第6 讲 晶体的结构与性质
考点一 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。物质三态间的相互转化属于物理变化。
(2)等离子体和离子液体
等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子(分子或原子)组成的整体上呈电中性的物质聚集体。离
子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。
(3)液晶:介于液态和晶态之间的物质状态。
液晶在一定范围内既具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性,是因为其内部分子沿分子长轴方向
呈现出有序排列。
小题对点过
(1)下列说法正确的是 。
①液晶内部分子沿长轴方向有序排列,使液晶具有各向异性
②液晶就是液体和晶体的混合物,是一种液态晶体
③等离子体是一种特殊的气体,由阳离子和电子两部分构成
④液晶材料用于电视的显示器——液晶属于液态
(2)(CH3)3NH+和[AlCl4]-可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成,熔点低于100 ℃,其挥发性一
般比有机溶剂 (填“大”或“小”),可用作 (填字母)。
a.助燃剂
b.“绿色”溶剂
c.复合材料
d.绝热材料
答案 (1)① (2)小 b
2.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的区别
比较
晶体
非晶体
结构特征
结构粒子周期性有序
排列
结构粒子无序排列
性质
特征
自范性
有
无
熔点
固定
不固定
异同表现
各向异性
各向同性
二者区
别方法
间接方法
测定其是否有固定的熔点
科学方法
对固体进行X 射线衍射
实验
(2)获得晶体的三条途径
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。
小题对点过
(1)下列说法中正确的是 。
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
(2)宝石家族中绝大多数属于结晶而成的矿物晶体,它是地壳内熔化的岩浆在遇冷缓慢凝聚形成的晶
体。根据晶体物理性质的各向异性特点,能鉴别仿造的假宝石。请写出1 种方法鉴别玻璃仿造的假
宝石
。
答案 (1)②④
(2)根据晶体各向异性的特点,可以采用如下方法区分:①观察是否具有多面体的外形,假宝石没有相
等的晶面、晶棱的重复出现;可以测试它的硬度,真宝石硬度大,可刻画玻璃;②可以利用宝石的折光
率鉴别,宝石的光折射率很高,看起来会有折射效果,而玻璃折射率低,没有折射效果;③采用X 射线衍
射,当X 射线照射假宝石时,不能使X 射线产生衍射,只有散射效应
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 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。
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 由玻璃态的水密度与普通液态水的密度相同,质量不变,所以体积不变,故A、B 错误;由水的
状态除了气、液和固体外,还有玻璃态,可知玻璃态是水的一种特殊状态,故C 正确;玻璃态的水无固
定形态,不是晶体,X 射线衍射通过玻璃态水时,没有分立的斑点或明锐的衍射峰。
3.(1)下图中a、b 是两种硅的部分结构,请指出哪种是晶体硅,哪种是非晶硅?
a: ;b: 。
(2)有关晶体常识的相关说法中正确的是 (填字母)。
A.玻璃是非晶体
B.固体粉末都是非晶体
C.晶体内部质点具有有序性的特征,有固定的熔、沸点和各向异性
D.区别晶体和非晶体最有效的方法是通过X 射线衍射实验
答案 (1)非晶硅 晶体硅 (2)ACD
解析 (1)从粒子在微观空间里是否有有序性和自范性角度观察。(2)A 项,玻璃是一种无固定熔、沸
点的非晶体;B 项,许多固体粉末不能用肉眼观察到晶体外形,但可通过光学显微镜或电子显微镜看
到规则的几何外形,所以固体粉末也可能是晶体。
考点二 晶体类型与结构特征
1.四种晶体类型的比较
类型
比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成
微粒
分子
原子
金属阳
离子、自
由电子
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
金属键
离子键
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
溶解性
相似相溶
难溶于任
何溶剂
难溶于常
见溶剂
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
电和热的
良导体
晶体不导电,水
溶液或熔融态导
电
小题对点过
(1)下列说法中错误的是 。
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
(2)在下列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、
晶体硅、金刚石、晶体氩。
①其中只含有离子键的离子晶体是 。
②其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是 。
③其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是 。
④其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是 。
⑤其中形成的晶体是分子晶体的是
。
⑥其中含有极性共价键的共价晶体是 。
(3)分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型
①碳化铝,黄色晶体,熔点2 200 ℃,熔融态不导电: 。
②溴化铝,无色晶体,熔点98 ℃,熔融态不导电: 。
③溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都能导电: 。
答案 (1)①②③④⑤⑥
(2)①NaCl、Na2S ②NaOH、(NH4)2S ③(NH4)2S ④Na2S2 ⑤H2O2、CO2、CCl4、C2H2、晶体
氩 ⑥SiO2、SiC
(3)①共价晶体 ②分子晶体 ③离子晶体
2.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结构模型
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;
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1
4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;
d.1 mol SiO2晶体中含Si—O 数目为4 N A;
e.SiO2晶胞中有8 个Si 原子位于立方晶胞的顶点,有6 个Si 原子位于立方晶
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SiO2晶胞中含有8 个Si 原子和16 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。
③CaF2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Ca2+,8 个F-。
小题对点过
某离子晶体的晶胞结构如图中a 所示。表示X 位于立方体顶角, 表示Y 位于立方体中心。试分析:
(1)晶体中每一个Y 同时吸引着 个X,每个X 同时吸引着 个Y,该晶体的化学
式是 。
(2)晶体中在每个X 周围与它最接近且距离相等的X 共有 个。
(3)晶体中距离最近的2 个X 与1 个Y 形成的夹角∠XYX 为 。
答案 (1)4 8 XY2或Y2X (2)12 (3)109°28'
(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范德华力,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.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.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
答案 A
解析 金刚石中每个C 原子连接12 个六元环,石墨中每个C 原子连接3 个六元环,B 项错误;金刚石
中碳原子采取sp3杂化,而石墨中碳原子采取sp2杂化,C 项错误;金刚石中每个碳原子与周围其他4 个
碳原子形成共价键,而每个共价键为2 个碳原子所共有,则每个碳原子平均形成的共价键数为4×1
2
=2,故碳原子数与C—C 数之比为1∶2;石墨晶体中每个碳原子与周围其他3 个碳原子形成共价键,
同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×1
2=1.5,故碳原子数与C—C 数之比为2∶3,D 项错
误。
2.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
答案 D
解析 氟化钙晶胞中,Ca2+位于顶点和面心,数目为8×1
8 +6× 1
2=4,故B 正确;气态团簇分子不同于晶
胞,气态团簇分子中含有4 个E 原子、4 个F 原子,则分子式为E4F4或F4E4,故D 错误。
3.现有四组物质及熔点数据(℃):
Ⅰ组
Ⅱ组
Ⅲ组
Ⅳ组
金刚石:
3 550 ℃
Li:181 ℃
HF:-83 ℃
NaCl:801 ℃
硅晶体:
1 410 ℃
Na:98 ℃
HCl:-115 ℃
KCl:776 ℃
硼晶体:
2 300 ℃
K:64 ℃
HBr:-89 ℃
RbCl:718 ℃
二氧化硅:
1 723 ℃
Rb:39 ℃
HI:-51 ℃
CsCl:645 ℃
回答下列问题:
(1)Ⅰ组属于 晶体, 其熔化时克服的微粒间的作用力是
。
(2)Ⅱ组晶体共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)Ⅲ组中HF 的熔点反常,其原因是
。
(4)Ⅳ组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度特别小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
答案 (1)共价 共价键 (2)①②③④ (3)HF 分子间能形成氢键,其熔化时消耗的能量更多
(4)②④
解析 (1)Ⅰ组物质的熔点很高,属于共价晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)Ⅱ组都是碱金属,属
于金属晶体,共同物理性质有①②③④。(3)HF 中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)Ⅳ组物质都是
碱金属形成的盐,属于离子晶体,可能具有②④两种性质。
1.(2025·八省联考四川卷)下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是( )
选项
实例
解释
A
POCl3和PCl4
+的空间结构都是四面体形
POCl3和PCl4
+中P 原子轨道的杂化类型均为sp3
B
NO2
+、N O3
−、N O2
−的键角依次减小
孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对
之间的斥力
C
SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4的沸点依次升高
SiX4均为分子晶体,随着相对分子质量增大,范德华力
增大
D
邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚
前者存在分子内氢键,后者存在的分子间氢键使分子
间作用力大于前者
答案 B
解析 A.POCl3的中心P 原子价层电子对数是4+5−1×2−3×1
2
=4,因此采用sp3杂化,空间结构为四
面体形;PCl4
+ 的中心P 原子价层电子对数是4+ 5−1−4×1
2
=4,因此也是采用sp3杂化,空间结构为四
面体形,A 正确;B.NO2
+的中心N 原子价层电子对数是2+ 5−1−2×2
2
=2,无孤电子对,因此N 采用sp
杂化,空间结构为直线形,键角为180°;NO3
−的中心N 原子价层电子对数是3+ 5+1−3×2
2
=3,无孤电
子对, 因此N 采用sp2 杂化, 空间结构为平面三角形, 键角为120°;N
O2
−的中心N 原子价层电子对数是2+ 5+1−2×2
2
=3,有1 对孤电子对,因此N 采用sp2杂化,由于孤电
子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力, 导致其键角小于120°,N
O2
+、N O3
−、N O2
−的键角依次减小,这不仅与孤电子对与成键电子对的作用力有关,也与中心N 原子
的杂化类型有关,B 错误;C.SiX4均为分子晶体,分子之间以分子间作用力结合。随着物质分子的相对
分子质量增大,范德华力逐渐增大,因此SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4的沸点逐渐升高,C 正确;D.对硝基苯
酚的分子间不仅存在范德华力,还存在氢键,使其熔、沸点升高;而邻硝基苯酚分子内存在氢键,分子
之间只存在范德华力,使物质的熔、沸点比存在分子间氢键的对硝基苯酚低,故邻硝基苯酚的熔点低
于对硝基苯酚,D 正确。
2.(2024·山东卷)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是( )
A.金刚石(C)
B.单晶硅(Si)
C.金刚砂(SiC)
D.氮化硼(BN,立方相)
答案 B
解析 金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN),都为共价晶体,结构相似,则原子半
径越大,键长越长,键能越小,熔沸点越低,在这几种晶体中,键长Si—Si>Si—C>B—N>C—C,所以熔点
最低的为单晶硅。
3.(2023·湖北卷)物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
选项
性质差异
结构因素
A
沸点:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃)
分子间作用力
B
熔点:AlF3(1 040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华)
晶体类型
C
酸性:CF3COOH(pKa=0.23)远强于CH3COOH(pKa=4.76) 羟基极性
D
溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g)
阴离子电荷
答案 D
解析 A.正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体,由于新戊烷支链多,对称性好,分子间作用力小,
所以沸点较低,故A 正确;B.AlF3为离子化合物,形成的晶体为离子晶体,熔点较高,AlCl3为共价化合物,
形成的晶体为分子晶体,熔点较低,则AlF3熔点远高于AlCl3,故B 正确;C.由于电负性F>H,C—F 键极
性大于C—H 键,使得羧基上的羟基极性增强,氢原子更容易电离,酸性增强,故C 正确;D.碳酸氢钠在
水中的溶解度比碳酸钠小的原因是碳酸氢钠晶体中HCO3
−间存在氢键,与阴离子电荷无关,故D 错误。
4.(2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃反应,石墨层间插入F 得到层状结构化合物(CF)x,该物质仍具润滑
性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是( )
A.与石墨相比,(CF)x导电性增强
B.与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强
C.(CF)x中C—C 的键长比C—F 短
D.1 mol (CF)x中含有2x mol 共价单键
答案 B
解析 A.石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1 个2p 轨道上电子在层内离域运动,故石墨晶体能
导电,而(CF)x中没有未参与杂化的2p 轨道上的电子,故与石墨相比,(CF)x导电性减弱,A 错误;B.(CF)x
中C 原子的所有价键均参与成键,没有未参与成键的孤电子或者不饱和键,故与石墨相比,(CF)x抗氧
化性增强,B 正确;C.已知C 的原子半径比F 的大,故可知(CF)x中C—C 的键长比C—F 长,C 错误;D.
由题干结构示意图可知,在(CF)x 中C 与周围的3 个碳原子形成共价键,每个C—C 被2 个碳原子共
用,和1 个F 原子形成共价键,即1 mol (CF)x中含有2.5x mol 共价单键,D 错误。
5.(2024·甘肃卷)β-MgCl2晶体中,多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示,其中部分结构显示为图
乙,下列说法错误的是( )
A.电负性:Mg<Cl
B.单质Mg 是金属晶体
C.晶体中存在范德华力
D.Mg2+离子的配位数为3
答案 D
解析 同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,故电负性Mg<Cl,A 项正确;镁为金属元素,故单
质Mg 为金属晶体,B 项正确;由图甲可知,该晶体中存在层状结构,则层与层之间存在范德华力,C 项
正确;由图乙中结构可知,与Mg2+距离最近且相等的Cl-有6 个,故Mg2+的配位数为6,D 项错误。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.(2024·湖北黄冈二模)下列关于准晶的说法正确的是( )
A.准晶和晶体可以通过X 射线衍射实验加以区别
B.准晶具有良好的导电、导热性
C.自然界中不存在天然条件下形成的准晶
D.已知的准晶中都含有共价键
答案 A
解析 A.晶体具有自范性,而准晶不具有自范性,可以通过X 射线衍射实验加以区别,A 项正确;B.准
晶具有各向异性,不具有良好的导电、导热性,B 项错误;C.自然界中存在天然条件下形成的准晶,如
Al65Cu23Fe12,C 项错误;D.已知的准晶中不一定含有共价键,如Al65Cu23Fe12中没有共价键,D 项错误。
2.(2024·江苏南京二模)2024 年1 月,我国自主研制的AG60E 电动飞机成功首飞。AG60E 采用了SiC
电控系统,SiC 晶体属于( )
A.分子晶体
B.金属晶体
C.离子晶体
D.共价晶体
答案 D
解析 SiC 中的Si 和C 以共价键结合形成空间网状结构,和金刚石结构相似,SiC 属于共价晶体,故选
D。
3.(2024·天津滨海新三模)化学处处呈现美,下列说法正确的是( )
A.通过晶体的X 射线衍射实验获得P4分子中∠P—P—P 键角为109°28'
B.绚烂烟花的产生是电子由基态跃迁到激发态时,能量以光的形式释放引起的
C.缺角的NaCl 晶体在饱和NaCl 溶液中变为完美立方体块,体现晶体的自范性
D.肼(N2H4)的结构相当于氨分子中的一个氢原子被氨基取代,存在顺式和反式两种同分异构体:
和
答案 C
解析 A.P4分子中∠P—P—P 键角为60°,A 错误;B.绚烂烟花的产生是焰色试验,电子吸收能量,由基
态跃迁到激发态,再由激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时放出能量,能量以光的形式释放,B
错误;C.晶体具有规则的几何形状,有自范性,则缺角的NaCl 晶体在饱和NaCl 溶液中慢慢变为完美
的立方体块,体现了晶体的自范性,C 正确;D.肼(N2H4)的结构相当于氨分子中的一个氢原子被氨基取
代,单键可以旋转,不存在顺式和反式两种同分异构体,D 错误。
4.(2024·辽宁高三期中)下列关于物质的熔、沸点高低顺序中,正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>金刚砂
B.NaF>NaCl>NaBr
C.邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
D.生铁>纯铁>钠
答案 B
解析 A.同属于共价晶体,熔、沸点高低跟原子半径有关,原子半径越大,共价键能越小,熔沸点越低,
原子半径Si>C,因此溶沸点晶体硅<金刚砂<金刚石,选项A 错误;B.均为离子晶体,因离子半径F-<Cl-
<Br-,离子晶体中离子键作用力逐渐减弱,熔、沸点高低顺序应为NaF>NaCl>NaBr,选项B 正确;C.邻
羟基苯甲酸可以形成分子内氢键,使熔、沸点偏低,而对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键,使熔、沸
点偏高,故对羟基苯甲酸的沸点比邻羟基苯甲酸的高,选项C 错误;D.生铁为铁合金,熔点要低于纯铁,
选项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( )
AlCl3
SiCl4
晶体硼
金刚石
晶体硅
熔点/℃
190
-68
2 300
>3 550
1 415
沸点/℃
178
57
2 550
4 827
2 355
A.SiCl4是分子晶体
B.晶体硼是共价晶体
C.AlCl3是分子晶体,加热能升华
D.金刚石中的C—C 键能比晶体硅中的Si—Si 键能弱
答案 D
解析 SiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在低于熔化的温度下就
能汽化,故AlCl3加热能升华,A、C 正确;晶体硼的熔、沸点很高,所以晶体硼是共价晶体,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 键能比晶体硅中的Si—Si 键能强,D 错误。
6.(2024· 贵州卷) 我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)]5[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(
)
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
答案 C
解析 富勒烯C60 由C60 分子组成,为分子晶体,A 正确;由题给结构图可知,该结构中Au 形成如图
所示二十面体,K+位于该二十面体笼内,B 正确;同素异形体是指由同种元素形成的性质不
同的单质,由题给条件知,全金属富勒烯与富勒烯C60所含元素不同,且全金属富勒烯为阴离子,故C
错误;锑位于第五周期第ⅤA 族,则其基态原子价层电子排布式为5s25p3,D 正确。
7.X 是核外电子数最少的元素,Y 是地壳中含量最丰富的元素,Z 在地壳中的含量仅次于Y,W 可以形
成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是( )
A.X2Y 晶体的熔点高于WX4晶体的熔点
B.固态X2Y2是分子晶体
C.ZW 是共价晶体,其硬度比Z 晶体的大
D.Z、W 是同一主族的元素,Z、W 与元素Y 形成的晶体都是共价晶体
答案 D
解析 X 为H 元素,Y 为O 元素,Z 为Si 元素,W 为C 元素。X2Y 晶体是冰,分子间存在氢键,熔点高于
CH4,A 正确;固态X2Y2是H2O2,属于分子晶体,B 正确;SiC、晶体硅为共价晶体,碳的原子半径小于硅,
SiC 的硬度比晶体硅的大,C 正确;CO2、CO 均是分子晶体,D 错误。
8.(2024·四川乐山二模)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:
(1)晶体硅和碳化硅熔点较高的是 (填化学式)。
(2)硅和卤素单质反应可以得到SiX4,SiX4的熔、沸点如下表:
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
熔点/K
183.0
203.2
278.6
393.7
沸点/K
187.2
330.8
427.2
560.7
0 ℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4 呈液态的是 (填化学式),沸点依次升高的原因是
。
答案 (1)SiC (2)SiCl4 SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次
增大
解析 (1)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱,晶体硅和碳化硅都是共价晶体,碳原子的原子半径
小于硅原子,碳硅键的键长小于硅硅键、键能大于硅硅键,则碳化硅的熔点高于晶体硅。(2)由题给
熔、沸点数据可知,0 ℃时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四溴化硅、四碘化硅为固态;分子晶体
的沸点取决于分子间作用力的大小,SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间
作用力依次增大,则SiX4的沸点依次升高。
能力提升
9.(2024·海南海口一模)磷元素有白磷、红磷等单质,白磷(P4)结构及晶胞如图所示,白磷和红磷转化
的热化学方程式为xP4(白磷,s)===4Px(红磷,s) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A.P4属于共价晶体
B.白磷中的P—P—P 夹角为109°28'
C.白磷晶胞中,P—P 的作用弱于P4的分子间作用力
D.白磷(s)和红磷(s)在O2(g)中充分燃烧生成等量P2O5(s),白磷放出的热量更多
答案 D
解析 A.P4是由分子构成的,属于分子晶体,故A 错误;B.白磷分子为正四面体结构,每个顶点1 个P
原子,分子中的P—P—P 键角为60°,故B 错误;C.P—P 为共价键其作用远大于P4的分子间作用力,故
C 错误;D.从题中可知,白磷转化为红磷放热,说明相等质量的白磷能量高于红磷,白磷和红磷在氧气
中充分燃烧生成等量的P2O5(s),白磷放出的能量更多,故D 正确。
10.观察下列模型,判断下列说法错误的是( )
金刚石
碳化硅
二氧化硅
石墨烯
C60
A.原子数相同的金刚石和碳化硅,共价键个数之比为1∶2
B.SiO2晶体中Si 和Si—O 个数比为1∶4
C.石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1
D.C60晶体堆积属于分子密堆积
答案 A
解析 金刚石和碳化硅都是共价晶体,在晶体中每个C 原子或Si 原子与相邻的4 个原子形成共价键,
每个共价键为2 个原子所共有,因此若晶体中含有1 mol 原子,则物质含有共价键的数目是2NA,故原
子数相同的金刚石和碳化硅共价键个数之比为1∶1,A 错误;在SiO2晶体中,每个Si 原子与相邻的4
个O 原子形成Si—O,故Si 原子与Si—O 个数比为1∶4,B 正确;在石墨烯中,每个C 原子为相邻的3
个六元环所共有,则在六元环中含有的C 原子数为6×1
3=2,因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为
2∶1,C 正确;C60分子之间只有范德华力,所以晶体是分子密堆积,D 正确。
11.(2024·重庆模拟预测)F2和Xe 可在一定条件下反应生成X,若Xe 过量则生成Y,X 和Y 的晶胞示意
图如图所示,晶胞体积之比为V(X)∶V(Y)=17∶13。
下列关于X 和Y 的说法正确的是( )
A.两种分子都属于极性分子
B.分子中Xe 的孤电子对数:X>Y
C.两种晶体都属于分子晶体
D.晶体密度:X>Y
答案 C
解析 A.由图可知,X 为XeF4,空间构型为平面四边形,Y 为XeF2,空间构型为直线形,则四氟化氙分子
和二氟化氙分子都是结构对称的非极性分子,故A 错误;B.XeF4分子中Xe 原子的价层电子对数为
6、孤对电子对数为2,XeF2分子中Xe 原子的价层电子对数为5、孤对电子对数为3,则XeF4分子中
的孤对电子对数小于XeF2,故B 错误;C.由晶胞结构可知,XeF4和XeF2形成的晶体的构成微粒都是分
子,都属于分子晶体,故C 正确;D.由晶胞结构可知,XeF4晶胞中位于顶点和体心的XeF4个数为8×1
8
+1=2,XeF2 晶胞中位于顶点和体心的XeF2 个数为8×1
8+1=2,设XeF4 和XeF2 晶体的密度分别为d1
g·cm-3 、d2 g·cm-3, 晶胞体积之比为V(X)∶V(Y)=17∶13, 由晶胞的质量公式可得:d1∶d2=
2×207
17 N A
∶2×169
13 N A
,则XeF4晶体的密度小于XeF2晶体的密度,故D 错误。
12.(1)Fe、Co、Ni 是三种重要的金属元素,三种元素二价氧化物的晶胞类型相同,其熔点由高到低的
顺序为 。
(2)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:
①Sn 为ⅣA 族元素,单质Sn 与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间
构型为 ,其固体的晶体类型为 。
②NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为 (填化学式)。
答案 (1)NiO>CoO>FeO
(2)①正四面体形 分子晶体 ②NH3、AsH3、PH3
解析 (1)三种元素二价氧化物均为离子晶体,由于离子半径Fe2+>Co2+>Ni2+,则离子键强度由大到小
的顺序为NiO>CoO>FeO,三种晶体的熔点由高到低的顺序为NiO>CoO>FeO。(2)①Sn 最外层有4
个电子,与4 个Cl 形成4 个σ 键,因此SnCl4的空间构型为正四面体形;由题给信息知SnCl4常温常压
下为液体,说明SnCl4的熔点较低,所以其固体的晶体类型为分子晶体。②NH3、PH3、AsH3均为分
子晶体,NH3分子间存在氢键,因此沸点高于PH3、AsH3;AsH3的相对分子质量大于PH3,因此AsH3的
沸点高于PH3,即三者沸点由高到低的顺序为NH3、AsH3、PH3。
13.下表给出了三组物质的相关性质数据:
A 组(熔点/℃)
B 组(沸点/℃)
C 组(晶格能/kJ·mol-1)
金刚石:3 550
CH3OH:T2
NaCl:a
石墨:3 850
CH3CH2CH2CH2OH:117.6
NaBr:b
碳化硅:T1
CH3CH2OCH2CH3:34.5
MgO:c
回答下列问题:
(1)A 组中的碳化硅属于 晶体,碳化硅的沸点T1 (填“大于”“小于”或“等
于”)3 350,石墨沸点高于金刚石的原因是
。
(2)判断B 组中甲醇沸点T2的范围 (填字母)。
a.>117.6 b.34.5~117.6 c.<34.5
(3) 在水中的溶解度,CH3CH2CH2CH2OH
远大于
CH3CH2OCH2CH3, 原因是
。
(4)C 组物质,其晶体中微粒之间的作用力名称是 。该组物质可能具有的性质是
(填序号)。
①硬度小 ②熔融状态能导电 ③固体能导电 ④熔点较低
答案 (1)共价 小于 石墨中碳碳之间除σ 键,还存在大π 键,石墨中碳碳键的键长短于金刚石,键
能大于金刚石,沸点更高 (2)b (3)CH3CH2CH2CH2OH 能与水形成分子间氢键,乙醚不能 (4)离子
键 ②
