2019高中化學(xué)第三章第二節(jié)分子晶體與原子晶體講義新人教版.docx

分子晶體與原子晶體1了解分子晶體和原子晶體的晶體結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點(diǎn)。2掌握分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。3了解氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 細(xì)讀教材記主干1共價(jià)鍵是怎樣形成的？其作用強(qiáng)度與分子間作用力相比較哪種更大？提示：共價(jià)鍵是通過(guò)共用電子對(duì)形成的，共價(jià)鍵的強(qiáng)度比分子間作用力要大。2冰融化與干冰升華克服的作用力不完全相同，干冰升華只克服范德華力，而冰融化除克服范德華力外還克服氫鍵。3二氧化硅的結(jié)構(gòu)是怎樣的？其熔、沸點(diǎn)高低如何？提示：二氧化硅是原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子相連，一個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子相連。熔、沸點(diǎn)較高。4在分子晶體中，分子內(nèi)的原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合，分子間以分子間作用力相吸引，因此分子晶體熔點(diǎn)較低。5在原子晶體里，所有原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合，形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此原子晶體熔點(diǎn)高、硬度大。新知探究1概念及粒子間作用力(1)概念：只含分子的晶體。(2)粒子間的作用力2物理性質(zhì)及物質(zhì)類別(1)物理性質(zhì)分子晶體熔、沸點(diǎn)較低、硬度較小。(2)物質(zhì)類別物質(zhì)種類舉例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)O2、N2、P4等部分非金屬氧化物CO2、SO2、SO3等幾乎所有的酸H2SO4、HNO3、H3PO4等絕大多數(shù)有機(jī)物乙醇、乙酸、苯等3.晶體結(jié)構(gòu)模型(1)分子間作用力是范德華力晶體中分子堆積方式為分子密堆積，即以一個(gè)分子為中心，其周圍通?？梢杂?2個(gè)緊鄰的分子。如干冰的晶胞結(jié)構(gòu)如圖每個(gè)晶胞中有12個(gè)原子。每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子有12個(gè)。(2)分子間還有其他作用力水分子之間的主要作用力是氫鍵，在冰的每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。冰的晶體結(jié)構(gòu)如圖對(duì)點(diǎn)演練1(2016宜昌高二檢測(cè))已知氯化鋁易溶于苯和乙醚，其熔點(diǎn)為190 ，則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()A氯化鋁是電解質(zhì)B固體氯化鋁是分子晶體C可用電解熔融氯化鋁的辦法制取金屬鋁D氯化鋁為非極性分子解析：選C根據(jù)已知條件可知氯化鋁是共價(jià)化合物，易溶于苯和乙醚，其熔點(diǎn)為190 ，則說(shuō)明AlCl3是分子晶體，分子之間通過(guò)分子間作用力結(jié)合。根據(jù)相似相溶原理可知AlCl3是非極性分子，在水中在水分子的作用下電離產(chǎn)生Al3、Cl，所以AlCl3是電解質(zhì)，在水溶液中能夠?qū)щ?，在熔融狀態(tài)沒(méi)有離子不能導(dǎo)電，因此不能通過(guò)電解熔融氯化鋁的辦法制取金屬鋁，應(yīng)該通過(guò)電解熔融的Al2O3的方法冶煉鋁。2(1)比較下列化合物熔、沸點(diǎn)的高低(填“”或“”)。CO2_SO2NH3_PH3O3_O2Ne_ArCH3CH2OH_CH3OHCO_N2(2)已知AlCl3的熔點(diǎn)為190 (2.202105 Pa)，但它在180 即開(kāi)始升華。請(qǐng)回答：AlCl3固體是_晶體。設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)，判斷氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是_。解析：(1)各組物質(zhì)均為分子晶體，根據(jù)分子晶體熔、沸點(diǎn)的判斷規(guī)律，分子間作用力越大，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子極性越大，存在分子間氫鍵，則晶體的熔、沸點(diǎn)越高，較容易比較六組物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的高低。(2)由AlCl3的熔點(diǎn)低以及在180 時(shí)開(kāi)始升華判斷AlCl3晶體為分子晶體。若驗(yàn)證一種化合物是共價(jià)化合物還是離子化合物，可測(cè)其熔融狀態(tài)下是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電是共價(jià)化合物，導(dǎo)電則是離子化合物。答案：(1)(2)分子在熔融狀態(tài)下，檢測(cè)其是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電是共價(jià)化合物新知探究1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成微粒及微粒間的作用力 (2)微粒堆積方式整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)小分子，是一個(gè)“巨分子”，又稱共價(jià)晶體。2物理性質(zhì)及物質(zhì)類別(1)物理性質(zhì)原子晶體一般熔點(diǎn)高、硬度大。結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。(2)物質(zhì)類別類型舉例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅和金剛石等某些非金屬化合物金剛砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)等3.晶體結(jié)構(gòu)模型金剛石在晶體中每個(gè)碳原子以4個(gè)共價(jià)鍵與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，成為正四面體。晶體中CC鍵夾角為10928，碳原子采取了sp3雜化。最小環(huán)上有6個(gè)碳原子。晶體中碳原子個(gè)數(shù)與CC鍵數(shù)之比為：1(4)12。名師點(diǎn)撥1分子晶體和原子晶體的比較晶體類型原子晶體分子晶體含義相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體只含分子的晶體組成粒子原子分子粒子間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性一般不溶于各種溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分水溶液導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力破壞共價(jià)鍵破壞分子間作用力舉例金剛石、二氧化硅等冰、干冰等2.分子晶體與原子晶體熔、沸點(diǎn)高低比較(1)不同類型的晶體原子晶體分子晶體。(2)同一類型的晶體分子晶體a分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。b組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。c組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。d同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。如。原子晶體晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能。鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn)：金剛石碳化硅晶體硅。對(duì)點(diǎn)演練3(2016南昌高二檢測(cè))能夠解釋CO2比SiO2的熔、沸點(diǎn)低的原因是()ACO2的相對(duì)分子質(zhì)量比SiO2的相對(duì)分子質(zhì)量小BCO鍵能小于SiO鍵能CC的原子半徑小于SiD破壞CO2晶體只需克服分子間作用力，破壞SiO2晶體要破壞SiO共價(jià)鍵解析：選DCO2是分子晶體，CO2的熔化與C=O鍵能沒(méi)有關(guān)系，其熔化只需要克服范德華力(分子間作用力)，SiO2是原子晶體，其熔化要破壞SiO共價(jià)鍵，共價(jià)鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于范德華力，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。4.二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示，請(qǐng)認(rèn)真觀察該模型后回答下列問(wèn)題：(1)二氧化硅晶體中最小環(huán)上有_個(gè)原子，晶體結(jié)構(gòu)中存在以_原子為中心、_原子為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)。(2)晶體中每個(gè)硅原子為_(kāi)個(gè)最小環(huán)共有，每個(gè)最小環(huán)平均擁有_個(gè)硅原子、_個(gè)氧原子。(3)晶體中存在的有_。A共價(jià)鍵B離子鍵C配位鍵D范德華力E氫鍵解析：二氧化硅晶體中，最小環(huán)上有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，并形成以硅原子為中心、氧原子(或硅原子)為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)。因?yàn)槊總€(gè)硅原子被12個(gè)最小環(huán)共有，平均每個(gè)最小環(huán)擁有的硅原子數(shù)為6個(gè)，由化學(xué)式SiO2可知，擁有氧原子數(shù)為21個(gè)。原子晶體中只存在共價(jià)鍵，且SiO鍵為極性鍵，不是配位鍵。答案：(1)12SiO(或Si)(2)121(3)A1有關(guān)晶體的下列說(shuō)法中，正確的是()A晶體中分子間氫鍵越強(qiáng)，分子越穩(wěn)定B原子晶體中共價(jià)鍵越弱，熔點(diǎn)越低C冰熔化時(shí)水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂D原子晶體中只存在極性共價(jià)鍵，不可能存在其他類型的化學(xué)鍵解析：選B氫鍵的強(qiáng)弱只影響晶體的物理性質(zhì)，分子的穩(wěn)定性則取決于分子內(nèi)化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，A項(xiàng)錯(cuò)誤；冰熔化時(shí)克服分子間作用力和氫鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅中只存在非極性共價(jià)鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2(2016溫州高二檢測(cè))2015年7月31日，中國(guó)獲得2022年冬奧會(huì)主辦權(quán)，這將促進(jìn)中國(guó)冰雪運(yùn)動(dòng)。以下關(guān)于冰的說(shuō)法正確的是()A冰與水共存物屬于混合物B冰的密度比水大C冰與二氧化硅的晶體類型相似D氫鍵在冰晶體結(jié)構(gòu)中起關(guān)鍵作用解析：選D冰水混合物屬于純凈物，故A錯(cuò)誤；冰中氫鍵比水多，又因?yàn)闅滏I具有飽和性和方向性，相同質(zhì)量，冰的體積比水大，則冰的密度比水小，故B錯(cuò)誤；冰屬于分子晶體，而二氧化硅屬于原子晶體，因此結(jié)構(gòu)不同，故B錯(cuò)誤；氫鍵具有飽和性和方向性，使得冰中水分子有4個(gè)氫鍵，故D正確。3下列說(shuō)法中正確的是()A金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個(gè)碳原子構(gòu)成BAlCl3晶體屬于原子晶體C1 mol SiO2晶體中含2 mol SiO鍵D金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會(huì)和O2反應(yīng)解析：選A據(jù)金剛石結(jié)構(gòu)模型可知，金剛石中的最小碳環(huán)為六元環(huán)，在高溫下可斷開(kāi)CC鍵，與O2反應(yīng)，故A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；AlCl3是特殊的分子晶體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2晶體中有SiO四面體結(jié)構(gòu)，1 mol SiO2晶體中含4 mol SiO鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤。4(2016黃山高二檢測(cè))下列熔、沸點(diǎn)高低的比較不正確的是()A金剛石碳化硅晶體硅B鄰羥基苯甲酸對(duì)羥基苯甲酸C純鐵生鐵DSiO2CO2解析：選B因鍵長(zhǎng)CCCSiSiSi，則熔點(diǎn)為金剛石碳化硅晶體硅，故A正確；對(duì)羥基苯甲酸易形成分子之間氫鍵，而鄰羥基苯甲酸形成分子內(nèi)氫鍵，所以鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲酸的低，故B錯(cuò)誤；生鐵是合金，熔點(diǎn)比組分金屬純鐵低，故C正確；SiO2是原子晶體，CO2是分子晶體，故D正確。5(2016邯鄲高二檢測(cè))正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵相連(如圖)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A正硼酸晶體屬于原子晶體BH3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C分子中硼原子最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D含1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵解析：選D正硼酸晶體中存在H3BO3分子，且該晶體中存在氫鍵，說(shuō)明硼酸由分子構(gòu)成，是分子晶體，原子晶體內(nèi)只有共價(jià)鍵，故A錯(cuò)誤；分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的BO、HO共價(jià)鍵有關(guān)，熔沸點(diǎn)與氫鍵有關(guān)，故B錯(cuò)誤；硼原子最外層只有3個(gè)電子，與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，因此B原子不是8e穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；1個(gè)硼酸分子形成了6個(gè)氫鍵，但每個(gè)氫鍵是2個(gè)硼酸分子共用的，所以平均含3個(gè)氫鍵，則含有1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵，故D正確。6.(1)如圖所示為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀察圖形。試說(shuō)明每個(gè)CO2分子周圍有_個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有_個(gè)CO2分子。(2)在40 GPa高壓下，用激光器加熱到1 800 K時(shí)，人們成功制得原子晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2原子晶體相似，下列說(shuō)法正確的是_(填字母序號(hào))。A原子晶體干冰易升華，可用作制冷劑B原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)C原子晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D原子晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反應(yīng)E每摩爾原子晶體干冰含有4 mol CO鍵解析：(1)題給CO2