高中化学-晶体结构【教师版】

比较两种化学键，完成下列表格：

天然的美丽晶体

多数天然珠宝是在特定的地质作用和物理化学条件下，化学元素相互结合的产物。珠宝的特征，从根本上说决定于构成元素本身的性质。组成珠宝的常见元素有30多种，而多数宝石主要由其中8种元素组成，其他元素主要呈微量组分存在。微量成分对珠宝而言十分重要，它们可能在很大程度上决定着珠宝的价值，多数珠宝的颜色成因主要归结于以微量成分存在的过渡金属元素Sr，Ti，V，Cr，Fe，Co，Ni，Cu等。如翡翠、祖母绿等均因为含微量的Cr元素，使宝石呈艳丽的绿色而价值连城。有时微量元素还决定于珠宝的品种。如：刚玉中若含微量Cr元素而显红色，即为红宝石;

若含Fe, Ti等微量元素将显蓝色等，即为蓝宝石

类型成键微粒成键的本质存在的物质表示方法键强弱判断离子键阴、阳离子静电作用离子化合物电子式半径和电荷数

共价键

非极性

键

同种非金属原子

共用电子对

离子化合物

共价单质

共价化合物

电子式、结构式

半径和共用电子对数

离子化合物

共价化合物

极性键

不同种非金属原

子

晶体结构

知识温习

每识每课

一、晶体

1．定义：晶体是指具有规则的几何外形的固体，晶体具有固定的熔点，晶体中的微粒按一定的规则排列。

2．类型：根据化学键的种类不同，我们把晶体分为_______、_______、______和______。

【答案】离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

二、离子晶体

1．定义：由__________________形成的晶体是离子晶体，主要包括_____________________，如：CaO、KOH、NaCl、Mg(NO3)2、NH4Cl；

2．离子晶体的构成微粒：____________________；

【答案】阴阳离子通过离子键；强碱、金属氧化物及绝大部分的盐；阳离子和阴离子

3．离子晶体的特点：

在离子晶体中，由于阴阳离子间存在较强的离子键，所以离子晶体的结构一般比较________，密度__________，且具有较___________的熔点、沸点和硬度。

离子晶体在水溶液或者熔融状态下均导电；离子晶体中不存在单个分子。

【答案】稳定、较大、高

4．代表物

（1）氯化钠晶体

由图可知，在氯化钠晶体中，每个Na+周围有_____个Cl-，而每个Cl-周围也有____个Na+，它们之间通过离子键的作用结合，并在空间有规律地排列，形成规则的几何形状。

【答案】6、6

注：NaCl指的是化学式，而不是分子式，其晶体中不存在NaCl分子

【思考】构成氯化钠晶体和氯化铯晶体的微粒是什么？

【答案】氯化钠：钠离子和氯离子氯化铯：铯离子和氯离子

新知精讲

【思考】如何判断某物质属于离子晶体？

【答案】看熔融状态下是否导电

三、分子晶体

1．定义：分子间通过___________形成的晶体。主要包括：______________________________ ______________________________________________________。

2．构成分子晶体微粒是__________。

【答案】范德华力、卤素、氧气、等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物、酸、多数有机物等。分子

3．分子晶体的特点

（1）由于范德华力很弱，所以分子晶体的熔沸点_________，硬度_________，易_________。

（2）规律：对于____________的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越__________，熔沸点越______________，硬度也越________________。

【答案】较低、较小升华组成和结构相似、强、高、大

（3）有的分子晶体中，不仅存在分子间作用力，还存在一种氢键。

由于氢键的存在，往往使物质的熔沸点比其他组成和结构相似的物质高。

如：水中存在氢键的作用，水的沸点高于硫化氢等。

注意：构成分子晶体的微粒是分子，分子内部往往存在共价键，分子之间存在分子间作用力。但分子内有无共价键与能否形成分子晶体无关。如稀有气体形成的晶体是分子晶体，构成的分子晶体中不存在任何共价键。

4．代表物

（1）干冰

干冰晶体中，二氧化碳分子分布于立方体的每个顶点和每个面心上。与每个二氧化碳分子最相邻的二氧化碳分子共有_____个。【答案】12

（2）C60（富勒烯）：1985年发现，荣获1996年度诺贝尔化学奖

分子中碳原子组成12个五元环和20个六元环，被称为足球烯。

四、原子晶体

1．定义：________间通过____________结合成的具有_____________________的晶体。

如：___________________________________________

【答案】原子、共价键、空间网状结构、金刚石、硅、二氧化硅、碳化硅

2．构成分子晶体微粒是__________。

【答案】原子

3．原子晶体的特点

（1）原子晶体中，原子之间以__________强烈的结合，其熔沸点_______，硬度_______。

（2）原子晶体的熔沸点取决于共价键的强弱，一般共价键的键长越______，键能越________，熔沸点越_______；

【答案】共价键、很高、很大短、大、高

4．代表物

金刚石（或晶体硅）

在金刚石晶体中，每个C原子跟另外_______个C原子形成共价键。同一个C原子形成的4个共价键中，任意2个共价键之间的夹角为________。由某个C原子相邻的4个C原子构成一个________，而该C原子位于正四面体的中心。金刚石中，每个C原子上连接4个共价键，但任意1个共价键由2个C原子分享，故每个C原子上相当于连接了4个共价键的1/2。因此金刚石中C原子与共价键的个数比为__________。

【答案】4、109°28′、正四面体、1:2、1:4

六、晶体类型的判断

1．从物质的分类上判断：

离子晶体：_________________________________________；

分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（SiO2除外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。

原子晶体：_________________________________________

【答案】强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；

金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC

2．从性质上判断：

熔沸点和硬度高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体

物质的导电性：固态时不导电熔融状态时能导电：离子晶体；

固态时导电熔融状态时也导电：金属晶体及石墨；

固态时不导电熔融状态时也不导电：分子晶体、原子晶体。

七、物质物质熔沸点高低的比较

1．晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高，只有分子晶体熔化时不破坏化学键

2．不同晶体（一般）：原子晶体____离子晶体_____分子晶体

熔点范围：上千度~几千度>近千度~几百度>多数零下最多几百度

【答案】>、>

注意：化学键与氢键的不同

氢键是一种特殊的分子间作用力，不是化学键，可使物质的熔沸点升高，溶解度增大。

如：NH3、H2O、HF、CH3CH2OH等分子间可以形成氢键。

【练一练】已知下列晶体的熔点：NaCl：801℃、AlF3：1291℃、AlCl3：190℃、BCl3：107℃、Al2O3：2045℃、CO2：－56.6℃、SiO2：1723℃，据此判断下列说法错误的是（）A．元素和铝组成的晶体中有的是离子晶体

B．以上给出的物质中只有BCl3和CO2是分子晶体

C．同族元素的氧化物可以形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可以形成相同类型的晶体

【答案】B

【小结】：

类型

比较

分子晶体原子晶体离子晶体构成粒子分子原子阴、阳离子

粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢

键)

共价键离子键

硬度较小很大较大熔、沸点较低很高较高

溶解性相似相溶难溶于任何溶剂

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，

个别为半导体

晶体不导电，水溶液

或熔融态导电

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)

部分非金属单质(如

金刚石、硅、晶体

硼)，部分非金属化

合物(如SiC、SiO2)

金属氧化物(如

K2O、Na2O)、强碱(如

KOH、NaOH)、绝大

部分盐(如NaCl)

手机壳哪家强？——从原材料说起

硅胶材质保护套

硅胶套一般由橡胶制成，质地柔软、有弹性，常被用来保护数码产品，防止意

外跌落或者磨损，具有通透性，清晰透明。价格也很便宜，用旧了更换也不会心疼。

优点：价格便宜，拆卸方便，缓冲性能良好，不易磨损，保护较全面。

缺点：质感偏厚，款式少，易油腻，和机身贴合性稍差，同时材质稍差的还容易沾灰和进灰课堂小憩

PC材质保护壳

PC: Polycarbonate，中文名称为聚碳酸酯，是一种无色透明的无定性热塑性材料。PC材质的保护壳不同于硅胶和TPU保护壳，它是硬质的，PC塑胶的韧性很好，透光度也很好，纯PC塑胶的有纯透明的，透明黑透明蓝等各种颜色，都很还不错。

优点：透光度好，硬度强，抗摔，轻薄

缺点：不耐刮

PU材质保护套

PU即是polyurethane，中文名：聚氨酯，它是一种常用高分子

材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空。

优点：耐油性好，耐磨性能好

缺点：散热性不佳

金属材质保护套

金属保护壳的质感无疑是非常好的的，也比较显档次，金属材质的目前主要是采用铝镁合金，表面处理的工艺现在都很成熟，铝镁合金结构防腐绝缘，持久耐磨，重量轻而且稳固。

优点：质感十足，耐摔，可以有效防止机身磨损，夏天使用清凉舒适

缺点：冬天会感觉凉，增加机身的体积和重量，影响便携性，对信号造成一定影响

真皮材质保护套

皮革材质的平板保护套主要有皮质或者仿皮材质的，真皮手工打造精致品质，无论手感、质量还是设计都非常细致、精美。可在适当的地方将它合起来当支架使用，以理想角度支撑平板，便于观看视频和幻灯片。

优点：外观别致、雅观，手感佳，不易磨损机身、散热性好，缓冲作用也不错

缺点：防水作用不好，价格昂贵

例题解析

知识点1：晶体的特性

【例1】有关晶体的下列说法中正确的是（）

A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．原子晶体中共价键越强，熔点越高

C．冰融化时水分子中共价键发生断裂D．氯化钠熔化时离子键未被破坏

【难度】★★

【答案】B

【解析】晶体中分子间的作用力越大，说明晶体的熔沸点越高，而分子的稳定性取决于化学键的强弱和体系能量的高低，故A选项错误。冰融化时水分子中部分氢键断裂，共价键不断裂。氯化钠熔化时离子键被破坏。

变式1：下列各晶体熔化时只需要克服分子间作用力的是（）

A．SiC B．KCl C．SO2 D．NH4Br

【难度】★【答案】C

变式2：（2016普陀一模8）下列各组物质均属于分子晶体且均为化合物的是（）A．NH3、HD、C10H8B．PCl3、CO2、AlCl3

C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、H2O2、Na2S

【难度】★★【答案】B

变式3：有下列10种晶体：

A．水晶B．冰醋酸C．白磷D．固态氩E．氯化铵

F．铝G．金刚石H．氢氧化钠I．晶体硅J．硫黄

用序号回答下列问题：

（1）属于原子晶体的是___________，属于分子晶体是___________，属于离子晶体是___________，属于金属晶体的是___________。

（2）在一定条件下能导电而不发生化学键变化的是___________。

【难度】★★★【答案】（1）AGI 、BCDJ 、EH 、F (2)F

【方法提炼】

晶体判断：物质的分类如离子晶体：强碱、金属氧化物及绝大部分的盐；分子晶体：酸、非金属氧化物、气体（包括稀有气体）、有机物及极少部分的盐（如氯化铝、醋酸铅、氯化汞及氯化亚汞等）；原子晶体较少，只需记下一些代表物即可

物质的熔沸点：一般分子晶体熔沸点较低，原子晶体和离子晶体熔沸点都较高。

知识点2：晶体熔沸点的判断比较

【例2】下列物质的熔沸点均是由高到低排列的是（）

①金刚石、晶体硅、碳化硅②MgO ＞MgCl2＞NaCl ＞CsCl

③金刚石、生铁、纯铁、钠④Al ＞Mg ＞Na

A．②③④B．③④C．①③④D．②④

【难度】★★【答案】D

变式1：右图是部分卤素单质和XX’型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。试推测ICl的沸点所处的最小范围是（）（其中：Br-80；I-127）

A．Cl2至BrCl B．Br2至IBr C．BrCl至Br2D．IBr至I2

【难度】★★【答案】B

（1）钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与________________有关，随着_________________增大，__________________减小，故熔点依次降低。

（2）硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与__________________________________有关，随着______________________增大___________________________增大，故熔点依次升高。

（3）钠的卤化物的熔点比相应的硅卤化物的熔点高得多，这与_____________________________，因为_________________________________，故前者的熔点远远高于后者。

【难度】★★★

【答案】（1）离子半径，离子半径，离子键的相互作用

（2）相对分子质量大小，相对分子质量，分子间作用力

（3）晶体类型有关；钠的卤化物为离子晶体，硅卤化物为分子晶体

【方法提炼】首先判断出是哪种晶体类型，然后根据不同类型的判断标准进行判断。若晶体类型不同，再综合判断。

知识点3：晶体与化学键

【例3】下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是（）

A．SO2和SiO2B．CO2和H2O C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl

【难度】★★

【答案】B

【解析】判断化学键类型是否相同，主要是看成键两原子是直接通过共价键结合的，还是通过互相得失电子后形成阴、阳离子靠离子键结合的。主要是分析成键两原子通过何种形式才能使双方都达到稳定结构(一般的是最外层达到8个电子)。判断晶体类型是否相同，主要是看构成晶体的“基本微粒”属于分子、离子还是原子，或者是分析晶体中基本微粒间作用力是范德华力、离子键还是共价键，这两个角度实质是一致的。由上述可知化学键的类型和晶体类型两者既有联系也有区别，切勿混为一谈。

变式1：以下叙述中错误的是（）

A．钠原子与氯气反应生成食盐后，其结构的稳定性增强

B．在氧化钠中，除氧离子和钠离子的静电吸引作用外，还存在电子与电子，原子核与原子核之间的排斥作用

C．任何离子键在形成过程中必定有电子的得与失

D．钠与氧气反应生成氧化钠后，体系的能量降低

【难度】★【答案】C【解析】如NaCl与AgNO3的反应

变式2：（14黄埔二模）元素之间通过不同的化学键可以组成不同的晶体和化合物。有关化学键与晶体的说法正确的是（）

A．两种元素组成的分子中一定只有极性键

B．熔融状态时能导电的化合物一定是离子晶体

C．非金属元素组成的化合物一定是共价化合物

D．分子晶体的熔沸点随着共价键的增强而升高

【难度】★★★【答案】B

【方法提炼】该部分知识涉及了很多上节课的知识，在做此类题之前可以先回顾下上节课的主要知识点，然后再进行判断。

知识点4：根据物质特性考察晶体

【例4】最近，科学家研制出一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法不正确的是（）

A．C60 是一种新型原子晶体B．C60 和石墨都是碳的同素异形体

C．C60 中含有非极性共价键D．C60 的相对分子质量是720

【难度】★【答案】A

变式1：（2016黄浦一模4）氮氧化铝（AlON）属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是（）

A．AlON和石英的化学键类型相同B．电解熔融AlON可得到Al

C．AlON的N元素化合价为-1D．AlON和石英晶体类型相同

【难度】★★【答案】B

变式2：(2015长宁一模12）最近有科学家成功地在高压下将CO2转化具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是（）

A．在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化

B．CO2的原子晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质

C．在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子跟两个C原子相结合D．CO2的原子晶体和分子晶体组成相同，实际上是同一种物质

【难度】★★★【答案】C

变式3：北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质熔融状态下能导电。下列有关分析正确的是（）

A．K3C60和C60中都含有共价键B．K3C60中，阴、阳离子数之比为20:1 C．K3C60是离子晶体，C60是原子晶体D．C60与12C互为同素异形体

【难度】★★★【答案】A

【方法提炼】认真审题，找出题设中的关键性字眼，然后再结合不同晶体的代表物进行做题。

师生总结

1.常见的晶体类型有哪种？构成微粒分别是什么？

2.每种晶体内可能存在的作用力是什么？

课后作业

1．下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是（）

A．钠（Na）B．二氧化硅(SiO2)C．氖气（Ne）D．硫酸钠(Na2SO4)【难度】★【答案】C

2．下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是（）A．食盐和蔗糖熔化B．钠和硫熔化

C．碘和干冰升华D．二氧化硅和氧化钠熔化

【难度】★【答案】C

3．下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是（）A．水和乙醇分别受热变为气体B．干冰和氯化铵分别受热变为气体

C．二氧化硅和铁分别受热熔化D．食盐和葡萄糖分别溶解在水中

【难度】★【答案】C

4．关于晶体的下列说法正确的是（）

A．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高B．在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子D．分子晶体的熔点一定比金属晶体的低【难度】★★【答案】C

5．下列说法中正确的是（）

A．含有共价键的分子一定是共价分子

B．只含有共价键的物质一定是共价化合物

C．离子化合物中可能含有极性共价键或非极性共价键

D．氦分子中含有共价键

【难度】★★【答案】C

6．下列物质按熔点由高到低的顺序排列的是（）

A．F2、Cl2、Br2、I2B．Li、Na、K、Rb

C．HF、HCl、HBr、HI D．Si、SiC、金刚石

【难度】★★【答案】B

7．有物质①金刚石②NaF ③HCl ④晶体硅⑤KF ⑥Hg ⑦KCl ⑧HBr ⑨HI ⑩H2，

其熔点由低到高的顺序是___________________________。

【难度】★★★

【答案】⑩<③<⑧<⑨<⑥<⑦<⑤<②<④<①

8

据此判断，下列说法错误的是（）

A．AlCl3晶体加热升华

B．SiCl4是分子晶体

C．单质X可能是原子晶体

D．KBr中离子键的强度比NaCl中离子键的强度大

【难度】★★【答案】D

9．下列说法正确的是（）

A．粒子半径：Na+＞O2-＞F- B．稳定性：HF＜H2O＜NH3

C．熔点：金刚石＞晶体硅＞SiC D．密度：浓硫酸＞水＞汽油

【难度】★★★【答案】D

10．离子化合物电子式的书写

氧化钠：___________________氢氧化钠：______________________

氯化钠：___________________过氧化钠：______________________

氯化铵：___________________氯化镁：________________________

氢化锂：___________________

用电子式表示MgCl2的形成过程：

MgCl2________________________________________________________________________________________________________________【答案】

11．共价化合物或单质的电子式书写

氢气：______________________氯气：_________________________

氮气：______________________氯化氢：_______________________

水：________________________氨气：_________________________

甲烷：______________________二氧化碳：_____________________

过氧化氢：__________________次氯酸：_______________________

四氯化碳：__________________

【答案】

12．共价分子形成过程电子式的书写

HCl___________________________________________________

H 2O_____________________________________________________ 【答案】H?+

:Cl g g g g

g → ::

H Cl g g

g g

13．写出下列物质的结构式：

Cl 2：______________________ H 2O ：_______________________ CO 2：_____________________ HClO ：____________________

【答案】Cl—Cl

H -O -H O=C=O

H -O -Cl

14．下列电子式中正确的是

（

）(上海高考题) A ．:N:::N:

B ．::H

H

H N H ??

??

C ．2[::]H O H ??

+

-

+

??

D ．[::]Na Cl ??

+

-

??

【难度】★★【答案】D 15．下列说法正确的是

（

）

A ．分子晶体的熔点比金属晶体的低

B ．在晶体中只要有阳离子，一定有阴离子

C ．在SiO 2晶体中，Si 原子与Si—O 键数目比为1:2

D ．离子化合物中可能含有非极性共价键 【难度】★★【答案】D

16．下列物质中存在的化学键，在熔化时没有破坏的是

（

） A ．金属铜

B ．碘

C ．固体氮

D ．硫酸钠

【难度】★★【答案】C

17．下列晶体模型对应的物质熔化时破坏共价键的是 （ ）

A

B

C

D

【难度】★【答案】A

18．氟化氢的水溶液叫氢氟酸，虽然氢氟酸是弱酸，但它会腐蚀玻璃，主要是跟玻璃中的二氧化硅反应，生成四氟化硅气体和水。此反应可用于在玻璃上蚀刻花卉图案。 （1）写出氢氟酸跟玻璃反应的化学方程式。

（2）存放氢氟酸的试剂瓶为什么用塑料瓶而不用玻璃瓶？

（3）实验室常用氟化钙跟浓硫酸共热制氟化氢气体，写出该反应的化学方程式。

（4）氟气（F 2）是最活泼的非金属。将氟气通入水中会发生剧烈的反应，写出该反应的化学方程式

:::F F g g g g g g g g

::

H F g g

g g

::F -????????

g g

g g ::F -

??

??????

g g g g 并标出电子转移的方向及数目，并注明氧化剂及氧化产物。

_________________________________________________

（5）分别画出氟气、氟化氢与氟化钙的电子式，并说明它们的固体各属于什么晶体类型？

①氟气的电子式：______________________氟气属于________晶体； ②氟化氢的电子式：____________________氟化氢属于______晶体； ③氟化钙的电子式：____________________氟化钙属于______晶体。 【难度】★★★ 【答案】

（1）4HF+SiO 2→SiF 4↑+2H 2O

（2）氢氟酸会腐蚀玻璃瓶，但不跟塑料瓶反应，所以氢氟酸用塑料瓶保存

（3）CaF 2+H 2SO 4（浓）?

??

→2HF↑+CaSO 4

（4）2F 2+2 H 2O→O 2+4HF 氧化剂是F 2，氧化产物是O 2

（5）①分

子

② 分子

Ca 2+

③ 离子

19．已知：

化合物 MgO Al 2O 3 MgCl 2 AlCl 3 类型 离子化合物 离子化合物 离子化合物

共价化合物

熔点/℃

2800

2050

714

191

（1）工业制镁时，电解MgCl 2而不电解MgO 的原因是__________________________________； 工业制铝时，电解Al 2O 3而不电解AlCl 3的原因是______________________________。 （2）晶体硅(熔点1410℃)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

22Cl H 444601100Si()SiCl SiCl ()Si()???→???→???→蒸馏

℃℃

粗纯纯 写出SiCl 4的电子式：________________；

（3）P 2O 5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P 2O 5干燥的是________。

a ．NH 3

b ．HI

c ．SO 2

d ．CO 2

（4）KClO 3可用于实验室制O 2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：___________________________。

【难度】★★★ 【答案】

（1）MgO 的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本；AlCl 3是共价化合物，熔融态难导电

（2）

（3）b （4）4KClO 3??→?C

400ο

KCl ＋3KClO 4