请分别用一句话表达下列关键词：
晶体　非晶体　各向异性　晶胞　金属晶体　离子晶体　晶格能　原子晶体　分子晶体　液晶　纳米材料　等离子体
提示　晶体——内部粒子(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的固体物质。如：食盐、干冰、金刚石等。
非晶体——内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质。如：橡胶、松香、玻璃等。

章 末 归 纳 整 合
各向异性——晶体在不同的方向上表现出不同的物理性质即各向异性。
晶胞——晶胞是晶体中最小的结构重复单元。晶胞都是从晶体结构中截取下来的大小、形状完全相同的平行六面体。
金属晶体——金属晶体是指金属原子通过金属键形成的晶体。
离子晶体——离子晶体是阴、阳离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体。例如：氯化钠、氯化铯、氧化镁等晶体都属于离子晶体。
晶格能——晶格能是指1 mol离子化合物中，阴、阳离子由相互远离的气态结合成离子晶体时所放出的能量。

原子晶体——相邻原子之间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体称为原子晶体。
分子晶体——分子间通过分子间作用力构成的晶体称为分子晶体。
液晶——在一定温度范围内存在的液体既具有液体的可流动性，又具有像晶体那样的各向异性，这种液体为液态晶体，简称为液晶。
纳米材料——实际上是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。
等离子体——由大量带电微粒(离子、电子)和中性微粒(原子或分子)组成的物质聚集体称为物质的等离子体。因为等离子体中正、负电荷大致相等，总体来看等离子体呈准电中性。

晶体的特征和性质是什么？
提示　晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
(1)自范性：指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体的性质。
(2)均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
(3)各向异性：同一晶格构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
(4)对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的对称性。这种相同的性质在不
1．
同的方向或位置上做有规律的重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。
(5)最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶体固体、液体、气体相比较，其内能最小。
(6)稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
(7)有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某温度便立即熔化。
(8)能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射

线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
特别提醒：理解了等径球密堆积原理，便能很好地认识金属晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体中其构成粒子的堆积方式，进而很好地认识它们的结构。


2．四种晶体的比较
提示　

晶体类型的判断方法有哪些？
提示　掌握晶体类型对推断物质的结构、性质、用途等意义重大，对晶体类型的判断常从以下几个方面进行。
(1)依据物质的分类判断
金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。

1．
(2)依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断
离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力；金属晶体的晶格质点是金属离子和自由电子，质点间的作用是金属键。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百度至一千余度；原子晶体熔点高，常在一千度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。

(4)依据导电性判断
离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体，但有些能导电，如晶体硅；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(如酸和部分非金属气态氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。

晶体熔沸点高低比较的规律是什么？
提示　(1)相同条件不同状态物质的比较规律
在相同条件下，不同状态的物质的熔、沸点的高低是不同的，一般有：固体＞液体＞气体。例如：NaBr(固)＞Br2＞HBr(气)。
(2)不同类型晶体的比较规律
一般来说，不同类型晶体的熔、沸点的高低顺序为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，而金属晶体的熔、沸点有高有低。这是由于不同类型晶体的微粒间作用不同，其熔、沸点也不相同。原子晶体间靠共价键结合，一般熔、沸点最高；离子晶体阴、阳离子间靠离子键结合，一般熔、沸
2．
点较高；分子晶体分子间靠范德华力结合，一般熔、沸点较低；金属晶体中金属键的键能有大有小，因而金属晶体熔沸点有高有低。例如：金刚石＞食盐＞干冰
(3)同种类型晶体的比较规律
①原子晶体：熔、沸点的高低，取决于共价键的键长和键能，键长越短，键能越大，熔沸点越高。例如：晶体硅、金刚石和碳化硅三种晶体中，因键长C—C＜C—Si＜Si—Si，所以熔沸点高低为：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。
②离子晶体：熔、沸点的高低，取决于离子键的强弱。一般来说，离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键就越强，熔、沸点就越高。例如：MgO＞CaO，NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI。



③分子晶体：熔、沸点的高低，取决于分子间作用力的大小。
a．一般来说，组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点就越高。(但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，如H2O、HF等)。例如：CCl4＜CBr4＜CI4。
b．组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如：CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3
c．在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大熔、沸点越低。如：C17H35COOH＞C17H33COOH。

    下列叙述正确的是                  (　　)。
A．分子晶体中的每个分子内一定含有共价键
B．原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
C．离子晶体中可能含有共价键
D．金属晶体的熔点和沸点都很高
解析　分子晶体中不一定含有共价键，如稀有气体；原子晶体中可能含有极性共价键，如SiO2；离子晶体中可能含有共价键，如NaOH；有的金属晶体的熔、沸点都很低，如Hg、Cs等。

学科思想培养三
【例1】?
题型一    化学键与晶体类型、性质、推断
答案　C
点评　当离子晶体中存在多核(阳或阴)离子时，多核离子内的原子间一定是以共价键结合的。若离子晶体只是由单核离子形成的，则只含有离子键。

         短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W与Y、X与Z位于同一主族，W与X可形成共价化合物WX2，Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述中不正确的是                  (　　)。
A．WZ2分子中所有原子最外层都为8电子结构
B．WX2、ZX2的化学键类型和晶体类型都相同
C．WX2是以极性键结合成的非极性分子
D．原子半径大小顺序为X<W<Y<Z
【例2】?
解析　Y原子的内层电子总数是最外层电子数的2.5倍，合理的关系只有最外层电子数为4，内层电子总数为10，即Y为Si元素，那么，W为C元素。由W与X形成WX2且X与Z同主族和W、X、Y、Z的原子序数依次增大可知X为O元素，Z为S元素。即W、X、Y、Z依次为C、O、Si、S四种元素。
A：CS2的电子式是                      ，C、S原子均满足最外层8电子结构；B：CO2、SO2的化学键类型均为共价键，晶体类型均为分子晶体；C：CO2是以极性键结合成的非极性分子；D：原子半径O<C<Si，即X<W<Y，另外Si>S，即Y>Z，所以D项不正确(错在Y<Z)。
答案　D

        U、V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的六种常见元素。Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液退色。Z和W元素形成的化合物Z3W4具有磁性。U的单质在W2中燃烧可生成UW和UW2两种气体。X的单质是一种金属，该金属在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体。
请回答下列问题：
(1)V的单质分子的结构式为________；XW的电子式为________；Z元素在元素周期表中的位置是________。
(2)U元素形成的同素异形体的晶体类型可能是________(填序号)。
①原子晶体　②离子晶体　③分子晶体　④金属晶体


【例3】?
(3)U、V、W形成的10电子氢化物中，U、V的氢化物沸点较低的是________(写化学式)，V、W的氢化物分子结合H＋能力较强的是________(写化学式)，用一个离子方程式加以证明________________________________________。
(4)YW2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和无色气体VW，有关反应的离子方程式为________，由此可知VW和YW2还原性较强的是_______(写化学式)。

解析　(1)由题中信息，可判断知，Y为S，W为O，Z为Fe，U为C，X为Mg，又知V的原子序数介于C和O之间，所以V是N。(2)C元素可形成金刚石(原子晶体)，C60(分子晶体)等单质。(3)CH4分子间无氢键，NH3分子间有氢键，而且NH3比H2O更易结合H＋生成稳定的NH4＋。(4)SO2通入BaCl2和HNO3的混合溶液中生成的白色沉淀必定是BaSO4，同时HNO3被还原为NO，所以SO2还原性比NO强。
答案　(1)N≡N　        　第四周期Ⅷ族
(2)①③
(3)CH4　NH3　NH3＋H3O＋===NH4＋＋H2O
(4)3SO2＋2NO3－＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋
4H＋　SO2


题型二　晶体结构与性质的关系及计算
        请完成下列各题：
(1)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。
(2)第ⅢA族、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。Ga原子的电子排布式为______________，在GaN晶体中，每个Ga原子与________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为________，在四大晶体类型中GaN属于________晶体。
(3)在极性分子NCl3中，N原子的化合价为－3价，Cl原子的化合价为＋1价，请推测NCl3水解的主要产物是______(填化学式)。

【例4】?








答案　(1)5
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1　4　正四面体形　原子
(3)HClO、NH3·H2O

        (1)现有甲、乙两种晶体的晶胞如图所示：






由上图(甲晶体中X处于晶胞中心，乙晶体中A处于晶胞中心)可推知：甲晶体中X与Y的个数比是________，乙晶体中A与B的个数比是________。


【例4】?
(2)NaCl的晶胞如图1，每个NaCl晶胞中含有的Na＋和Cl－的数目分别是                      (　　)。
A．14，13          B．1，1
C．4，4          D．6，6
(3)晶体是粒子(分子、离子或原子等)在空间有规则地排列，具有整齐外形、以多面体出现的固体物质。在空间里无限的周期性的重复能形成晶体的、具有代表性的最小


图1
图2
单元，称为晶胞。一种Al－Fe合金的立体晶胞如图2所示。请据此回答下列问题：

①确定该合金的化学式________。
②若晶体的密度为ρ，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离(用含ρ的代数式表示，不必化简)为________。



点评　计算晶体结构需要有一定的空间想象能力，要善于灵活运用均摊法确定1个粒子为几个晶胞所有和1个晶胞实际有多少粒子，并善于将化学问题抽象成为数学问题，利用数学工具(图形、模型、公式等)通过计算和推理而予以解决。

题型三　化学与新技术、新材料
            近年来高速发展的PDP(Plasma Display Panel)等离子显示屏，可以制造出大屏幕壁挂彩色电视机，使未来的电视机屏幕尺寸更大、图像更清晰、色彩更鲜艳，而本身的厚度只有8 cm左右，可挂在墙壁上。等离子显示屏PDP是一种利用等离子管作为发光元件，大量的等离子管排列在一起构成的屏幕。每个等离子管都是由透明玻璃制成的，管内充有低压的氖、氙气体，两端各有一个电极，在两个电极间加上高压后，封在管内的气体产生某种肉眼看不见的光谱，激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光，每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明
【例6】?
暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像。等离子管发光的微观机理是通过高压使低压氖、氙气体原子____________的。
①外层电子受到激发而发光
②内层电子受到激发而发光
等离子管发出的光谱，可以激发荧光粉发出可见光是利用该光谱的________。
③化学作用　④电离作用
对上述问题的判断正确的是              (　　)。
A．①③          B．②④
C．①④          D．②③




解析　等离子管是利用稀有气体在高压作用下发出的紫外线激发荧光粉而发光。紫外线是由原子外层电子受到激发后产生的，紫外线的作用是化学作用。
答案　A

        利用太阳光分解水制取氢气是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，反应体系中I2和Fe2＋等可循环使用。

【例7】?
(1)写出电解池A、电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式。
(2)若电解池A中生成3.36L H2(标准状况下)，试计算电解池B中生成Fe2＋的物质的量。
(3)若循环系统处于稳定工作状态时，电解池A中流入和流出的HI浓度分别为a mol·L－1和b mol·L－1，光催化反应池中生成Fe3＋的速率为c mol·min－1，循环系统中溶液的流量为Q(流量为单位时间内流过的溶液体积)。试用含所给字母的代数式表示溶液的流量Q。










点评　对物质结构和化学反应原理的进一步深入探索必将产生更多更先进的化学技术，化学技术的进步和飞跃必将更多更好地造福于人类。

题型四　综合题
        C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)写出Si的基态原子核外电子排布式________。
从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为__________。
(2)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________。
(3)氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为____________(填元素符号)。MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。MO的熔点比CaO的高，其原因是________。


【例8】?
(4)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述π键。_________________________________
________________________________________________。
解析　(1)根据基态原子核外电子排布的规律书写；在C、Si和O元素中，吸引电子的能力由强到弱的顺序是O>C>Si。
(2)在SiC晶体结构中，每个C原子与Si原子形成四个完全相同的C—Si键，所以C原子的杂化方式为sp3杂化。微粒间存在的作用力是共价键。


(3)SiC的电子总数为20，所以M的电子数为(20－8)＝12个，故M为Mg；MgO和CaO均属于离子晶体，Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO中离子键强，晶格能大，故熔点高。
(4)π键是由p—p轨道肩并肩重叠而形成的，且π键强弱与重叠的程度成正比。而Si原子的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p—p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键。
答案　(1)1s22s22p63s23p2　O>C>Si
(2)sp3　共价键
(3)Mg　Mg2＋半径比Ca2＋小，MgO晶格能大
(4)C的原子半径较小，C、O原子能充分接近，p—p轨道肩并肩重叠程度较大，形成较稳定的π键。Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p—p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键

       已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号是________。
(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是________；
(3)X与Z可形成化合物YZ3，该化合物的空间构型为________；
【例9】?
(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________________________；
(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由_____________________
________________________________________________。
解析　(1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知其电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3并推出其元素符号为As。




(2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42－33＝9，Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布

为后者，价层电子轨道表示                 ，元素名称为氧。Z为氢。
(3)X与Z形成的化合物为AsH3，其空间构型可类比同主族的氢化物NH3，为三角锥形。
(4)根据电子守恒配平即可。


(5)氢化物的稳定性和元素的非金属性有关，或与共价键的键长有关。键长越短，键能越大，氢化物越稳定，所以NH3>PH3>AsH3。由于NH3分子间形成氢键，所以NH3的沸点最高。
答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　　As
(2) 　               氧

(3)三角锥形
(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
(5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定　沸点：NH3>AsH3>PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高