2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2分子晶體與共價(jià)晶體學(xué)案新人教版選擇性必修2

PAGE12-分子晶體與共價(jià)晶體【學(xué)法指導(dǎo)】1.借助分子晶體等模型相識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.能從范德華力、氫鍵的角度分析、理解分子晶體的物理性質(zhì)。3.學(xué)會(huì)比較晶體的熔、沸點(diǎn)。【基礎(chǔ)梳理】一、分子晶體1.分子晶體的概念及粒子間的相互作用(1)概念：只含的晶體稱(chēng)為分子晶體。(2)粒子間的相互作用力：分子晶體內(nèi)相鄰分子間以相互吸引，分子內(nèi)原子之間以結(jié)合。2.分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子晶體熔、沸點(diǎn)，硬度，易升華。(2)分子晶體不導(dǎo)電。3.分子晶體的種類(lèi)(1)全部的，如水、硫化氫、氨、氯化氫、甲烷等；(2)部分，如鹵素(X2)、氧氣(O2)、硫(S8)、氮?dú)?N2)、白磷(P4)、碳60(C60)、稀有氣體等；(3)部分非金屬氧化物，如CO2、P4O10、SO2等(4)幾乎全部的；(5)絕大多數(shù)有機(jī)物。微點(diǎn)撥：分子晶體在熔化時(shí)，只破壞分子間作用力而不破壞化學(xué)鍵。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)只有范德華力，無(wú)分子間氫鍵——：每個(gè)分子四周有12個(gè)緊鄰的分子，如C60、干冰、I2、O2等。(2)有分子間氫鍵——不具有分子密積累特征：如HF、冰、NH3等。［微思索］為什么水凝固成冰、雪、霜時(shí)，密度變??？?名師點(diǎn)撥——干冰與冰干冰的外觀很像冰，硬度也跟冰相像，而熔點(diǎn)卻比冰的低得多，在常壓下極易升華。而且，由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個(gè)分子四周有12個(gè)緊鄰分子，密度比冰的高。干冰在工業(yè)上廣泛用作制冷劑。二、共價(jià)晶體1.共價(jià)晶體的概念(1)概念：相鄰原子間以相結(jié)合形成的具有構(gòu)的晶體，稱(chēng)為共價(jià)晶體。2.構(gòu)成微粒及微粒間的相互作用3.典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)分析(1)金剛石①在晶體中每個(gè)碳原子以個(gè)共價(jià)單鍵與相鄰的個(gè)碳原子相結(jié)合，成為正四面體。②晶體中C一C一C夾角為，碳原子實(shí)行了雜化。③最小環(huán)上有個(gè)碳原子。④晶體中碳原子個(gè)數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為。⑤在一個(gè)晶胞中，碳原子位于立方體的8個(gè)頂點(diǎn)、6個(gè)面心以及晶胞內(nèi)部，由“均攤法”可求出該晶胞中實(shí)際含有的碳原子數(shù)為。(2)二氧化硅晶體①每個(gè)硅原子與相鄰的個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相結(jié)合構(gòu)成結(jié)構(gòu)，硅原子在正四面體的中心，4個(gè)氧原子在正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)。②每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子成鍵，每個(gè)O原子與個(gè)Si原子成鍵，最小的環(huán)是元環(huán)。③每個(gè)最小的環(huán)實(shí)際擁有的硅原子為，氧原子數(shù)為雜化。⑤SiO2具有很多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。?名師點(diǎn)撥1.晶體硅、碳化硅晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相像，晶體硅可看作是硅原子取代金剛石中碳原子的位置得到的，碳化硅晶體可看作是C、Si交替排列形成的（存在以C為中心，Si為頂點(diǎn)或以Si為中心，C為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)）。2.在金剛石、晶體硅、碳化硅中，C、Si均實(shí)行sp3雜化，最小的環(huán)均為六元環(huán)。3.共價(jià)晶體的化學(xué)式不表示實(shí)際組成，只表示組成原子的個(gè)數(shù)比，如SiO2只是表示晶體中Si與O的原子個(gè)數(shù)比為1：2。而分子晶體的化學(xué)式表示真實(shí)的組成。4.共價(jià)晶體的物理性質(zhì)(1)熔點(diǎn)很高。共價(jià)晶體中，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化就要破壞共價(jià)鍵，須要很高的能量。因此，共價(jià)晶體一般都具有很高的熔點(diǎn)。如金剛石的熔點(diǎn)大于3550℃。(2)硬度很大。如金剛石是自然存在的最硬的物質(zhì)。(3)一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。(4)難溶于一般的溶劑。5.常見(jiàn)的共價(jià)晶體(1)某些單質(zhì)，如硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)和灰錫(Sn)等；(2)某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC，俗稱(chēng)金剛砂)、Si3N4。(3)極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(α-Al2O3)。［微思索］（1）“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體”這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？（2）SiO2是二氧化硅的分子式嗎？整理與提升1.共價(jià)晶體與分子晶體的比較晶體類(lèi)型共價(jià)晶體分子晶體定義相鄰原

子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以分子間作用力相結(jié)合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、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性不溶于任何溶劑有一部分溶于水，一部分溶于有機(jī)溶劑導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力共價(jià)鍵分子間作用力實(shí)例金剛石干冰2.推斷共價(jià)晶體和分子晶體的方法(1)依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用力推斷組成共價(jià)晶體的粒子是原子，粒子間的作用力是共價(jià)鍵；組成分子晶體的粒子是分子，粒子間的的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)推斷共價(jià)晶體的熔沸點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體的熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下。(3)依據(jù)物質(zhì)的狀態(tài)推斷一般常溫常壓下，呈氣態(tài)或液態(tài)的單質(zhì)與化合物，在固態(tài)時(shí)屬于分子晶體。(4)依據(jù)物質(zhì)的揮發(fā)性推斷一般易揮發(fā)的物質(zhì)呈固態(tài)時(shí)都屬于分子晶體。3.分子晶體、共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)比較(1)不同類(lèi)型的晶體熔、沸點(diǎn)：原子晶體>分子晶體。(2)同一類(lèi)型的晶體分子晶體①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；非金屬氫化物分子間含有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)比同族元素的氫化物反常得高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③組成和結(jié)構(gòu)不相像的物質(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CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分異構(gòu)體的支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。如⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨分子里碳原子的增加，熔、沸點(diǎn)上升。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。共價(jià)晶體①晶體的熔、沸點(diǎn)凹凸取決于共價(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。.②若沒(méi)有告知鍵長(zhǎng)或鍵能數(shù)據(jù)時(shí)，可比較原子半徑的大小。一般原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)就越高。如比較金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點(diǎn)凹凸：原子半徑：C<Si，則鍵長(zhǎng)：C—C<C—Si<Si—Si，故鍵能：C—C<C—Si<Si—Si，熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。【課后練習(xí)】1.下列說(shuō)法中，正確的是()A．冰熔化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂B．原子晶體中，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，通常熔點(diǎn)就越高C．分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子的熔沸點(diǎn)就越高D．分子晶體中，分子間作用力越大，則分子越穩(wěn)定2.2024年冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目落戶(hù)張家口，雪花成為我市溝通世界的名片。科學(xué)探討發(fā)覺(jué)，世界上沒(méi)有兩片雪花的形態(tài)是完全相同的。不同雪花中，水分子（）A.數(shù)目都是相同的 B.數(shù)目都是巨大的

C.空間排列方式相同 D.化學(xué)性質(zhì)不相同3.關(guān)于晶體的敘述中，正確的是()A.原子晶體中,共價(jià)鍵的鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高B.分子晶體中,分子間的作用力越大,該分子越穩(wěn)定C.分子晶體中,共價(jià)鍵的鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高D.某晶體溶于水后,可電離出自由移動(dòng)的離子,該晶體肯定是離子晶體4.金剛石的熔點(diǎn)為a℃，晶體硅的熔點(diǎn)為b℃，足球烯(分子式為C60)的熔點(diǎn)為c℃，三者熔點(diǎn)的大小關(guān)系是（）A．a(chǎn)>b>c B．b>a>c C．c>a>b D．c>b>a5.下列各物質(zhì)中,按熔點(diǎn)由高到低的依次排列正確的是(

)A.

B.

C.

D.石墨金剛石6.依據(jù)下列幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，推斷下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）物質(zhì)單質(zhì)B熔點(diǎn)/℃190-702

300沸點(diǎn)/℃182.757.62

500注：的熔點(diǎn)在2.02×105Pa條件下測(cè)定．A.是分子晶體 B.單質(zhì)B是原子晶體

C.加熱能升華 D.單質(zhì)B和晶體類(lèi)型相同7.CO2在高溫高壓下所形成的晶體其晶胞如圖所示。則該晶體的類(lèi)型屬于______晶體。8.下列說(shuō)法正確的是(

)

A.HF、HCl、HBr、HI的熔沸點(diǎn)依次上升

B.NH3的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)大于PH3是由于NH3分子之間存在氫鍵

C.乙醇分子與水分子之間只存在范德華力

D.氯的各種含氧酸的酸性由強(qiáng)到弱排列為HClO>HClO2>HClO3>HClO49.碳元素的一種單質(zhì)的化學(xué)式為，則關(guān)于的敘述錯(cuò)誤的是()A．屬分子晶體B．可溶于C．固態(tài)可導(dǎo)電D．熔點(diǎn)高于10.下列物質(zhì)熔沸點(diǎn)凹凸比較,正確的是(

)A.晶體硅>SiC>金剛石

B.Br2>S>N2

C.晶體SiO2>NaCl>干冰

D.AsH3>PH3>NH311.1999年美國(guó)《科學(xué)》雜志報(bào)道:在40GPa高壓下,用激光器加熱到1800K,人們勝利制得了類(lèi)似石英的原子晶體干冰。下列推斷中正確的是(

)A.原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),有很大的硬度

B.原子晶體干冰易氣化,可用作制冷材料

C.原子晶體干冰的硬度大,可用作耐磨材料

D.原子晶體干冰中含有很堅(jiān)固的C=O鍵12.氮化碳結(jié)構(gòu)如下圖所示,其中β-氮化碳硬度超過(guò)金剛石晶體,成為數(shù)一數(shù)二的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說(shuō)法不正確的是(

)A.氮化碳屬于原子晶體B.氮化碳中碳顯-4價(jià),氮顯+3價(jià)

C.氮化碳的化學(xué)式為C3N4D.每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連,每個(gè)氮原子與三個(gè)碳原子相連13.美國(guó)LawreceLiermore國(guó)家試驗(yàn)室勝利地在高壓下將轉(zhuǎn)化為具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的原子晶體，下列關(guān)于的原子晶體說(shuō)法，正確的是()A．的原子晶體和分子晶體互為同分異構(gòu)體B．在肯定條件下，原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體是物理變更C．的原子晶體和分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)D．在的原子晶體中，每一個(gè)C原子結(jié)合4個(gè)O原子，每一個(gè)O原子跟兩個(gè)C原子相結(jié)合14.下列有關(guān)晶體的說(shuō)法中正確的是(

)A.氯化鉀溶于水時(shí)離子鍵未被破壞 B.分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定

C.冰溶化時(shí)分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂 D.原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高15.依據(jù)下列性質(zhì)推斷,屬于原子晶體的物質(zhì)是(

)A.熔點(diǎn)2700℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng)

B.無(wú)色晶體,熔點(diǎn)3550℃,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)-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電答案及解析1.答案：B解析：A．冰熔化克服氫鍵，屬于物理變更，H-O鍵沒(méi)有斷裂，故A錯(cuò)誤；

B．影響原子晶體熔沸點(diǎn)凹凸的因素是鍵能的大小，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)就越高，故B正確；

C．影響分子晶體熔沸點(diǎn)凹凸的因素是相對(duì)分子質(zhì)量大小，與共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；

D．分子的穩(wěn)定性與分子間作用力無(wú)關(guān)，穩(wěn)定性屬于化學(xué)性質(zhì)，分子間作用力影響物理性質(zhì)，故D錯(cuò)誤．

故選B．2.答案：B解析：A.雪花的質(zhì)量和水分子數(shù)成正比，不同雪花質(zhì)量可能不同，所以水分子數(shù)目不同，故A錯(cuò)誤；B.由于分子質(zhì)量和體積都很小，不同雪花中，水分子數(shù)目都是巨大的，故B正確；C.由于水分子空間排列方式不同，形成雪花的形態(tài)不完全相同，故C錯(cuò)誤；D.同種分子性質(zhì)相同，所以不同雪花中，水分子化學(xué)性質(zhì)相同，故D錯(cuò)誤。故選：B。3.答案：A解析：A正確。B.分子晶體中,分子間的作用力主要影響分子的物理性質(zhì),分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)原子的化學(xué)鍵有關(guān),錯(cuò)誤;C.分子晶體中熔、沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān),分子作用力越大,熔沸點(diǎn)越高,錯(cuò)誤;D.離子晶體的推斷要在熔融狀態(tài)下能電離出自由移動(dòng)的離子時(shí),才是離子晶體,錯(cuò)誤.4.答案：A解析：5.答案：D解析：晶體熔點(diǎn)的凹凸取決于該晶體的結(jié)構(gòu)和粒子間作用力的大小。A項(xiàng)物質(zhì)均為結(jié)構(gòu)相像的分子晶體,其熔點(diǎn)凹凸取決于分子間作用力的大小,一般來(lái)說(shuō),結(jié)構(gòu)相像的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔點(diǎn)越高,A項(xiàng)不正確;B項(xiàng)物質(zhì)均為離子晶體,離子晶體熔點(diǎn)凹凸取決于晶格能的大小,一般來(lái)說(shuō),離子的半徑越小,電荷數(shù)越多,晶格能越大,熔點(diǎn)越高,B項(xiàng)不正確;C項(xiàng)物質(zhì)均為同主族的金屬晶體,其熔點(diǎn)凹凸取決于金屬鍵的強(qiáng)弱,而金屬鍵的鍵能由金屬原子的半徑、價(jià)電子數(shù)確定,金屬原子半徑依Li~的依次增大,價(jià)電子數(shù)相同,故熔點(diǎn)應(yīng)是Li最高,最低,C項(xiàng)不正確;D項(xiàng),金剛石和均為原子晶體,原子晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的鍵能,而共價(jià)鍵的鍵能與鍵長(zhǎng)成反比,石墨中鍵鍵長(zhǎng)比金剛石中鍵的鍵長(zhǎng)更短些,所以石墨的熔點(diǎn)比金剛石略高,金剛石的熔點(diǎn)又比高。6.答案：D解析：7.答案：分子解析：8.答案：B解析：HF分子間存在氫鍵,熔點(diǎn)較高,溶點(diǎn)應(yīng)為HF>HI>HBr>HCl,A項(xiàng)錯(cuò)誤;O的電負(fù)性較大,水分子間存在氫鍵,則H2O的熔、沸點(diǎn)大于H2S,B項(xiàng)正確;乙醇分子與水分子之間存在氫鍵和范德華力,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Cl元素的化合價(jià)越高,對(duì)應(yīng)的氧化物的水化物的酸性越強(qiáng),酸性應(yīng)為HClO<HClO2<HClO3<HClO4,D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.答案：C解析：碳元素的一種單質(zhì)的化學(xué)式為，表示該物質(zhì)的分子中含有68個(gè)碳原子，該物質(zhì)在固態(tài)時(shí)屬于分子晶體，選項(xiàng)A正確；由于構(gòu)成微粒是中性的分子，沒(méi)有帶電微粒所以不能導(dǎo)電，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該物質(zhì)是非極性分子，依據(jù)相像相溶原理，應(yīng)當(dāng)可以溶于由非極性分子構(gòu)成的有機(jī)溶劑中；選項(xiàng)B正確；對(duì)于結(jié)構(gòu)相像的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力就越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)就越高，所以其熔點(diǎn)高于，選項(xiàng)D正確。故答案是C。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系的學(xué)問(wèn)。10.答案：C解析：11.答案：AC解析：原子晶體不行能易氣化,不能用作制冷材料,B錯(cuò)誤。假如原子晶體干冰中仍舊有C=O,也就是說(shuō)在晶體內(nèi)仍舊有CO2分子,C、O原子就不能與其他原子形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),D錯(cuò)誤。12.答案：B解析：據(jù)β-氮化碳硬度超過(guò)金剛石晶體推斷,氮化碳屬于原子晶體,A項(xiàng)正確;氮的非金屬性強(qiáng)于碳的非金屬性,氮化碳中碳顯+4價(jià),氮顯-3價(jià),B項(xiàng)錯(cuò)誤;氮化碳的化學(xué)式為C3N4,每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連,每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連,C、D