半即，D项正确；故选A。
【答案】A
【思维建模】晶胞中微粒的配位数求算: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。
考点二 常见晶体的结构与性质
知识点1 分子晶体
1.概念：只含分子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分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。
3.常见的分子晶体
①所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
②部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等。
③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P4O6、P4O10等。
④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。
⑤绝大多数有机化合物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
4.物理性质
分子晶体熔、沸点较低，硬度较小。
5.分子晶体的结构特征
①分子间作用力只是范德华力：晶体中分子堆积方式为分子密堆积。
②分子间还有其他作用力：水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。冰的晶体结构如图：
6.结构模型
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”。
知识点2 共价晶体
1.构成微粒及其相互作用
2.物理性质
①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高，硬度大。
②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
3.常见的共价晶体。
4.结构模型
①金刚石晶体中，每个C与另外相邻4个C形成共价键，C—C键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 ml C的金刚石中，形成的共价键有2 ml。
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 ml SiO2中含有4 ml Si—O键。
知识点3 金属晶体
1.金属键
①概念：金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，从而把所有金属原子维系在一起。
②成键粒子是金属阳离子和自由电子。
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原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱；反之，金属键越强。
b．金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大。
2.金属晶体
①在金属晶体中，原子间以金属键相结合。
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.构成粒子：阴离子和阳离子。
2.作用力：离子键。
3.配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
4.离子晶体结构的决定因素
①几何因素：晶体中正负离子的半径比。
②电荷因素：晶体中正负离子的电荷比。
③键性因素：离子键的纯粹程度。
5.离子晶体的性质
6.结构模型
①NaCl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－。
②CsCl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。
知识点5 石墨的结构特点
1.同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成正六边形平面网状结构。所有碳原子的p轨道平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个平面中运动。
2.层与层之间以范德华力相结合。
3.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.结构模型
石墨层状晶体中，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
知识点6 四种晶体的性质与判断
1．四种晶体类型比较
2.离子晶体的晶格能
(1)定义
气态离子形成1 ml离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·ml－1。
(2)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。
(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。
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。
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
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:Na
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。
②原子晶体(共价晶体)的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的原子晶体(共价晶体)单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体(共价晶体)化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
②原子晶体(共价晶体)熔点高，常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。
(4)依据导电性判断
①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。
②原子晶体(共价晶体)一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。
②原子晶体(共价晶体)的硬度大。
③分子晶体的硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
考向1 考查常见晶体的比较与晶体类型判断
例1．（2023·天津河西·统考二模）下列物质属于共价晶体的是
A．B．C．D．
【解析】A．I2是由分子构成，分子间作用力结合形成分子晶体，选项A不符合；B．NaCl是氯离子和钠离子以离子键结合形成的离子晶体，选项B不符合；C．SiO2是硅原子和氧原子以共价键形成的共价晶体，选项C符合；D．Cu是金属单质，属于金属晶体，选项D不符合；故答案为：C。
【答案】C
【变式训练】（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙述正确的是
已知：甲中晶胞的边长为，为阿佛加德罗常数的值。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃。
A．图乙晶体的化学式为
B．图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体
C．图甲中原子和原子之间的最近距离为
D．图甲中，原子填充在由原子构成的四面体中
【解析】A．图乙晶体中硼原子在内部，每个晶胞中有6个原子，镁原子位于晶胞的顶点和面心均摊法计算为：，所以化学式为，A错误；B．图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700℃、830℃，所以前者熔点很高是共价晶体，后者熔点较高是离子晶体，B错误；C．图甲中原子和原子之间的最近距离是内部小正方体体对角线的一半，为，C错误；D．图甲晶体中，硼原子与氮原子的配位数都是4，所以硼原子位于氮原子构成的四面体中，D正确； 故选D。
【答案】D
【思维建模】判断晶体类型的5种方法
(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断
①离子晶体的构成粒子是阴、阳离子，粒子间的相互作用是离子键。
②原子晶体(共价晶体)的构成粒子是原子，粒子间的相互作用是共价键。
③分子晶体的构成粒子是分子，粒子间的相互作用为分子间作用力。
④金属晶体的构成粒子是金属阳离子和自由电子，粒子间的相互作用是金属键。
(2)依据物质的类别判断
①活泼金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的原子晶体(共价晶体)单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体(共价晶体)化合物有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质与合金是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度以上。
②原子晶体(共价晶体)熔点高，常在一千至几千摄氏度。
③分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。
④金属晶体多数熔点高，但也有相当低的，如汞。
(4)依据导电性判断
①离子晶体水溶液或熔融态时能导电。
②原子晶体(共价晶体)一般为非导体。
③分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体的硬度较大或略硬而脆。
②原子晶体(共价晶体)的硬度大。
③分子晶体的硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
考向2 考查晶体熔沸点高低的比较
例2．（2022秋·北京海淀·高三人大附中校考期中）下列性质的比较，不正确的是
A．沸点：B．键角：
C．熔点：D．在水中溶解性：丁醇戊醇
【解析】A．均为分子晶体，氯化氢相对分子质量小于氯化氢，故沸点：，A错误；B．硫酸根离子中硫原子为sp3杂化，无孤电子对；氨气分子中氮原子为sp3杂化，有1对孤电子对；由于孤电子对对成键电子对斥力大于成键电子对之间的斥力，故导致键角：，B正确；C．离子半径Mg2+>Ba2+，O2->Cl-，则离子键键能，导致熔点，C正确；D．1-戊醇中烃基更大，导致其在水中溶解度更小，故溶解性：1-丁醇>1-戊醇，D正确；故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2022秋·湖北武汉·高三统考开学考试）下列各组物质性质的比较，结论正确的是
A．分子的极性：B．沸点：邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸
C．熔点：D．硬度：C(金刚石)
【答案】B
【变式训练2】（2022·上海宝山·上海市行知中学校考模拟预测）下列各组数据比较，前者比后者小的是
A．与的氧化性B．乙烷与苯分子中碳碳键键长
C．氯化铯与氯化钠的熔点D．与的熔点
【解析】A．金属单质的还原性越强，对应离子的氧化性越强，镁单质的还原性弱于钾单质，则镁离子的氧化性强于钾离子，故不符合题意；B．苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的独特的键，则乙烷中碳碳键长比苯分子中碳碳键键长长，故B不符合题意；C．氯化铯与氯化钠都是离子晶体，铯离子的离子半径大于钠离子，氯化铯中离子键弱于氯化钠，熔点低于氯化钠，故C符合题意；D．氧化铝是离子晶体，氯化铝是分子晶体，一般情况下离子晶体的熔点高于分子晶体，则氧化铝的熔点高于氯化铝，故D不符合题意；故选C。
【答案】C
【思维建模】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)相同类型晶体
①金属晶体：金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na＜Mg
③原子晶体：原子半径越小，键长越短，熔沸点越高。
④分子晶体：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。
(3)离子晶体：一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，熔、沸点就越高
考点三 晶体中原子坐标
知识点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°。
知识点2 典型晶胞结构模型的原子分数坐标
1.概念
原子分数坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。
2.原子分数坐标的确定方法
(1)依据已知原子的坐标确定坐标系取向。
(2)一般以坐标轴所在正方体的棱长为1个单位。
(3)从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。
3.金刚石晶胞中碳原子坐标的确定
以金刚石晶胞结构为例，金刚石晶体整体上是正四面体立体网状结构。每个碳原子L能层的4个电子采用sp3杂化，形成4个等同的杂化轨道，相邻的两个碳原子之间形成σ键。这样每个碳原子与周围4个碳原子形成4个σ键，每个碳原子都是直接相连的4个碳原子的重心。
在一个金刚石晶胞中有8个碳原子位于立方体的顶点，6个碳原子位于面心，4个碳原子位于晶胞内部。每个晶胞中8个顶点中有4个顶点、6个面心和4个晶胞内部的碳原子形成4个正四面体，每个正四面体的4个顶点分别是一个晶胞顶点和这个顶点所在平面的面心，正四面体中心是晶胞内的1个碳原子。
用解析几何知识研究晶体中各个微粒间的位置关系更具体更直接。以底面一个顶点的碳原子(通常取后左下)为原点建立一个三维坐标系。
原点上的原子坐标为(0，0，0)，晶胞边长参数看作1，并据此分析坐标参数。在晶胞进行“无隙并置”时，可以看出，8个顶点的原子都可以作为原点，注意看清楚，与这个原点原子重合的是晶胞上哪一个顶点的碳原子。所以顶点上的8个原子坐标都是(0，0，0)，这与纯粹立体几何不同，所以高中阶段我们只标注顶点以外的晶胞内和晶胞上点的坐标；棱心和面心坐标点中数据中不会出现“1”。
以下是晶胞中各点碳原子对应的三维坐标和晶体中坐标的对应关系。
(1)6个面心坐标
(2)12个棱中心坐标
(3)晶胞内部4个碳原子的坐标
金刚石晶胞有两种取向，由于金刚石晶胞内部有4个碳原子，在空间分布是不对称的，所以从不同方向观察晶胞时，内部的4个碳原子的位置是不相同的。我们把左边的图叫作取向1，右边的图叫作取向2
它们各自绕竖直中心轴旋转90°，就能够变为对方。金刚石晶胞内4个碳原子坐标：
取向1：
取向2：
所以金刚石晶胞的取向不同时，晶胞内部不对称的4个原子的坐标会发生改变。
4.常见晶胞的原子坐标
(1）金刚石晶胞的原子坐标
（a）取向一：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，3/4，3/4；1/4，3/4，1/4；
（b）取向二：
金刚石晶胞中碳原子的坐标：
8个顶点碳原子的坐标：0，0，0；
6个面中心碳原子的坐标：1/2，0，1/2；1/2，1/2，0；0，1/2，1/2；
4个内部碳原子的坐标：1/4，1/4，1/4；3/4，3/4，1/4；3/4，1/4，3/4；1/4，3/4，3/4；
注：金刚石晶胞的取向不同时，即使都是取前左下的顶点原子作原点，晶胞内部不对称的4个碳原子的坐标，也会发生改变。
(2）氟化钙晶体：
每个CaF2晶胞有4个Ca2＋和8个F－原子分数坐标如下：
(3）氯化钠晶胞：
每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋，它们的原子分数坐标为：
注：碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的氧化物、硫化物，以及间隙型碳化物、氮化物都属NaCl型结构。
考向 考查原子坐标的确定
例．（2023·湖南怀化·统考二模）某种钴盐晶体的立方晶胞结构如下图所示，已知晶胞参数为，A点的原子坐标参数为，B点的原子坐标参数为。下列说法正确的是
A．与之间的最短距离为B．的配位数为8
C．该晶体的密度为D．C点的原子坐标参数为
【解析】A．与之间的最短距离面对角线的一半，为，A正确；B．由图可知，的配位数为6，B错误；C．该晶体中，个数为1，为，为，所以该晶体的密度为 ，C错误；D．B点的原子坐标参数为，C点的原子坐标参数为，D错误；
故选A。
【答案】A
【变式训练1】（2023秋·河北唐山·高三统考期末）来海化物立方晶胞如图所示，以原子1为原点的坐标系中Ca的坐标参数为(，，)。下列说法正确的是
A．K+的配位数为12
B．原子2的坐标参数为(，1，)
C．若以Ca为顶点建立晶胞，则F位于棱心位置
D．若晶胞参数为a pm，晶胞密度为
【解析】A．由坐标参数可知Ca在晶胞体心，则K+在顶点，其周围最近的F-均在面心有个，故K+的配位数为12，故A正确；B．来海化物为立方晶胞，原子2与Ca的y、x相同，Ca的坐标参数为(，，)则晶胞的棱长为1，原子2在面心上则x轴坐标为1，原子2的坐标参数为(，，)，故B错误；C．晶胞中Ca2+位于体心，离子个数为1个，F-位于面心，离子个数为个，若以Ca为顶点建立晶胞，晶胞中Ca2+的离子个数为个，则F-位于棱心位置，离子个数为个，Ca2+与F-的个数比没有变，所以若以Ca为顶点建立晶胞，则F位于棱心位置正确，故C正确；D．晶胞中K+的个数为个，晶胞的化学式为KCaF3，晶胞的质量，若晶胞参数为a pm，体积，密度，故D错误；故选：AC。
【答案】AC
【变式训练2】（2023秋·辽宁朝阳·高三校联考期末）某金属氟化物材料具有生物医学功能，其晶胞结构如图所示，已知图中A处原子分数坐标为(0，0，0)。下列说法错误的是
A．该物质的化学式为
B．的配位数为12
C．与距离相等且最近的有6个
D．B处原子分数坐标为 ()
【解析】A．根据均摊法可知，每个晶胞中含有的个数为，的个数为8，所以化学式为，A正确；B．由晶胞图可知，的配位数为8，B错误；C．若这个晶胞的体心上是，那么三个顶点就是，则每个周围距离相等且最近的有6个，C正确；D．处原子分数坐标为，B点处于四面体填隙，根据立体几何关系，则处原子分数坐标为，D正确； 故选B。
【答案】B
【规律方法】分析晶胞投影图的方法
(1)分析晶胞沿x轴方向、y轴方向、z轴方向的投影图，确定晶胞中各粒子的具体位置。
(2)综合晶胞参数，利用“均摊法”计算晶体的密度，原子的空间利用率等。
(3)结合三维坐标系及晶胞中原子的位置，确定相关原子的坐标参数(或分数坐标)。
1．（2023·湖南·统考高考真题）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。阿伏加德罗常数的值为。下列说法错误的是
A．晶体最简化学式为
B．晶体中与最近且距离相等的有8个
C．晶胞中B和C原子构成的多面体有12个面
D．晶体的密度为
【答案】C
【解析】A．根据晶胞结构可知，其中K个数：8×=1，其中Ca个数：1，其中B个数：12×=6，其中C个数：12×=6，故其最简化学式为，A正确；B．根据晶胞结构可知，位于晶胞顶点，Ca2+位于体心，每个为8个晶胞共用，则晶体中与最近且距离相等的有8个，B正确；C．根据晶胞结构可知，晶胞中B和C原子构成的多面体有14个面，C错误；D．根据选项A分析可知，该晶胞最简化学式为，则1个晶胞质量为：，晶胞体积为a3×10-30cm3，则其密度为，D正确；故选C。
2．（2023·湖北·统考高考真题）镧La和H可以形成一系列晶体材料，在储氢和超导等领域具有重要应用。属于立方晶系，晶胞结构和参数如图所示。高压下，中的每个H结合4个H形成类似的结构，即得到晶体。下列说法错误的是
A．晶体中La的配位数为8
B．晶体中H和H的最短距离：
C．在晶胞中，H形成一个顶点数为40的闭合多面体笼
D．单位体积中含氢质量的计算式为
【答案】C
【解析】A．由的晶胞结构可知，La位于顶点和面心，晶胞内8个小立方体的中心各有1个H原子，若以顶点La研究，与之最近的H原子有8个，则La的配位数为8，故A正确；B．由晶胞结构可知，每个H结合4个H形成类似的结构，H和H之间的最短距离变小，则晶体中H和H的最短距离：，故B正确；C．由题干信息可知，在晶胞中，每个H结合4个H形成类似的结构，这样的结构有8个，顶点数为48=32，且不是闭合的结构，故C错误；D．1个晶胞中含有58=40个H原子，含H质量为g，晶胞的体积为(484.010-10cm)3=(4.8410-8)3cm3，则单位体积中含氢质量的计算式为，故D正确；答案选C。
3．（2022·江苏·高考真题）下列说法正确的是
A．金刚石与石墨烯中的夹角都为
B．、都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子()基态核外电子排布式为
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
【答案】B
【解析】A．金刚石中的碳原子为正四面体结构，夹角为109°28′，故A错误；B．的化学键为Si-H，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子；的化学键为Si-Cl，为极性键，为正四面体，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B正确；C．锗原子()基态核外电子排布式为[Ar]3d10，故C错误；D．ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体，而硅形成的晶体硅为原子晶体，故D错误；故选B。
4．（2022·湖北·统考高考真题）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A．的配位数为6B．与距离最近的是
C．该物质的化学式为D．若换为，则晶胞棱长将改变
【答案】B
【解析】A．配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数，如图所示，位于体心，F-位于面心，所以配位数为6，A正确；B．与的最近距离为棱长的，与的最近距离为棱长的，所以与距离最近的是，B错误；C．位于顶点，所以个数==1，F-位于面心，F-个数==3，位于体心，所以个数=1，综上，该物质的化学式为，C正确；D．与半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；故选B。
考点要求
考题统计
考情分析
物质的聚集状态与晶体常识
2023全国乙卷35题，6分
2022山东卷5题，2分
2021山东卷16题，4分
分析近三年全国卷试题，高考命题在本讲有以下规律：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以非选择题呈现，考查内容主要有以下两个方面：
(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判断。
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的密度、晶胞参数计算、晶体中原子的空间位置判断等。
3．根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：
(1)晶胞中配位数、微粒间距离及原子分数坐标判断。
(2)晶体化学式的计算及晶体密度的计算。
(3)晶体类型的判断、熔点差异原因及熔沸点高低的比较等。
几种简单的晶体结构
2023湖南卷11题，3分
2022湖北卷9题，3分
2021山东卷9题，2分
过渡晶体与混合型晶体 液晶
2022江苏卷7题，3分
2022天津卷12题，3分
晶体
非晶体
结构特征
结构微粒周期性有序排列
结构微粒无序排列
性质特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区别方法
间接方法
看是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X射线衍射实验
三棱柱
六棱柱
平面型
石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点(1个碳原子)被三个六边形共有，每个六边形占eq \f(1,3)
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%
熔、沸点
熔、沸点较高，难挥发
硬度
硬度较大，难以压缩
溶解性
一般在水中易溶，在非极性溶剂中难溶
导电性
固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电
类型
比较
分子晶体
原子晶体
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
上面心
下面心
左面心
右面心
前面心
后面心
三维坐标
晶体中坐标
上面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
下面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
垂直底面四条棱
三维坐标
晶体中坐标
Ca2＋：
0，0，0
1/2，1/2，0
1/2，0，1/2
0，1/2，1/2
F－：
1/4，1/4，1/4
3/4，1/4，1/4
1/4，3/4，1/4
1/4，1/4，3/4
3/4，3/4，1/4
3/4，1/4，3/4
1/4，3/4，3/4
3/4，3/4，3/4
Na＋：
1/2，1/2，1/2
1/2，0，0
0，1/2，0
0，0，1/2
Cl－：
0，0，0
1/2，1/2，0
0，1/2，1/2
1/2，0，1/2
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