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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 、 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
等离
子体
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
具有良好的导电性和流动性
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,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
结构特征
内部微粒在空间里呈 排列
内部微粒排列
性质
特征
自范性
熔点
异同表现
(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);
第31 讲 物质的聚集状态 常见晶体类型
01 了解晶体和非晶体的区别。
02 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。
03 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。
04 了解四种晶体类型熔点、沸点、溶解性等性质的不同。
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1
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③溶质从溶液中析出。
(3)晶体与非晶体的测定方法
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
最可靠方法
对固体进行 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( )
晶体与非晶体的几点理解
(1)同一物质可以是晶体,也可以是非晶体,如晶体SiO2和非晶体SiO2。
(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。
(4)晶体不一定都有规则的几何外形,如玛瑙。
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
2.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
3.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
方法·规律总结
点拨·能力培养
2
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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SiO2,二者都是非晶体
D.利用X 射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶
1.(2024·安徽·高考真题)下列各组物质的鉴别方法中,不可行的是
A.过氧化钠和硫黄:加水,振荡
B.水晶和玻璃:X 射线衍射实验
C.氯化钠和氯化钾:焰色试验
D.苯和甲苯:滴加溴水,振荡
2.(2023·天津·高考真题)近年来我国航天事业发展迅速,下列对所涉及化学知识的叙述错误的是
A.“嫦娥五号”取回的月壤样品中含有天然玻璃物质,玻璃是晶体
B.“天舟六号”壳体使用了铝合金,合金是金属材料
C.“长征七号”采用了液氧煤油发动机,煤油是混合物
D.“天宫”空间站新补充了一批氙推进剂,氙是稀有气体
3.(2023·江苏·高考真题)元素C、Si、Ge 位于周期表中ⅣA 族。下列说法正确的是
A.原子半径:
B.第一电离能:
C.碳单质、晶体硅、SiC 均为共价晶体D.可在周期表中元素Si 附近寻找新半导体材料
4.(2023·浙江·高考真题)下列说法不正确的是
A.通过X 射线衍射可测定青蒿素晶体的结构
B.利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离
C.苯酚与甲醛通过加聚反应得到酚醛树脂
真题·明考向
3
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D.可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液
考点二:常见晶体类型
1.晶胞
(1)概念:晶体结构中基本的重复单元。
(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙:相邻晶胞之间没有 。
②并置:所有晶胞 排列、 相同。
2.四种常见晶体类型的比较
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成微粒
金属阳离子、
自由电子
微粒间的相互
作用力
(某些含氢
键)
硬度
较小
有的很大,有
的很小
熔、沸点
较低
有的很高,有
的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于一般
溶剂
一般不溶于
水,少数与水
反应
大多易溶于水
等极性溶剂
导电、导热性
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
电和热的良导
体
晶体不导电,
水溶液或熔融
态导电
3.离子晶体的晶格能
(1)定义
将1 mol 离子晶体完全气化为气态阴、阳离子所吸收的能量,单位: 。
(2)影响因素
①离子所带的电荷数:离子所带的电荷数越多,晶格能越 。
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②离子的半径:离子的半径越 ,晶格能越大。
③离子晶体的结构类型。
(3)与离子晶体性质的关系
晶格能越大,形成的离子晶体越 ,且熔点越高,硬度越 。
4.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CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12 个。
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 H2O 的冰中,最多可形成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
金刚石
a.碳原子采取 杂化,键角为
b.每个碳原子与周围紧邻的4 个碳原子以共价键结合成 结构,向空间
伸展形成
c.最小碳环由 个碳原子组成,每个碳原子被 个六元环共用
d.金刚石晶胞的每个 和 均有1 个C 原子,晶胞内部有 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 个C 原
子
二氧
a.Si 原子采取sp3杂化,正四面体内O—Si—O 键角为109°28′
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化硅
b.每个Si 原子与 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 个硅氧正四面体共
用,晶体中Si 原子与O 原子个数比为
c.最小环上有 个原子,包括 个O 原子和 个Si 原子
d.1 mol SiO2晶体中含Si—O 数目为
e.SiO2晶胞中有 个Si 原子位于立方晶胞的顶点,有 个Si 原子位于立
方晶胞的面心,还有 个Si 原子与 个O 原子在晶胞内构成4 个硅氧四
面体。每个SiO2晶胞中含有 个Si 原子和 个O 原子
(3)典型的离子晶体——NaCl、CsCl、CaF2
①NaCl 型:在晶体中,每个Na+同时吸引 个Cl-,每个Cl-同时吸引 个Na+,配位数为 。每个晶胞
含
个Na+和 个Cl-。
②CsCl 型:在晶体中,每个Cl-吸引 个Cs+,每个Cs+吸引 个Cl-,配位数为 。
③CaF2 型:在晶体中,每个Ca2+吸引 个F-,每个F-吸引 个Ca2+,每个晶胞含 个Ca2+, 个F
-。
(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 ,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是 ,C 原子采取的
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杂化方式是 。
1.分子晶体不导电,溶于水后也都不导电( )
2.沸点:HF<HCl<HBr<HI( )
3.离子晶体是由阴、阳离子构成的,所以离子晶体能够导电( )
4.共价晶体的熔点一定比离子晶体的高( )
5.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子( )
6.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光( )
晶体熔、沸点高低原因解释
1.不同类型晶体熔、沸点比较
答题模板:×××为×××晶体,而×××为×××晶体。
例1 (1)金刚石的熔点比NaCl 高,原因是金刚石是共价晶体,而
NaCl
是离子晶体
。
(2)SiO2的熔点比CO2高,原因是SiO2 是共价晶体,而
CO
2 是分子晶体。
2.同类型晶体熔、沸点比较
(1)分子晶体
答题模板:
①同为分子晶体,×××存在氢键,而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体,×××的相对分子质量大,范德华力强,熔、沸点高。
③同为分子晶体,两者的相对分子质量相同(或相近),×××的极性大,熔、沸点高。
④同为分子晶体,×××形成分子间氢键,而×××形成的则是分子内氢键,分子间氢键会使熔、沸点升
高。
(2)共价晶体
答题模板:同为共价晶体,×××晶体的键长短,键能大,熔、沸点高。
(3)离子晶体
答题模板:
①阴、阳离子电荷数相等,则看阴、阳离子半径:
同为离子晶体,Rn-(或Mn+)半径小于Xn-(或Nn+),故×××晶体晶格能大(或离子键强),熔、沸点高。
②阴离子(或阳离子)电荷数不相等,阴离子(或阳离子)半径不相同:
同为离子晶体,Rn-(或Mn+)半径小于Xm-(或Nm+),Rn-(或Mn+)电荷数大于Xm-(或Nm+),故×××晶体晶
格能大(或离子键强),熔、沸点高。
1.下列有关晶体类型的判断正确的是( )
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A
SiI4:熔点120.5 ℃,沸点271.5 ℃
共价晶体
B
B:熔点2 300 ℃,沸点2 550 ℃,硬度大
金属晶体
C
锑:熔点630.74 ℃,沸点1 750 ℃,晶体导电
共价晶体
D
FeCl3:熔点282 ℃,易溶于水,也易溶于有机溶剂
分子晶体
2.碳化硅(SiC)晶体具有多种结构,其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是(
)
A.该晶体属于分子晶体
B.该晶体中存在极性键和非极性键
C.该晶体中Si 的化合价为-4
D.该晶体中C 的杂化类型为sp3
3.有关晶体的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.在NaCl 晶体中,距Cl-最近的Na+形成正八面体
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均含有4 个Ca2+
C.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D.该气态团簇分子的分子式为EF
1.(2024·贵州·高考真题)我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子
[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
真题·明考向
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A.富勒烯C60是分子晶体
B.图示中的K+位于Au 形成的二十面体笼内
C.全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA 族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
2.(2023·重庆·高考真题)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误
的是
A.中心原子的配位数是4
B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间存在范德华力
D.该晶体属于混合型晶体
3.(2024·吉林·高考真题)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1 是钴硫化物晶胞的一部分,可代表其
组成和结构;晶胞2 是充电后的晶胞结构;所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是
A.结构1 钴硫化物的化学式为
B.晶胞2 中S 与S 的最短距离为当
C.晶胞2 中距
最近的S 有4 个
D.晶胞2 和晶胞3 表示同一晶体
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1.下列关于晶体结构和性质的叙述正确的是
A.同一元素形成的单质可能具有不同的晶体结构
B.等离子体是由阴、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的气态物质
C.天然气水合物晶体是分子晶体,其中仅存在范德华力
D.冰和干冰都是分子晶体,因此二者晶体中每个分子周围的紧邻分子均为12 个
2.下列说法正确的是
A.
不存在同分异构体的事实说明
不是平面结构
B.油脂、蛋白质都是天然高分子化合物
C.原子最外层电子数为2 的元素一定位于元素周期表第ⅡA 族
D.X 射线衍射技术能区分晶体与非晶体,但不能测定晶体结构
3.下列有关物质的组成、结构、性质与转化,说法正确的是
A.醛、酮分子间可形成氢键,其沸点比相应的烷烃要高
B.苯、甲苯、苯酚都能与溴单质发生取代反应,苯酚更容易进行
C.冠醚是不同大小空穴的超分子,可以识别不同大小的碱金属离子
D.缺角的氯化钠晶体在饱和溶液中慢慢变为完美的立方体块,表现了晶体的各向异性
4.下列关于物质结构与性质的说法正确的是
A.臭氧是由极性键构成的极性分子,因此其在水中的溶解度大于在四氯化碳中的溶解度
B.O—H…O 的键能大于F—H…F 的键能,因此水的沸点高于氟化氢的沸点
C.石墨层间靠范德华力维系,因此石墨的熔点较低
D.水晶内部微观粒子呈现周期性有序排列,因此水晶不同方向的导热性不同
5.一种基于ZnO 的锌基催化剂,可高效催化丙烷转化为丙酸。立方ZnO 的晶胞如图,晶胞参数为a pm,
阿伏加德罗常数的值为
。下列说法错误的是
演练·提能力
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A.与
最近的
有12 个
B.
之间的最短距离为
C.该ZnO 晶体的摩尔体积为
D.若坐标取向不变,将m 点
平移至原点,则n 点
位于晶胞xy 面的面心
6.
晶体是一种性能良好的光学材料,其晶胞为立方体,边长为a nm,晶胞中K、I、O、分别处于顶
点、体心、面心位置,结构如图。A 的原子坐标为
,B 的原子坐标为
。设
为阿伏加德罗常
数的值,下列有关说法错误的是
A.与K 原子紧邻的O 原子有12 个
B.C 的原子坐标为
C.
的空间结构是正四面体形
D.距离最近的氧原子之间的距离为多
nm
7.金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质,下列说法正确的是( )
A.金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6 个碳原子
B.在金刚石中每个C 原子连接4 个六元环,石墨中每个C 原子连接3 个六元环
C.金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2
D.金刚石中碳原子数与C—C 数之比为1∶4,而石墨中碳原子数与C—C 数之比为1∶3
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8.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
9.C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的
是( )
A.具有自范性
B.与C60互为同素异形体
C.含有sp3杂化的碳原子
D.化学性质与金刚石有差异
10.下列各组物质的晶体类型相同的是( )
A.SiO2和SO3
B.I2和NaCl
C.Cu 和Ag
D.SiC 和MgO
11.单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料,其晶胞如图。下列说法错误的是( )
A.S 位于元素周期表p 区
B.该物质的化学式为H3S
C.S 位于H 构成的八面体空隙中
D.该晶体属于分子晶体
12.已知3 种共价晶体的熔点数据如下表:
金刚石
碳化硅
晶体硅
熔点/℃
>3 550
2 600
1 415
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是______________________________________________________。
13.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________。
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14.(1)某些氧化物的熔点数据如下表所示:
氧化物
CO2
Cs2O
PbO
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____________。
15.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CS2,不溶于水
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”。
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A.________;B.________;C.________;D.__________;E._________;F.________;G.____________。
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