晶體類型與物質(zhì)性質(zhì)關(guān)系應(yīng)用試題一、晶體類型的判斷與物質(zhì)性質(zhì)分析（一）晶體類型的基本特征對(duì)比晶體類型主要分為離子晶體、分子晶體、原子晶體和金屬晶體四類，其構(gòu)成微粒、微粒間作用力及宏觀性質(zhì)存在顯著差異：晶體類型構(gòu)成微粒微粒間作用力熔沸點(diǎn)硬度導(dǎo)電性典型物質(zhì)離子晶體陰、陽(yáng)離子離子鍵較高較大熔融或水溶液中導(dǎo)電NaCl、CaCO?、KOH分子晶體分子分子間作用力（范德華力/氫鍵）較低較小一般不導(dǎo)電（除酸溶液）H?O、CO?、CH?、干冰原子晶體原子共價(jià)鍵很高很大多數(shù)不導(dǎo)電（除石墨）金剛石、SiO?、SiC、晶體硅金屬晶體金屬陽(yáng)離子、自由電子金屬鍵差異大差異大固態(tài)導(dǎo)電Fe、Cu、Al、Hg（二）典型試題解析例題1：下列物質(zhì)的熔沸點(diǎn)由高到低排序正確的是（）A.SiO?>NaCl>H?O>CO?B.NaCl>SiO?>H?O>CO?C.CO?>H?O>NaCl>SiO?D.H?O>CO?>SiO?>NaCl解析：SiO?為原子晶體，熔沸點(diǎn)最高；NaCl為離子晶體，次之；H?O分子間存在氫鍵，熔沸點(diǎn)高于CO?（分子間僅范德華力）。答案為A。例題2：判斷下列說法正誤：（1）晶體中只要存在陽(yáng)離子就一定存在陰離子（×，金屬晶體由陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成，無(wú)陰離子）；（2）分子晶體的熔沸點(diǎn)一定低于離子晶體（×，如部分分子晶體因氫鍵作用熔沸點(diǎn)較高，如H?O的沸點(diǎn)高于NaCl的熔點(diǎn)）；（3）原子晶體的硬度大是因?yàn)樵娱g以共價(jià)鍵結(jié)合（√，共價(jià)鍵鍵能大且具有方向性和飽和性）。二、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)聯(lián)應(yīng)用（一）晶胞結(jié)構(gòu)與微粒間作用力的關(guān)系離子晶體的配位數(shù)：取決于陰、陽(yáng)離子半徑比（r?/r?），如NaCl型晶體（配位數(shù)6）、CsCl型晶體（配位數(shù)8）。例題3：已知Cs?半徑為169pm，Cl?半徑為181pm，判斷CsCl晶體的配位數(shù)。解析：r?/r?=169/181≈0.934，符合CsCl型晶體（0.732~1.00），配位數(shù)為8。分子晶體的氫鍵影響：冰中每個(gè)水分子與4個(gè)相鄰水分子形成氫鍵，導(dǎo)致冰的密度小于液態(tài)水；HF分子間氫鍵使其沸點(diǎn)（19.5℃）遠(yuǎn)高于HCl（-85.05℃）。（二）物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用工業(yè)材料選擇：耐高溫材料（如Si?N?陶瓷）需原子晶體結(jié)構(gòu)，因其共價(jià)鍵鍵能高；導(dǎo)電材料（如Cu、Ag）依賴金屬晶體中的自由電子；制冷劑（如NH?）利用分子晶體氣化時(shí)吸熱的性質(zhì)?；瘜W(xué)分離技術(shù)：蒸餾法分離液態(tài)空氣（利用O?和N?分子晶體沸點(diǎn)差異，N?沸點(diǎn)-195.8℃<O?沸點(diǎn)-183℃）；重結(jié)晶法提純KNO?（離子晶體，溶解度隨溫度變化顯著）。三、綜合應(yīng)用題解題策略（一）晶體類型推斷的“三步法”看構(gòu)成微粒：離子化合物（含活潑金屬或NH??）多為離子晶體；非金屬單質(zhì)/化合物（除銨鹽）可能為分子或原子晶體。析物理性質(zhì)：熔沸點(diǎn)低于100℃且易升華的為分子晶體；熔沸點(diǎn)超1000℃且硬度大的為原子晶體。驗(yàn)特殊案例：石墨（混合晶體，層內(nèi)共價(jià)鍵、層間范德華力）、AlCl?（分子晶體，雖含金屬元素但以分子形式存在）。例題4：某物質(zhì)熔點(diǎn)為1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，該物質(zhì)可能是（）A.NaClB.SiO?C.H?SO?D.Cu解析：熔點(diǎn)較高且水溶液導(dǎo)電，排除分子晶體（C）和金屬晶體（D）；熔融不導(dǎo)電說明無(wú)自由離子，排除離子晶體（A）。答案為C（H?SO?為分子晶體，溶于水后電離出H?和SO?2?）。（二）晶體計(jì)算與性質(zhì)定量分析晶胞中微粒數(shù)計(jì)算：頂點(diǎn)微粒貢獻(xiàn)1/8，棱上1/4，面心1/2，體心1。例題5：NaCl晶胞中Na?和Cl?的個(gè)數(shù)比為1:1（Na?位于棱心和面心：12×1/4+1=4；Cl?位于頂點(diǎn)和體心：8×1/8+6×1/2=4）。鍵能與熔沸點(diǎn)關(guān)系：原子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高。如C-C鍵能（347kJ/mol）大于Si-Si鍵能（226kJ/mol），故金剛石熔點(diǎn)（3550℃）高于晶體硅（1410℃）。四、易錯(cuò)點(diǎn)與拓展延伸（一）常見誤區(qū)辨析“金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔點(diǎn)越高”的例外：Hg金屬鍵弱，常溫下為液態(tài)；W金屬鍵極強(qiáng)，熔點(diǎn)達(dá)3410℃。分子晶體的穩(wěn)定性與熔沸點(diǎn)無(wú)關(guān)：穩(wěn)定性取決于分子內(nèi)共價(jià)鍵強(qiáng)度（如H?O比H?S穩(wěn)定），熔沸點(diǎn)取決于分子間作用力（如H?O沸點(diǎn)高于H?S）。（二）新型晶體材料前沿共價(jià)晶體與超硬材料：立方氮化硼（c-BN）硬度接近金剛石，其晶體結(jié)構(gòu)中B和N原子以共價(jià)鍵交替連接，廣泛用于刀具涂層。金屬有機(jī)框架（MOFs）：由金屬離子與有機(jī)配體構(gòu)成的分子晶體，具有超大比表面積，可用于氣體吸附（如CO?捕集）和催化反應(yīng)。五、高考真題實(shí)戰(zhàn)演練例題6（2023年全國(guó)甲卷改編）：（1）GaN是第三代半導(dǎo)體材料，晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于______晶體，其硬度大于GaAs的原因是______。（2）KH?PO?晶體中存在的微粒間作用力有______（填標(biāo)號(hào)）。A.離子鍵B.共價(jià)鍵C.氫鍵D.金屬鍵答案：（1）原子；N的原子半徑小于As，Ga-N鍵長(zhǎng)比Ga-As短，鍵能更大；（2）ABC（KH?PO?由K?和H?PO??構(gòu)成，含離子鍵；H?PO??內(nèi)P-O、O-H為共價(jià)鍵；H?PO??間存在O-H…O氫鍵）。例題7（2022年山東卷）：利用X射線衍射測(cè)定某鐵晶體的晶胞參數(shù)為a=286.6pm，密度為7.87g/cm3，計(jì)算該鐵晶體中每個(gè)晶胞的Fe原子數(shù)（寫出計(jì)算過程，F(xiàn)e的相對(duì)原子質(zhì)量為56）。解析：晶胞體積V=(286.6×10?1?cm)3≈2.35×10?23cm3；晶胞質(zhì)量m=ρV=7.87g/cm3×2.35×10?23cm3≈1.85×10?22g；原子數(shù)n=m/(M/N?)=(1.85×10?22g×6.02×1023mol?1)/56g/mol≈2，故