新教材高中化學(xué)專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第4單元分子間作用力分子晶體第2課時分子晶體教師用書蘇教版選擇性必修2_第1頁
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D.①②③⑤A[二氧化硅屬于共價晶體,食鹽屬于離子晶體,碘、蔗糖、磷酸屬于分子晶體。]2.下列關(guān)于分子晶體的說法不正確的是()A.晶體的構(gòu)成微粒是分子B.干燥或熔融時均能導(dǎo)電C.分子間以分子間作用力相結(jié)合D.熔、沸點一般比較低B[分子晶體是分子通過分子間作用力構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì),熔、沸點一般比較低,由于分子呈電中性,故干燥或熔融時均不能導(dǎo)電。]3.干冰晶體是一種立方面心結(jié)構(gòu),如圖所示,即每8個CO2構(gòu)成立方體,且在6個面的中心又各占據(jù)1個CO2分子,在每個CO2周圍距離eq\f(\r(2),2)a(其中a為立方體棱長)的CO2有()A.4個 B.8個C.12個 D.6個C[以晶胞頂點CO2分子為研究對象,在每個CO2周圍距離eq\f(\r(2),2)a的CO2即為每個面心上的CO2分子,共有8×3×eq\f(1,2)=12個。]二、晶體的共性與個性1.晶體的共性(1)晶體物質(zhì)各個部分的宏觀性質(zhì)總是相同的,例如具有相同的密度、相同的化學(xué)組成等;(2)晶體總能自發(fā)地形成多面體外形;(3)晶體都具有確定的熔點。2.晶體的個性不同類型的晶體因構(gòu)成微粒及其相互作用力的不同,常常表現(xiàn)出各自的特性。例如,絕大多數(shù)金屬晶體是電和熱的良導(dǎo)體,延展性好;食鹽為離子晶體,質(zhì)脆,熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電;金剛石為共價晶體,無色透明、堅硬、質(zhì)脆,常溫下不導(dǎo)電;干冰屬于分子晶體,只能在低溫下存在。3.混合晶體——石墨晶體(1)結(jié)構(gòu)模型(2)結(jié)構(gòu)特點①在石墨的二維結(jié)構(gòu)平面內(nèi),每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子結(jié)合,形成六元環(huán)層。②石墨具有導(dǎo)電性,但具有一定的方向性。③層與層之間靠范德華力維系。(3)晶體類型石墨晶體中,既有共價鍵,又有范德華力,屬于混合晶體。(4)性質(zhì)熔點很高、質(zhì)軟、易導(dǎo)電等。1.BN(氮化硼)和CO2中的化學(xué)鍵均為共價鍵,BN的晶體熔點高且硬度大,而CO2的晶體(干冰)卻松軟而且極易升華,由此判斷,BN的晶體類型是()A.分子晶體 B.共價晶體C.離子晶體 D.金屬晶體B[干冰松軟而且極易升華、則晶體內(nèi)二氧化碳分子間作用力小,干冰是分子晶體,氮化硼晶體熔點高且硬度大,則晶體內(nèi)粒子間作用力強,因為化學(xué)鍵是共價鍵,因此判斷BN的晶體類型為共價晶體,B正確。]2.下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是()A.由于石墨晶體導(dǎo)電,所以它是金屬晶體B.由于石墨的熔點很高,所以它是共價晶體C.由于石墨質(zhì)軟,所以它是分子晶體D.石墨晶體是一種混合晶體D[石墨晶體中含有共價鍵、范德華力,故為混合晶體。]3.石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu),在每一層內(nèi),每個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合,則圖中7個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是()A.10 B.18C.24 D.14D[石墨晶體每一層內(nèi),每個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合,則每個碳原子被3個環(huán)共用,故每個環(huán)占有6×eq\f(1,3)=2個碳原子,7個環(huán)占有的碳原子數(shù)是14。]分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模型認(rèn)知下列晶體的結(jié)構(gòu),宏觀辨識各晶體的性質(zhì),微觀探析各晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系:B的結(jié)構(gòu)單元(有12個B原子)SF6分子S8分子冰晶體結(jié)構(gòu)模型示意圖備注熔點1873K-易溶于CS2-[問題1]上述四種物質(zhì)的晶體類型是否相同?說明你的判斷理由。[提示]不相同。根據(jù)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)微粒及微粒間作用分析,晶體硼屬于共價晶體,SF6、S8、冰晶體屬于分子晶體。[問題2]上述四種晶體中存在的作用力分別有哪些?[提示]晶體硼——共價鍵,SF6——極性鍵、范德華力,S8——非極性鍵、范德華力,冰晶體——極性鍵、范德華力、氫鍵。[問題3]晶體硼熔點比冰晶體熔點高的原因是什么?[提示]晶體硼熔化時破壞共價鍵,冰晶體熔化時破壞分子間作用力。[問題4]晶體硼結(jié)構(gòu)單元中有多少個B—B鍵?含多少個正三角形?[提示]晶體硼結(jié)構(gòu)單元中有30個B—B鍵,含20個正三角形。分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是()A.氮原子不能形成陽離子B.銨離子不能單獨存在C.常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì)D.常溫下氨極易溶于水C[常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì),說明NH3的熔點和沸點低,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,答案選C。]2.甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是()A.甲烷晶胞中的球只代表1個C原子B.晶體中1個CH4分子有12個緊鄰的CH4分子C.甲烷晶體熔化時需克服共價鍵D.1個CH4晶胞中含有8個CH4分子B[甲烷晶胞中的球只代表1個CH4分子,A項錯;據(jù)均攤法分析,晶體中1個CH4分子周圍有12個緊鄰的CH4分子,B項正確;甲烷晶體熔化時需克服范德華力,C項錯;1個CH4晶胞中含有4個CH4分子,D項錯。]3.已知碘晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,請回答下列問題:(1)碘晶體屬于________晶體。(2)碘晶體熔化過程中克服的作用力為________。(3)假設(shè)碘晶胞中立方體的長為acm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則碘單質(zhì)的密度為________。[解析](1)碘晶胞由I2分子通過范德華力結(jié)合,故屬于分子晶體;(2)碘晶體熔化過程中克服的作用力為范德華力,分子間距離變大;(3)碘晶胞中立方體的長為acm,碘晶胞的體積為a3cm3,每個晶胞占有8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4個I2分子,則晶胞質(zhì)量為(254×4/NA)g,故碘單質(zhì)的密度為eq\f(254×4,NA·a3)g·cm-3。[答案](1)分子(2)分子間作用力(或范德華力)(3)eq\f(254×4,NA·a3)g·cm-3常見晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)我們的生活中有著多種多樣的物質(zhì),千姿百態(tài)的物質(zhì)用途不一。下表中數(shù)據(jù)是對應(yīng)物質(zhì)的熔點(℃):BCl3Al2O3Na2ONaClAlF3AlCl3干冰SiO2-10720739208011291190-571723[問題1]判斷表格中物質(zhì)的晶體類型,并說明你的判斷依據(jù)。[提示]BCl3、AlCl3、干冰屬于分子晶體,Al2O3、Na2O、NaCl、AlF3屬于離子晶體,SiO2屬于共價晶體。依據(jù)熔點和組成判斷。[問題2]上述物質(zhì)在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的有哪些?[提示]Al2O3、Na2O、NaCl、AlF3[問題3]Na2O比NaCl熔點高的原因是什么?[提示]O2-半徑小于Cl-,O2-電荷數(shù)大于Cl-,則Na2O的晶格能大于NaCl。[問題4]通過表格數(shù)據(jù)總結(jié)出什么規(guī)律?[提示]離子晶體、共價晶體、分子晶體三種晶體中,分子晶體熔點最低。一、四種類型晶體的比較類型比較分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成微粒分子原子金屬陽離子、自由電子陰、陽離子微粒間的相互作用力范德華力(某些含氫鍵)共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大,有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高,有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何常見溶劑難溶于常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導(dǎo)電、導(dǎo)熱性一般不導(dǎo)電,有的溶于水后導(dǎo)電一般不具有導(dǎo)電性電和熱的良導(dǎo)體晶體不導(dǎo)電,水溶液或熔融狀態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)類別及舉例大多數(shù)非金屬單質(zhì)、氣態(tài)氫化物、酸、非金屬氧化物(SiO2除外)、絕大多數(shù)有機(jī)物(有機(jī)鹽除外)部分非金屬單質(zhì)(如金剛石、硅、晶體硼)、部分非金屬化合物(如SiC、SiO2)金屬單質(zhì)與合金(如Na、Al、Fe、青銅)金屬氧化物(如K2O、Na2O)、強堿(如KOH、NaOH)、絕大部分鹽(如NaCl)二、晶體熔、沸點的比較1.不同類型晶體熔、沸點的比較(1)不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律:共價晶體>離子晶體>分子晶體。(2)金屬晶體的熔、沸點差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點很高,汞、銫等熔、沸點很低。2.同種類型晶體熔、沸點的比較(1)共價晶體原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,熔、沸點越高,如金剛石>碳化硅>硅。(2)離子晶體①一般地說,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子間的作用力就越強,其離子晶體的熔、沸點就越高,如MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。②衡量離子晶體穩(wěn)定性的物理量是晶格能。晶格能越大,形成的離子晶體越穩(wěn)定,熔點越高,硬度越大。(3)分子晶體①分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高;具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常得高,如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,熔、沸點越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近),分子的極性越大,其熔、沸點越高,如CO>N2、CH3OH>CH3CH3。④同分異構(gòu)體支鏈越多,熔、沸點越低,如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>(4)金屬晶體金屬離子半徑越小,離子電荷數(shù)越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高,如Na<Mg<Al。1.下面的排序不正確的是()A.熔點由高到低:Na>Mg>AlB.硬度由大到?。航饎偸?gt;碳化硅>晶體硅C.晶體熔點由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4D.晶格能由大到?。篘aF>NaCl>NaBr>NaIA[A項,金屬離子的電荷越多、半徑越小,其熔點越高,則熔點由高到低為Al>Mg>Na,錯誤;B項,鍵長越短,共價鍵越強,硬度越大,鍵長C—C<C—Si<Si—Si,則硬度由大到小為金剛石>碳化硅>晶體硅,正確;C項,組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,晶體的熔點越高,則晶體熔點由低到高順序為CF4<CCl4<CBr4<CI4,正確;D項,電荷相同的離子,離子半徑越小,晶格能越大,F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑依次增大,則晶格能:NaF>NaCl>NaBr>NaI,正確。]2.下列關(guān)于共價晶體和分子晶體的說法不正確的是()A.共價晶體硬度通常比分子晶體大B.共價晶體的熔沸點較高C.分子晶體中有的水溶液能導(dǎo)電D.金剛石、水晶和干冰都屬于共價晶體D[由于共價晶體中粒子間以共價鍵結(jié)合,而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合,故共價晶體比分子晶體的熔沸點高,硬度大,A、B正確;有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動的離子而導(dǎo)電,如H2SO4、HCl,C正確;金剛石、水晶都屬于共價晶體,干冰是分子晶體,D錯誤。]3.(1)判斷下列晶體類型。①SiI4:熔點為120.5℃,沸點為271.5℃,易水解,為________________。②硼:熔點為2300℃,沸點為2550℃,硬度大,為________________。③硒:熔點為217℃,沸點為685℃,溶于氯仿,為________________.④銻:熔點為630.74℃,沸點為1750℃,可導(dǎo)電,為________________.(2)三氯化鐵常溫下為固體,熔點為282℃,沸點為315℃,在300℃以上易升華,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑,據(jù)此判斷三氯化鐵晶體為__________________________(填晶體類型)。[解析](1)SiI4為低熔點化合物,易水解,為分子晶體;②晶體硼熔點高,硬度大,是典型的共價晶體;③硒熔、沸點低,易溶于CHCl3,為分子晶體;④銻可導(dǎo)電,為金屬晶體。(2)FeCl3熔、沸點低,易溶于水及有機(jī)溶劑應(yīng)為分子晶體。[答案](1)分子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體(2)分子晶體1.(雙選)根據(jù)下列各物質(zhì)的物理性質(zhì),判斷構(gòu)成固體的微粒間以范德華力結(jié)合的是()A.氮化鋁,黃色晶體,熔點2200℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電B.溴化鋁,無色晶體,熔點98℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電C.五氟化釩,無色晶體,熔點19.5℃,易溶于乙醇、丙酮中D.溴化鉀,無色晶體,熔融時或溶于水時能導(dǎo)電BC[氮化鋁,黃色晶體,熔點2200℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電,符合共價晶體的特征,不以范德華力結(jié)合,A錯誤;溴化鋁,無色晶體,熔點98℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電,符合分子晶體的特征,以范德華力結(jié)合,B正確;五氟化釩,無色晶體,熔點19.5℃,易溶于乙醇、丙酮中,符合分子晶體的特征,以范德華力結(jié)合,C正確;溴化鉀是離子晶體,不以范德華力結(jié)合,D錯誤。]2.H2S的分子結(jié)構(gòu)與H2O類似,對其作出如下推測,其中正確的是()A.H2S晶體是共價晶體B.常溫常壓下H2S是液體C.H2S分子內(nèi)部原子之間以共價鍵結(jié)合D.H2O分子比H2S分子穩(wěn)定是因為H2O分子之間存在氫鍵C[硫化氫晶體屬于分子晶體,不是共價晶體,A錯誤;常溫常壓下H2S是具有臭雞蛋氣味的氣體,B錯誤;硫化氫是共價化合物,化合物中原子之間以共價鍵結(jié)合,C正確;氧元素的非金屬性比硫元素強,氫化物水的穩(wěn)定性強于硫化氫,與水分子間形成氫鍵無關(guān),D錯誤。]3.下列晶體中,它們的熔點按由低到高的順序排列正確的是()①金剛石②氯化鈉③干冰④汞A.④②③① B.③①②④C.④②①③ D.③④②①D[對于不同類型的晶體,其熔點高低順序一般是共價晶體>離子晶體>分子晶體,故熔點高低順序是干冰<氯化鈉<金剛石。金屬晶體則有的高、有的低,對于同族金屬元素的單質(zhì),其熔點隨核電荷數(shù)的增大而降低。判斷物質(zhì)熔、沸點高低,有時還可以結(jié)合物質(zhì)通常狀況下的狀態(tài)、生活常識及物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時的實驗現(xiàn)象推理得出結(jié)論,如汞在通常狀況下為液態(tài)。而氯化鈉熔點高于水;干冰通常狀況呈氣態(tài)。故熔點由低到高的順序為干冰<汞<氯化鈉<金剛石。故答案為D。]4.以NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是()圖1冰圖2晶體硅圖3干冰圖4石墨烯A.18g冰(圖1)中含O—H鍵數(shù)目為4NAB.28g晶體硅(圖2)中含有Si—Si鍵數(shù)目為4NAC.88g干冰(圖3)中含有0.5NA個晶胞結(jié)構(gòu)單元D.12g石墨烯中含C—C鍵數(shù)目為3NAC[18g冰中水分子的物質(zhì)的量為eq\f(18g,18g/mol)=1mol,1個水分子中含有2個O—H鍵,因此1mol冰中含O—H鍵數(shù)目為2NA,A錯誤;28g晶體硅中硅原子的物質(zhì)的量為eq\f(28g,28g/mol)=1mol,由晶體硅的結(jié)構(gòu)可知,1個硅原子形成的Si—Si鍵數(shù)為4×eq\f(1,2)=2,因此1mol晶體硅中含有Si—Si鍵數(shù)目為2NA,B錯誤;88g干冰中CO2的物質(zhì)的量為eq\f(88g,44g/mol)=2mol,1個干冰晶胞中含有CO2分子數(shù)為8×eq\f(1,8)+6×eq\f(1,2)=4,即4個CO2分子形成1個晶胞,所以2molCO2分子中含有0.5NA個晶胞結(jié)構(gòu)單元,C正確;12g石墨烯中碳原子的物質(zhì)的量為eq\f(12g,12g/mol)=1mol,在石墨烯中,1個碳原子形成C—C鍵數(shù)目為3×eq\f(1,2)=1.5,因此1mol石墨烯中含

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