(经典)2019-2020高考化学 第12章(物质结构与性质)第3节 晶体结构与性质 考点(2)常见晶体的结构和性质

第12章（物质结构与性质）李仕才第三节晶体结构与性质考点二常见晶体的结构和性质1．金属键、金属晶体(1)金属键：金属阳离子与自由电子之间的作用。

(2)本质——电子气理论该理论认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”，被所有原子共用，从而把所有的金属原子维系在一起。

(3)金属晶体的物理性质及解释在金属晶体中，金属离子与自由电子以金属键相互结合。

金属都具有优良的导电性、导热性和延展性。

用电子气理论可解释如下：2．四种类型晶体的比较3.离子晶体的晶格能 (1)定义气态离子形成1摩离子晶体释放的能量，通常取正值，单位为kJ·mol －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。

4．典型晶体模型5．石墨晶体石墨晶体是混合型晶体，呈层状结构。

同层内碳原子以共价键形成正六边形平面网状结构，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。

层与层之间以分子间作用力结合。

所以石墨晶体熔、沸点很高，但硬度不大，有滑腻感，能导电。

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体。

( ×)2．晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。

( ×)3．在分子晶体中一定有范德华力和化学键。

( ×)4．金属钠形成的晶体中，每个钠原子周围与其距离最近的钠原子有8个。

( √)5．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。

( ×)6．在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个。

( √)7．在CsCl晶体中，每个Cs＋周围与其距离最近的Cl－有8个。

( √)8．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。

( ×)9．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。

( ×)10．离子晶体一定都含有金属元素。

( ×)1．只有在分子晶体中存在两种作用力，分子间存在的分子间作用力和分子内部的化学键(稀有气体形成的晶体除外)。

2．影响分子晶体的物理性质的是分子间作用力而不是化学键，而影响原子晶体、离子晶体物理性质的是化学键(共价键和离子键)。

3．原子晶体一定含有共价键，而分子晶体可能不含共价键。

4．含阴离子的晶体中一定含有阳离子，但含阳离子的晶体中不一定含阴离子，如金属晶体。

5．原子晶体的熔点不一定比离子晶体高，如石英的熔点为1 710 ℃，MgO的熔点为2 852 ℃。

6．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高，如Na的熔点为97 ℃，尿素的熔点为132.7 ℃。

晶体的结构与性质1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )①SiO2和SO3②晶体硼和HCl ③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤解析：本题中属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石，但晶体氖是由稀有气体分子构成的，分子间不存在化学键。

答案：C2．下列关于晶体的结构和性质的叙述正确的是( )A．分子晶体中一定含有共价键B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．离子晶体中含有离子键，不含有共价键D．金属阳离子只能存在于离子晶体中解析：稀有气体晶体为分子晶体，不含共价键，A项错误；原子晶体中共价键越强，熔点越高，B项正确；离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，C项错误；金属阳离子也可以存在于金属晶体中，D项错误。

答案：B3．最近科学家成功的制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是( )A．该物质的化学式为CO2B．晶体的熔沸点高、硬度大C．晶体中碳原子数与C—O化学键数之比为1∶4D．该物质的性质与二氧化碳相似解析：晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数比＝1∶2，化学式为CO2，A正确；该化合物晶体属于原子晶体，熔沸点高，硬度大，B正确；该晶体中，每个碳原子含有4个C—O共价键，C原子与C—O化学键数目之比为1∶4，C正确；该化合物晶体属于原子晶体，二氧化碳为分子晶体，性质与二氧化碳不相似，D错误。

答案：D4．下列各物质熔化时，所克服的粒子间作用力相同的是( )A．Na2O和SO3B．Mg和SiC．NaOH和NaCl D．AlCl3和MgCl2解析：Na2O、NaOH、NaCl、MgCl2熔化时破坏离子键；SO3和AlCl3熔化时克服分子间作用力；Mg熔化时克服金属键；Si熔化时克服共价键。

答案：C5．下面有关晶体的叙述中，不正确的是( )A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B．氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共有6个C．氯化铯晶体中，每个Cs＋周围紧邻8个Cl－D．干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子解析：氯化钠晶体中，每个Na＋周围距离相等且最近的Na＋共12个，距离相等且最近的Cl－共6个。

答案：B6．下面是C60、金刚石和二氧化碳的结构模型。

请回答下列问题：(1)从晶体类型来看，C60属于________晶体。

(2)二氧化硅结构跟金刚石结构相似，即二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O 原子。

观察图乙中金刚石的结构，分析二氧化硅的空间网状结构中，Si 、O 原子形成的最小环上O 原子的数目是________，晶体硅中硅原子与共价键的个数比为________。

(3)图丙是二氧化碳的晶胞模型，图中显示出的二氧化碳分子数为14个。

实际上一个二氧化碳晶胞中含有________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为________。

解析：(1)C 60有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体，为分子晶体。

(2)金刚石中最小的环为六元环，二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si 、O 原子形成的最小环上应有6个Si 原子，每个硅与硅的化学键之间插入一个O 原子，则Si 、O 原子形成的最小环上O 原子的数目是6；在晶体中，每个Si 原子形成4个共价键，每一个共价键中Si 的贡献为12，则平均1个Si 原子形成2个共价键，所以晶体硅中硅原子与共价键的个数比为1∶2。

(3)干冰晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳分子数为8×18＋6×12＝4，每个CO 2分子中含有2个σ键和2个π键，σ键与π键的个数比为1∶1。

答案：(1)分子 (2)6 1∶2 (3)4 1∶17．碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：(1)CO 能与金属Fe 形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K ，沸点为376 K ，其固体属于________晶体。

(2)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：①在石墨烯晶体中，每个C 原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C 原子。

②在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个C 原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C 原子在同一平面。

解析：(1)该化合物熔点为253 K ，沸点为376 K ，熔沸点较低，所以为分子晶体；(2)根据均摊法来计算。

①石墨烯晶体中，每个碳原子被3个六元环共有，每个六元环占有的碳原子数是6×1/3＝2；②每个碳原子形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个碳原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个碳原子可形成一个平面，而每个碳原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个碳原子共面。

答案：(1)分子 (2)①3 2 ②12 48．Ⅰ.下列数据是对应物质的熔点，有关判断错误的是( )A．只要含有金属阳离子的晶体就一定是离子晶体B．在共价化合物中各原子都形成8电子结构C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高Ⅱ.如图为几种晶体或晶胞的构型示意图。

请回答下列问题：(1)这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是____________。

(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为______________________________________________。

(3)NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能，原因是___________________________________________________________________________。

(4)每个铜晶胞中实际占有________个铜原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。

(5)冰的熔点远高于干冰，除因为H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是______________________________________________________________________________________。

解析：Ⅰ.A项含有金属阳离子的可能为金属晶体；B项共价化合物中各原子不一定都形成8电子结构，如BCl3。

Ⅱ.(1)分析各种物质的晶胞发现以共价键结合的晶体为金刚石晶体。

(2)结合不同晶体的熔点特点及氢键的知识确定熔点高低顺序为金刚石，氧化镁，氯化钙，冰，干冰。

(4)分析铜晶胞的特点，顶点的铜原子为8×1/8＝1，位于面上的Cu为6×1/2＝3，所以实际占有4个铜原子。

答案：Ⅰ.A、BⅡ.(1)金刚石晶体(2)金刚石，氧化镁，氯化钙，冰，干冰(3)小于镁离子和氧离子电荷数大于钠离子和氯离子，并且离子半径氧比氯小，镁比钠小(4)4 8(5)冰在晶态时存在氢键，而干冰没有一、晶体类型的判断1 依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用力是离子键。

(2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。

(3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用力是范德华力。

(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的作用力是金属键。

2 依据物质的分类判断(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐是离子晶体。