2025年高考化學一輪復習講義：常見晶體類型

【基礎知識】晶體結構與性質(zhì)

考點六常見晶體類型

【知識清單】

一、金屬晶體

1、三維堆積方式

堆積模型簡單立方堆積體心立方堆積六方最密堆積面心立方最密堆積

5

11

晶胞1A>Co

1:。

——^>4也

配位數(shù)681212

1

原子半徑⑺，，忒」【1原

和晶胞邊長廠］,

他）的關系

2r=a4r=^3tz4r=\[2a

一個晶胞內(nèi)

1224

原子數(shù)目

常見金屬PoNa、K、FeMg、Zn>TiCu>Ag、Au

空間利用率52.36%68.05%74.05%74.05%

2、電子氣理論

金屬原子脫落卜來的位電王形成遍布整塊晶體的“電子氣”，被所有原子共用，從而把所有金屬原子維系在一

起。

電子氣理論示意圖

3、金屬通性（用電子氣理論解釋）

通性解釋

導電性通常情況下金屬晶體內(nèi)部電子的運動是直由的，但在外加電場的作用下會定向移動形成電流。

導熱性金屬受熱時，自由電子與金屬離子（金屬原子）的碰撞頻率增加，自由電子把能量傳給金屬

離子（或金屬原子）從而把能量從溫度高的區(qū)域傳到溫度低得區(qū)域。

延展性由于金屬鍵沒有方向性，在外力作用下，金屬原子之間發(fā)生相對滑動以后，各層金屬原子仍

可保持這種相互作用，發(fā)生形變也不易斷裂。

有金屬當光線投射到金屬表面時，自由電子吸收可見光，然后又把各種波長的光大部分再反射出來，

光澤使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀灰色或銀白色光澤。而金屬在粉末狀態(tài)時，金屬原子的取向雜亂，排

列不規(guī)則，吸收可見光后不能再反射出來，所以金屬粉末常呈暗灰色或黑色。

思考1:為什么合金的硬度比純金屬大？

解析：純金屬內(nèi)原子排列十分規(guī)整，當向金屬晶體中摻入不同的金屬或非金屬原子，合金原子層之間相對

滑動變得困難。

思考2：為什么加熱后金屬電阻變大？

解析：加熱后金屬原子熱運動加快，對自由電子的移動造成阻礙，故電阻變大。

二、離子晶體

常見晶體類型

考點

①在晶體中，每個Na+同時吸引0個cr,每個cr

同時吸引6個Na+,配位數(shù)為

②每個晶胞含生個Na+和生個CPo

①在晶體中，每個C「吸引區(qū)個Cs+,每個Cs+吸引8

個C廠，配位數(shù)為8。

②每個晶胞中實際擁有的Cs+有L個，C「有L個。

①在晶體中，每個Ca2+吸引&個1，每個廠吸引

生個Ca2+=

②每個晶胞含生個Ca2+,也個F,

①每個Zn2+周圍距離最近的S2—有生個，每個S2一周

圍距離最近的Z/+有生個。

②每個晶胞中實際擁有的Zd+有生個，S2一有生個。

例、如圖是從NaCl或CsCl晶體結構圖中分割出來的部分結構圖，其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構

圖是（）

A.圖①和圖③B.圖②和圖③

C.圖①和圖④D.只有圖④

【答案】C

三、分子晶體

1、分子常見堆積方式

分子間作用力堆積方式實例

范德華力采用密堆積，每個分子周圍有個緊鄰的分子如C60、干冰、12、。2

范德華力、氫鍵采用非密堆積，每個分子周圍緊鄰的分子少于12個如HF、NH3、冰

2、常見分子晶體結構分析

晶體類型晶胞模型考點

①冰晶體中，氫鍵有方向性,它的存在迫使每

冰的結構個水分子與四面體頂角方向的一個相鄰水分

模型子相互吸引。

（分子非②ImolHzO的冰中，最多可形成2moi氫鍵。

密堆積形③氫鍵H-O…H較長，分子間距離增大并在水

式）分子中間留有空隙，所以固態(tài)水的密度比液態(tài)

冰的岫構冰融化.分子同的空理發(fā)小

水的小。

干冰的晶①每個晶胞中有生個C02分子，這個原子。

胞②干冰晶體中，每個C02分子周圍等距且緊鄰

（分子密的C02分子有12_個。

堆積形

oO?C'

式）:

例、C60晶體的晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是（）

0：。。O

I

A、該晶體熔化時需克服共價鍵B、晶體中1個C60分子有12個緊鄰的C60分子，屬于分子密堆積類型

C、1個晶胞中含有8個C60分子D、晶體中C60分子間以范德華力結合，故C60分子的熱穩(wěn)定性較差

【答案】B

四、共價晶體

(1)金剛石

①碳原子采取他雜化，鍵角為109。28'。每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子以共價鍵結合成正四面體結

構，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結構，碳的配位數(shù)為4。

②金剛石晶胞的每個頂點和面心均有1個C原子,晶胞內(nèi)部有生個C原子，內(nèi)部的C在晶胞的體對角線的

1處，每個金剛石晶胞中含有&個C原子。

4

③最小碳環(huán)由6個碳原子組成，每個碳原子被"個六元環(huán)共用。六元環(huán)中最多有2個碳原子在同一平面。

晶體中每個碳原子數(shù)目與C-C數(shù)目之比為上2。

(2)二氧化硅晶體。

二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結構，最常見的是低溫石英(a-SiO2)。低溫石英的結

構中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈,沒有封閉的環(huán)狀結構，這一結構決定了它具有手性。

①Si原子采取sp3雜化，正四面體內(nèi)O—Si—0鍵角為109。281

②每個Si原子與生個O原子形成4個共價鍵，Si原子位于正四面體的中心，0原子位于正四面體的頂點，

同時每個。原子被&個硅氧正四面體共用，晶體中Si原子與0原子個數(shù)比為1：2,硅的配位數(shù)4,氧的配

位數(shù)2。

③最小環(huán)上有12_個原子，包括6個0原子和6個Si原子。

③1molSiO2晶體中含Si—O數(shù)目為4NA。

④SiCh晶胞中有反個Si原子位于立方晶胞的頂點，有色個Si原子位于立方晶胞的面心，還有生個Si原子

與此個O原子在晶胞內(nèi)構成4個硅氧四面體。每個SiO2晶胞中含有&個Si原子和坨個O原子。

(3)碳化硅晶體

?cOSi

①碳、硅原子都采取sp3雜化，Si—C—Si鍵角為109。281

②每個硅（碳）原子與周圍緊鄰的生個碳（硅）原子以共價鍵結合成正四面體結構，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結

構。硅或碳的配位數(shù)為4。

③最小碳環(huán)由6個原子組成且不在同一平面內(nèi)，其中包括之個C原子和2個Si原子。

④每個SiC晶胞中含有生個C原子和生個Si原子。

例、碳化硅和立方氮化硼的結構與金剛石類似，碳化硅硬度僅次于金剛石，立方氮化硼硬度與金剛石相當,

其晶胞結構如圖所示。（C:12,Si:28,N:14,B:ll）

立方規(guī)化硼

請回答下列問題：

（1）碳化硅晶體中，硅原子雜化類型為,每個硅原子周圍與其距離最近的碳原子有個；設

晶胞邊長為acm,密度為6g-cmr,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為（用含。、6的式子表示）。

（2）立方氮化硼晶胞中有個硼原子，個氮原子，硼原子的雜化類型為,若晶胞的

邊長為acm,則立方氮化硼的密度表達式為g-cnT3（設2VA為阿加德羅常數(shù)）。

【答案】⑴sp34果⑵44sp3黑

五、過渡晶體與混合型晶體

1、概念

①過渡晶體：純粹的分子晶體、共價晶體、離子晶體和金屬晶體四種典型晶體是不多的，大多數(shù)晶體是它

們之間的過渡晶體。人們通常把偏向離子晶體的過渡晶體當作離子晶體來處理，把偏向共價晶體的過渡晶

體當作共價晶體來處理。

②混合型晶體：像石墨，既有共價鍵又有范德華力，同時存在類似金屬鍵的作用力，兼具有共價晶體、分

子晶體、金屬晶體的特征的晶體。

2、典型混合型晶體結構分析——石墨晶體

①石墨晶體是層狀結構,層與層之間是以范德華力相結合，同層內(nèi)碳原子之間以共價鍵結合成平面網(wǎng)狀。

層內(nèi)碳原子核間距為142Pm,層間距為335Pln。

②每一層碳原子排列成正六邊形，則每個碳原子采用即1雜化，形成正六邊形。

③所有p軌道相互平行且相互重疊，形成離域大兀鍵，使p軌道中的電子可在事個碳原子平面中運動，而電

子不能從一個平面跳躍到另一個平面，所以石墨的導電性只能沿石墨平面的方向。

④石墨晶體中每個正六邊形含有的C原子數(shù)為2,含有的C-C鍵數(shù)為3。

例、氮化硼（BN）晶體有多種結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作

高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如圖所示。

立方相毓化硼

六方相氯化5o敘原子?硼原子

（1）關于這兩種晶體的說法，正確的是（填序號）。

A.立方相氮化硼含有◎鍵和兀鍵，所以硬度大

B.六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟

C.兩種晶體中B-N鍵均為共價鍵

D.兩種晶體均為分子晶體

（2）六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為,其結構與石墨

相似卻不導電，原因是O

（3）立方相氮化硼晶體，硼原子的雜化軌道類型為o該晶體的天然礦物在青藏高原地下

約300km在古地殼中被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)這一礦物形成事實，推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要

的條件應是o

（4）NH4BF4（氟硼酸鍍）是合成氮化硼納米管的原料之一。11110INH4BF4含有mol配位鍵。

【答案】（1）BC（2）平面三角形層狀結構中沒有自由移動的電子（3）sp3高溫高壓（4）2

【概念辨析】

1、分子晶體不導電，溶于水后也都不導電（）

2、第三周期主族元素從左到右，最高價氧化物中離子鍵的百分數(shù)逐漸增大（）

3、大多數(shù)晶體是過渡晶體（）

4、共價晶體的熔點一定比離子晶體的高（）

5、金屬導電是因為在外加電場作用下產(chǎn)生自由電子（）

6、金屬具有光澤是因為金屬陽離子吸收并放出可見光（）

7、過渡晶體是指某些物質(zhì)的晶體通過改變條件，轉化為另一種晶體（）

8、NazO是純粹的離子晶體，SiO2純粹的共價晶體（）

9、自由電子屬于整塊金屬（）

10、金屬的物理性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關（）

11、有陽離子的晶體一定有陰離子（）

12、金屬晶體與共價晶體一樣，是一種“巨分子”（）

13、金屬陽離子與自由電子之間的強烈的相互作用，在一定外力作用下，不會因形變而消失（）

14、溫度越高，自由電子的運動速率越快，金屬的導電性越強（）

15、具有共價鍵的晶體叫共價晶體（）

16、金屬一般具有金屬光澤，是物理性質(zhì)，與金屬鍵無關（）

17、晶格能由大到?。篘aF<NaCl<NaBr<NaI（）

18、高硬度、高熔點是許多有共價鍵三維骨架結構的共價晶體的特性（）

19、固態(tài)和熔融時易導電，熔點在1000°C左右的晶體可能是金屬晶體（）

20、因金屬性K>Na,故金屬鉀的熔點高于金屬鈉（）

21、金屬（除汞外）在常溫下都是晶體，稱其為金屬晶體（）

【答案】1.x2,x3.44.x5.x6.x7.x8.x9.d10JU.x12.413.414.x15.x16.x

17.x18J19J20.x21J

【跟蹤練習】

1、（2023?北京卷）中國科學家首次成功制得大面積單晶石墨烘，是碳材料科學的一大進步。

下列關于金剛石、石墨、石墨煥的說法正確的是（）

A.三種物質(zhì)中均有碳碳原子間的。鍵B.三種物質(zhì)中的碳原子都是雜化

C.三種物質(zhì)的晶體類型相同D.三種物質(zhì)均能導電

【答案】A

【解析】A.原子間優(yōu)先形成。鍵，三種物質(zhì)中均存在◎鍵，A項正確;

32

B.金剛石中所有碳原子均采用SP雜化，石墨中所有碳原子均采用SP雜化，石墨烘中苯環(huán)上的碳原子采用

2

SP雜化，碳碳三鍵上的碳原子采用SP雜化，B項錯誤；

C.金剛石為共價晶體，石墨烘為分子晶體，石墨為混合晶體，C項錯誤；

D.金剛石中沒有自由移動電子，不能導電，D項錯誤。

2、（2021?遼寧1月適應性測試，6）我國科學家合成了富集"B的非碳導熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結構如

圖。下列說法正確的是（）

A.1]BN和"BN的性質(zhì)無差異B.該晶體具有良好的導電性

C.該晶胞中含有14個B原子，4個N原子D.N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為12

【答案】D

【解析】UB和H）B互為同位素，形成的化合物在化學性質(zhì)上無差異，但其物理性質(zhì)不同，A錯誤；該晶

體結構中無自由移動的電子，不具有導電性，B錯誤；由圖可知，該晶胞含4個N原子，B原子位于晶胞

的頂角和面心，故B原子的數(shù)量為8x1+6xl=4,C錯誤；由晶胞示意圖，1個N原子與4個B原子成鍵，

82

1個B原子可以和3個N原子成鍵，這些N原子距中心N原子等距離且最近，總數(shù)為12,D正確。

3、（2021?遼寧，7）單質(zhì)硫和氫氣在低溫高壓下可形成一種新型超導材料，其晶胞如圖。下列說法錯誤的是

A.S位于元素周期表p區(qū)B.該物質(zhì)的化學式為H3s

C.S位于H構成的八面體空隙中D.該晶體屬于分子晶體

【答案】D

【解析】S位于H構成的八面體空隙中，如圖JC正確。該晶體為新型超導材料，說明由陰陽

離子構成，是離子晶體，D錯誤。

4、供的某種氧化物的立方晶胞結構如圖所示，晶胞參數(shù)為apm。下列說法錯誤的是（）（V:51O:16）

A.該鈿的氧化物的化學式為V02B.V原子在該晶體中的堆積方式為體心立方

2x51+16x2

C.V原子的配位數(shù)與0原子的配位數(shù)之比為1：2D.該晶胞的密度為-g-cm'

axior。3x6.02x1023

【答案】C

【解析】晶胞中V原子位于頂角和體心，數(shù)目為l+8x1=2;O原子位于上下面上和體內(nèi)，數(shù)目為2+

8

4x1=4,二者原子數(shù)目之比為1：2,故氧化物的化學式為VO2,故A正確；晶胞V原子位于頂角和體心,

2

符合體心立方的堆積方式，故B正確；體心V原子的配位數(shù)為6,O原子的配位數(shù)為3,所以V原子的配

2x51+4x16m

位數(shù)與O原子的配位數(shù)之比為2：1,故C錯誤;V=a3pm3=(axlO-lo)3cm3,p==

V

2x51+16x2

gem3,故D正確。

axlO-103x6.02x1023

5、金剛石和石墨是碳元素形成的兩種單質(zhì)，下列說法正確的是（）

A.金剛石和石墨晶體中最小的環(huán)均含有6個碳原子

B.在金剛石中每個C原子連接4個六元環(huán)，石墨中每個C原子連接3個六元環(huán)

C.金剛石與石墨中碳原子的雜化方式均為sp2

D.金剛石中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：4,而石墨中碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：3

【答案】A

【解析】金剛石中每個C原子連接12個六元環(huán)，石墨中每個C原子連接3個六元環(huán)，B項錯誤；金剛

石中碳原子采取sp3雜化，而石墨中碳原子采取sp2雜化，C項錯誤；金剛石中每個碳原子與周圍其他4個

碳原子形成共價鍵，而每個共價鍵為2個碳原子所共有，則每個碳原子平均形成的共價鍵數(shù)為4x1=2,故

2

碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1：2;石墨晶體中每個碳原子與周圍其他3個碳原子形成共價鍵，同樣可求得

每個碳原子平均形成的共價鍵數(shù)為3x1=1.5,故碳原子數(shù)與C—C數(shù)之比為2：3,D項錯誤。

2

6、如圖是金屬晶體內(nèi)部的電子氣理論示意圖。電子氣理論可以用來解釋金屬的性質(zhì)，其中正確的是（）

QQ◎o

。

Q導

/e

e§Q

。et

A.金屬能導電是因為金屬陽離子在外加電場作用下定向移動

B.金屬能導熱是因為自由電子在熱的作用下相互碰撞，從而發(fā)生熱的傳導

C.金屬具有延展性是因為在外力的作用下，金屬中各原子層間會出現(xiàn)相對滑動，但自由電子可以起到潤滑

劑的作用，使金屬不會斷裂

D.合金與純金屬相比，由于增加了不同的金屬或非金屬，使電子數(shù)目增多，所以合金的延展性比純金屬強,

硬度比純金屬小

【答案】C

【解析】金屬能導電是因為自由電子在外加電場作用下定向移動，A錯誤；自由電子在熱的作用下與金

屬陽離子發(fā)生碰撞，實現(xiàn)熱的傳導，B錯誤；在外力的作用下，金屬中各原子層間會出現(xiàn)相對滑動，而自

由電子與金屬陽離子之間的電性作用仍然存在，使得金屬不會斷裂，C正確；合金與純金屬相比，由于增

加了不同的金屬或非金屬，相當于填補了金屬陽離子之間的空隙，所以一般情況下合金的延展性比純金屬

弱，硬度比純金屬大，D錯誤。

7、碳化硅(SiC)晶體具有多種結構，其中一種晶體的晶胞(如圖所示)與金剛石的類似。下列判斷正確的是

()

A.該晶體屬于分子晶體

B.該晶體中存在極性鍵和非極性鍵

C.該晶體中Si的化合價為一4

D.該晶體中C的雜化類型為sp3

【答案】D

【解析】與金剛石類似，該晶體屬于共價晶體，A錯誤；根據(jù)該晶體的晶胞結構圖可知，該晶體只存在

Si—C極性共價鍵，B錯誤；Si—C中，C的電負性更強，共用電子對偏向C原子，所以Si的化合價為+4,

C錯誤；每個C原子與4個Si原子形成4個6鍵，C原子沒有孤電子對，所以C的雜化類型為sp3,D正確。

8、有關晶體的結構如圖所示，下列說法不正確的是()

由E原子和F原子構成

ONa+OC1-CaF,晶體（oCa"oFD冰的結構模型的氣態(tài)團簇分子模型

A.在NaCl晶體中，距C「最近的Na+形成正八面體

B.在CaF2晶體中，每個晶胞平均含有4個Ca2+

C.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體結構

D.該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF

【答案】D

【解析】氟化鈣晶胞中，Ca2+位于頂點和面心，數(shù)目為8x，+6x,=4,故B正確；氣態(tài)團簇分子不同于

82

晶胞，氣態(tài)團簇分子中含有4個E原子、4個F原子，則分子式為E4F4或F4E4,故D錯誤。

9、鐵有3、八n三種晶體結構，以下依次是5、八a三種晶體的晶胞在不同溫度下轉化的示意圖。下列有關

說法不正確的是（）

A.每個3-Fe晶體中有2個鐵原子B.y-Fe晶體中與每個鐵原子距離相等且最近的鐵原子有12個

C.每個丫-Fe晶胞中含有14個鐵原子

D.將鐵加熱到1500。（2分別急速冷卻和緩慢冷卻，得到的晶體類型不相同

【答案】C

【解析】根據(jù)切割法，一個6-Fe晶胞中含有鐵原子個數(shù)為48+1=2,A正確；y-Fe位于頂角的Fe原子，

8

被晶胞的三個平面共有，每個平面上有四個鐵原子與頂角處鐵原子距離最短，則共有3x4=12個，B正確；

根據(jù)切割法，一個戶Fe晶胞含有鐵原子個數(shù)為Ix8+】x6=4,C錯誤；依據(jù)得到晶體的條件可知，在急速冷

82

卻時（立即降溫到912。0得到a-Fe,緩慢冷卻時（緩慢冷卻到1394。。得到y(tǒng)-Fe,兩種晶體類型不同，D正

確。

10、領在氧氣中燃燒時得到一種領的氧化物晶體，其結構如圖所示，下列有關說法正確的是（）

A.該晶體屬于分子晶體B.晶體的化學式為Ba?。？

C.該晶體晶胞結構與CsCl相似D.與Ba2+距離相等且最近的Ba2+共有12個

【答案】D

【解析】該晶胞是由金屬陽離子鎖離子和陰離子過氧根離子構成的，屬于離子晶體，A錯誤；該晶胞中

Ba?+個數(shù)為8x1+6x1=4,O/個數(shù)為l+12x1=4,則鎖離子和過氧根離子個數(shù)之比為1：1,其化學式為

824

BaCh,B錯誤；該晶胞中鎖離子配位數(shù)是6,過氧根離子配位數(shù)是6,氯化匏晶體中離子配位數(shù)是8,C錯

誤。

11、石英晶體的平面示意圖如圖，它實際上是立體的網(wǎng)狀結構（可以看作是晶體硅中的每個Si—Si中插入一

個0）,其中硅、氧原子數(shù)比是機：〃，下列有關敘述正確的是（）

—

sil—o—ll

ooo

lll

—o—si—o—S1—

si—II

ooo

—

—

—.

o—s—o

——

si—

si—

-2

A.

B.6g該晶體中含有0.1/VA個分子

O

I

Eo—si—o

I-

C.原硅酸根離子（SiO『）的結構為O,則二聚原硅酸根離子SizOF中的x=7

D.石英晶體中由硅、氧原子構成的最小的環(huán)上含有的Si、0原子個數(shù)和為8

【答案】C

【解析】每個Si原子占有。原子個數(shù)為4x1=2;該晶體是共價晶體，不存在分子；原硅酸（WSith）的結

2

OHOH0H

III

H（）—Si—OHHC）—Si—O—Si—OH

構可表示為OH,兩個原硅酸分子可發(fā)生分子間脫水生成二聚原硅酸：OH1汨，二聚原硅酸

電離出6個H+后，形成帶6個負電荷的二聚原硅酸根離子；在