晶體結構與性質

一、晶體得常識

1、晶體與非晶體

晶體與非晶體得本質差異

自篦性微觀結構

晶體布（挖自發呈現多面體外形）原子在三維空間里呈周期性有序排列

非晶體無（不能自發呈現多面體外形）原子排列相對無序

晶體呈現自范性得條件：晶體生長得速率適當

得到晶體得途徑：熔融態物質凝固；凝華；溶質從溶液中析出

特性：①自范性；②各向異性（強度、導熱性、光學性質等）

③固定得熔點；④能使X-射線產生衍射（區分晶體與非晶體最可靠得科學方法）

2、晶胞一描述晶體結構得基本單元、即晶體中無限重復得部分

111

一個晶胞平均占有得原子數Mx晶胞頂角上得原子數+ZX晶胞棱上得原子后X

晶胞面上得粒子數+1X晶胞體心內得原子數

思考：下圖依次就是金屬鈉（Na）、金屬鋅（Zn）、碘（I）、金剛石⑹晶胞得示意

圖、它們分別平均含幾個原子？

eg:1、晶體具有各向異性。如藍晶（ALO3?SiO2）在不同方向上得硬度不同；

又如石墨與層垂直方向上得電導率與與層平行方向上得電導率之比為1:1000o

晶體得各向異性主要表現在（）

①硬度②導熱性③導電性④光學性質

A、①③B、②④C、①②③D、①②③④

2、下列關于晶體與非晶體得說法正確得就是（）

A、晶體一定比非晶體得熔點高B、晶體一定就是無色透明得固體

C、非晶體無自范性而且排列無序D、固體SiO?一定就是晶體

3、下圖就是CO?分子晶體得晶胞結構示意圖、其中有多少個原子？

二、分子晶體與原子晶體

1、分子晶體一分子間次分子間作用力（范德華力、氫鍵）相結合得晶體

注意：a、構成分子品味得粒子就是分子

b、分子晶體中、分子內得原子間以共價鍵結合、相鄰分子間以分子間作用力結

合

①物理性質

a、較低得熔、沸點b、較小得硬度

c、一般都就是絕緣體、熔融狀態也不導電

d、“相似相溶原理”：非極性分子一般能溶于非極性溶劑、極性分子一般能溶于

極性溶劑

②典型得分子晶體

a、非金屬氫化物:“0、%S、N%、CH-HX等

b、酸：H2sO,、HNO3、H3PO’等

C、部分非金屬單質：：X2、。2、用、S8、P4、源

d、部分非金屬氧化物:CO?、SO?、NO?、M0八PA>PQ。等

f、大多數有機物：乙醇、冰醋酸、蔗糖等

③結構特征

a、只有范德華力一分子密堆積（每個分子周圍有12個緊鄰得分子）

CO2晶體結構圖

b、有分子間氫鍵一分子得非密堆積以冰得結構為例、可說明氫鍵具有方向性

④籠狀化合物一天然氣水合物

2、原子晶體一相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間立體網狀結構得晶體

注意：a、構成原子晶體得粒子就是原子b、原子間以較強得共價鍵相結合

①物理性質

a、熔點與沸點高b、硬度大

c、一般不導電d、且難溶于一些常見得溶劑

②常見得原子晶體

a、某些非金屬單質：金剛石（C）、晶體硅（Si）、晶體硼（B）、晶體錯（Ge）等

b、某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（BN）晶體

c、某些氧化物：二氧化硅（Si02）晶體、AI203

金剛石得晶體結構示意圖二氧化硅得晶體結構示意圖

思考：1、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅與錯得熔點與硬度依次下降

2、“具有共價鍵得晶體叫做原子晶體”、這種說法對嗎？

eg:1、在解釋下列物質性質得變化規律與物質結構間得因果關系時、與鍵能無

關得變化規律就是()

A、HF、HCI、HBr、HI得熱穩定性依次減弱

B、金剛石、硅與緒得熔點與硬度依次下降

C、F2、C12.BQ、L得熔、沸點逐漸升高

D、N?可用做保護氣

2、氮化硼就是一種新合成得無機材料、它就是一種超硬耐磨、耐高溫、抗腐蝕

得物質。下列各組物質熔化時所克服得微粒間得作用力與氮化硼熔化所克服得微

粒間得作用力類型相同得就是()

A、氯化鈉與金剛石B、冰與干冰

C、晶體硅與水晶D、硼與苯

3、單質硼有無定形與晶體兩種、參考下表數據回答下面問題

金剛石晶體硅晶體硼

熔點/'C>382316832573

沸點/匕510026282823

硬度107,09、5

(1)晶體硼得晶體類型屬于晶體、理由就是

(2)已知晶體硼結構單元就是由硼原子組成得正二十面體、其中有20個等邊三

角形得面與一定數目得頂點、每個頂點上各有1個硼原子。通過分析圖形及推算、

此晶體結構單元由個硼原子構成、其中B-B鍵得鍵角為、共含有

個B-B鍵

三、金屬晶體

1、電子氣理論一金屬原子脫落下來得價電子形成遍布整塊晶體得“電子氣”、被

所有原子共用、從而把所有得金屬原子維系在一起

2、物理性質（電子氣理論可進行解釋）

微粒導電性導熱性延展性

金屬原子與自由電子在外加電場得自由包子與金屬離子碰晶體中各原子層相對滑

自由電子作用下發生定向移動撞傳遞熱量動仍保持相互作用

熔點得變化規律一金屬鍵得強弱決定

金屬陽離子半徑越小、所帶電荷越多、自由電子越多、金屬鍵越強、熔點就越高、

硬度也越大

如：K<Na<Mg<ALLi>Na>K>Rb>Cs

3、金屬晶體得原子堆枳模型

金屬原子在二維空間（平面）上有二種排列方式

配位數=6（密置層）

配位數=4（非密置層）

金屬晶體可以瞧成金屬原子在三維空間中堆積而成、有四種基本模式

①簡單立方堆積一Po

出

JJJJ

相鄰非密置層原子的原子修在同一直續上的堆積

配位數為6、空間占用率52%、每個晶胞含1個原子

②體心立方堆積一K型（Na、K、Fe）

配位數為8、空間占用率68%、每個晶胞含2個原子

③六方最密堆積一Mg型（Mg、Zn、Ti）

4、混合晶體一石墨晶沐

石墨質軟：石墨為層狀結構、各層之間就是范德華力結合、容易滑動

石墨得熔沸點很高（熔點高于金剛石）：石墨各層均為平面網狀結構、碳原子以

Sp2雜化與周圍三個碳原子形成。鍵、垂直平面得.軌道形成大II鍵

eg:K在下列有關晶體得敘述中錯誤得就是（）

A、分子晶體中、一定存在極性共價鍵

B、原子晶體中、M存在共價鍵

C、金屬晶體得熔沸點差別很大

D、稀有氣體得原子能形成分子晶體

2、下列敘述正確得就是（）

A、任何晶體中、若含有陽離子也一定含有陰離子得

B、原子晶體中只含有共價鍵

C、離子晶體中只含有離子鍵、不含有共價健

D、分子晶體中只存在分子間作用力、不含有其她化學鍵

3、金屬晶體中金屬離子與自由電子之間得強烈相互作用叫金屬鍵。金屬鍵越強、

其金屬得硬度越大、熔沸點越高、且據研究表明、一般說來金屬原子半徑越小、

價電子數越多、則金屬鍵越強。由此判斷下列說法中錯誤得就是（）

A、鎂得硬度小于鋁

B、鎂得熔沸點低于鈣

C、鎂得硬度大于鉀

D、鈣得熔沸點高于鉀

四、離子晶體

1、離子晶體一由陰、陽離子通過離子鍵結合而成得晶體

物理性質：a、硬度較大b、熔、沸點較高c、固態時不導電、熔化狀態才導

電

2、結構模型

①NaCI型晶體

每個ci周困與之最雀

近且即.離相等得

6個，這幾個Na.構成王

八面體：Na?同理

Na.位于頂點與面心

②CsCI型晶體

③CaF2型晶體

Ca”位于頂點與面心

Ca’得配位數為8,構成立方體

F位于內部

在CaK晶體得一個品胞中

注意：審題時注意就是“分子結構”還就是“晶體結構”、若就是分子結構、其

化學式由圖中所有實際存在得原子個數決定、且原子個數比不約簡

3、晶格能一氣態離子形成1摩爾離子晶體釋放得能量、或拆開1mol離子晶體使

之形成氣態陰離子與氣態陽離子所吸收得能量

①晶格能越大、離子晶體越穩定、熔沸點越高、硬度越大

②離子晶體中陰、陽離子半徑越小、所帶電荷越多、離子鍵越強、晶格能越大

③巖漿晶出規則與晶格能得關系一晶格能高得晶沐熔點較高、更容易在巖漿冷卻

過程中冷卻下來、從而先結晶

晶體類型分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體

構成粒子分子原子金屬陽離子與自由電子陰、陽離子

相互作用分子間作月力共價健金屬鍵離子鍵

物爆沸點很低很高一般較高、部分較低較高

:硬度很小很大一般較大、部分較小較大

性

質固態不導電.熔化狀

導電性差差（Si為半導體）良好

態與溶液導巳

實例冰、干冰、碘等金剛石、SiO；Na、Fe、Au等NaCI、CsCI等

eg:k下列說法正確得就是（）

A、一種金屬元素與一種非金屬元素一定能形成離子化合物

B、離子鍵只存在于離子化合物中

C、共價鍵只存在于共價化合物中

D、離子化合物中必定含有金屬元素

2、下列大小關系正確滯就是（）

A、晶格能：NaCKNaBrB、硬度：MgO>CaO

C、熔點：Nal>NaBrD、熔沸點：CO；>NaCI

3、鈣鈦礦晶胞結構如下圖所示

（1）該晶體結構中氧、鈦、鈣得離子個數比就是、化學式可表示為—

（2）在該物質得晶體結構中、每個鐵離子周圍與它最接近且距離相等得鐵離子、

鈣離子各有、個

（3）若鈣、鈦、氧三元素得相對原子質量分別為a、b、c、晶體結構圖中正方

體邊長（欽原子之間得距離）為dnm（1nm=109m）,則該晶體得密度為g/cm3

（阿伏加德羅常數用M表示）

習題精選

1、晶體與非晶體得本質區別就是（）

A、晶體有規則得幾何外形、而非晶體沒有規則得幾何外形

B、晶體內粒子有序排列、而非晶體內粒子無序排列

C、晶體有固定熔、沸點、而非晶體沒有固定熔、沸點

D、晶體得硬度大、而非晶體得硬度小

2、石墨晶體得層面上每個正六邊型擁有得共價鍵數與碳原子數分別為（）

A、6、6B、2、4C、2、3D、3、2

3、X就是核外電子數最少得元素、Y就是地殼中含量最豐富得元素、Z在地殼中

得含量僅次于Y、W可以形成自然界中最硬得原子晶體、下列敘述錯誤得就是：）

A、WL就是沼氣得主要成分

B、固態X*就是分子晶體

C、ZW就是原子晶體

D、ZY?得水溶液俗稱“水玻璃”

4、下列有關晶體結構潺敘述中、不正確得就是（）

A、冰晶體中、每個水分子與周圍最近得4個水分子通過氫鍵相吸引、并形

成四面體

B、干冰晶體中、每個晶胞平均含有8個氧原子

C、金剛石晶體中、碳原子與C-C鍵之比為1：2

D、二氧化硅晶體中、最小環就是由6個硅原子組成得六元環

5、下列有關原子晶體，等敘述中、不正確得就是（）

A、原子晶體中可能存在非極性共價鍵

B、原子晶體得硬度一般比分子晶體得高

C、在Si。?晶體中、1個硅原子與2個氧原子以共價鍵結合

D、金剛砂晶體就是直接由硅原子與碳原子通過共價鍵所形成得空間網狀結

構得晶體

6、關于晶體得下列說法正確得就是（）

A,1moI金剛石晶體中含有4mol共價鍵

B、金屬鎂、金剛石與固體就都就是由原子直接構成得單質晶體

C、金屬晶體得熔點可能比分子晶體得低、也可能比原子晶體得高

D、銅晶體中、1個銅離子跟2個價電子間有較強得相互作用

7、某晶體得部分結構為正三棱柱、這種晶體中A、B、C三種微粒數目之比為C）

A、3：9：4B、1：4：2C、2：9：4D、3：8：4

8、前些年報道得硼與候形成得化合物刷新了金屬化合物超導溫度得最高記錄。

如圖所示就是該化合物得晶體結構單元：鎂原子間形成正六棱柱、且棱柱得上下

底面還各有1個鎂原子、6個硼原子位于棱柱內。則該化合物得化學式可表示為

（）

A、MgBB、MgB2C、Mg2BD、Mg3B2

9、根據下列性質判斷、屬于離子晶體得就是（）

A、熔點2700℃、導電性好、延展性強

B、無色晶體、'熔點3550℃、不導電、質硬、難溶于水與有機溶劑

C、無色晶體、能溶于水、質硬而脆、熔點800℃、熔化時能導電

D、熔點-56、6℃,微溶于水、硬度小、固態或液態時不導電

10、下列有關晶體得敘述中不正確得就是（）

A、金剛石得網狀結構中，由共價鍵形成得碳原子環中，最小得環上有6個碳

原子

B、NaCI晶體中，與個Na‘周圍距離相等得Na.離子共有6個

C、CsCI晶體中，每■個Cs調圍緊鄰8個C廠

D、干冰晶體中，每個二氧化碳分子周圍緊鄰12個二氧化碳分子

11、下列有關離子晶體得數據大小比較不正確得就是（）

A、熔點：NaF>MgF2>AIF3

B、晶格能:NaF>NaCI>NaBr

C、陰離子得配位數：CsCI>NaCI>CaF2

D、硬度：MgO>CaO>BaO

12、有關物質得結構與組成如圖所示、下列說法中不正確得就是（）

A、在NaCI晶體中、距Na'最近得C「形成正八面體

B、該氣態團簇分子得分子式為EF或FE

C、在CO?晶體中、一個CO2分子周圍有12個CO?分子緊鄰

D、在碘晶體中、碘分子得排列有兩種不同得方向

13、BCJ得熔點為10、7℃、沸點為12、5℃o在BCG分子中、CI-B-CI鍵角為

120°、它可以水解、水解產物之一就是HCI。下列對BCL得敘述中正確得就是

（）

A、BCL就是原子晶體

B、熔化時BCL能導電

C、BCL分子就是一種極性分子

D、水解方程式：BCI3+3HQwH3BO3+3HCI

14、有四種不同堆積方式得金屬晶體得晶胞如圖所示、有關說法正確得就是：）

A、①為簡單立方淮積、②為六方最密堆積、③為體心立方堆積、④為面心

立方最密堆積

B、每個晶胞含有得原子數分別為：①1個、②2個、③3個、④4個

C、晶胞中原子得配位數分別為：①6、②8、③12、@12

D、空間利用率得大小關系為：①

15、CQ金剛石與石墨得結構模型如圖所示(石墨僅表示出其中得一層結構)

(1)如、金剛石與石墨三者得關系就是互為

A、同分異構體B、同素異形體C、同系物D、同位素

(2)固態時、Cw屬于(填“原子”或“分子”)晶體、其熔點比金剛

石(填“高”、“低”或“無法確定”)

(3)晶體硅得結構跟金剛石相似、1mol硅晶體中含有硅硅單鍵得數目約就是一

刈個；二氧化硅得結構相當于在硅晶體結構中每個硅硅單鍵之間插入1個氧原子、

二氧化硅得空間網狀結構中、硅、氧原子形成得最小環上氧原子數目就是

(4)石墨層狀結構中、平均每個正六邊形占有得碳原子數就是個

16、下圖為一個金屬銅得晶胞、請完成以下各題

Oo0°

(1)該晶胞擁有得銅原子數就是個

(2)該晶胞稱為(填序號)

A、六方晶胞B、體心立方晶胞C、面心立方晶胞

(3)此晶胞立方體得邊長為acm、Cu得相對原子質量為64、金屬銅得密度為

pg/cm\則阿伏加德羅常數為(用a、p表示)

17、現有幾組物質得熔點(單位：°C)得數據

A組B組C組D組

金剛石：3550Li:181HF:-83NaCI:801

晶體硅：1410Na:98HCI:-115KCI:776

品休硼：2300K:64HBr：-89RbCI:718

二氧化硅：1723Rb:39HI:-51CsCI:645

據此回答下列問題:

(1)A組屬于晶體、其熔化時克服得微粒間得作用力就是

(2)B組晶體共同得物理性質就是(填序號)

①有金屬光澤②導電性③導熱性④延展性

(3)C組中HF熔點反常就是由于____________________________________________

(4)D組晶體可能具有得性質就是(填序號)

①硬度小②水溶液能導電③固體能導電④熔融狀態能導電

(5)D組晶體得熔點由高到低得順序為：NaCI>KCI>RbCI>CsCK其原因解釋

為

18、氮化硼(BN)就是一種重要得功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物、經過一

系列反應可以得到BF3與BN、如下圖所示

CaE,.H.SOj同

△

網研電sL叵叵］―叵可

\n溫國

請回答下列問題:

(1)由B203制備BN得化學方程式就是_______________________________________

(2)基態B原子得電子排布式為；B與N相比、電負性較大得

就是、BN中B元素得化合價為

(3)在BF3分子中、F-B-F得鍵角就是、B原子得雜化軌道類型為

BF3與過量NaF作用可生成NaBF,、BF；得立體構型為

(4)在與石墨結構相以得六方缸化硼晶體中、層內B原子與N原子之間得化學

鍵為、層間作用力為

(5)六方氮化硼在高溫高壓下、可以轉化為立方氮化硼、其結構與金剛石相似、

硬度與金剛石相當、晶胞邊長為361、5pm、立方氮化硼得一個晶胞中含有個

氮原子、個硼原子、立方氮化硼得密度就是g?cm1234(只要求列

算式、不必計算出數值、阿伏加德羅常數為心、上圖為金剛石晶胞)

19、下圖為CaF?、H3BO3(層狀結構、層內得H3BO3分子通過氫鍵結合)、金屬銅三

種晶體得結構示意圖、請回答下列問題：

。()

?H

圖I5晶胞圖II&B0層狀結構

(1)圖I所示得CaF2晶體中與Ca”最近且等距離律"數為吧絲靜靜罩未標

號得銅原子形成晶體后周圍最緊鄰得銅原子數為

(2)圖II所示得物質結構中最外能層已達8也子結構得原子就是、H3BO3

晶體中B原子個數與極性鍵個數比為

(3)金屬銅具有很好將延展性、導電性、傳熱性、對此現象最簡單得解釋就是

用

______________理論

(4)三種晶體中熔點最低得就是(填化學式)、其晶體受熱熔化時、克

服得微粒之間得相互作用為

(5)已知兩個距離最近得Ca〃核間距離為aX10%m、結合CaF2晶體得晶胞示意

-1

圖、CaF2晶體得密度為(列出表達式、MCaF2=78g?mol)

20、VIA族得氧、硫、硒(Se)、蹄"(Te)等元素在化合物中常表現出多種氧化態、

含VIA族元素得化合物在研究與生產中有許多重要用途。請回答下列問題：

(1)S單質得常見形式為&、其環狀結構如下圖所示、S原子采用得凱道雜化方

式就是____________

(2)0、S、Se原子得第一電離能由大到小得順序為

(3)Se原子序數為、其核外M層電子得排布式為

(4)H?Se得酸性比H2s(填“強”或“弱”)。氣態SeOs分子得立體構型

為、S0；離子得立體構型為

(5)HzSeOs得K與K2分別為2、7X10“與2、5X10\HfeO,第一步幾乎完全電

離、K?為1、2X10-2、請根據結構與性質得關系解釋:

①HzSeOs與H2SeO4第一步電離程度大于第二步電離得原因

②HzSeO’比HzSeO3酸性強得原因__________________________________________

(6)ZnS在熒光體、光導體材料、涂料、顏料等行業中應用廣泛。立方ZnS晶

體結構如下圖所示、其晶胞邊長為540、0pm、密度為g-cm-3

(列式并計算)、a位置S"離子與b位置Zn?+離子之間得距離為pm(列

式表示)

21、碳元素不僅能形成豐富多彩得有機化合物、而且還能形成多種無機化合物、

同時自身可以形成多種單質、碳及其化合物得用途廣泛

(1)C“分子得晶體中、在晶胞得頂點與面心均含有一個C6。分子、則一個心晶

胞得質量為g

(2)干冰與冰就是兩種常見得分子晶體、下列關于兩種晶體得比較中正確得就

是

a、晶體得密度：干冰,冰b、晶體得熔點：干冰〉冰

c、晶體中得空間利用率：干冰,冰d、晶體中分子間相互作用力類型相

同

(3)金剛石與石墨就是碳元素形成得兩種常見單質、下列關于這兩種單質得敘

述中正確得有

a、金剛石中碳原子得雜化類型為sd雜化、石墨中碳原子得雜化類型為sp?

雜化

b、晶體中共價鍵將鍵長：金剛石中C-CV石墨中C-C

c、晶體得熔點：金剛石〉石墨

d、晶體中共價鍵得鍵角：金剛石〉石墨

e、金剛石晶體中只存在共價鍵、石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵與范德

華力

f、金剛石與石墨得熔點都很高、所以金剛石與石墨都就是原子晶體

(4)金剛石晶胞結構如圖、立方BN結構與金剛石相似、在BN晶體中、B原子

周圍最近得N原子所構成得立體圖形為、B原子與