文档内容
第 35 讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
[复习目标] 1.了解晶体和非晶体的区别。2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微
粒、微粒间作用力的区别。 3.了解分子晶体、 共价晶体、 离子晶体、金属晶体结构与性
质的关系。4.了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
考点一 物质的聚集状态 晶体与非晶体
1．物质的聚集状态
(1)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)等离子体和液晶
概念 主要性能
由电子、阳离子和电中性粒子组成的
等离子体 具有良好的导电性和流动性
整体上呈电中性的物质聚集体
既具有液体的流动性、黏度、形变
液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 性，又具有晶体的导热性、光学性质
等
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
原子在三维空间里呈周期
结构特征 原子排列相对无序
性有序排列
自范性 有 无
性质
熔点 固定 不固定
特征
异同表现 各向异性 各向同性
(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。
(3)晶体与非晶体的测定方法测熔点 晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
测定方法
最可靠方法 对固体进行 X 射线衍射 实验
1．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( )
2．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( )
3．晶体的熔点一定比非晶体的熔点高( )
4．具有规则几何外形的固体一定是晶体( )
5．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.√
一、物质聚集状态的多样性
1．下列有关物质特殊聚集状态与结构的说法不正确的是( )
A．液晶中分子的长轴取向一致，表现出类似晶体的各向异性
B．等离子体是一种特殊的气体，由阳离子和电子两部分构成
C．纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化
D．超分子内部的分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体
答案 B
解析 液晶分子沿分子长轴方向有序排列，从而表现出类似晶体的各向异性，故 A正确；
等离子体是由阳离子、电子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体，故B错误；
纯物质有固定的熔点，但其晶体颗粒尺寸在纳米量级时也可能发生变化，熔点可能下降，故
C正确；超分子内部的多个分子间一般通过非共价键或分子间作用力结合成聚集体，故D正
确。
2．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到 165 K时形成的。
玻璃态的水无固定形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，下列有关玻璃
态水的叙述正确的是( )
A．水由液态变为玻璃态，体积缩小
B．水由液态变为玻璃态，体积膨胀
C．玻璃态是水的一种特殊状态
D．在玻璃态水的X射线图谱上有分立的斑点或明锐的衍射峰
答案 C
解析 玻璃态水无固定形状，不存在晶体结构，因密度与普通液态水相同，故水由液态变为
玻璃态时体积不变。二、晶体与非晶体的区别
3．下列关于晶体和非晶体的说法正确的是( )
A．晶体在三维空间里呈周期性有序排列，因此在各个不同的方向上具有相同的物理性质
B．晶体在熔化过程中需要不断地吸热，温度不断地升高
C．普通玻璃在各个不同的方向上力学、热学、电学、光学性质相同
D．晶体和非晶体之间不可以相互转化
答案 C
解析 晶体在三维空间里呈周期性有序排列，其许多物理性质常常会表现出各向异性，A不
正确；晶体的熔点是固定的，所以在熔化过程中温度不会变化，B不正确；在一定条件下晶
体和非晶体是可以相互转化的，D不正确。
4．玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的结构示意图，下列
有关玻璃的说法错误的是( )
A．玻璃内部微粒排列是无序的
B．玻璃熔化时吸热，温度不断上升
C．光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO，二者都是非晶体
2
D．利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
答案 C
解析 根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是
非晶体，因此没有固定的熔点，A、B对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C错；区
分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，D对。
考点二 常见晶体类型
1．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
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞平行排列、取向相同。
2．四种常见晶体类型的比较
类型
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
比较
金属阳离子、自由电
构成微粒 分子 原子 阴、阳离子
子
微粒间的相互作 范德华力(某些
共价键 金属键 离子键
用力 含氢键)
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
难溶于一般 一般不溶于水，少数 大多易溶于水
溶解性 相似相溶
溶剂 与水反应 等极性溶剂
一般不具有 晶体不导电，
一般不导电，溶
导电、导热性 导电性，个 电和热的良导体 水溶液或熔融
于水后有的导电
别为半导体 态导电
3．常见晶体的结构模型
(1)典型的分子晶体——干冰和冰
①干冰晶体中，每个CO 分子周围等距且紧邻的CO 分子有12 个。
2 2
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 mol H O的冰中，最多可
2
形成2 mol氢键。
(2)典型的共价晶体——金刚石、二氧化硅
①金刚石和二氧化硅晶体结构模型比较
结构模型 晶胞
金刚石二氧化硅
②金刚石和二氧化硅结构特点分析比较
a.碳原子采取 sp 3 杂化，键角为 109°28 ′
b.每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面
体结构，向空间伸展形成空间网状结构
金刚石 c.最小碳环由6 个碳原子组成，每个碳原子被12 个六元环共用
d.金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有
4 个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶
胞中含有8 个C原子
a.Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′
b.每个Si原子与4 个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四
面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被
2 个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为 1 ∶ 2
c.最小环上有12 个原子，包括6 个O原子和6 个Si原子
二氧化硅
d.1 mol SiO 晶体中含Si—O数目为 4 N
2 A
e.SiO 晶胞中有8 个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6 个Si原
2
子位于立方晶胞的面心，还有4 个Si原子与16 个O原子在晶
胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO 晶胞中含有8 个Si原子和
2
16 个O原子
(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF
2
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。
③CaF 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
2
Ca2＋，8 个F－。
知识拓展 晶格能
(1)定义
气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol－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。
(4)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 sp 2 。
1．分子晶体不导电，溶于水后也都不导电( )
2．沸点：HF3 550 2 600 1 415
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是__________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 共价晶体中，原子半径越小，共价键键能越大，熔点越高，原子半径：C＜Si(或键长：
C—C＜Si—Si)，键能：C—C＞Si—Si
课时精练
1．下列关于物质聚集状态的叙述错误的是( )
A．在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列
B．非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章
C．物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等
D．等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体
答案 D
解析 液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响，在电场存在的情况下，液晶
分子沿着电场方向有序排列，A正确；内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固
体物质称为非晶体，B正确；物质的聚集状态有晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等，C正
确；等离子体由电子、阳离子和中性粒子组成，正、负电荷大致相等，整体上呈电中性，D
错误。
2．下列关于晶体的叙述不正确的是( )
A．晶体的自范性指的是在适宜条件下晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质
B．固体粉末一定不具有晶体的性质
C．晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果
D．晶体的各向异性直接取决于微观粒子的排列具有特定的方向性答案 B
解析 晶体的自范性是指在适宜条件下，晶体能够自发地呈现规则的多面体外形的性质，故
A不选；许多固体粉末仍是晶体，具有晶体的性质，故B选；构成晶体的粒子在微观空间里
呈现周期性有序排列，则晶体的对称性是微观粒子按一定规律做周期性有序排列的必然结果，
故C不选；晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同，即为各向异性，具有特定的方向
性，故D不选。
3．下列说法错误的是( )
A．只含分子的晶体一定是分子晶体
B．碘晶体升华时破坏了共价键
C．几乎所有的酸都属于分子晶体
D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体
答案 B
解析 分子晶体是分子通过相邻分子间的作用力形成的，只含分子的晶体一定是分子晶体，
故A正确；碘晶体属于分子晶体，升华时破坏了分子间作用力，故 B错误；几乎所有的酸
都是由分子构成的，故几乎所有的酸都属于分子晶体，故C正确；稀有气体是由原子直接
构成的，只含原子，故稀有气体的晶体属于分子晶体，故D正确。
4．如图是金属晶体内部的电子气理论示意图。电子气理论可以用来解释金属的性质，其中
正确的是( )
A．金属能导电是因为金属阳离子在外加电场作用下定向移动
B．金属能导热是因为自由电子在热的作用下相互碰撞，从而发生热的传导
C．金属具有延展性是因为在外力的作用下，金属中各原子层间会出现相对滑动，但自由电
子可以起到润滑剂的作用，使金属不会断裂
D．合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，使电子数目增多，所以合金的延
展性比纯金属强，硬度比纯金属小
答案 C
解析 金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定向移动，A错误；自由电子在热的作
用下与金属阳离子发生碰撞，实现热的传导，B错误；在外力的作用下，金属中各原子层间
会出现相对滑动，而自由电子与金属阳离子之间的电性作用仍然存在，使得金属不会断裂，
C正确；合金与纯金属相比，由于增加了不同的金属或非金属，相当于填补了金属阳离子之
间的空隙，所以一般情况下合金的延展性比纯金属弱，硬度比纯金属大，D错误。5．根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是( )
AlCl SiCl 晶体硼 金刚石 晶体硅
3 4
熔点/℃ 190 －68 2 300 ＞3 550 1 415
沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355
A.SiCl 是分子晶体
4
B．晶体硼是共价晶体
C．AlCl 是分子晶体，加热能升华
3
D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱
答案 D
解析 SiCl 、AlCl 的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl 的沸点低于其熔点，即在低于熔化
4 3 3
的温度下就能气化，故AlCl 加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点很高，所以晶体
3
硼是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知，金刚石中的C—C比
晶体硅中的Si—Si强，D错误。
6.钡在氧气中燃烧时得到一种钡的氧化物晶体，其结构如图所示，下列有关说法正确的是(
)
A．该晶体属于分子晶体
B．晶体的化学式为Ba O
2 2
C．该晶体晶胞结构与CsCl相似
D．与Ba2＋距离相等且最近的Ba2＋共有12个
答案 D
解析 该晶胞是由金属阳离子钡离子和阴离子过氧根离子构成的，属于离子晶体，A错误；
该晶胞中Ba2＋个数为8×＋6×＝4，O个数为1＋12×＝4，则钡离子和过氧根离子个数之比
为1∶1，其化学式为BaO ，B错误；该晶胞中钡离子配位数是6，过氧根离子配位数是6，
2
氯化铯晶体中离子配位数是8，C错误。
7.(2022·吉林高三模拟)下列说法正确的是( )
A．基态钙原子核外有2个未成对电子B．CaTiO 晶体中与每个Ti4＋最邻近的O2－有12个(如图是其晶胞结构模型)
3
C．分子晶体中都存在共价键
D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
答案 B
解析 基态钙原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，均为成对电子，故A错误；由该晶
胞可知，每个Ti4＋最邻近的O2－有12个，故B正确；分子晶体中不一定都存在共价键，如
稀有气体为单原子分子，其分子晶体中只有分子间作用力，故C错误。
8.CaC 晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC 晶体中由于哑铃形的C存在，
2 2
使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC 晶体的说法正确的是( )
2
A．1 个 Ca2＋周围距离最近且等距离的C数目为 6
B．1个CaC 晶体的晶胞平均含有1个Ca2＋和1个C
2
C．6.4 g CaC 晶体中含阴离子0.1 mol
2
D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个
答案 C
解析 A项，依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可
知，1个Ca2＋周围距离最近且相等的C有4个，错误；C项，6.4 g CaC 为0.1 mol，则含阴
2
离子0.1 mol，正确；D项，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋有4个，错误。
9．如图是从NaCl或CsCl晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶体中分
割出来的结构图是( )
A．图①和图③ B．图②和图③
C．图①和图④ D．只有图④
答案 C
10．石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个
Si—Si中插入一个O)，其中硅、氧原子数比是m∶n，下列有关叙述正确的是( )A．m∶n＝2∶1
B．6 g该晶体中含有0.1N 个分子
A
C．原硅酸根离子(SiO)的结构为 ，则二聚原硅酸根离子Si O中的x＝7
2
D．石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
答案 C
解析 每个Si原子占有O原子个数为4×＝2；该晶体是共价晶体，不存在分子；原硅酸
(H SiO)的结构可表示为 ，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原
4 4
硅酸： ，二聚原硅酸电离出6个H＋后，形成带6个负电荷的二
聚原硅酸根离子；在SiO 晶体中，由Si、O构成的最小单元环中共有12个原子。
2
11．锂、铁单质晶胞分别如图甲、乙所示，锂、铁晶胞的配位数之比为________。
答案 2∶3
解析 由晶胞结构可知，锂晶胞中，顶点锂原子与体心锂原子的距离最近，故锂原子的配位
数为8；铁晶胞中，顶点铁原子与面心铁原子的距离最近，故铁原子的配位数为12；则锂、
铁晶胞的配位数之比为2∶3。
12．(1)某些氧化物的熔点数据如下表所示：
氧化物 CO CsO PbO
2 2熔点/℃ －56.6 490 888
解释表中氧化物之间熔点差异的原因：__________________________________________
___________________________________________________________________________。
(2)NaF 的熔点________(填“＞”“＝”或“＜”) BF 的熔点，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Cs O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO 是分子晶体，熔化需克服范德
2 2
华力，范德华力比离子键弱，所以CO 晶体熔点低；两种离子晶体中PbO的Pb2＋半径小，
2
所带电荷数多，所以熔点高
(2)＞ NaF中Na＋、F－的电荷数与 BF中阳、阴离子相同，但Na＋、F－的半
径小，则NaF的离子键强，熔点高
13．完成下列问题
(1)A、B、C、D为四种晶体，性质如下：
A．固态时能导电，能溶于盐酸
B．能溶于CS，不溶于水
2
C．固态时不导电，熔融态时能导电，可溶于水
D．固态、熔融态时均不导电，熔点为3 500 ℃
试推断它们可能的晶体类型：A.___________________；D．____________。
(2)下图中A～D是常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称：
A________；B________；C________；D___________。
(3)下图所示的物质结构中，请填写虚线所表示的作用力(离子键、共价键、范德华力、氢键)，
若以上作用力都不是填“无”。A．________；B.________；C.______；D.________；
E．__________；F.__________；G.____________。
答案 (1)金属晶体 共价晶体
(2)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石
(3)范德华力 共价键 无 共价键 无 氢键 氢键
