《共價晶體》1.共價晶體的結(jié)構(gòu)特點及物理性質(zhì)(1)概念相鄰原子間以

相結(jié)合形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。(2)構(gòu)成微粒及微粒間作用一、共價晶體的概念及其性質(zhì)共價鍵原子共價鍵(3)物理性質(zhì)①共價晶體中，由于各原子均以強的共價鍵相結(jié)合，因此一般熔點

，硬度

，

溶于常見溶劑，一般

導電。②結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長

，鍵能越大，晶體的熔點越高。2.常見共價晶體及物質(zhì)類別(1)某些單質(zhì)：如

、

、鍺(Ge)、

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。很高很大難不越短硼(B)硅(Si)金剛石(1)由原子直接構(gòu)成的晶體一定是共價晶體(

)(2)具有共價鍵的晶體一定是共價晶體(

)(3)共價晶體在固態(tài)或熔化時均不導電(

)(4)共價晶體由于硬度及熔、沸點都較高，故常溫時不與其他物質(zhì)反應(

)判斷正誤××××1.怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點和硬度依次下降。深度思考提示從碳到硅，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的鍵長依次增大，鍵長越短，共價鍵越牢固，共價晶體熔化時破壞的是共價鍵，而鍵能大小是C—C＞C—Si＞Si—Si，所以，金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點和硬度依次下降。2.下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高③構(gòu)成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大A.①②

B.③④

C.①③

D.②④共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0√解析共價晶體的熔、沸點和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價鍵，構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，對應共價晶體的熔、沸點越高，硬度越大。共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.03.(2019·長沙高二檢測)下列物質(zhì)的晶體直接由原子構(gòu)成的一組是①CO2

②SiO2

③晶體Si

④白磷⑤氨基乙酸⑥固態(tài)HeA.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥C.②③⑥

D.①②⑤⑥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屬于共價晶體，其晶體直接由原子構(gòu)成?！谭祷?.金剛石晶體金剛石晶體中，每個碳原子均以4個

對稱地與相鄰的

個碳原子相結(jié)合，形成C—C—C夾角為

的

體結(jié)構(gòu)(即金剛石中的碳采取

雜化軌道形成共價鍵)，整塊金剛石晶體就是以共價鍵相連的三維骨架結(jié)構(gòu)。其中最小的環(huán)是

元環(huán)。二、常見共價晶體結(jié)構(gòu)分析共價單鍵4109°28′正四面sp3六2.二氧化硅晶體(1)二氧化硅晶體中，每個硅原子均以4個_______對稱地與相鄰的

個氧原子相結(jié)合，每個氧原子與

個硅原子相結(jié)合，向空間擴展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)上有

個硅原子和

個氧原子，硅、氧原子個數(shù)比為

。共價鍵42(2)低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的

形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的

。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有

。661∶2硅氧四面體環(huán)狀結(jié)構(gòu)手性(1)金剛石晶體中最小碳環(huán)是六元環(huán)，且6個碳原子在同一平面內(nèi)(

)(2)金剛石晶體中每個碳原子被12個碳原子環(huán)所共有，每個C—C被6個六元環(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(

)判斷正誤×√×√解析任意兩條相鄰的C—C參加了2個六元環(huán)的形成，每個C原子可形成4條C—C，兩面相鄰的組合有

＝6種，故每個C原子被6×2＝12個六元環(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，回答下列問題。(1)一個金剛石晶胞中含有_____個碳原子。深度思考8(2)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為______________g·cm－3。(3)晶體中兩個最近的碳原子之間的距離為______pm。2.(2019·廈門外國語學校期中)2017年中外科學家團隊共同合成了T-碳。T-碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4個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。下列說法錯誤的是A.每個T-碳晶胞中含32個碳原子B.T-碳中C—C的最小夾角約為109°28′C.T-碳屬于共價晶體√返回T-碳中C—C的最小夾角為60°，故B錯誤；T-碳中碳原子間以共價鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于共價晶體，故C正確；1個T-碳晶胞中含碳原子的數(shù)目為32，則該晶體1.金剛石是典型的共價晶體，下列關于金剛石的說法中錯誤的是A.晶體中不存在獨立的分子B.碳原子間以共價鍵相結(jié)合C.是自然界中硬度最大的物質(zhì)D.化學性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會與氧氣發(fā)生反應√123隨堂演練知識落實456解析在金剛石中，碳原子之間以共價鍵結(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，碳與碳之間的共價鍵鍵能很高，所以金剛石的硬度很大，故A、B、C選項正確；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選項錯誤。1234562.美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是A.該共價晶體中含有極性鍵B.該共價晶體易氣化，可用作制冷材料C.該共價晶體有很高的熔、沸點D.該共價晶體的硬度大，可用作耐磨材料√123456解析共價晶體具有高硬度，高熔、沸點等性質(zhì)，不易氣化，不可用作制冷材料，B項錯誤。3.下列關于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個硅原子和3個氧原子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個硅原子和6個氧原子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個頂角123456解析SiO2晶體中，每個硅原子與4個氧原子成鍵，每個氧原子與2個硅原子成鍵，晶體中的硅氧四面體中Si原子處于中心，O原子處于4個頂角。最小的環(huán)是十二元環(huán)，環(huán)上有6個Si原子、6個O原子，Si、O原子數(shù)之比是1∶1。√4.設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法中正確的是A.28g晶體硅中含有Si—Si的個數(shù)為2NAB.124g白磷(P4)晶體中含有P—P的個數(shù)為4NAC.12g金剛石中含有C—C的個數(shù)為4NAD.SiO2晶體中1mol硅原子可與氧原子形成2NA個共價鍵(Si—O)√解析晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，每個硅原子與周圍4個原子形成4個共價鍵，依據(jù)“均攤法”，1個硅(或碳)原子分得的共價鍵數(shù)為4×＝2，A正確、C錯誤；白磷為正四面體結(jié)構(gòu)，每個P4分子中含有6個P—P，B錯誤；SiO2晶體中每個硅原子與周圍4個氧原子形成4個Si—O，D錯誤。1234561234565.如圖所示是某共價晶體A的空間結(jié)構(gòu)片段，A與某物質(zhì)B反應生成C，其實質(zhì)是在每個A—A中插入一個B原子，則C物質(zhì)的化學式可能為A.AB B.A5B4C.AB2

D.A2B5√6.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)回答問題：123456解析從題表可知，晶體硼的熔、沸點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晶體，在元素周期表中B與C相鄰，與Si處于對角線位置，則晶體硼也屬于共價晶體。

金剛石晶體硅晶體硼熔點/℃＞355014102573沸點/℃510023552823硬度107.09.5(1)晶體硼屬于_____晶體，理由是_____________________________。共價晶體硼的熔、沸點高，硬度大(2)金剛石具有硬度大、熔點高等特點，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.金剛石的熔點高與C—C的鍵能無關C.金剛石中碳原子個數(shù)與C—C數(shù)之比為1∶2D.金剛石的熔點高，所以在打孔過程中不需要進行澆水冷卻123456C解析選項A，金剛石是共價晶體，CH4是分子晶體，二者的晶體類型不同；選項B，金剛石熔化過程中C—C斷裂，因C—C的鍵能大，斷裂時需要的能量多，故金剛石的熔點很高；123456選項C，金剛石中每個C都參與了4個C—C的形成，而每個C對每條鍵的貢獻只有一半，故碳原子個數(shù)與C—C數(shù)之比為(4×)∶4＝1∶2；選項D，金剛石的熔點高，但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會導致鉆頭熔化。(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個正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此結(jié)構(gòu)單元是由_____個硼原子構(gòu)成的，其中B—B的鍵角為______，該結(jié)構(gòu)單元共含有____個B—B。1234561260°30123456返回1234567891011121314課時對點練一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。1.下列晶體中①SiO2

②CO2

③P4

④晶體硅⑤H2SO4

⑥P2O5

⑦SO3

⑧SiC

⑨冰醋酸⑩金剛石，屬于共價晶體的一組是A.①③④⑤⑥⑩ B.①④⑧⑩C.③④⑧⑨⑩

D.全部√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)均為共價晶體。2.下列物質(zhì)中，屬于共價晶體的化合物是A.水晶 B.晶體硅C.金剛石 D.干冰1234567891011121314解析A項，水晶是共價晶體，屬于化合物；B項，晶體硅是單質(zhì)；C項，金剛石是單質(zhì)；D項，干冰是分子晶體。√3.晶體AB型共價化合物，若原子最外層電子數(shù)之和為8，常是具有半導體性質(zhì)的共價晶體。已知金剛石不導電、導熱，鋯石(ZrO2)不導電、不導熱，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.很硬不導電而導熱的是金剛石C.既可導電又可導熱的是碳化硅D.不導電的為鋯石√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，由題干知金剛石導熱但不導電，而鋯石不導電也不導熱，故選B。12345678910111213144.根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是A.熔點為2700℃，導電性好，延展性強B.無色晶體，熔點為3500℃，不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C.無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電D.熔點為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電1234567891011121314√解析共價晶體的熔點高，但不導電，因此熔點為2700℃，導電性好，延展性強應該是金屬，A不正確；無色晶體，熔點為3500℃，不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑，符合共價晶體的性質(zhì)特點，B正確；無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電，不符合共價晶體的性質(zhì)，C不正確；熔點為－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電，符合分子晶體的性質(zhì)，屬于分子晶體，D不正確。12345678910111213145.我國的激光技術(shù)在世界上處于領先地位，據(jù)報道，有科學家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射氮氣，此時碳、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)的化學性質(zhì)均不活潑1234567891011121314√解析碳、氮原子結(jié)合成的碳氮化合物比金剛石更堅硬，說明該化合物為共價晶體，為立體三維骨架結(jié)構(gòu)，A錯誤；由于原子半徑：N<C，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短，則鍵能越大，所以碳氮化合物比金剛石更堅硬，B正確；共價晶體的熔、沸點和硬度，與共價鍵有關，與電子數(shù)的多少無關，C錯誤；碳、氮的單質(zhì)的化學性質(zhì)均不活潑，與兩種元素形成的化合物的性質(zhì)無關，D錯誤。12345678910111213146.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.熔點從高到低的順序：金剛石＞碳化硅＞晶體硅B.熔點從高到低的順序：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.三種晶體都是共價晶體且均為電的良導體1234567891011121314√1234567891011121314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，這說明碳化硅形成的晶體是共價晶體。則形成共價晶體的原子半徑越小，共價鍵鍵能越大，其熔、沸點越高。原子半徑：C＜Si，則熔點從高到低的順序：金剛石＞碳化硅＞晶體硅，A正確、B錯誤；三種晶體中的結(jié)構(gòu)單元都是四面體結(jié)構(gòu)，C錯誤；三種晶體都是共價晶體且都不是電的良導體，D錯誤。12345678910111213147.在金剛石的晶體中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個碳原子上任意兩個C—C間的夾角是A.6個，120° B.5個，108°C.4個，109°28′

D.6個，109°28′√解析根據(jù)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)特點可知最小環(huán)上碳原子數(shù)為6，任意兩個C—C間的夾角為109°28′。二、選擇題：每小題有一個或兩個選項符合題意。8.金剛石是由碳原子所形成的正四面體結(jié)構(gòu)向空間無限延伸而得到的具有三維骨架結(jié)構(gòu)的共價晶體。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碳原子位于該立方體互不相鄰的四個頂角上(如圖中的小立方體)。請問，圖中與小立方體頂角的四個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B.8，大立方體的8個頂角C.6，大立方體的6個面的中心D.14，大立方體的8個頂角和6個面的中心√1234567891011121314解析與小立方體頂角的四個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，共12個。如圖所示：123456789101112131412345678910111213149.氮氧化鋁(AlON)屬于共價晶體，是一種高強度透明材料，下列敘述錯誤的是A.AlON和SiO2所含化學鍵的類型相同B.電解熔融AlON可得到AlC.AlON中N元素的化合價為－1D.AlON和SiO2的晶體類型不相同√解析

AlON和SiO2均屬于共價晶體，均只含有共價鍵，A項正確、D項錯誤；AlON屬于共價晶體，熔融時不導電，B項錯誤；AlON中O為－2價，Al為＋3價，所以N元素的化合價為－1，C項正確?！?0.單質(zhì)硅的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關于單質(zhì)硅晶體的說法不正確的是A.是一種立體三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體B.晶體中每個硅原子與2個硅原子相連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解析單質(zhì)硅是一種立體三維骨架結(jié)構(gòu)的共價晶體，A正確；晶體中每個硅原子與4個硅原子相連，B錯誤；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錯誤、D正確?！?234567891011121314√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。下列關于C3N4晶體的說法錯誤的是A.該晶體屬于共價晶體，其化學鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固B.該晶體中每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子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)1234567891011121314√1234567891011121314解析C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，該晶體為共價晶體，其化學鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固，A正確；碳原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，則該晶體中每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子，B正確；構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合，每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子，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鍵，但是C3N4晶體中碳、氮之間以極性共價鍵結(jié)合，原子間以極性鍵形成三維骨架結(jié)構(gòu)，D錯誤。123456789101112131412.參照如圖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_____個原子構(gòu)成。(2)在二氧化硅晶體中，硅原子的價電子層原子軌道發(fā)生了雜化，雜化方式是_____，Si—O—Si的鍵角是_________。12sp3109°28′三、非選擇題1234567891011121314(3)二氧化硅屬于重要的無機非金屬材料，請列舉兩項二氧化硅的主要用途：①______________。②________________________________________。(4)下列說法中正確的是________(填序號)。①凡是共價晶體都含有共價鍵②凡是共價晶體都有正四面體結(jié)構(gòu)③凡是共價晶體都具有三維骨架結(jié)構(gòu)④凡是共價晶體都具有很高的熔點制造石英玻璃制造石英表中的壓電材料(或制造光導纖維等)①③④1234567891011121314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。不同的共價晶體結(jié)構(gòu)可能不同，并不是所有的共價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。金剛砂熔點比金剛石熔點_____。共價低解析根據(jù)題意可知金剛砂屬于共價晶體，由于Si—C的鍵長大于C—C的鍵長，故Si—C的鍵能小，金剛砂的熔點比金剛石的熔點低。1234567891011121314(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合____個碳原子，鍵角是_________。4109°28′解析Si原子與C原子交替以共價單鍵相結(jié)合，且Si、C原子都形成四個單鍵，故一個碳原子周圍結(jié)合4個硅原子，同時一個硅原子周圍結(jié)合4個碳原子。由于硅原子周圍的四個碳原子在空間呈正四面體形排列，故鍵角為109°28′。1234567891011121314(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有由共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有____個硅原子。3解析類比金剛石中最小的原子環(huán)中有6個碳原子可知，在金剛砂中，最小的環(huán)上應有3個硅原子和3個碳原子。123456789101112131414.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在13000℃時反應獲得。(1)氮化硅晶體屬于_____晶體。(2)已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子與Si原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請寫出氮化硅的化學式：_______。共價Si3N4解析氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此氮化硅的化學式為Si3N4。1234567891011121314(3)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得到較高純度的氮化硅。反應的化學方程式為________________________________。(4)六方氮化硼在高溫高壓下，可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼，其結(jié)構(gòu)與金剛石

相似，硬度與金剛石相當，晶胞邊長為361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有_____個氮原子、_____個硼原子，立方氮化硼的密度是___________________g·cm－3(只要求列算式，不必計算出數(shù)值，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。4412345678910111213141234567891011121314返回探究1分子晶體的結(jié)構(gòu)特點【問題探究】觀察下圖冰和干冰的晶體結(jié)構(gòu),回答下列問題:圖甲:冰

圖乙:干冰(1)為什么干冰的熔點比冰低而密度卻比冰大?提示

冰中水分子間除了范德華力外還有氫鍵作用,而干冰中CO2分子間只有范德華力,所以冰的熔點比干冰高。由于水分子間形成的氫鍵具有方向性,導致冰晶體不具有分子密堆積特征,晶體中有較大的空隙,所以相同狀況下冰的密度較小。由于干冰中CO2分子采取密堆積方式形成晶體,所以干冰的密度較大。(2)干冰升華過程中破壞共價鍵嗎?提示

干冰升華過程中只破壞范德華力,不破壞共價鍵?！旧罨卣埂糠肿泳w的判斷及性質(zhì)比較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)有機化合物的晶體都是分子晶體。(2)依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用力判斷組成分子晶體的微粒是分子,粒子間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、沸點低。2.分子晶體熔、沸點的比較(1)結(jié)構(gòu)相似,分子之間不含氫鍵而利用范德華力形成的分子晶體,隨著相對分子質(zhì)量的增大,物質(zhì)的熔點逐漸升高。例如,常溫下Cl2為氣態(tài),Br2為液態(tài),而I2為固態(tài);CO2為氣態(tài),CS2為液態(tài)。(2)相對分子質(zhì)量相等或相近的分子構(gòu)成的分子晶體,極性分子構(gòu)成的分子晶體的熔點一般比非極性分子構(gòu)成的分子晶體的熔點高,如CO的熔點比N2的熔點高。(3)組成和結(jié)構(gòu)相似且不存在氫鍵的同分異構(gòu)體所形成的分子晶體,相對分子質(zhì)量相同,一般支鏈越多,分子間相互作用越弱,熔、沸點越低,如熔、沸點:正戊烷>異戊烷>新戊烷。(4)組成和結(jié)構(gòu)相似時,含氫鍵的分子晶體熔、沸點會反常的高。如H2O的熔、沸點高于H2S?！舅啬軕谩康淅?下列有關冰和干冰的敘述不正確的是(

)A.干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體B.冰晶體中,每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子C.干冰比冰的熔點低得多,常壓下易升華D.干冰中CO2分子間只存在范德華力,不存在氫鍵,一個分子周圍有12個緊鄰的分子答案

A解析

干冰晶體中,CO2分子間作用力只是范德華力,分子采取密堆積,一個分子周圍有12個緊鄰的分子;冰晶體中水分子間除了范德華力之外還存在氫鍵,由于氫鍵具有方向性,每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子,采取非密堆積的方式,空間利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德華力,冰融化需要克服范德華力和氫鍵,由于氫鍵作用力比范德華力大,所以干冰比冰的熔點低得多,而且常壓下易升華。變式設問

干冰熔化和冰融化破壞的分子間作用力是否相同?提示

不相同。干冰熔化破壞的是范德華力,冰融化破壞的是范德華力和氫鍵。特別提醒

晶體冰中有關氫鍵的易錯點(1)晶體冰中每個水分子可以與緊鄰的4個水分子形成氫鍵(不是2個);1

mol水分子平均形成2

mol氫鍵(不是4

mol)。(2)冰、氫氟酸中均有氫鍵,且O—H…O比F—H…F弱,但水的沸點更高,其原因是平均每個水分子形成的氫鍵數(shù)比HF多。(3)晶體冰的密度比液態(tài)水的小。變式訓練1在學習分子晶體后,某化學興趣小組的同學查閱了幾種氯化物的熔、沸點,記錄如下:氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點/℃801708194-69772沸點/℃14131412178571600根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析,你認為屬于分子晶體的是(

)A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2

D.全部答案

B解析

由分子構(gòu)成的晶體,分子與分子之間以分子間作用力相互作用,而分子間作用力較小,克服分子間作用力所需能量較低,故分子晶體的熔、沸點較低。由表中數(shù)據(jù)可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸點較高,故不屬于分子晶體;AlCl3、SiCl4熔、沸點較低,應為分子晶體。B項符合題目要求。探究2共價晶體的結(jié)構(gòu)特點【問題探究】

(1)分析金剛石、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),判斷共價晶體的化學式是否可以代表其分子式。提示

不能。因為共價晶體中形成的是共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu),晶體中無分子存在。(2)以金剛石為例,說明共價晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同。提示

①構(gòu)成微粒不同,共價晶體中只存在原子,沒有分子。②微粒間的相互作用不同,共價晶體中原子之間通過共價鍵結(jié)合,分子晶體中分子之間的作用是分子間作用力。(3)含1mol碳原子的金剛石或1molSiO2中分別含有C—C和Si—O共價鍵的物質(zhì)的量是多少?提示

含1

mol碳原子的金剛石和1

mol

SiO2中分別含有C—C和Si—O共價鍵的物質(zhì)的量分別為2

mol和4

mol?！旧罨卣埂糠肿泳w與共價晶體的比較

晶體類型分子晶體共價晶體定

義只含分子的晶體相鄰原子間以共價鍵結(jié)合而形成的共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體構(gòu)成微粒分子或原子(稀有氣體)原子微粒間的作用力分子間作用力(氫鍵、范德華力)共價鍵(極性鍵、非極性鍵)熔點較低很高硬度較小很大溶解性相似相溶難溶于一般溶劑影響熔點高低的因素分子間作用力的強弱共價鍵的強弱不存在分子

【素能應用】典例2硅是一種重要的非金屬單質(zhì),硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所學知識回答硅及其化合物的相關問題。(1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為

。

(2)晶體硅的微觀結(jié)構(gòu)與金剛石相似,晶體硅中Si—Si共價鍵之間的夾角大小為

。

(3)請在框圖中補充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(部分原子已畫出),并進行必要的標注。(4)根據(jù)下表中三種物質(zhì)(晶體)的熔點回答以下問題。簡要解釋熔點產(chǎn)生差異的原因:①SiO2和SiCl4:

。

②SiCl4和SiF4:

。

物質(zhì)SiO2SiCl4SiF4熔點/℃1713-69-90.2答案

(1)1s22s22p63s23p2

(2)109°28'(3)如圖所示(4)①SiO2是共價晶體,微粒間作用力為共價鍵;SiCl4是分子晶體,分子間作用力為范德華力,故SiO2熔點高于SiCl4

②SiCl4和SiF4均為分子晶體,分子間作用力均為范德華力,根據(jù)分子結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,可知SiCl4的熔點高于SiF4解析

(2)晶體硅以一個硅原子為中心,與另外4個硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu),所以Si—Si共價鍵之間的鍵角為109°28'。(3)由圖分析可知,圖中給出的是硅晶體的結(jié)構(gòu),SiO2晶體相當于在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個Si—Si共價鍵中“插入”一個氧原子,所以只要在上述每兩個硅原子之間畫一個半徑比硅原子小的原子,再用實線連起來即可。(4)不同類型的晶體,其熔點具有較大的差別,一般共價晶體的熔點高,而分子晶體的熔點低。易錯提醒對分子晶體和共價晶體的認識誤區(qū)(1)共價晶體中形成的是共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu),是一個“巨分子”,沒有分子存在;而分子晶體中存在真實的分子。(2)共價晶體的化學式只表示晶體中的原子的個數(shù)比,如SiO2只是表示晶體中Si與O的原子個數(shù)比為1∶2。而分子晶體的化學式表示分子的構(gòu)成。(3)由原子構(gòu)成的晶體不一定是共價晶體,如稀有氣體組成的晶體屬于分子晶體。變式訓練2碳化硅(SiC)是一種晶體,具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu),其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三種晶體:①金剛石②晶體硅③碳化硅,它們的熔點從高到低的順序是(

)A.①③② B.②③①

C.③①② D.②①③答案

A解析

C與Si同為第ⅣA族元素,三種晶體的相似性表現(xiàn)在金剛石是共價晶體,晶體硅、碳化硅也是共價晶體。根據(jù)硅的原子半徑比碳原子大可知,Si—Si的鍵能比C—C小,而C—Si的鍵能應在二者之間,三種共價晶體空間結(jié)構(gòu)相似,熔點取決于它們的鍵長與鍵能大小,故熔點從高到低分別是金剛石、碳化硅、晶體硅,正確答案為A。

素養(yǎng)脈絡

隨堂檢測1.下列各組物質(zhì)各自形成的晶體中,均屬于分子晶體的化合物是(

)A.NH3、HD、C8H10

B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SO3、C60

D.CCl4、Na2S、H2O2答案

B解析

A項中HD是單質(zhì),不是化合物;C項中C60是單質(zhì),不是化合物;D項Na2S中不存在分子,不是分子晶體。2.下列說法正確的是(

)A.共價晶體中只存在非極性共價鍵B.因為HCl的相對分子質(zhì)量大于HF,所以HCl晶體的熔點高于H