高二化學(xué)選擇性必修第二冊(cè)第三章講義

第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.能從微觀角度理解晶體的結(jié)構(gòu)特征，并能結(jié)合晶體的特點(diǎn)判斷晶體和非晶體。3.能運(yùn)用多種晶體模型來(lái)描述和解釋有關(guān)晶體性質(zhì)的現(xiàn)象，形成分析晶胞結(jié)構(gòu)的思維模型，利用思維模型，根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)確定微粒個(gè)數(shù)和化學(xué)式。4.了解晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法。一、物質(zhì)的聚集狀態(tài)1．20世紀(jì)前，人們以為分子是所有化學(xué)物質(zhì)能夠保持其性質(zhì)的最小粒子，物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化只是分子間距離發(fā)生了變化。2．20世紀(jì)初，通過(guò)X射線衍射等實(shí)驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)許多常見(jiàn)的晶體中并無(wú)分子，如氯化鈉、石墨、二氧化硅、金剛石以及各種金屬等。3．氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)不一定都是由分子構(gòu)成。如等離子體是由電子、陽(yáng)離子和電中性粒子(分子或原子)組成的整體上呈電中性的氣態(tài)物質(zhì)；離子液體是熔點(diǎn)不高的僅由離子組成的液體物質(zhì)。4．其他物質(zhì)聚集狀態(tài)，如晶態(tài)、非晶態(tài)、塑晶態(tài)、液晶態(tài)等。(1)物質(zhì)的聚集狀態(tài)只有固、液、氣三種狀態(tài)()(2)氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)均是由分子構(gòu)成的()(3)等離子體是一種特殊的氣體，含有帶電粒子，呈電中性()(4)液晶分為熱致液晶和溶致液晶，膠束是一種溶致液晶()答案(1)×(2)×(3)√(4)√二、晶體與非晶體1．晶體與非晶體的本質(zhì)差異固體自范性微觀結(jié)構(gòu)晶體有原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體無(wú)原子排列相對(duì)無(wú)序2.獲得晶體的途徑(1)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象獲取硫黃晶體硫黃粉eq\o(→,\s\up7(加熱))熔融態(tài)硫eq\o(→,\s\up7(自然冷卻))淡黃色的菱形硫黃晶體獲取碘晶體加熱時(shí)，燒杯內(nèi)產(chǎn)生大量紫色氣體，沒(méi)有出現(xiàn)液態(tài)的碘，停止加熱，燒杯內(nèi)的紫色氣體漸漸消褪，最后消失，表面皿底部出現(xiàn)紫黑色晶體顆粒獲取氯化鈉晶體在燒杯底部慢慢析出立方體的無(wú)色晶體顆粒(2)獲得晶體的三條途徑①熔融態(tài)物質(zhì)凝固。②氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。③溶質(zhì)從溶液中析出。3．晶體的特性(1)自范性：晶體能自發(fā)地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。(2)各向異性：晶體在不同方向上表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。(3)固定的熔點(diǎn)。4．晶體與非晶體的測(cè)定方法測(cè)定方法測(cè)熔點(diǎn)晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)可靠方法對(duì)固體進(jìn)行X射線衍射實(shí)驗(yàn)(1)晶體有自范性且其微粒排列有序，在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)各向異性()(2)熔融態(tài)物質(zhì)快速冷卻即得到晶體()(3)熔融的硝酸鉀冷卻可得晶體，故液態(tài)玻璃冷卻也能得到晶體()(4)粉末狀的固體也有可能是晶體()(5)晶體一定比非晶體的熔點(diǎn)高()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×1．在室溫下，將一塊不規(guī)則的CuSO4·5H2O固體放入飽和CuSO4溶液中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生什么變化？提示CuSO4·5H2O固體會(huì)變成規(guī)則的立方體。2．將冰和玻璃加熱各有什么現(xiàn)象。提示加熱冰時(shí)，0℃達(dá)到冰的熔點(diǎn)，冰開(kāi)始熔化，在全部熔化以前，繼續(xù)加熱，溫度基本保持不變，完全熔化后，溫度才開(kāi)始升高。加熱玻璃，溫度升高到某一程度后開(kāi)始變軟，繼續(xù)加熱流動(dòng)性增強(qiáng)，最后變?yōu)橐后w。玻璃從軟化到完全熔化，中間經(jīng)過(guò)較大的溫度范圍。3.(2019·淄博高二檢測(cè))下列物質(zhì)中屬于晶體的是()①橡膠②玻璃③食鹽④水晶⑤塑料⑥膽礬A．①④⑤ B．②③⑥C．①③④ D．③④⑥答案D解析固體有晶體和非晶體之分，晶體是內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在空間按一定規(guī)律呈周期性有序排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體，如食鹽、冰、金屬、水晶、膽礬等都是晶體；非晶體中內(nèi)部粒子的排列則相對(duì)無(wú)序，如玻璃、橡膠、塑料等都是非晶體。4．晶體具有各向異性。如藍(lán)晶石(Al2O3·SiO2)在不同方向上的硬度不同；又如石墨與層垂直的方向上的電導(dǎo)率是與層平行的方向上的電導(dǎo)率的eq\f(1,104)。晶體的各向異性主要表現(xiàn)在()①硬度②導(dǎo)熱性③導(dǎo)電性④光學(xué)性質(zhì)A．①③ B．②④C．①②③ D．①②③④答案D解析晶體的各向異性主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。關(guān)于晶體與非晶體的認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)同一物質(zhì)可以是晶體，也可以是非晶體，如水晶和石英玻璃。(2)有著規(guī)則幾何外形或者美觀、對(duì)稱外形的固體，不一定是晶體。例如，玻璃制品(非晶體)可以塑造出規(guī)則的幾何外形，也可以具有美觀、對(duì)稱的外觀。(3)具有固定組成的物質(zhì)也不一定是晶體，如某些無(wú)定形體也有固定的組成。(4)晶體不一定都有規(guī)則的幾何外形，如瑪瑙。三、晶胞1．概念描述晶體結(jié)構(gòu)的基本單元。2．晶胞與晶體的關(guān)系一般來(lái)說(shuō)，晶胞都是平行六面體，整塊晶體可以看作是數(shù)量巨大的晶胞“無(wú)隙并置”而成。(1)“無(wú)隙”是指相鄰晶胞之間無(wú)任何間隙。(2)“并置”是指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。(3)所有晶胞的形狀及其內(nèi)部的原子種類、個(gè)數(shù)及幾何排列是完全相同的。3．晶胞中粒子數(shù)目的計(jì)算(1)銅晶胞①位于頂角上的銅原子為8個(gè)晶胞共有。②位于面心上的銅原子為2個(gè)晶胞共有。因此晶體銅中完全屬于某一晶胞的銅原子數(shù)是8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4。(2)NaCl晶胞①Cl－位于頂點(diǎn)和面心，共有4個(gè)。②Na＋位于棱上和體心，共有4個(gè)。1.晶胞是最小的平行六面體，它有8個(gè)頂角，三套各4根平行棱，三套各兩個(gè)平行面。2．均攤法確定晶胞中粒子的個(gè)數(shù)若晶胞中某個(gè)粒子為n個(gè)晶胞所共用，則該粒子有eq\f(1,n)屬于這個(gè)晶胞。長(zhǎng)方體形(正方體形)晶胞中不同位置的粒子對(duì)晶胞的貢獻(xiàn)(1)晶胞是晶體的最小的結(jié)構(gòu)重復(fù)單元()(2)不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同()(3)晶胞中任何一個(gè)粒子都屬于該晶胞()(4)一般地，晶體的化學(xué)式表示晶體中各類原子或離子的最簡(jiǎn)整數(shù)比()答案(1)√(2)×(3)×(4)√1．下圖依次是金屬鈉(Na)、金屬鋅(Zn)、碘(I2)、金剛石(C)晶胞的示意圖，數(shù)一數(shù)，它們分別平均含幾個(gè)原子？(1)鈉________個(gè)；(2)鋅________個(gè)；(3)碘________個(gè)；(4)金剛石________個(gè)。答案(1)2(2)2(3)8(4)82．(2019·南通高二調(diào)研)下列各項(xiàng)是晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單元(晶胞)的排列方式，圖中：○—X，●—Y，—Z。其中對(duì)應(yīng)的化學(xué)式不正確的是()答案B解析A項(xiàng)中X、Y的位置、數(shù)目完全等同，化學(xué)式為XY，正確；B項(xiàng)中X、Y的個(gè)數(shù)比為1∶(8×eq\f(1,8))＝1∶1，化學(xué)式為XY，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中X的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＋1＝eq\f(3,2)，Y的數(shù)目：4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，化學(xué)式為X3Y，正確；D項(xiàng)中X的數(shù)目：8×eq\f(1,8)＝1，Y的數(shù)目：6×eq\f(1,2)＝3，Z位于體心，數(shù)目為1，化學(xué)式為XY3Z，正確。3．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，則它的化學(xué)式是()A．TiC B．Ti6C7C．Ti14C13 D．Ti13C14答案C解析如果利用“均攤法”來(lái)計(jì)算，就會(huì)得出：鈦原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4；碳原子數(shù)為12×eq\f(1,4)＋1＝4，從而錯(cuò)選A。若該圖是一個(gè)晶胞，則這種計(jì)算正確，但它是一個(gè)氣態(tài)團(tuán)簇分子，其化學(xué)式就是其分子式，應(yīng)直接數(shù)出原子數(shù)。團(tuán)簇分子或納米顆粒中，所含微粒為其本身所有，不與其他分子或顆粒共用。四、晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定1．常用儀器：X射線衍射儀。2．測(cè)定過(guò)程：當(dāng)單一波長(zhǎng)的X射線通過(guò)晶體時(shí)，X射線和晶體中的電子相互作用，會(huì)在記錄儀上產(chǎn)生分立的斑點(diǎn)或者明銳的衍射峰。3．作用：根據(jù)衍射圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以獲得晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。1．通過(guò)X射線衍射圖通常能獲取晶體結(jié)構(gòu)的哪些信息？提示從衍射圖形獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息，包括晶胞形狀和大小、分子或原子在微觀空間有序排列呈現(xiàn)的對(duì)稱類型、原子在晶胞里的數(shù)目和位置等。2．因生產(chǎn)金屬鐵的工藝和溫度等因素不同，產(chǎn)生的鐵單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、密度和性質(zhì)均不同，對(duì)鐵晶體用X射線衍射進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得A、B兩種晶胞，其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如下：則A、B兩種晶胞中含有的鐵原子數(shù)分別是：__________、__________。答案243．原子坐標(biāo)參數(shù)表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0，0，0)；B為(eq\f(1,2)，0，eq\f(1,2))；C為(eq\f(1,2)，eq\f(1,2)，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)_______。答案(eq\f(1,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))1．下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中，正確的是()A．是否為具有規(guī)則幾何外形的固體B．是否具有各向異性C．是否具有美觀、對(duì)稱的外形D．內(nèi)部微粒在空間是否呈周期性有序排列答案D解析具有規(guī)則幾何外形的固體不一定都是晶體，如玻璃，故A錯(cuò)誤；具有各向異性的固體一定是晶體，但是否具有各向異性不是晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別，故B錯(cuò)誤；美觀對(duì)稱的固體不一定都是晶體，如玻璃，故C錯(cuò)誤；晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別在于其內(nèi)部微粒在空間是否按一定規(guī)律呈周期性有序排列，故D正確。2．水的狀態(tài)除了氣、液和固態(tài)外，還有玻璃態(tài)。它是由液態(tài)水急速冷卻到165K時(shí)形成的。玻璃態(tài)的水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，且密度與普通液態(tài)水的密度相同，有關(guān)玻璃態(tài)水的敘述中正確的是()A．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積縮小B．水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)，體積膨脹C．玻璃態(tài)是水的一種特殊狀態(tài)D．X射線通過(guò)玻璃態(tài)水時(shí)，能產(chǎn)生譜線答案C解析玻璃態(tài)水無(wú)固定形狀，不存在晶體結(jié)構(gòu)，故玻璃態(tài)水不是晶體，X射線通過(guò)玻璃態(tài)水時(shí)不能產(chǎn)生譜線，因密度與普通水相同，故水由液態(tài)變?yōu)椴ＡB(tài)時(shí)體積不變。3．下列過(guò)程中不能得到晶體的是()A．對(duì)NaCl飽和溶液降溫所得到的固體B．氣態(tài)水直接冷卻成固態(tài)水C．熔融的KNO3冷卻后所得到的固體D．液態(tài)的玻璃冷卻后所得到的固體答案D解析得到晶體的三條途徑：①溶質(zhì)從溶液中析出；②氣態(tài)物質(zhì)凝華；③熔融態(tài)物質(zhì)凝固。A選項(xiàng)符合①，B選項(xiàng)符合②，C選項(xiàng)符合③。由于玻璃屬于非晶體，熔融后再冷卻所得到的固體仍為非晶體。4．下列有關(guān)晶胞的敘述中正確的是()A．晶胞的結(jié)構(gòu)是晶體的結(jié)構(gòu)B．不同的晶體中，晶胞的大小和形狀都相同C．晶胞中的任何一個(gè)粒子都完全屬于該晶胞D．已知晶胞的組成就可推知晶體的組成答案D解析相同晶體中晶胞的大小和形狀完全相同，不同晶體中，晶胞的大小和形狀不一定相同，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體中的大部分粒子被若干個(gè)晶胞所共有，不完全屬于某個(gè)晶胞，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；知道晶胞的組成，利用“均攤法”即可推知晶體的組成，D選項(xiàng)正確。5．納米材料的表面粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比例極大，這是它有許多特殊性質(zhì)的原因。假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰好與氯化鈉晶胞的大小和形狀相同(如圖所示)，則這種納米顆粒的表面粒子數(shù)與總粒子數(shù)之比為()A．7∶8 B．13∶14C．1∶1 D．26∶27答案D解析由題意知一個(gè)氯化鈉晶胞即為一個(gè)氯化鈉納米顆粒，則其表面粒子數(shù)＝8＋6＋12＝26，總粒子數(shù)＝表面粒子數(shù)＋中心粒子數(shù)＝26＋1＝27。6．如圖所示的甲、乙、丙三種晶體：試推斷，甲晶體的化學(xué)式(X為陽(yáng)離子)：__________________________________________；乙晶體中A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比是_____________________________；丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是_____________________________________________________________。答案X2Y1∶3∶18解析X位于立方體體心，該晶胞中含有1個(gè)X，Y位于頂角，該晶胞中Y原子的個(gè)數(shù)＝4×eq\f(1,8)＝eq\f(1,2)，則該晶胞中X、Y的個(gè)數(shù)之比是2∶1，又X為陽(yáng)離子，所以甲晶體的化學(xué)式為X2Y；乙晶胞中A原子的個(gè)數(shù)＝8×eq\f(1,8)＝1，B原子的個(gè)數(shù)＝6×eq\f(1,2)＝3，C原子的個(gè)數(shù)為1，所以乙晶體中A、B、C三種微粒的個(gè)數(shù)比為1∶3∶1；丙晶體中每個(gè)D周圍結(jié)合E的個(gè)數(shù)是8。一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1．下列可用于判斷某物質(zhì)為晶體的方法是()A．質(zhì)譜法 B．紅外光譜法C．核磁共振法 D．X射線衍射法答案D解析質(zhì)譜法用于測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故A錯(cuò)誤；紅外光譜儀能測(cè)定出有機(jī)物的官能團(tuán)和化學(xué)鍵，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故B錯(cuò)誤；核磁共振氫譜用于測(cè)定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目，不能判斷某物質(zhì)為晶體，故C錯(cuò)誤；晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是組成物質(zhì)的粒子在微觀空間是否呈周期性有序排列，X射線衍射可以看到微觀結(jié)構(gòu)，可以鑒別晶體與非晶體，故D正確。2．下列物質(zhì)屬于非晶體的是()①松香；②冰；③石英；④瀝青；⑤銅；⑥純堿A．①②③④⑤⑥ B．①④C．①③ D．⑤⑥答案B解析松香在溫度升高后會(huì)變軟，瀝青鋪成的路面在高溫的夏天會(huì)變軟，因此二者均無(wú)固定的熔點(diǎn)，所以它們屬于非晶體。3．下列關(guān)于晶體性質(zhì)的敘述中，不正確的是()A．晶體的自范性指的是在適宜條件下晶體能夠自發(fā)地呈現(xiàn)規(guī)則的多面體幾何外形B．晶體的各向異性和對(duì)稱性是矛盾的C．晶體的對(duì)稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必然結(jié)果D．晶體的各向異性直接取決于微觀粒子的排列具有特定的方向性答案B解析晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，即為各向異性，晶體的對(duì)稱性是微觀粒子按一定規(guī)律呈周期性重復(fù)排列，兩者沒(méi)有矛盾，故B錯(cuò)誤；構(gòu)成晶體的粒子在微觀空間里呈現(xiàn)周期性的有序排列，則晶體的對(duì)稱性是微觀粒子按一定規(guī)律做周期性重復(fù)排列的必然結(jié)果，故C正確；由于晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，即為各向異性，具有特定的方向性，故D正確。4．關(guān)于晶體和非晶體的說(shuō)法，正確的是()A．晶體在三維空間里呈周期性有序排列，因此在各個(gè)不同的方向上具有相同的物理性質(zhì)B．晶體在熔化過(guò)程中需要不斷的吸熱，溫度不斷地升高C．普通玻璃在各個(gè)不同的方向上力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)相同D．晶體和非晶體之間不可以相互轉(zhuǎn)化答案C解析晶體在三維空間里呈周期性有序排列，其許多物理性質(zhì)常常會(huì)表現(xiàn)出各向異性，A不正確；晶體的熔點(diǎn)是固定的，所以在熔化過(guò)程中溫度不會(huì)變化，B不正確；玻璃不屬于晶體，不具有物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)，C正確；在一定條件下晶體和非晶體是可以相互轉(zhuǎn)化的，D不正確。5.如圖為一塊密度、厚度均勻的矩形樣品，長(zhǎng)為寬的兩倍，若用多用電表沿兩對(duì)稱軸測(cè)其電阻均為R，則這塊樣品一定是()A．金屬 B．半導(dǎo)體C．非晶體 D．晶體答案D解析由于AB＝2CD，而AB、CD間的電阻卻相等，說(shuō)明樣品橫向(AB)與縱向(CD)的導(dǎo)電性不同，具有各向異性，而晶體的特征之一是各向異性，非晶體則具有各向同性，故該樣品為晶體。6．有關(guān)晶胞的敘述正確的是()①晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的基本結(jié)構(gòu)單元②根據(jù)晶體的不同，晶胞可以是多種形狀的幾何體③習(xí)慣采用的晶胞是平行六面體④晶胞都是正八面體A．①③B．②④C．①④D．②③答案A7.最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導(dǎo)性，因這三種元素都是常見(jiàn)元素，從而引起廣泛關(guān)注。該新型超導(dǎo)晶體的一個(gè)晶胞如圖所示，則該晶體的化學(xué)式為()A．Mg2CNi3 B．MgCNi3C．MgCNi2 D．MgC2Ni答案B解析利用均攤法確定晶胞的化學(xué)式，位于頂角上的一個(gè)原子被8個(gè)晶胞占有，位于面心上的原子被2個(gè)晶胞占有，位于體心上的一個(gè)原子被一個(gè)晶胞占有，據(jù)此計(jì)算晶胞的化學(xué)式。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，碳原子位于該晶胞的體心上，所以該晶胞中含有一個(gè)碳原子，鎂原子位于頂角處，因此鎂原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，所以該晶胞含有1個(gè)鎂原子，鎳原子位于面心處，因此鎳原子個(gè)數(shù)＝6×eq\f(1,2)＝3，所以該晶胞中含有3個(gè)鎳原子，故該晶體的化學(xué)式為MgCNi3，答案選B。二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。8．已知某化合物的晶體是由如圖所示的最小結(jié)構(gòu)單元密置堆積而成，下列關(guān)于該化合物的敘述錯(cuò)誤的是()A．1mol該化合物中含有1molYB．1mol該化合物中含有3molCuC．1mol該化合物中含有3molBaD．該化合物的化學(xué)式是YBa2Cu3O6答案CD解析由圖可知，白球代表的Y原子位于長(zhǎng)方體的八個(gè)頂點(diǎn)上，大黑球代表的Ba原子位于長(zhǎng)方體的四條棱上，灰球代表的Cu原子位于長(zhǎng)方體的內(nèi)部，小黑球代表的O原子有的位于長(zhǎng)方體的內(nèi)部、有的位于長(zhǎng)方體的面上，運(yùn)用均攤法可計(jì)算出Y原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＝1，Ba原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,4)＝2，Cu原子個(gè)數(shù)為3，O原子個(gè)數(shù)為10×eq\f(1,2)＋2＝7，故該化合物的化學(xué)式為YBa2Cu3O7。綜上可知，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．鈦酸鋇的熱穩(wěn)定性好，介電常數(shù)高，在小型變壓器、話筒和擴(kuò)音器中都有應(yīng)用。鈦酸鋇晶胞結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，它的化學(xué)式是()A．BaTi8O12 B．BaTi4O5C．BaTi2O4 D．BaTiO3答案D解析觀察鈦酸鋇晶胞結(jié)構(gòu)示意圖可知，Ba在立方體的中心，完全屬于該晶胞；Ti處于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)，每個(gè)Ti原子有eq\f(1,8)屬于該晶胞；O處于立方體的12條棱的中點(diǎn)，每個(gè)O原子有eq\f(1,4)屬于該晶胞。即晶體中N(Ba)∶N(Ti)∶N(O)＝1∶(8×eq\f(1,8))∶(12×eq\f(1,4))＝1∶1∶3。10．有一種鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式為()A．Ti14C13 B．TiCC．Ti4C4 D．Ti4C3答案A解析由題意知該物質(zhì)是氣態(tài)團(tuán)簇分子，故題目中圖示應(yīng)是該物質(zhì)的一個(gè)完整的分子，由14個(gè)鈦原子和13個(gè)碳原子構(gòu)成。11．請(qǐng)仔細(xì)觀察下列幾種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖，判斷下列說(shuō)法正確的是()A.硼鎂超導(dǎo)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)單元如圖所示，則這種超導(dǎo)材料的化學(xué)式為Mg3B2B.鋰的某種氧化物的晶胞如圖所示，則該氧化物的化學(xué)式為L(zhǎng)i2OC.某晶體的一部分如圖所示，則這種晶體中A、B、C三種粒子數(shù)目之比是1∶4∶2D.Mn和Bi形成的某種晶體的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示(白球均在六棱柱內(nèi))，則該晶體物質(zhì)的化學(xué)式為Mn2Bi答案BC解析該晶胞中Mg原子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，B原子個(gè)數(shù)為6，Mg、B原子個(gè)數(shù)之比為3∶6＝1∶2，所以其化學(xué)式為MgB2，故A錯(cuò)誤；該晶胞中Li原子個(gè)數(shù)為8，O原子個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，則Li、O原子個(gè)數(shù)之比為8∶4＝2∶1，所以其化學(xué)式為L(zhǎng)i2O，故B正確；該晶胞中B粒子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,4)＋3×eq\f(1,6)＝2，A粒子個(gè)數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)，C粒子個(gè)數(shù)為1，則A、B、C粒子個(gè)數(shù)之比為eq\f(1,2)∶2∶1＝1∶4∶2，故C正確；Mn原子個(gè)數(shù)為12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＋1＋6×eq\f(1,3)＝6，Bi原子個(gè)數(shù)為6，所以Mn、Bi原子個(gè)數(shù)之比為6∶6＝1∶1，所以其化學(xué)式為MnBi，故D錯(cuò)誤。三、非選擇題12．(1)在下列物質(zhì)中，__________(填序號(hào)，下同)是晶體，________是非晶體。①塑料②明礬③松香④玻璃⑤CuSO4·5H2O⑥冰糖⑦石蠟⑧單晶硅⑨鋁塊⑩橡膠(2)晶體和非晶體在外形上有差別，晶體都具有______，而非晶體________；另外非晶體具有(物理性質(zhì))______的特點(diǎn)，而晶體具有(物理性質(zhì))________的特點(diǎn)。(3)判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較正確的方法是________(填序號(hào))。①?gòu)耐庑紊蟻?lái)判斷②從各向異性或各向同性上來(lái)判斷③從導(dǎo)電性能來(lái)判斷④從有無(wú)固定熔點(diǎn)來(lái)判斷(4)晶體中的微粒與晶胞的關(guān)系①凡處于立方體頂角的微粒，同時(shí)為_(kāi)_____個(gè)晶胞共有；②凡處于立方體棱上的微粒，同時(shí)為_(kāi)_____個(gè)晶胞共有；③凡處于立方體面上的微粒，同時(shí)為_(kāi)_____個(gè)晶胞共有；④凡處于立方體體心的微粒，同時(shí)為_(kāi)_____個(gè)晶胞共有。答案(1)②⑤⑥⑧⑨①③④⑦⑩(2)規(guī)則的幾何外形沒(méi)有規(guī)則的幾何外形各向同性各向異性(3)②④(4)①8②4③2④1解析明礬是KAl(SO4)2·12H2O，它和CuSO4·5H2O、冰糖、單晶硅、鋁塊都是晶體；塑料、松香、玻璃、石蠟、橡膠都是非晶體。晶體的重要特征就是各向異性和有固定的熔點(diǎn)等。13．某離子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，X位于立方體的頂角，Y位于立方體的中心。(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著________個(gè)X，每個(gè)X同時(shí)吸引著________個(gè)Y，該晶體的化學(xué)式為_(kāi)_______。(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等的X共有________個(gè)。(3)晶體中距離最近的兩個(gè)X與一個(gè)Y形成的夾角∠XYX為_(kāi)_______(填角的度數(shù))。答案(1)48Y2X(或XY2)(2)12(3)109°28′解析晶胞中的粒子分為4種：①體心上的粒子完全屬于該晶胞；②面心上的粒子eq\f(1,2)屬于該晶胞；③棱上的粒子eq\f(1,4)屬于該晶胞；④頂角上的粒子eq\f(1,8)屬于該晶胞。本題粒子Y位于體心，粒子X(jué)位于頂角，所以該晶體的化學(xué)式為Y2X或XY2。觀察下圖，4個(gè)X和1個(gè)Y構(gòu)成了一個(gè)正四面體，故∠XYX＝109°28′。14．元素X的某價(jià)態(tài)離子X(jué)n＋中所有電子正好充滿K、L、M三個(gè)能層，它與N3－形成的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)該晶體的陽(yáng)離子與陰離子個(gè)數(shù)之比為_(kāi)_______。(2)該晶體中離子X(jué)n＋的n＝________。(3)X元素的原子序數(shù)是________。(4)晶體中每個(gè)N3－被________個(gè)等距離的Xn＋包圍。答案(1)3∶1(2)1(3)29(4)6解析(1)Xn＋位于晶胞的棱上，其數(shù)目為12×eq\f(1,4)＝3；N3－位于晶胞的頂角，其數(shù)目為8×eq\f(1,8)＝1，故二者個(gè)數(shù)之比為3∶1。(2)由晶體的化學(xué)式X3N知，X所帶電荷數(shù)為1。(3)因?yàn)镵、L、M三個(gè)能層充滿，故Xn＋有2、8、18結(jié)構(gòu)，所以X的原子序數(shù)是29。(4)N3－位于晶胞頂角，故其被6個(gè)Xn＋從上、下、左、右、前、后包圍。第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第1課時(shí)分子晶體[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能辨識(shí)常見(jiàn)的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用和對(duì)分子晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見(jiàn)的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對(duì)晶胞進(jìn)行分析。一、分子晶體的概念和性質(zhì)1．分子晶體的概念只含分子的晶體，或者分子間以分子間作用力結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。2．分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用3．常見(jiàn)的典型分子晶體(1)所有非金屬氫化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(鹵化氫)等。(2)部分非金屬單質(zhì)：如X2(鹵素單質(zhì))、O2、H2、S8、P4、C60、稀有氣體等。(3)部分非金屬氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。(4)幾乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。(5)絕大多數(shù)有機(jī)物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。4．分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子晶體熔、沸點(diǎn)較低，硬度很小。(2)分子晶體不導(dǎo)電。(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價(jià)鍵和分子間作用力()(2)分子晶體熔化時(shí)一定破壞范德華力，有些分子晶體還會(huì)破壞氫鍵()(3)分子晶體熔化或溶于水均不導(dǎo)電()(4)分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，分子晶體中共價(jià)鍵的鍵能越大()(5)水分子間存在著氫鍵，故水分子較穩(wěn)定()(6)NH3極易溶于水的原因一是NH3、H2O均為極性分子，二是NH3和H2O之間形成分子間氫鍵()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√1．下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2答案B解析分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子內(nèi)部以共價(jià)鍵結(jié)合。HD屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且為化合物，故B正確；C60屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故C錯(cuò)誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯(cuò)誤。2．(2019·貴州思南中學(xué)高二月考)醫(yī)院在進(jìn)行外科手術(shù)時(shí)，常用HgCl2稀溶液作為手術(shù)刀的消毒劑，已知HgCl2有如下性質(zhì)：①HgCl2晶體熔點(diǎn)較低；②HgCl2熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電；③HgCl2在水溶液中可發(fā)生微弱電離。下列關(guān)于HgCl2的敘述中正確的是()A．HgCl2晶體屬于分子晶體B．HgCl2屬于離子化合物C．HgCl2屬于電解質(zhì)，且屬于強(qiáng)電解質(zhì)D．HgCl2屬于非電解質(zhì)答案A解析由HgCl2的性質(zhì)可知，HgCl2晶體屬于分子晶體，屬于共價(jià)化合物，是弱電解質(zhì)。3．下列分子晶體的熔、沸點(diǎn)由高到低的順序是()①HCl②HBr③HI④CO⑤N2⑥H2A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①答案C解析相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間的范德華力越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，相對(duì)分子質(zhì)量接近的分子，極性越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，故選C。1.分子晶體的判斷方法(1)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷部分非金屬單質(zhì)、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物都是分子晶體。(2)依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。(3)依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷分子晶體的硬度小，熔、沸點(diǎn)低，在熔融狀態(tài)或固體時(shí)均不導(dǎo)電。2．分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷(1)組成和結(jié)構(gòu)相似，不含氫鍵的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。(2)組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CH3OH＞CH3CH3。(3)含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點(diǎn)反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。(4)對(duì)于有機(jī)物中的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。(5)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點(diǎn)升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。二、典型的分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力范德華力范德華力和氫鍵空間特點(diǎn)通常每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)小于12個(gè)，空間利用率不高舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰2.常見(jiàn)分子晶體的結(jié)構(gòu)分析(1)冰晶體①結(jié)構(gòu)：冰晶體中，水分子間主要通過(guò)氫鍵形成晶體。由于氫鍵具有一定的方向性，一個(gè)水分子與周圍四個(gè)水分子結(jié)合，這四個(gè)水分子也按照同樣的規(guī)律再與其他的水分子結(jié)合。這樣，每個(gè)O原子周圍都有四個(gè)H原子，其中兩個(gè)H原子與O原子以共價(jià)鍵結(jié)合，另外兩個(gè)H原子與O原子以氫鍵結(jié)合，使水分子間構(gòu)成四面體骨架結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)可用下圖表示。②性質(zhì)：由于氫鍵具有方向性，冰晶體中水分子未采取密堆積方式，這種堆積方式使冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨梢簯B(tài)水時(shí)，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過(guò)4℃時(shí)，分子間距離加大，密度逐漸減小。(2)干冰①結(jié)構(gòu)：固態(tài)CO2稱為干冰，干冰也是分子晶體。CO2分子內(nèi)存在C=O共價(jià)鍵，分子間存在范德華力，CO2的晶胞呈面心立方體形，立方體的每個(gè)頂角有一個(gè)CO2分子，每個(gè)面上也有一個(gè)CO2分子。每個(gè)CO2分子與12個(gè)CO2分子等距離相鄰(在三個(gè)互相垂直的平面上各4個(gè)或互相平行的三層上，每層上各4個(gè))(如圖所示)。②性質(zhì)：干冰的外觀很像冰，硬度也跟冰相似，熔點(diǎn)卻比冰低得多，在常壓下極易升華，在工業(yè)上廣泛用作制冷劑；由于干冰中的CO2之間只存在范德華力不存在氫鍵，密度比冰的高。(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體()(2)干冰比冰的熔點(diǎn)低很多，常壓下易升華()(3)干冰晶體中只存在范德華力不存在氫鍵，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子()(4)冰晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的分子；1mol冰中含有1mol氫鍵()答案(1)×(2)√(3)√(4)×1．硫化氫和水分子結(jié)構(gòu)相似，但硫化氫晶體中，一個(gè)硫化氫分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子，而冰中一個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰分子，為什么？提示硫化氫晶體中只存在范德華力，屬于分子密堆積，而冰中主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。2．如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(1)通過(guò)觀察分析，有________種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，則緊鄰的兩個(gè)CO2分子的距離為_(kāi)_______pm。(2)其密度ρ為_(kāi)_______(1pm＝10－10cm)。答案(1)4eq\f(\r(2),2)a(2)eq\f(4×44,NAa×10－103)g·cm－3解析頂角一種取向，三對(duì)平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個(gè)緊鄰CO2分子的距離為面對(duì)角線的一半。ρ＝eq\f(1mol晶胞質(zhì)量,1mol晶胞體積)＝eq\f(4×44,NAa×10－103)g·cm－3。1．下列物質(zhì)固態(tài)時(shí)，一定是分子晶體的是()A．酸性氧化物 B．非金屬單質(zhì)C．堿性氧化物 D．含氧酸答案D2．水的沸點(diǎn)為100℃，硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點(diǎn)卻很低，是－60.7℃，引起這種差異的主要原因是()A．范德華力 B．共價(jià)鍵C．氫鍵 D．相對(duì)分子質(zhì)量答案C解析水和H2S的結(jié)構(gòu)相似，二者形成的晶體也都是分子晶體。但由于水分子間存在氫鍵，所以導(dǎo)致水的沸點(diǎn)高于H2S的沸點(diǎn)。3．干冰熔點(diǎn)很低是由于()A．CO2是非極性分子 B．C=O的鍵能很小C．CO2化學(xué)性質(zhì)不活潑 D．CO2分子間的作用力較弱答案D解析干冰是分子晶體，分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越小，分子間的作用力越弱，熔、沸點(diǎn)越低，所以干冰熔點(diǎn)很低是由于CO2分子間的作用力較弱，與鍵能、化學(xué)性質(zhì)等無(wú)關(guān)。4．干冰氣化時(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是()A．分子內(nèi)共價(jià)鍵 B．分子間作用力C．分子的性質(zhì) D．分子間的氫鍵答案B解析干冰是分子晶體，分子間存在分子間作用力，不存在氫鍵，分子氣化時(shí)破壞分子間作用力，分子內(nèi)原子間共價(jià)鍵沒(méi)有被破壞，所以分子的性質(zhì)不發(fā)生改變。5．下列屬于分子晶體的一組物質(zhì)是()A．CaO、NO、CO B．CCl4、H2O、HeC．CO2、SO2、NaCl D．CH4、O2、Na2O答案B6．下列有關(guān)分子晶體熔點(diǎn)高低的敘述中，正確的是()A．氯氣>碘單質(zhì)B．四氯化硅>四氟化硅C．NH3<PH3D．異戊烷>正戊烷答案B解析碘常溫下為固體，氯氣為氣體，碘的熔點(diǎn)較高，A錯(cuò)誤；四氯化硅、四氟化硅對(duì)應(yīng)的晶體都為分子晶體，四氯化硅的相對(duì)分子質(zhì)量大，熔點(diǎn)較高，B正確；氨分子間存在氫鍵，熔點(diǎn)較高，C錯(cuò)誤；同分異構(gòu)體中，含有的支鏈越多，熔點(diǎn)越低，D錯(cuò)誤。7．自從英國(guó)化學(xué)家巴特列(N.Bartlett)首次合成了第一種稀有氣體的化合物XePtF6以來(lái)，人們又相繼發(fā)現(xiàn)了氙的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。巴特列為開(kāi)拓稀有氣體化學(xué)作出了歷史性貢獻(xiàn)。(1)請(qǐng)根據(jù)XeF4的結(jié)構(gòu)示意圖(圖1)判斷這個(gè)分子是極性分子還是非極性分子？________。(2)XeF2晶體是一種無(wú)色晶體，圖2為它的晶胞結(jié)構(gòu)圖。XeF2晶體屬于哪種類型的晶體？________。答案(1)非極性分子(2)分子晶體解析(1)XeF4分子中含有Xe—F極性鍵，由于XeF4分子是平面正方形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以XeF4分子為非極性分子。(2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，XeF2晶體是由分子構(gòu)成的，是分子晶體。一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1．下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中一定正確的是()A．分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵B．分子間一定存在范德華力C．分子間一定存在氫鍵D．其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積答案B解析稀有氣體元素組成的晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，A錯(cuò)誤；分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的氮、氧、氟原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi)，B正確、C錯(cuò)誤；只存在范德華力的分子晶體才采用分子密堆積的方式，D錯(cuò)誤。2．分子晶體具有某些特征的本質(zhì)原因是()A．組成晶體的基本微粒是分子B．熔融時(shí)不導(dǎo)電C．晶體內(nèi)微粒間以分子間作用力相結(jié)合D．熔點(diǎn)一般比較低答案C解析分子晶體相對(duì)于其他晶體來(lái)說(shuō)，熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，本質(zhì)原因是其基本構(gòu)成微粒間的相互作用——范德華力及氫鍵相對(duì)于化學(xué)鍵來(lái)說(shuō)比較弱。3．下列晶體由原子直接構(gòu)成，但屬于分子晶體的是()A．固態(tài)氫 B．固態(tài)氖C．磷 D．三氧化硫答案B解析根據(jù)題意可知必須是單原子分子，符合條件的只有稀有氣體，故選B。4．支持固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)為()A．氮原子不能形成陽(yáng)離子B．銨離子不能單獨(dú)存在C．常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì)D．氨極易溶于水答案C解析常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì)，說(shuō)明NH3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低，微粒之間的結(jié)合力小，所以固態(tài)的氨是分子晶體；只有分子晶體在常溫下才可能呈氣態(tài)，反之，常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)一定屬于分子晶體。5．碘的熔、沸點(diǎn)低，其原因是()A．碘的非金屬性較弱B．I—I的鍵能較小C．碘晶體屬于分子晶體D．I—I共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)答案C解析碘單質(zhì)為雙原子分子，屬于分子晶體，分子間作用力較弱，其熔、沸點(diǎn)較低，與非金屬性、I—I的鍵能和鍵長(zhǎng)無(wú)關(guān)，C正確。6．下列性質(zhì)適合于分子晶體的是()①熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電，密度為0.97g·cm－3A．①② B．①③C．②③ D．②④答案C解析②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，說(shuō)明液態(tài)時(shí)，只存在分子，沒(méi)有離子，溶于水后，電離出自由移動(dòng)的離子，水溶液中能導(dǎo)電，屬于分子晶體，符合題意；③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃，符合分子晶體的特點(diǎn)，符合題意，C正確。7．目前，科學(xué)界擬合成一種“雙重結(jié)構(gòu)”的球形分子，即把足球烯C60的分子容納在Si60分子中，外面的硅原子與里面的碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．該晶體屬于分子晶體B．該分子內(nèi)原子間都以極性共價(jià)鍵相連接C．該物質(zhì)是一種新化合物D．該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為2400答案B解析A項(xiàng)，由于該物質(zhì)是“雙重結(jié)構(gòu)”的球形分子，所以該晶體類型是分子晶體，正確；B項(xiàng)，該分子內(nèi)同種元素的原子間都以非極性共價(jià)鍵相結(jié)合，不同種元素的原子間以極性共價(jià)鍵相結(jié)合，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，該物質(zhì)含有兩種元素，是純凈物，因此屬于一種新化合物，正確；D項(xiàng)，該物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為12×60＋28×60＝2400，正確。二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。8．(2019·河北衡水中學(xué)月考)正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過(guò)氫鍵相連(如圖所示)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．正硼酸晶體屬于分子晶體B．H3BO3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1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵答案AD解析A項(xiàng)，正硼酸晶體屬于分子晶體；B項(xiàng)，H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的共價(jià)鍵有關(guān)，與分子間氫鍵無(wú)關(guān)；C項(xiàng)，分子中的硼原子不符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；D項(xiàng)，1個(gè)H3BO3分子中含有3個(gè)氫鍵。9.冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．冰晶胞內(nèi)水分子間以共價(jià)鍵結(jié)合B．每個(gè)冰晶胞平均含有4個(gè)水分子C．水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種D．已知冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol－1，而常見(jiàn)的冰的熔化熱為336J·g－1，這說(shuō)明冰變成水，氫鍵部分被破壞(假設(shè)熔化熱全部用于破壞氫鍵)答案D解析冰晶胞內(nèi)水分子間主要以氫鍵結(jié)合，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由冰晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)冰晶胞平均占有的分子個(gè)數(shù)為4＋eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝8，B項(xiàng)錯(cuò)誤；水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，但氫鍵不屬于化學(xué)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol－1，1mol冰中含有2mol氫鍵，而常見(jiàn)的冰的熔化熱為336J·g－1，也可寫為6.05kJ·mol－1，說(shuō)明冰變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項(xiàng)正確。10．(2019·合肥一中月考)如圖是甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)，圖中每個(gè)小球代表一個(gè)甲烷分子(甲烷分子分別位于立方體的頂角和面心)，下列有關(guān)該晶體的說(shuō)法正確的是()A．該晶體與HI的晶體類型相同B．該晶體熔化時(shí)只需要破壞共價(jià)鍵C．SiH4分子的穩(wěn)定性強(qiáng)于甲烷D．每個(gè)頂角上的甲烷分子與之距離最近且等距的甲烷分子有12個(gè)答案AD解析甲烷、HI晶體均屬于分子晶體，A項(xiàng)正確；甲烷晶體屬于分子晶體，熔化時(shí)只需要破壞分子間作用力，不需要破壞共價(jià)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C的非金屬性比Si強(qiáng)，所以SiH4分子的穩(wěn)定性弱于甲烷，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知，以晶胞中頂角上的甲烷分子為研究對(duì)象，與它距離最近且等距的甲烷分子分布在立方體的3個(gè)面心上，每個(gè)頂角上的甲烷分子被8個(gè)立方體共用，每個(gè)面心上的甲烷分子被2個(gè)立方體共用，所以每個(gè)甲烷分子周圍與它距離最近且等距的甲烷分子有eq\f(3×8,2)＝12個(gè)，D項(xiàng)正確。11．海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠，每個(gè)籠可容納1個(gè)CH4分子或1個(gè)游離H2O分子。若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了CH4分子，另外2個(gè)籠被游離H2O分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為()A．CH4·14H2O B．CH4·8H2OC．CH4·eq\f(23,7)H2O D．CH4·6H2O答案B解析“可燃冰”是一種晶體，晶體中平均每46個(gè)H2O分子構(gòu)建8個(gè)籠，每個(gè)籠內(nèi)可容納1個(gè)CH4分子或1個(gè)游離H2O分子。若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了CH4分子，另外2個(gè)籠被游離的H2O分子填充，因此6個(gè)籠中有6個(gè)甲烷分子，水分子有46＋2＝48個(gè)，則“可燃冰”平均分子組成可表示為6CH4·48H2O，即CH4·8H2O；答案選B。三、非選擇題12．(1)比較下列化合物的熔、沸點(diǎn)的高低(填“＞”或“＜”)。①CO2______SO2；②NH3______PH3；③O3______O2；④Ne________Ar；⑤CH3CH2OH_________CH3OH；⑥CO______N2。(2)已知AlCl3的熔點(diǎn)為190℃，但它在180℃即開(kāi)始升華。請(qǐng)回答：①AlCl3固體是________晶體。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)判斷氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物：________________________________________________________________________。答案(1)①＜②＞③＞④＜⑤＞⑥＞(2)①分子②在熔融狀態(tài)下，驗(yàn)證其是否導(dǎo)電，若不導(dǎo)電則是共價(jià)化合物解析(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，可比較六組物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的高低。(2)①由AlCl3的熔點(diǎn)低以及在180℃時(shí)開(kāi)始升華可判斷AlCl3固體為分子晶體。②要驗(yàn)證一種化合物是共價(jià)化合物還是離子化合物，可測(cè)其在熔融狀態(tài)下是否導(dǎo)電，不導(dǎo)電則是共價(jià)化合物，導(dǎo)電則是離子化合物。13．據(jù)報(bào)道，科研人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出結(jié)構(gòu)類似C60的物質(zhì)N60。已知：①N60分子中每個(gè)氮原子均以N—N結(jié)合三個(gè)N原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；②N—N的鍵能為167kJ·mol－1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)N60分子組成的晶體為_(kāi)_______晶體，其熔、沸點(diǎn)比N2________(填“高”或“低”)，原因是________________________________________________________________________。(2)1molN60分解成N2時(shí)________(填“吸收”或“放出”)的熱量是______kJ(已知N≡N的鍵能為942kJ·mol－1)，表明穩(wěn)定性N60______(填“>”“<”或“＝”)N2。(3)由(2)列舉N60的用途(舉一種)：_________________________________________________。答案(1)分子高N60、N2均形成分子晶體，且N60的相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力大，故熔、沸點(diǎn)高(2)放出13230<(3)N60可作高能炸藥(答案合理即可)解析(1)N60、N2形成的晶體均為分子晶體，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶體中分子的范德華力比N2晶體的大，N60晶體的熔、沸點(diǎn)比N2晶體的高。(2)因N60中每個(gè)氮原子形成三個(gè)N—N，每個(gè)N—N被2個(gè)N原子共用，故1molN60中存在N—N：1mol×60×3×eq\f(1,2)＝90mol。發(fā)生的反應(yīng)為N60=30N2，故ΔH＝90mol×167kJ·mol－1－30mol×942kJ·mol－1＝－13230kJ<0，為放熱反應(yīng)，表明穩(wěn)定性：N2>N60。(3)由于反應(yīng)放出大量的熱，同時(shí)生成大量氣體，因此N60可用作高能炸藥。14．按要求回答下列問(wèn)題。(1)水分子的空間結(jié)構(gòu)是________，實(shí)驗(yàn)測(cè)得冰中氫鍵的作用能為18.5kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0kJ·mol－1，這說(shuō)明______________________________________________。(2)在冰的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外，還存在范德華力(11kJ·mol－1)。已知冰的升華熱是51kJ·mol－1，則冰晶體中氫鍵的能量是________kJ·mol－1。(3)下圖是部分鹵素單質(zhì)和XY型鹵素互化物的沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系。它們的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高，其原因是________________________。試推測(cè)ICl的沸點(diǎn)所處的最小范圍是______________________________________________。答案(1)V形冰融化為液態(tài)水時(shí)只是破壞了一部分氫鍵，也說(shuō)明液態(tài)水中仍存在氫鍵(2)20(3)相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)介于Br2的沸點(diǎn)和IBr的沸點(diǎn)之間解析(2)1mol冰中含有2mol氫鍵，冰升華既克服氫鍵，又克服范德華力，所以氫鍵的能量為：eq\f(51kJ·mol－1－11kJ·mol－1,2)＝20kJ·mol－1。(3)Cl、Br、I三種元素形成的單質(zhì)或互化物的相對(duì)分子質(zhì)量為Cl2：71；Br2：160，I2：254，BrCl：115.5；IBr：207。題目所給的ICl的相對(duì)分子質(zhì)量為162.5，介于Br2和IBr之間。15．據(jù)《新科學(xué)》雜志報(bào)道，科研人員在20℃、1個(gè)大氣壓和其他一定的實(shí)驗(yàn)條件下，給水施加一個(gè)弱電場(chǎng)，水就可以結(jié)成冰，稱為“熱冰”。如圖是水和“熱冰”微觀結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模擬圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)以上信息體現(xiàn)了水分子具有________性，水分子中氧原子的雜化方式為_(kāi)_______。(2)參照熱冰的圖示，以一個(gè)水分子為中心，畫出水分子間最基本的連接方式(用結(jié)構(gòu)式表示)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)①固體二氧化碳外形似冰，受熱氣化無(wú)液體產(chǎn)生，俗稱“干冰”。根據(jù)如圖干冰的晶胞的結(jié)構(gòu)回答：一個(gè)晶胞中有________個(gè)二氧化碳分子；在一個(gè)二氧化碳分子中所含的化學(xué)鍵類型與數(shù)目為_(kāi)_______。②在干冰中撒入鎂粉，用紅熱的鐵棒引燃后，再蓋上另一塊干冰，出現(xiàn)的現(xiàn)象為_(kāi)_____________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________________。答案(1)極sp3雜化(2)(3)①42個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵②鎂粉在干冰中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色物質(zhì)生成2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO＋C解析(1)水分子為極性分子，在外加電場(chǎng)作用下，水分子可以發(fā)生運(yùn)動(dòng)。

第2課時(shí)共價(jià)晶體[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能辨識(shí)常見(jiàn)的共價(jià)晶體，并能從微觀角度分析共價(jià)晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用對(duì)共價(jià)晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用共價(jià)晶體的通性推斷常見(jiàn)的共價(jià)晶體，并能利用均攤法對(duì)晶胞進(jìn)行分析。一、共價(jià)晶體的概念及其性質(zhì)1．共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)(1)概念相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。(2)構(gòu)成微粒及微粒間作用(3)物理性質(zhì)①共價(jià)晶體中，由于各原子均以強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，因此一般熔點(diǎn)很高，硬度很大，難溶于常見(jiàn)溶劑，一般不導(dǎo)電。②結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)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．常見(jiàn)共價(jià)晶體及物質(zhì)類別(1)某些單質(zhì)：如硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、金剛石等。(2)某些非金屬化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。(3)極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(α-Al2O3)等。(1)由原子直接構(gòu)成的晶體一定是共價(jià)晶體()(2)具有共價(jià)鍵的晶體一定是共價(jià)晶體()(3)共價(jià)晶體在固態(tài)或熔化時(shí)均不導(dǎo)電()(4)共價(jià)晶體由于硬度及熔、沸點(diǎn)都較高，故常溫時(shí)不與其他物質(zhì)反應(yīng)()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1．怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點(diǎn)和硬度依次下降。提示從碳到硅，核電荷數(shù)增大，電子層數(shù)增多，原子半徑增大，C—C、C—Si、Si—Si的鍵長(zhǎng)依次增大，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越牢固，共價(jià)晶體熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵，而鍵能大小是C—C＞C—Si＞Si—Si，所以，金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點(diǎn)和硬度依次下降。2．下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是()共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵的鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大A．①②B．③④C．①③D．②④答案D解析共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價(jià)鍵，構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，對(duì)應(yīng)共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。3．(2019·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))下列物質(zhì)的晶體直接由原子構(gòu)成的一組是()①CO2②SiO2③晶體Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固態(tài)HeA．①②③④⑤⑥ B．②③④⑥C．②③⑥ D．①②⑤⑥答案C解析CO2、白磷、氨基乙酸、固態(tài)He是分子晶體，其晶體由分子構(gòu)成，稀有氣體He由單原子分子構(gòu)成；SiO2、晶體Si屬于共價(jià)晶體，其晶體直接由原子構(gòu)成。二、常見(jiàn)共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)分析1．金剛石晶體金剛石晶體中，每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，形成C—C—C夾角為109°28′的正四面體結(jié)構(gòu)(即金剛石中的碳采取sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵)，整塊金剛石晶體就是以共價(jià)鍵相連的三維骨架結(jié)構(gòu)。其中最小的環(huán)是六元環(huán)。2.二氧化硅晶體(1)二氧化硅晶體中，每個(gè)硅原子均以4個(gè)共價(jià)鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)氧原子相結(jié)合，每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子相結(jié)合，向空間擴(kuò)展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)上有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，硅、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2。(2)低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，而沒(méi)有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。(1)金剛石晶體中最小碳環(huán)是六元環(huán)，且6個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)()(2)金剛石晶體中每個(gè)碳原子被12個(gè)碳原子環(huán)所共有，每個(gè)C—C被6個(gè)六元環(huán)共用()(3)1mol金剛石晶體中含有4mol碳碳鍵()(4)1mol二氧化硅晶體中含有4mol硅氧鍵()答案(1)×(2)√(3)×(4)√解析(2)任意兩條相鄰的C—C參加了2個(gè)六元環(huán)的形成，每個(gè)C原子可形成4條C—C，兩面相鄰的組合有Ceq\o\al(2,4)＝6種，故每個(gè)C原子被6×2＝12個(gè)六元環(huán)共用。而每條C—C可以與相鄰的3條C—C兩兩相鄰，故每條C—C被3×2＝6個(gè)六元環(huán)共用。1．金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，回答下列問(wèn)題。(1)一個(gè)金剛石晶胞中含有________個(gè)碳原子。答案8解析8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8。(2)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為_(kāi)_______g·cm－3。答案eq\f(12×8,NAa×10－103)(3)晶體中兩個(gè)最近的碳原子之間的距離為_(kāi)_____pm。答案eq\f(\r(3),4)a解析兩個(gè)最近的碳原子之間的距離為晶胞內(nèi)體對(duì)角線的eq\f(1,4)，即eq\f(\r(3),4)a。2．(2019·廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校期中)2017年中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)共同合成了T-碳。T-碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個(gè)碳原子用一個(gè)由4個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代，形成碳的一種新型三維立體晶體結(jié)構(gòu)，如圖所示(圖中的表示碳形成的正四面體結(jié)構(gòu))。已知T-碳晶胞參數(shù)為apm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．每個(gè)T-碳晶胞中含32個(gè)碳原子B．T-碳中C—C的最小夾角約為109°28′C．T-碳屬于共價(jià)晶體D．T-碳的密度為eq\f(12×32,NA×a×10－103)g·cm－3答案B解析1個(gè)金剛石晶胞中，含有碳原子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，將每個(gè)C原子換成一個(gè)由4個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元，則1個(gè)T-碳晶胞中含有的碳原子數(shù)目為8×4＝32，故A正確；T-碳中C—C的最小夾角為60°，故B錯(cuò)誤；T-碳中碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于共價(jià)晶體，故C正確；1個(gè)T-碳晶胞中含碳原子的數(shù)目為32，則該晶體的密度為eq\f(12×32,NA×a×10－103)g·cm－3，故D正確。1．金剛石是典型的共價(jià)晶體，下列關(guān)于金剛石的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．晶體中不存在獨(dú)立的分子B．碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合C．是自然界中硬度最大的物質(zhì)D．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)答案D解析在金剛石中，碳原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合形成空間三維骨架結(jié)構(gòu)，不存在具有固定組成的分子；由于碳的原子半徑比較小，碳與碳之間的共價(jià)鍵鍵能很高，所以金剛石的硬度很大，故A、B、C選項(xiàng)正確；由于金剛石是碳的單質(zhì)，高溫下可以在空氣或氧氣中燃燒生成CO2，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。2．美國(guó)《科學(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價(jià)晶體CO2，下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A．該共價(jià)晶體中含有極性鍵B．該共價(jià)晶體易氣化，可用作制冷材料C．該共價(jià)晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D．該共價(jià)晶體的硬度大，可用作耐磨材料答案B解析共價(jià)晶體具有高硬度，高熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)，不易氣化，不可用作制冷材料，B項(xiàng)錯(cuò)誤。3．下列關(guān)于SiO2晶體空間結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()A．最小的環(huán)上，有3個(gè)硅原子和3個(gè)氧原子B．最小的環(huán)上，硅原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為1∶2C．最小的環(huán)上，有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子D．存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O原子處于中心，Si原子處于4個(gè)頂角答案C解析SiO2晶體中，每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子成鍵，每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子成鍵，晶體中的硅氧四面體中Si原子處于中心，O原子處于4個(gè)頂角。最小的環(huán)是十二元環(huán)，環(huán)上有6個(gè)Si原子、6個(gè)O原子，Si、O原子數(shù)之比是1∶1。4．設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說(shuō)法中正確的是()A．28g晶體硅中含有Si—Si的個(gè)數(shù)為2NAB．124g白磷(P4)晶體中含有P—P的個(gè)數(shù)為4NAC．12g金剛石中含有C—C的個(gè)數(shù)為4NAD．SiO2晶體中1mol硅原子可與氧原子形成2NA個(gè)共價(jià)鍵(Si—O)答案A解析晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，每個(gè)硅原子與周圍4個(gè)原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，依據(jù)“均攤法”，1個(gè)硅(或碳)原子分得的共價(jià)鍵數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2，A正確、C錯(cuò)誤；白磷為正四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)P4分子中含有6個(gè)P—P，B錯(cuò)誤；SiO2晶體中每個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)Si—O，D錯(cuò)誤。5．如圖所示是某共價(jià)晶體A的空間結(jié)構(gòu)片段，A與某物質(zhì)B反應(yīng)生成C，其實(shí)質(zhì)是在每個(gè)A—A中插入一個(gè)B原子，則C物質(zhì)的化學(xué)式可能為()A．AB B．A5B4C．AB2 D．A2B5答案C6．單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)回答問(wèn)題：金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)/℃＞355014102573沸點(diǎn)/℃510023552823硬度107.09.5(1)晶體硼屬于________晶體，理由是_______________________________________________。(2)金剛石具有硬度大、熔點(diǎn)高等特點(diǎn)，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列判斷正確的是________(填字母)。A．金剛石中C—C的鍵角均為109°28′，所以金剛石和CH4的晶體類型相同B．金剛石的熔點(diǎn)高與C—C的鍵能無(wú)關(guān)C．金剛石中碳原子個(gè)數(shù)與C—C數(shù)之比為1∶2D．金剛石的熔點(diǎn)高，所以在打孔過(guò)程中不需要進(jìn)行澆水冷卻(3)已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示)，該結(jié)構(gòu)單元中有20個(gè)正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有一個(gè)硼原子。通過(guò)觀察圖形及推算，得出此結(jié)構(gòu)單元是由________個(gè)硼原子構(gòu)成的，其中B—B的鍵角為_(kāi)_________，該結(jié)構(gòu)單元共含有________個(gè)B—B。答案(1)共價(jià)晶體硼的熔、沸點(diǎn)高，硬度大(2)C(3)1260°30解析(1)從題表可知，晶體硼的熔、沸點(diǎn)以及硬度都介于晶體硅和金剛石之間。而金剛石和晶體硅均為共價(jià)晶體，在元素周期表中B與C相鄰，與Si處于對(duì)角線位置，則晶體硼也屬于共價(jià)晶體。(2)選項(xiàng)A，金剛石是共價(jià)晶體，CH4是分子晶體，二者的晶體類型不同；選項(xiàng)B，金剛石熔化過(guò)程中C—C斷裂，因C—C的鍵能大，斷裂時(shí)需要的能量多，故金剛石的熔點(diǎn)很高；選項(xiàng)C，金剛石中每個(gè)C都參與了4個(gè)C—C的形成，而每個(gè)C對(duì)每條鍵的貢獻(xiàn)只有一半，故碳原子個(gè)數(shù)與C—C數(shù)之比為(4×eq\f(1,2))∶4＝1∶2；選項(xiàng)D，金剛石的熔點(diǎn)高，但在打孔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會(huì)導(dǎo)致鉆頭熔化。(3)從題圖可得出，每個(gè)頂角上的硼原子均被5個(gè)正三角形所共有，故分?jǐn)偟矫總€(gè)正三角形的硼原子為eq\f(1,5)個(gè)，每個(gè)正三角形含有eq\f(1,5)×3個(gè)硼原子，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元含硼原子數(shù)為20×eq\f(1,5)×3＝12，而每個(gè)B—B被2個(gè)正三角形所共有，故每個(gè)結(jié)構(gòu)單元含B—B的個(gè)數(shù)為20×eq\f(1,2)×3＝30。一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1．下列晶體中①SiO2②CO2③P4④晶體硅⑤H2SO4⑥P2O5⑦SO3⑧SiC⑨冰醋酸⑩金剛石，屬于共價(jià)晶體的一組是()A．①③④⑤⑥⑩ B．①④⑧⑩C．③④⑧⑨⑩ D．全部答案B解析十種物質(zhì)中屬于分子晶體的有CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸，其余的4種物質(zhì)均為共價(jià)晶體。2．下列物質(zhì)中，屬于共價(jià)晶體的化合物是()A．水晶 B．晶體硅C．金剛石 D．干冰答案A解析A項(xiàng)，水晶是共價(jià)晶體，屬于化合物；B項(xiàng)，晶體硅是單質(zhì)；C項(xiàng)，金剛石是單質(zhì)；D項(xiàng)，干冰是分子晶體。3．晶體AB型共價(jià)化合物，若原子最外層電子數(shù)之和為8，常是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的共價(jià)晶體。已知金剛石不導(dǎo)電、導(dǎo)熱，鋯石(ZrO2)不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱，卻硬似鉆石，近期用制耐熱器的碳化硅也制成假鉆石，則識(shí)別它們的可靠方法是()A．能在玻璃上刻畫出痕跡的為金剛石B．很硬不導(dǎo)電而導(dǎo)熱的是金剛石C．既可導(dǎo)電又可導(dǎo)熱的是碳化硅D．不導(dǎo)電的為鋯石答案B解析比玻璃硬度大的物質(zhì)比較多，用刻畫玻璃的方法不可靠，由題干知金剛石導(dǎo)熱但不導(dǎo)電，而鋯石不導(dǎo)電也不導(dǎo)熱，故選B。4．根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價(jià)晶體的物質(zhì)是()A．熔點(diǎn)為2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B．無(wú)色晶體，熔點(diǎn)為3500℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電D．熔點(diǎn)為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電答案B解析共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，但不導(dǎo)電，因此熔點(diǎn)為2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)應(yīng)該是金屬，A不正確；無(wú)色晶體，熔點(diǎn)為3500℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑，符合共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn)，B正確；無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電，不符合共價(jià)晶體的性質(zhì)，C不正確；熔點(diǎn)為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電，符合分子晶體的性質(zhì)，屬于分子晶體，D不正確。5．我國(guó)的激光技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位，據(jù)報(bào)道，有科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?，此時(shí)碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬。其原因可能是()A．碳、氮原子構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)的晶體B．碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵鍵長(zhǎng)更短C．氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多D．碳、氮的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑答案B解析碳、氮原子結(jié)合成的碳氮化合物比金剛石更堅(jiān)硬，說(shuō)明該化合物為共價(jià)晶體，為立體三維骨架結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；由于原子半徑：N<C，原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，則鍵能越大，所以碳氮化合物比金剛石更堅(jiān)硬，B正確；共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度，與共價(jià)鍵有關(guān)，與電子數(shù)的多少無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；碳、氮的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑，與兩種元素形成的化合物的性質(zhì)無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。6．碳化硅的晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是()A．熔點(diǎn)從高到低的順序：金剛石＞碳化硅＞晶體硅B．熔點(diǎn)從高到低的順序：金剛石＞晶體硅＞碳化硅C．三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是三角錐結(jié)構(gòu)D．三種晶體都是共價(jià)晶體且均為電的良導(dǎo)體答案A解析碳化硅的晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，這說(shuō)明碳化硅形成的晶體是共價(jià)晶體。則形成共價(jià)晶體的原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵能越大，其熔、沸點(diǎn)越高。原子半徑：C＜Si，則熔點(diǎn)從高到低的順序：金剛石＞碳化硅＞晶體硅，A正確、B錯(cuò)誤；三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是四面體結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；三種晶體都是共價(jià)晶體且都不是電的良導(dǎo)體，D錯(cuò)誤。7．在金剛石的晶體中，含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上任意兩個(gè)C—C間的夾角是()A．6個(gè)，120° B．5個(gè)，108°C．4個(gè)，109°28′ D．6個(gè)，109°28′答案D解析根據(jù)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知最小環(huán)上碳原子數(shù)為6，任意兩個(gè)C—C間的夾角為109°28′。二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。8．金剛石是由碳原子所形成的正四面體結(jié)構(gòu)向空間無(wú)限延伸而得到的具有三維骨架結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體。在立方體中，若一碳原子位于立方體體心，則與它直接相鄰的四個(gè)碳原子位于該立方體互不相鄰的四個(gè)頂角上(如圖中的小立方體)。請(qǐng)問(wèn)，圖中與小立方體頂角的四個(gè)碳原子直接相鄰的碳原子數(shù)為多少，它們分別位于大立方體的什么位置()A．12，大立方體的12條棱的中點(diǎn)B．8，大立方體的8個(gè)頂角C．6，大立方體的6個(gè)面的中心D．14，大立方體的8個(gè)頂角和6個(gè)面的中心答案A解析與小立方體頂角的四個(gè)碳原子直接相鄰的碳原子分別位于大立方體的12條棱的中點(diǎn)，共12個(gè)。如圖所示：9．氮氧化鋁(AlON)屬于共價(jià)晶體，是一種高強(qiáng)度透明材料，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．AlON和SiO2所含化學(xué)鍵的類型相同B．電解熔融AlON可得到AlC．AlON中N元素的化合價(jià)為－1D．AlON和SiO2的晶體類型不相同答案BD解析AlON和SiO2均屬于共價(jià)晶體，均只含有共價(jià)鍵，A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤；AlON屬于共價(jià)晶體，熔融時(shí)不導(dǎo)電，B項(xiàng)錯(cuò)誤；AlON中O為－2價(jià)，Al為＋3價(jià)，所以N元素的化合價(jià)為－1，C項(xiàng)正確。10．單質(zhì)硅的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關(guān)于單質(zhì)硅晶體的說(shuō)法不正確的是()A．是一種立體三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體B．晶體中每個(gè)硅原子與2個(gè)硅原子相連C．晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為8D．晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為6答案BC解析單質(zhì)硅是一種立體三維骨架結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體，A正確；晶體中每個(gè)硅原子與4個(gè)硅原子相連，B錯(cuò)誤；根據(jù)單質(zhì)硅的晶胞結(jié)構(gòu)可判斷晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)目為6，C錯(cuò)誤、D正確。11．已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該晶體屬于共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固B．該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子C．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D．該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成三維骨架結(jié)構(gòu)答案D解析C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，該晶體為共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固，A正確；碳原子最外層有4個(gè)電子，氮原子最外層有5個(gè)電子，則該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，B正確；構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合，每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，則晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)，C正確；金剛石只含有非極性共價(jià)鍵，但是C3N4晶體中碳、氮之間以極性共價(jià)鍵結(jié)合，原子間以極性鍵形成三維骨架結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。三、非選擇題12．參照如圖SiO2的晶體結(jié)構(gòu)模型分析SiO2晶體的結(jié)構(gòu)，并回答下列問(wèn)題。(1)在二氧化硅晶體中有若干環(huán)狀結(jié)構(gòu)，最小的環(huán)狀結(jié)構(gòu)由________個(gè)原子構(gòu)成。(2)在二氧化硅晶體中，硅原子的價(jià)電子層原子軌道發(fā)生了雜化，雜化方式是______，Si—O—Si的鍵角是______。(3)二氧化硅屬于重要的無(wú)機(jī)非金屬材料，請(qǐng)列舉兩項(xiàng)二氧化硅的主要用途：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。(4)下列說(shuō)法中正確的是________(填序號(hào))。①凡是共價(jià)晶體都含有共價(jià)鍵②凡是共價(jià)晶體都有正四面體結(jié)構(gòu)③凡是共價(jià)晶體都具有三維骨架結(jié)構(gòu)④凡是共價(jià)晶體都具有很高的熔點(diǎn)答案(1)12(2)sp3109°28′(3)①制造石英玻璃②制造石英表中的壓電材料(或制造光導(dǎo)纖維等)(4)①③④解析可根據(jù)金剛石中碳原子的原子軌道雜化方式判斷二氧化硅晶體中硅原子的雜化方式。根據(jù)原子軌道的雜化方式，即可確定鍵角。不同的共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)可能不同，并不是所有的共價(jià)晶體都具有正四面體結(jié)構(gòu)。13．金剛石和金剛砂(SiC)具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，在金剛砂的三維骨架結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以單鍵相結(jié)合。試回答：(1)金剛砂屬于________晶體。金剛砂熔點(diǎn)比金剛石熔點(diǎn)________。(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)硅原子周圍結(jié)合________個(gè)碳原子，鍵角是________。(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有由共價(jià)鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個(gè)硅原子。答案(1)共價(jià)低(2)4109°28′(3)3解析(1