文档内容
物质的聚集状态与晶体的常识
重难点 题型 分值
1. 知道物质的聚集状态随构成物质的粒子种类、粒子
间相互作用、粒子聚集程度的不同而有所不同。
2. 能从微观角度理解晶体的结构特征，并能结合晶体
重点 的特点判断晶体与非晶体。
选择题、
3. 能运用多种晶体模型来描述和解释有关晶体性质的
4-6分
填空题
现象，形成分析晶胞结构的思维模型（均摊法），能
根据晶胞的结构确定粒子个数及化学式。
1. 判断晶体与非晶体
难点
2. 根据晶胞的结构确定粒子个数及化学式。
一、物质的聚集状态
1. 物质三态间的相互转化
第1页2. 物质的聚集状态
物质的聚集状态是指物质在一定的温度和压强下所处的相对稳定的状态。20世纪前，
人们以为分子是所有化学物质能够保持其性质的最小粒子，物质固态、气态、液态的相互
转化是因为分子间距离发生了变化。20世纪初，通过X射线衍射等实验手段，人们逐渐发
现许多物质中并不存在分子，物质的聚集状态除了气态、液态、固态外，物质还可以以等
离子体、离子液体、晶态、非晶态、塑晶态、液晶态等聚集状态存在。
【拓展】等离子体和液晶
（1）等离子体：气态物质在高温或者在外加电场激发下，分子发生分解，产生电子和
阳离子等。这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等
离子体。等离子体具有良好的导电性和流动性，常用于制造等离子体显示器、化学合成、
核聚变等。
（2）液晶：介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、黏度、形变性等，
第2页又具有晶体的某些物理性质，如导热性、光学性质等，表现出类似晶体的各向异性。
液晶在制造液晶显示器、合成高强度液晶纤维等领域被广泛应用。
二、晶体与非晶体
1. 晶体与非晶体的概念
（1）晶体
晶体是指内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间按一定规律呈周期性有序排列构
成的固体物质，具有规则的几何外形。常见的晶体有食盐、冰、金属、宝石、水晶、大部
分矿石等。
（2）非晶体
非晶体是指内部微粒（原子、离子或分子）相对呈现杂乱无章的分布状态，不具有规
则几何外形的固体。常见的非晶体有玻璃、炭黑、橡胶等。
【图例】晶体与非晶体的比较
【划重点】晶体与非晶体的本质差异
自范性 微观结构
原子在三维空间里呈周期性有序排
晶体 有（能自发呈现多面体外形）
列
没有（不能自发呈现多面体外
非晶体 原子排列相对无序
形）
【误区警示】关于晶体与非晶体的认识误区
（1）同一物质可以是晶体，也可以是非晶体，如晶体SiO 和非晶体SiO。
2 2
（2）有着规则几何外形或者美观、对称外形的固体，不一定是晶体。例如，玻璃制品
可以塑造出规则的几何外形，也可以具有美观对称的外观。
（3）具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也有固定的组成。
第3页（4）晶体不一定都有规则的几何外形，如玛瑙。
2. 晶体的特点
（1）自范性：
①定义：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。
②形成条件：晶体生长的速率适当。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。熔融态物质冷却凝固，有时得到
晶体，但凝固速率过快时，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物
如玛瑙是熔融态SiO 快速冷却形成的，而水晶是SiO 热液缓慢冷却形成的。
2 2
③本质原因：晶体中粒子在微观空间里呈现周期性有序排列。
（2）各向异性
同一晶体中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的许多物理性质，
如强度、导热性、导电性和光学性质等，常常随方向的不同而有所差异。如蓝晶石在不同
方向上的硬度不同；石墨在与层垂直方向上的电导率是与层平行方向上的1×10-4。
（3）熔点：晶体的熔点较固定，而非晶体没有固定的熔点。
3. 晶体的种类
根据晶体内部微粒的种类和微粒间的相互作用不同，将晶体分为离子晶体、金属晶体、
共价晶体和分子晶体等。
【注意】是否具有规则的几何外形不能用作区分晶体和非晶体的依据，因为非晶体也
能加工成规则几何外形。
4. 获得晶体的一般途径
（1）熔融态物质凝固
①凝固速率适当，可得到规则晶体。
②凝固速率过快，会得到没有规则外形的块状固体或看不到几何外形的粉末。
举例：从熔融态结晶出来的硫晶体。
（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）
碘晶体可以用凝华的方法得到。
（3）溶质从溶液中析出
从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。
①根据物质溶解度随温度变化的情况，通过结晶的方法得到纯净的晶体。例如，可由
CuSO 饱和溶液得到CuSO ·5H O晶体。
4 4 2
②将外形不规则的晶体投入其饱和溶液中，会观察到规则晶体的生成。
【总结提升】晶体与非晶体的比较
晶体 非晶体
第4页微观结构特征 粒子周期性有序排列 粒子排列相对无序
自范性 有 无
性质
熔点 固定 不固定
特征
各向异性 有 无
鉴别 间接方法 看是否具有固定的熔点或根据某些物理性质的各向异性
方法 科学方法 对固体进行X－射线衍射实验
举例 NaCl、I、SiO、Na晶体等 玻璃、橡胶等
2 2
三、晶胞
1. 认识晶胞
（1）晶胞的概念：晶胞是描述晶体结构的基本单元，常规的晶胞都是平行六面体。
（2）晶胞与晶体的关系
从名称上来看，晶胞就和生物体内的细胞一样。生物体是由无数个细胞构成的；同样，
晶体也是由许多个晶胞构成的。就像蜂室与蜂巢的关系；又如砖与墙的关系。
以上比喻都说明晶胞与晶体之间是局部与整体的关系。但严格地讲，这两种说法都不
完全正确。整块晶体可以看作是由数量巨大的晶胞无隙并置而成。
【图例】无隙并置的结构特点
无隙并置的特点：（1）相邻晶胞之间没有任何间隙；（2）晶胞都是平行排列的，取
向相同（相邻晶胞能共顶角相连接）。
2. 常见的三类晶胞
晶胞类型 简单立方晶胞 面心立方晶胞 体心立方晶胞
晶胞示意
图
除 8 个顶角上有粒子
除 8 个顶角上有粒子
仅在平行六面体的8个 外，平行六面体的 6
结构特点 外，平行六面体的体
顶角上有粒子 个面的面心上均有 1
心上有1个粒子
个粒子
四、晶胞中粒子数目的计算及晶体化学式的确定
原子在晶胞的顶角、棱、面以及晶胞内时，一个晶胞平均占有的原子示意图
第5页1. 铜晶胞的结构
常规的晶胞都是平行六面体，如图所示，铜晶胞是一个立方体。
因为晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上、下、左、右、前、后无隙
并置地排列着无数晶胞，而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列都完
全相同，所以铜晶胞顶角的原子被8个晶胞所共用，铜晶胞面上的原子被2个晶胞所共用，
1 1
8 2
所以每个铜晶胞中含有的原子数为8× ＋6× ＝4，即每个铜晶胞中含有4个铜原子。
【即时练】某晶体中含有A、B、C三种元素，其一个晶胞的排列方式如图所示，晶体
中A、B、C的原子个数比为（ ）
A. 1：3：1 B. 2：3：1
C. 8：6；1 D. 4：3：1
【答案】A
【解析】由题图可知，一个晶胞中，N（A）=8× =1，N（B）=6× =3，N（C）=1，
第6页则晶体中A、B、C的原子个数比为1∶3∶1。
2. 立方晶胞中的粒子个数的确定方法
（1）处于立方体顶角的微粒同时为8个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞；
（2）处于立方体棱上的微粒同时为4个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞；
（3）处于立方体面上的微粒同时为2个晶胞所共有，每个微粒有 属于该晶胞；
（4）处于立方体内部的微粒，完全属于该晶胞（如图所示）。
如NaCl晶胞中，Na+占据立方体的体心和12条棱的棱心，Cl-占据立方体的顶角和面
心，则Na+在晶胞中的数目为12（棱心）× +1×1（体心）=4，Cl-在晶胞中的数目为8
（顶角）× +6×（面心）× =4。因此，在NaCl晶胞中Na+个数与Cl-个数之比为1∶1，
故NaCl晶体的化学式为NaCl。
【思考】晶胞是否全是平行六面体？由晶胞构成的晶体，其化学式是否表示一个分子
中原子的数目？
【提示】不一定，如有的晶胞呈六棱柱形。由晶胞构成的晶体，其化学式不表示一个
分子中原子的数目，只表示每个晶胞中各类原子的最简整数比。
【即时练】现有甲、乙、丙（如图所示）三种晶体的晶胞（甲中X处于晶胞的中心，
乙中A处于晶胞的中心）。
第7页（1）甲晶体中X与Y的个数比是多少？
【提示】甲晶体中，体心X为1，顶角Y为6× ，所以N（X）∶N（Y）＝1∶ ＝
4∶3。
（2）乙晶体中A与B的个数比是多少？
【提示】乙晶体中，体心 A为1，顶角 B 为8× ＝1，所以 N（A）∶N（B）＝
1∶1。
（3）丙晶体中每个晶胞包含有C离子、D离子各为多少？
1 1
4 2
【提示】丙晶体中，C离子个数为12× ＋1＝4，D离子个数为8× ＋6× ＝4。
（4）若晶胞是六棱柱，那么顶点上的一个粒子被几个六棱柱共用？
【提示】被6个六棱柱共用。
【拓展提升】
1. 均摊法确定晶胞中粒子的个数
1
n
均摊法：若某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子的 属于这个晶胞。
（1）长方体形（正方体形）晶胞中不同位置的粒子数的计算：
（2）六棱柱晶胞中不同位置的粒子数的计算：
位于顶角→有1/6属于该晶胞
位于棱上→有1/3属于该晶胞
位于面上→有1/2属于该晶胞
第8页位于内部→完全属于该晶胞
1 1
6 2
如图所示，六方晶胞中所含粒子数目为12× ＋3＋2× ＝6。
【特别提醒】非长方体和六方晶胞中粒子数目计算时视具体情况而定，如石墨晶胞每一层
内碳原子排成六边形，每个碳原子被三个六边形共用，每个碳原子对六边形的贡献为1/3。
2. 与晶胞参数有关的计算
与晶胞参数有关的计算一般涉及晶胞中两个粒子之间的距离、晶胞的体积、晶胞的质
量、晶体的密度等物理量。其思路是利用公式 ，建立ρ、M、V、N、a（晶胞参数）
等物理量之间的关系。一般要先选取一个晶胞，用均摊法确定晶胞中所含的微粒数目 N，
再进行计算。
（1）计算晶胞的体积：V=a3
（2）计算晶胞的质量：
（M 、M……分别为晶胞中各微粒的摩尔质量，N 、N……分别为用均摊法计算所得
1 2 1 2
的各微粒的数目）
（3）计算晶体的密度：
M：该物质组成的摩尔质量，a：晶胞边长，N ：阿伏加德罗常数。
A
【即时练】如图是CsCl晶体的一个晶胞，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，N 为阿
A
伏加德罗常数，CsCl 的摩尔质量用 M g·mol－1 表示，则 CsCl 晶体的密度为
。
第9页M
a3N
【答案】ρ＝ A g·cm－3。
【解析】根据均摊法，每个晶胞中海油Cs+的数目为8× =1，含有Cl-的数目为1，晶
胞的质量 ，CsCl晶体的密度
（4）立方晶胞参数与晶胞对角线的关系
①面对角线长=
②体对角线长=
【总结提升】
四、晶体结构的测定
1. 常用仪器：X射线衍射仪
2. 测定原理：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在
记录仪上产生分立的斑点或明锐的衍射峰。
3. 应用：获得衍射图后，经过计算可以获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状和大小、
分子或原子在微观空间有序排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目和位置等，以及结
合晶体化学组成的信息推出原子之间的相互关系。
第10页例题1 下列有关晶胞的叙述中正确的是（ ）
A. 晶胞的结构是晶体的结构
B. 不同的晶体中，晶胞的大小和形状都相同
C. 晶胞中的任何一个粒子都完全属于该晶胞
D. 已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
【答案】D
【解析】由晶胞的定义可知A选项错误；相同晶体中晶胞的大小和形状完全相同，不
同晶体中，晶胞的大小和形状不一定相同，B选项错误；晶体中的大部分粒子被若干个晶
胞所共有，不完全属于某个晶胞，C选项错误；知道晶胞的组成，利用“均摊法”即可推
知晶体的组成，D选项正确。
例题2 某晶体的部分结构为正三棱柱（如图所示），这种晶体中A、B、C三种粒子
数之比是（ ）
第11页A. 3∶9∶4 B. 1∶4∶2
C. 2∶9∶4 D. 3∶8∶4
【答案】B
【解析】由图可知该晶体部分结构的上下两面为正三角形，因此处于顶点的粒子为12
1 1
12 2
个该结构共用，故该结构中A的数目为6× ＝ ；处于水平棱上的粒子为4个该结构共
1
4
用，处于垂直棱上的粒子为6个该结构共用，故该结构单元中包含B粒子的数目为6× ＋
1 1
6 2
3× ＝2；该结构中包含C粒子的数目为1，由此可见A、B、C三种粒子的数目之比为
∶2∶1＝1∶4∶2。
例题3 在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。试回答：
（1）在该晶体中每个Ti周围与它距离最近且相等的Ti的个数为________。
（2）在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数之比为________。
【答案】（1）6 （2）3∶1∶1
【解析】（1）由晶胞结构可知，在每个Ti的上、下、左、右、前、后各有1个等距
离的Ti，与它距离最近且相等的Ti有6个。（2）Ca位于晶胞的体心，为一个晶胞独占；
1
8
Ti位于晶胞的顶点，则一个晶胞含有8× ＝1个Ti；O位于晶胞的棱上，则一个晶胞含有
1
4
12× ＝3个O。故氧、钙、钛的粒子个数之比为3∶1∶1。
【技法大招】
（1）根据均摊法计算出1个晶胞中，各种原子个数的最简整数比可确定该物质的化学式。
第12页（2）对于独立原子构成的分子，其分子式的确定则不能用均摊法。如由金属原子 M和非
金属原子N构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面上的原子是 M原子，棱中心和体心
的原子是N原子，由于M、N原子并不存在共用关系，所以由气态团簇分子结构图可知，
其分子式可由示意图查原子个数来确定，M原子共14个，N原子13个，即分子式为
M N 。
14 13
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. 普通玻璃和水晶的根本区别在于（ ）
A. 外形不一样
B. 普通玻璃的基本构成粒子无规律性地排列，水晶的基本构成粒子呈周期性有序排列
C. 水晶有固定的熔点，普通玻璃无固定的熔点
D. 水晶可用于能量转换，普通玻璃不能用于能量转换
2. 下列关于晶体性质的叙述中，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几何外形
B. 晶体的各向异性和对称性是矛盾的
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
3. 下列过程得到的固体不是晶体的是（ ）
A. 将NaCl饱和溶液降温，所得到的固体
B. 气态HO冷却直接形成的固体
2
C. 熔融的KNO 冷却后所得到的固体
3
D. 将液态的玻璃冷却后所得到的固体
4. 某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：
NaCl MgCl AlCl SiCl CaCl
2 3 4 2
熔点/℃ 801 712 190 －68 782
沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600
根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是（ ）
第13页A. NaCl、MgCl 、CaCl B. AlCl 、SiCl
2 2 3 4
C. NaCl、CaCl D. 全部
2
5. 下列有关冰和干冰的叙述不正确的是（ ）
A. 干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B. 冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C. 干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华
D. 干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子
6. 下列有关分子晶体的说法中一定正确的是（ ）
A. 分子内均存在共价键
B. 分子间一定存在范德华力
C. 分子间一定存在氢键
D. 其结构一定为分子密堆积
7. HF分子晶体、NH 分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离
3
最近的HF分子有（ ）
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 12个
8. 下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是（ ）
A. HF、HCl、HBr、HI
B. F、Cl、Br 、I
2 2 2 2
C. HO、HS、HSe、HTe
2 2 2 2
D. CI 、CBr 、CCl 、CF
4 4 4 4
二、非选择题
9. 水分子间可通过一种叫“氢键”的作用（作用力介于化学键与范德华力大小之间）彼
此结合而形成（HO），在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四
2 n
面体，如图所示为（HO） 单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶
2 5
体，即冰。下列有关叙述正确的是（ ）
A. 1 mol冰中含有4 mol氢键
B. 1 mol冰中含有4×5 mol氢键
第14页C. 平均每个水分子只含有2个氢键
5
4
D. 平均每个水分子只含有 个氢键
10. （1）比较下列化合物熔、沸点的高低（填“>”或“<”）。
①CO________SO ②NH ________PH ③O________O
2 2 3 3 3 2
④Ne________Ar ⑤CHCHOH________CH OH ⑥CO________N
3 2 3 2
（2）已知AlCl 的熔点为190 ℃（2.02×105 Pa），但它在180 ℃即开始升华。请回答：
3
①AlCl 固体是________晶体。
3
②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是
__________________。
11. 在高温超导领域中，有一种化合物叫钙钛矿，其晶胞结构如图所示。试回答：
（1）在该晶体中每个Ti周围与它距离最近且相等的Ti的个数为________。
（2）在该晶体中氧、钙、钛的粒子个数之比为________。
第15页1. B 解析：普通玻璃为非晶体，水晶为晶体，它们的根本区别在于内部粒子是否呈周
期性有序排列，B项正确。
2. B 解析：晶体在不同方向上粒子的排列情况不同，即为各向异性，晶体的对称性是
微观粒子按一定规律做周期性有序排列，两者没有矛盾，故B错误。
3. D 解析：得到晶体的三个途径是：①溶质从溶液中析出，②气态物质凝华，③熔融
态物质的凝固。A选项符合①，B选项符合②，C选项符合③。由于玻璃本来就属于非晶
体，熔融后再冷却所得固体仍为非晶体。
4. B 解析：由于由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分
子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔沸点较低，表中的
MgCl 、NaCl、CaCl 熔、沸点很高，不属于分子晶体，AlCl 、SiCl 熔、沸点较低，应为
2 2 3 4
分子晶体，所以B项正确，A、C、D三项错误。
5. A 解析：干冰晶体中CO 分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子
2
周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有
方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间
利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，
由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。
6. B 解析：稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原
子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A错误；分子间作用力包括范德
华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的
N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B正确，C错误；只存在范德华力
的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D错误。
7. B 解析：根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与
之最近，构成四面体，故B项正确。
8. D 解析：对结构和组成相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升
高，但HF、HO分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以 A中应为HF>HI>HBr>HCl；
2
B中应为I>Br >Cl>F ；C中应为HO>HTe>HSe>H S；只有D正确。
2 2 2 2 2 2 2 2
9. C 解析：由图可知，每个水分子（处于四面体的中心）与 4个水分子（处于四面体
的四个顶点）形成四个氢键，因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的，所以每个水分
1
2
子形成的氢键数为4× ＝2。
10.（1）①< ②> ③> ④< ⑤> ⑥>（2）①分子 ②在熔融状态下，试验其是否
导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物
解析：（1）各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，分子间作用
第16页力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物
质熔、沸点的高低。
（2）由AlCl 的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl 晶体为分子晶体。若验证
3 3
一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价
化合物，导电则是离子化合物。
11.（1）6 （2）3∶1∶1
解析：（1）由晶胞结构可知，在每个Ti的上、下、左、右、前、后各有1个等距离
的Ti，与它距离最近且相等的Ti有6个。（2）Ca位于晶胞的体心，为一个晶胞独占；Ti
1
8
位于晶胞的顶点，则一个晶胞含有8× ＝1个Ti；O位于晶胞的棱上，则一个晶胞含有
1
4
12× ＝3个O。故氧、钙、钛的粒子个数之比为3∶1∶1。
第17页分子晶体与共价晶体
重难点 题型 分值
1. 借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。
2. 借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。
3. 能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体
重点
的物理特性。
选择题、
4-6分
4. 能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特
填空题
性。
1. 判断分子晶体和共价晶体
难点
2. 掌握分子晶体和共价晶体的物理特性
一、分子晶体
第18页1. 概念
只含分子的晶体叫做分子晶体。如I 、HO、NH 、HPO 、萘等在固态时都是分子晶
2 2 3 3 4
体
【注意】只有分子晶体的化学式既可以代表分子组成又可以代表晶体。
2. 分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用
构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体中相邻分子间靠分子间作用力相互吸引，而分
子内各原子间通常以共价键结合。稀有气体单质是由单原子分子构成，原子间不存在共价
键，固态时属于分子晶体。
【即时练】下列有关分子晶体的说法中正确的是（ ）
A. 分子内均存在共价键
B. 分子间一定存在范德华力
C. 分子间一定存在氢键
D. 其结构一定为分子密堆积方式
【答案】B
【解析】稀有气体分子是单原子分子，分子内不存在化学键，A项错误；范德华力存
在于所有分子晶体中，而氢键只存在于部分分子晶体内，B项正确，C项错误；分子间只
存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D项错误。
3. 典型的分子晶体
物质种类 实例
所有非金属氢化
HO、NH 、CH、HCl等
2 3 4
物
卤素（X ）、O 、N 、白磷（P ）、硫（S ）、C 等
2 2 2 4 8 60
部分非金属单质
（注意：金刚石、Si等不是分子晶体）
部分非金属氧化 CO、PO 、SO 、SO 等（注意：SiO 不是分子晶
2 4 10 2 3 2
物 体）
几乎所有的酸 HNO、HSO 、HPO 、HSiO 等
3 2 4 3 4 2 3
绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4. 分子晶体的物理特性
（1）分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时需破坏分子间作用
力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低。部分分子晶体易升华
（如干冰、碘、萘等）。
【注意】分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力，不破坏化学键。
【拓展】分子晶体熔、沸点比较方法
第19页①分子晶体中分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低。
②具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。
（2）分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，
因而分子晶体在固态和熔融状态下都不导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如 HI、乙酸
等。
（3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非
极性分子易溶于非极性溶剂。
如：HO是极性溶剂，SO 、HS、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N 、
2 2 2 2
O 、CH 等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl 是非极性溶剂，则Br 、I 等非极性分
2 4 4 2 2
子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl 中。
4
【总结提升】
二、常见分子晶体的结构分析
大多数分子晶体中，如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围
最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称分子密堆积。
1. 分子密堆积
分子密堆积的条件：分子间作用力只有范德华力，无分子间氢键。
范德华力没有方向性和饱和性，这类晶体中每个分子周围最多有 I 个紧邻的分子，如
2
C 、干冰、I、O 等。
60 2 2
【拓展】C 晶体
60
C 是以60个碳原子作为顶角，组成的一个 32面体。其中12个面是正五边形，20个
60
面是正六边形，是一个像足球一样的多面体。C 分子间通过范德华力形成分子晶体，熔、
60
沸点较低、硬度较小，易溶于苯、酒精等有机溶剂。
第20页具体以干冰为例说明：
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO 分子，6个面的中心又
2
各有一个CO 分子。干冰晶胞如图所示，每个晶胞占有的CO 分子的个数为 ×8+ ×6=4。
2 2
每个CO 分子周围等距离目最近的CO 分子有12个。
2 2
2. 非密堆积
若分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性，使得晶体中分子的空间利用率
降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征，如HF、NH 、冰。
3
以冰的晶体结构为例：在冰的晶体中，水分子之间的主要作用力是氢键。
由于氢键具有一定的方向性，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。这样，每个O
原子周围都有4个H原子，其中2个H原子与O原子以共价键结合，另外2个H原子与O
原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。
第21页由于氢键具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分与四面体顶角方向
面的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相
当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解
体，水分子间空隙减小，密度反面增大，超过 4℃时，才由于热运动加聚，分子间距离加
大，密度渐渐减小。
【总结提升】
分子间作用力 堆积方式 实例
分子采用密堆积，
范德华力 如C 、干冰、I、O
60 2 2
每个分子周围有12 个紧邻的分子
分子不采用密堆积，
范德华力、氢键 如HF、NH 、冰
3
每个分子周围紧邻的分子少于12个
【微思考】观察下图冰和干冰的结构，回答下列问题。
（1）已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？
【提示】由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的 4个分子相
互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。
（2）为什么冰融化为水时，密度增大？
【提示】在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要
作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水
分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间
利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体
水分子间的空隙减小，密度反而增大。
三、共价晶体的概念及物理性质
1. 共价晶体的概念
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。
2. 构成粒子及微粒间的作用力
第22页共价晶体是由原子构成的，微粒间的作用力是共价键，气化或融化时破坏的作用力为
共价键。
构成粒子：原子
{ ¿¿¿¿
共价晶体
【注意】共价晶体是由原子构成的，晶体中不含分子，化学式不表示分子式，这些原
子以共价键结合形成空间网状结构，因此共价晶体的化学式代表的是各种原子的个数比。
如SiO 代表二氧化硅中硅原子和氧原子的个数比为1：2，并不代表分子。
2
【划重点】①共价晶体中不存在单个的分子。
②共价晶体气化或熔化时破坏的作用力是共价键。
③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体，如 CO 、HO等
2 2
分子晶体中也含有共价键。
3. 常见的共价晶体
物质种类 实例
某些单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等
某些非金属化合物 碳化硅（SiC）、氮化硅（Si N）、氮化硼（BN）等
3 4
某些氧化物 二氧化硅（SiO）
2
4. 共价晶体的物理性质
（1）熔点和沸点高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要
克服共价键，需要很高的能量，因此，共价晶体一般都具有很高的熔点。如金刚石的熔点
高于3500℃。
【拓展】熔、沸点的比较：原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。
原子半径：Si＞C，键长：Si—Si＞C—Si＞C—C。熔沸点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。
（2）硬度很大。如金刚石是天然存在的硬度最大的物质。
（3）一般不导电，但晶体硅是半导体。
（4）难溶于一般溶剂。
【微点拨】含有共价键的晶体都是共价晶体吗？
【提示】共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体。如 CO 、HO
2 2
等分子晶体中也含有共价键。
【即时练】有下列物质：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩 ⑥氢氧
化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化钙 ⑪碳化硅 ⑫干冰 ⑬过氧化氢。
根据要求填空：
第23页（1）属于共价晶体的化合物是________（填序号，下同）。
（2）直接由原子构成的晶体是________。
（3）直接由原子构成的分子晶体是________。
（4）由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
【答案】（1）①⑪ （2）①⑤⑧⑪ （3）⑤ （4）②⑬ ④⑤
【解析】属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩（无化
学键）、白磷（非极性分子）、干冰（由极性键构成的非极性分子）、过氧化氢和冰醋酸
（由极性键和非极性键构成的极性分子）。
四、常见共价晶体的结构分析
1. 金刚石晶体
（1）图甲为金刚石的立体结构，从其空间网状结构中截取 1个立方体就得到金刚石的
晶胞（图乙），在该晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶角、6个面心以及晶胞内部（内
部有4个碳原子），由均摊法可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为8。
（2）每个碳原子都采取sp3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键与4个碳原子
结合，形成正四面体结构，被包围的碳原子处于正四面体的中心；正四面体向空间发展，
彼此连接形成立体网状结构。
（3）金刚石晶体中所有C-C键的键长相等，所有C-C-C键角相等（l09°28′）。
（4）晶体中的最小碳环由6个碳原子组成，且6个碳原子不在同一平面内。
（5）晶体中每个碳原子都形成4个C-C键，每个C-C键被2个碳原子共用，故碳原子
数与C-C键个数之比为l∶2。
2. 二氧化硅晶体
SiO 是一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，
2
其中一种具有空间网状结构—1个硅原子与4个氧原子相连，硅原子位于正四面体的中心，
氧原子位于正四面体的顶角，同时每个氧原子被2个正四面体共用，正四面体内Si-O键的
夹角为109°28′。在晶体中，Si原子和O原子个数比为1：2，因此二氧化硅的化学式为
SiO，但SiO 晶体中不存在SiO 分子。
2 2 2
第24页最常见的SiO 晶体是低温石英（α-SiO ），低温石英的结构中有顶相连的硅氧四面体
2 2
形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，因此α-SiO 具有手性。
2
【划重点】上述 SiO 晶体的结构特征
2
①在SiO 晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个5原子周围结合4
2
个O原子；同时，每个O原子与2个Si原子相结合。故SiO 晶体中Si原子和O原子按个
2
数比为1：2构成立体网状结构。
②最小的环是由6个Si原子和 6个O原子组成的 12 元环。③1mol SiO 中含4mol
2
Si-O键。
【微点拨】SiO 是二氧化硅的分子式吗？
2
【提示】二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个
数比，而不是分子式。
【总结提升】
共价晶体 金刚石晶体 二氧化硅晶体
图示
基本结构 正四面体结构
结
空间构型 立体网状结构，键角为109°28′
构
Si和O分别为有6个、6个，每个
特 有6个C，每个C为12个最小
最小的环 Si和O分别为12个、6个最小的
点 的环共用。
环共用。
化学键数/mol 含2N 个C—C键 含4N 个Si—O键
A A
中心原子的杂化 都是sp3杂化
第25页五、判断共价晶体和分子晶体的方法
非金属单质和共价化合物所形成的晶体属于共价晶体还是分子晶体，可以从以下角度
进行分析判断：
1. 依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
构成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，
粒子间的作用力是分子间作用力。
2. 依据物质的分类判断
（1）常见的共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等单质和二氧化硅、碳化硅、
氮化硅、氮化硼等化合物。
（2）所有非金属氢化物、部分非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅等除外）、部分非
金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。
3. 根据物质的熔、沸点高低判断
共价晶体的熔、沸点很高，熔点一般在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点较低。
4. 根据溶解性判断
共价晶体一般不溶于任何溶剂；分子晶体的溶解性遵循“相似相溶”规律，即极性分
子构成的分子晶体易溶于极性溶剂，非极性分子构成的分子晶体易溶于非极性溶剂。
5. 依据挥发性判断
一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。
6. 依据硬度和机械性能判断
共价晶体的硬度大，分子晶体的硬度小。
第26页例题1 分析下列物质的物理性质，可判断其固态时属于分子晶体的是（ ）
A. 碳化铝：黄色晶体，熔点为2200℃，熔融态不导电
B. 石英：无色晶体，熔点为1750℃，熔融态不导电
C. 五氟化钒：无色晶体，熔点为l9.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮
D. 溴化钾：无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
【答案】C
【解析】分子晶体其有熔点低、硬度小、熔融状态下不导电等性质。碳化铝、石英的
熔点高，不属于分子晶体；五氟化钒的熔点低，易溶于有机溶剂，属于分子晶体；碘化钾
在熔融状态下能导电，不属于分子晶体。
第27页【点拨】共价晶体在固态和熔融状态时一般不导电；分子晶体在固态时和熔融状态时
均不导电，但部分分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子从而导电。
例题2 下列晶体性质的比较中不正确的是（ ）
A. 熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅
B. 沸点：NH >PH
3 3
C. 硬度：白磷>冰>二氧化硅
D. 熔点：SiI >SiBr >SiCl
4 4 4
【答案】C
【解析】A项中三种物质都是共价晶体，因原子半径r（C）C—Si>Si—Si。键能越大，共价晶体的熔点越高，A项
正确；因为NH 分子间存在氢键，所以NH 的沸点大于PH 的沸点，B项正确；二氧化硅
3 3 3
是共价晶体，硬度很大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；四卤化硅为分子
晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D
项正确。
【技法大招】比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路
例题3 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方
氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
（1）碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳
第28页原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为
________（用含a、b的式子表示）。
（2）立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型
为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3（设
N 为阿伏加德罗常数的值）。
A
100
160
【答案】（1）sp3 4
a3b
mol－1 （2）4 4 sp3
a3 ⋅N
A
【解析】（1）SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，故Si采取sp3杂
1 1
2 8
化，每个Si原子距最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6× ＋8× ＝4个，硅
160g⋅mol−1
N
原子位于晶胞内，SiC晶胞中硅原子数为4个，1个晶胞的质量为 A g，体积为
160g⋅mol−1
160
N ⋅a3cm3 a3b
a3 cm3，因此晶体密度：b g·cm－3＝ A ，故N ＝ mol－1。
A
1 1
2 8
（2）立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6× ＋8× ＝4个，B原子位于晶胞内，
立方氮化硼晶胞中含硼原子4个。每个硼原子与4个氮原子形成4个σ键，故硼原子采取
100 100
N a3 ⋅N
sp3杂化，每个立方氮化硼晶胞的质量为 A g，体积为a3 cm3，故密度为 A g·cm－3。
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. 下列物质中，属于共价晶体的化合物是（ ）
A. 无色水晶 B. 晶体硅
C. 金刚石 D. 干冰
2. 下列有关共价晶体的叙述错误的是（ ）
A. 共价晶体中，只存在共价键
B. 共价晶体具有空间网状结构
C. 共价晶体中不存在独立的分子
D. 共价晶体熔化时不破坏共价键
3. 氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔
化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是（ ）
A. C 和金刚石 B. 晶体硅和水晶
60
第29页C. 冰和干冰 D. 碘和金刚砂
4. 金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如
图所示，下列判断正确的是（ ）
A. 金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH 的晶体类型相同
4
B. 金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C. 金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为1∶2
D. 金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
5. 最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与 SiO 的晶体的结构相
2
似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结
构。下列对该晶体的叙述错误的是（ ）
A. 该晶体是共价晶体
B. 该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
C. 该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2
D. 该晶体中最小的环由12个原子构成
6. 下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是
（ ）
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高
③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大
④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大
A. ①② B. ③④ C. ①③ D. ②④
二、非选择题
第30页7. 现有两组物质的熔点数据如表所示：
A组 B组
金刚石：＞3 500 ℃ HF：－83 ℃
晶体硅：1 410 ℃ HCl：－115 ℃
晶体硼：2 300 ℃ HBr：－89 ℃
二氧化硅：1 710 ℃ HI：－51 ℃
根据表中数据回答下列问题：
（1）A组属于________晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是________。
（2）B组中HF熔点反常是由于________。
（3）B组晶体不可能具有的性质是________（填序号）。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④液体状态能导电
第31页1. A 解析：A项，无色水晶是共价晶体，属于化合物；B项，晶体硅是单质；C项，金
刚石是单质；D项，干冰属于化合物，但它是分子晶体。
2. D 解析：A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之
间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，
不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
3. B 解析：氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为
共价晶体，粒子间作用力为共价键。C 和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价
60
键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时
分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。
4. C 解析：选项A，金刚石是共价晶体，CH 是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项
4
B，金刚石熔化过程中C—C断裂，因C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的
熔点很高；选项C，金刚石中每个C都参与了4个C—C的形成，而每个C对每条键的贡
1
2
献只有一半，故碳原子个数与C—C键数之比为（4× ）∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔
点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。
5. C 解析：该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无
限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于共价晶体，A项正确；晶体
中每个碳原子均以4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、氧原子个数比为1∶2，B项正确；该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价
键，所以C原子与C—O数目之比为1∶4，C项错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6
个氧原子构成，D项正确。
6. D 解析：共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价
晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
7. （1）共价 共价键 （2）HF分子间能形成氢键 （3）③④
解析：A组熔点很高，应是共价晶体，共价晶体熔化时破坏的是共价键；B组是分子
晶体，且结构相似，一般是相对分子质量越大，熔点越高；HF的相对分子质量最小但熔点
比HCl高，出现反常的原因是HF分子间存在氢键，HF熔化时除了破坏范德华力，还要破
坏氢键，所需能量更多，因而熔点更高。分子晶体在固态和熔化状态都不导电。
第32页
