1、第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体【学法指导】1.借助分子晶体等模型认识晶体的结构特点。2.能从范德华力、氢键的角度分析、理解分子晶体的物理性质。3.学会比较晶体的熔、沸点。【基础梳理】一、分子晶体1.分子晶体的概念及粒子间的相互作用(1)概念：只含 的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以 相互吸引，分子内原子之间以 结合。2.分子晶体的物理性质(1)分子晶体熔、沸点 ，硬度 ，易升华。(2)分子晶体不导电。3.分子晶体的种类(1)所有的 ，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等；(2)部分 ，如卤素(X2)、氧气(O2)、硫(S8)、氮气(N2)、白磷
2、(P4)、碳60(C60)、稀有气体等；(3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O10、SO2等(4)几乎所有的 ；(5)绝大多数有机物。微点拨：分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键。4.分子晶体的结构特征(1)只有范德华力，无分子间氢键 ：每个分子周围有12个紧邻的分子，如C60、干冰、I2、O2等。(2)有分子间氢键不具有分子密堆积特征：如HF、冰、NH3等。微思考为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？ 名师点拨干冰与冰干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，而熔点却比冰的低得多，在常压下极易升华。而且，由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高
3、。干冰在工业上广泛用作制冷剂。二、共价晶体1.共价晶体的概念(1)概念：相邻原子间以 相结合形成的具有 构的晶体，称为共价晶体。2.构成微粒及微粒间的相互作用 3.典型共价晶体的结构分析(1)金刚石在晶体中每个碳原子以 个共价单键与相邻的 个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中C一C一C夹角为 ，碳原子采取了 杂化。最小环上有 个碳原子。晶体中碳原子个数与C-C键数之比为 。在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为 。(2)二氧化硅晶体每个硅原子与相邻的 个氧原子以共价键相结合构成 结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正
4、四面体的4个顶点。每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与 个Si原子成键，最小的环是 元环。每个最小的环实际拥有的硅原子为 ，氧原子数为 杂化。SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。名师点拨1.晶体硅、碳化硅晶体的结构与金刚石相似，晶体硅可看作是硅原子取代金刚石中碳原子的位置得到的，碳化硅晶体可看作是C、Si交替排列形成的（存在以C为中心，Si为顶点或以Si为中心，C为顶点的正四面体结构）。2.在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采取sp3杂化，最小的环均为六元环。3.共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如Si
5、O2只是表示晶体中Si与O的原子个数比为1：2。而分子晶体的化学式表示真实的组成。4.共价晶体的物理性质(1)熔点很高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要破坏共价键，需要很高的能量。因此，共价晶体一般都具有很高的熔点。如金刚石的熔点大于3 550。(2)硬度很大。如金刚石是天然存在的最硬的物质。(3)一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。(4)难溶于一般的溶剂。5.常见的共价晶体(1)某些单质，如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)和灰锡(Sn)等；(2)某些非金属化合物，如碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、Si3N4。(3)极少数金属氧化物，如刚玉(-Al2O3)。微思考（1）“具
6、有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？（2）SiO2是二氧化硅的分子式吗？ 整理与提升1.共价晶体与分子晶体的比较晶体类型共价晶体分子晶体定义相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体组成粒子原子分子粒子间作用力共价键分子间作用力熔、沸点很高较低硬度很大较小溶解性不溶于任何溶剂有一部分溶于水，一部分溶于有机溶剂导电性不导电，个别为半导体不导电，部分溶于水导电熔化时破坏的作用力共价键分子间作用力实例金刚石干冰2.判断共价晶体和分子晶体的方法(1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的
7、粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断共价晶体的熔沸点高，常在1000以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。(3)依据物质的状态判断一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。(4)依据物质的挥发性判断一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。3.分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较(1)不同类型的晶体熔、沸点：原子晶体分子晶体。(2)同一类型的晶体分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2OH2Te H2Se H2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质
8、量越大，熔、沸点越高。如SnH4GeH4 SiH4 CH4。组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如C2H6CH4，C2H5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH。共价晶体晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。.若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高
9、低：原子半径：CSi，则键长：CCCSiSiSi，故键能：CCCSi碳化硅晶体硅。【课后练习】1.下列说法中，正确的是()A冰熔化时，分子中HO键发生断裂B原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高C分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点就越高D分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定2.2022年冬奥会雪上项目落户张家口，雪花成为我市沟通世界的名片。科学研究发现，世界上没有两片雪花的形状是完全相同的。不同雪花中，水分子（ ）A.数目都是相同的B.数目都是巨大的C.空间排列方式相同D.化学性质不相同3.关于晶体的叙述中，正确的是( )A.原子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高B.分
10、子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定C.分子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高D.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体4.金刚石的熔点为a，晶体硅的熔点为b，足球烯(分子式为C60)的熔点为c，三者熔点的大小关系是（ ） AabcBbacCcabDcba5.下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是( )A. B. C. D.石墨金刚石6.根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法错误的是（ ）物质单质B熔点/190-702300沸点/182.757.62500注：的熔点在2.02105Pa条件下测定A. 是分子晶体B. 单质B是原子晶体C. 加热
11、能升华D. 单质B和晶体类型相同7.CO2在高温高压下所形成的晶体其晶胞如图所示。则该晶体的类型属于_晶体。8.下列说法正确的是( )A.HF、HCl、HBr、HI的熔沸点依次升高B.NH3的熔点、沸点大于PH3是由于NH3分子之间存在氢键C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力D.氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClOHClO2HClO3HClO49.碳元素的一种单质的化学式为，则关于的叙述错误的是( ) A属分子晶体B可溶于C固态可导电D熔点高于10.下列物质熔沸点高低比较,正确的是( )A.晶体硅SiC金刚石B.Br2SN2C.晶体SiO2NaCl干冰D.AsH3PH3NH311.19
12、99年美国科学杂志报道:在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K,人们成功制得了类似石英的原子晶体干冰。下列推断中正确的是 ( )A.原子晶体干冰有很高的熔点、沸点,有很大的硬度B.原子晶体干冰易气化,可用作制冷材料C.原子晶体干冰的硬度大,可用作耐磨材料D.原子晶体干冰中含有很牢固的C=O键12.氮化碳结构如下图所示,其中-氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是( )A.氮化碳属于原子晶体 B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价C.氮化碳的化学式为C3N4 D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连13.美国LawreceLi
13、ermore国家实验室成功地在高压下将转化为具有类似结构的原子晶体，下列关于的原子晶体说法，正确的是( )A的原子晶体和分子晶体互为同分异构体B 在一定条件下，原子晶体转化为分子晶体是物理变化C的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质和化学性质D 在的原子晶体中，每一个C原子结合4个O原子，每一个O原子跟两个C原子相结合14.下列有关晶体的说法中正确的是( )A.氯化钾溶于水时离子键未被破坏B.分子间作用力越大,分子越稳定C.冰融化时分子中共价键发生断裂D.原子晶体中共价键越强,熔点越高15.根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是( )A.熔点2700,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点355
14、0,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800,熔化时能导电D.熔点-56.6,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电答案及解析1.答案：B解析：A冰熔化克服氢键，属于物理变化，H-O键没有断裂，故A错误；B影响原子晶体熔沸点高低的因素是键能的大小，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高，故B正确；C影响分子晶体熔沸点高低的因素是相对分子质量大小，与共价键的键能无关，故C错误；D分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，故D错误故选B2.答案：B解析：A. 雪花的质量和水分子数成正比，不同雪花质量可能不同，所以水分子数目不同
15、，故A错误；B. 由于分子质量和体积都很小，不同雪花中，水分子数目都是巨大的，故B正确；C. 由于水分子空间排列方式不同，形成雪花的形状不完全相同，故C错误；D. 同种分子性质相同，所以不同雪花中，水分子化学性质相同，故D错误。故选：B。3.答案：A解析：A正确。B.分子晶体中,分子间的作用力主要影响分子的物理性质,分子的稳定性与分子内原子的化学键有关,错误; C.分子晶体中熔、沸点与分子间作用力有关,分子作用力越大,熔沸点越高,错误;D.离子晶体的判断要在熔融状态下能电离出自由移动的离子时,才是离子晶体,错误.4.答案：A解析：5.答案：D解析：晶体熔点的高低取决于该晶体的结构和粒子间作用力
16、的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体,其熔点高低取决于分子间作用力的大小,一般来说,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,A项不正确;B项物质均为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于晶格能的大小,一般来说,离子的半径越小,电荷数越多,晶格能越大,熔点越高,B项不正确;C项物质均为同主族的金属晶体,其熔点高低取决于金属键的强弱,而金属键的键能由金属原子的半径、价电子数决定,金属原子半径依Li的顺序增大,价电子数相同,故熔点应是Li最高, 最低,C项不正确;D项,金刚石和均为原子晶体,原子晶体的熔点取决于共价键的键能,而共价键的键能与键长成反比,石墨中键键长比金刚石中键的
17、键长更短些,所以石墨的熔点比金刚石略高,金刚石的熔点又比高。6.答案：D解析：7.答案：分子解析：8.答案：B解析：HF分子间存在氢键,熔点较高,溶点应为HFHIHBrHCl,A项错误;O的电负性较大,水分子间存在氢键,则H2O的熔、沸点大于H2S,B项正确;乙醇分子与水分子之间存在氢键和范德华力,C项错误;Cl元素的化合价越高,对应的氧化物的水化物的酸性越强,酸性应为HClOHClO2HClO3HClO4,D项错误。9.答案：C解析：碳元素的一种单质的化学式为，表示该物质的分子中含有68个碳原子，该物质在固态时属于分子晶体，选项A正确；由于构成微粒是中性的分子，没有带电微粒所以不能导电，选项
18、C错误；该物质是非极性分子，根据相似相溶原理，应该可以溶于由非极性分子构成的有机溶剂中；选项B正确；对于结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的熔沸点就越高，所以其熔点高于，选项D正确。故答案是C。考点：考查物质的结构与性质的关系的知识。10.答案：C解析：11.答案：AC解析：原子晶体不可能易气化,不能用作制冷材料,B错误。 如果原子晶体干冰中仍然有C=O,也就是说在晶体内仍然有 CO2分子,C、O原子就不能与其他原子形成空间网状结构,D 错误。12.答案：B解析：据-氮化碳硬度超过金刚石晶体判断,氮化碳属于原子晶体,A项正确;氮的非金属性强于碳的非金属性,氮化碳中碳显+
19、4价,氮显-3价,B项错误;氮化碳的化学式为C3N4,每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连,C、D两项正确。13.答案：D解析：A. 二氧化碳原子晶体中不含分子，故A错误；B.原子晶体转化为分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转变是化学变化，故B错误；C.原子晶体与分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如原子晶体硬度很大，分子晶体硬度不大，其化学性质也不同，故C错误；D.原子晶体与结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接，故D正确。故选：D。14.答案：D解
20、析：15.答案：B解析：离子间通过离子键形成的晶体是离子晶体,分子间通过分子间作用力形成的晶体是分子晶体,原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体是原子晶体,由金属阳离子和自由电子构成的晶体是金属晶体。由于范德华力和氢键,作用力小,所以分子晶体的熔沸点比较低,硬度小。原子晶体的熔沸点高,不导电,一般不溶于其它溶剂,离子晶体的熔沸点也较高,水溶液或在熔融状态下可以导电,金属晶体的一般具有良好的导电和导热性,具有延展性,据此可以判断。A、原子晶体的熔点高,但不能导电,因此熔点2 700 ,导电性好,延展性强应该是金属晶体,A不正确;B、无色晶体,熔点3 500 ,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂,符合原子晶体的性质特点,B正确;C、无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800 ,熔化时能导电,符合离子晶体的性质,属于离子晶体,C不正确;D、熔点-56.6 ,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电,符合分子晶体的性质,属于分子晶体,D不正确,答案选B。
