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第二節(jié) 分子晶體與原子晶體,一、分子晶體 1.結構特點： (1)構成微粒及作用力。,分子,分子間作用力,(2)堆積方式。,密堆積,氫鍵,密堆積,2.分子晶體與物質的類別：,非金屬氫化物,非金屬單質,非金屬氧化物,酸,有機物,3.兩種典型的分子晶體的組成和結構： (1)干冰。 ①每個晶胞中有__個CO2分子，___個原子。 ②每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為___個。,4,12,12,(2)冰。 ①水分子之間的作用力有_________，但主要是_____。 ②由于_____的方向性，使四面體中心的每個水分子與四面體 頂點的__個相鄰的水分子相互吸引。,范德華力,氫鍵,氫鍵,4,二、原子晶體 1.結構特點： (1)構成微粒及作用力。 (2)空間構型：整塊晶體是一個三維的共價鍵_____結構，不 存在_____的小分子，是一個“巨分子”，又稱_____晶體。,原子,共價鍵,網(wǎng)狀,單個,共價,2.原子晶體與物質的類別：,單質,非金屬化合物,氧化物,3.金剛石晶體的結構特點： (1)在晶體中每個碳原子以4個_________對稱地與相鄰的4個 碳原子相結合，形成_________結構。,共價單鍵,正四面體,(2)晶體中碳碳鍵之間的夾角為__________，碳原子采取了 ___雜化。 (3)最小環(huán)上有__個碳原子。,109°28′,sp3,6,1.辨析下列說法的正誤： (1)分子晶體中一定存在共價鍵。 ( ) 分析：稀有氣體形成的分子晶體中不存在共價鍵。 (2)干冰升華的過程中破壞了共價鍵。 ( ) 分析：干冰升華的過程中破壞了分子間作用力，分子內部的共價鍵并沒有被破壞。,×,×,(3)二氧化硅和干冰雖然是同一主族的氧化物，但屬于不同的 晶體類型。 ( ) 分析：二氧化硅屬于原子晶體，干冰屬于分子晶體。 (4)分子晶體的熔、沸點比較低，原子晶體的熔、沸點比較 高。 ( ) 分析：分子晶體熔化時破壞的只是分子間作用力，原子晶體 熔化時破壞的是共價鍵，由于共價鍵的鍵能遠遠大于分子間 作用力，所以原子晶體的熔、沸點比較高，分子晶體的熔、 沸點比較低。,√,√,2.下列關于原子晶體的說法不正確的是 ( ) A.原子晶體中的成鍵微粒是原子 B.原子晶體中原子之間全部以共價鍵結合 C.原子晶體均是化合物 D.原子晶體的熔、沸點都比較高 【解析】選C。原子晶體可能是單質，如金剛石、晶體硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。,3.下列有關分子晶體的說法中一定正確的是 ( ) A.分子內均存在共價鍵 B.分子間一定存在范德華力 C.分子間一定存在氫鍵 D.其結構一定為分子密堆積,【解析】選B。稀有氣體形成的晶體中，不存在由多個原子組成的分子，而是原子間通過范德華力結合成晶體，所以不存在任何化學鍵，故A項錯誤；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性較強的氮、氧、氟原子結合的氫原子的分子之間或者分子之內，所以B項正確，C項錯誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，所以D項錯誤。,4.下列晶體中，前者屬于原子晶體，后者屬于分子晶體的 是 ( ) A.硅晶體、二氧化硅晶體 B.足球烯(C60)、天然氣水合物 C.金剛石、冰 D.干冰、碳化硅 【解析】選C。本題考查物質組成與晶體類型的關系。硅、二氧化硅、碳化硅和金剛石都是原子晶體，冰、干冰、天然氣水合物、C60都是分子晶體。,5.下列有關物質的結構和性質的敘述錯誤的是 ( ) A.水是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵 B.由極性鍵形成的分子可能是非極性分子 C.水、冰中都含氫鍵 D.分子晶體中一定存在分子間作用力，可能有共價鍵,【解析】選A。本題考查分子間作用力與氫鍵的相關知識。水是一種穩(wěn)定的化合物，是因為含有O—H共價鍵；CO2是由極性鍵構成的非極性分子；水和冰分子中都存在氫鍵；分子晶體中也有無共價鍵的，如稀有氣體的晶體。,一、原子晶體和分子晶體的比較,【警示】 (1)由原子組成的晶體不一定是原子晶體，如稀有氣體組成的晶體。 (2)原子晶體中只含有共價鍵，不存在范德華力。 (3)原子晶體中沒有單個的小分子，其化學式僅代表原子的個數(shù)比。 (4)分子晶體中分子內部可能含有共價鍵，分子間一定沒有共價鍵。,【微思考】 (1)冰晶體融化和水分子分解破壞的作用力相同嗎？ 提示：不相同。冰晶體融化時所破壞的作用力是分子間作用力，即范德華力和氫鍵，而水分解所破壞的是共價鍵。,(2)如圖為SiO2晶體的結構模型，觀察此圖并思考： 含1 mol硅原子的SiO2晶體中，含Si—O鍵多少摩爾？含氧原子多少摩爾？硅原子與氧原子的比例是多少？,提示：由圖可知，1個硅原子與4個氧原子相連，1個氧原子與2個硅原子相連，因此含1 mol硅原子的二氧化硅晶體中，Si—O鍵為4 mol，含氧原子2 mol，硅原子與氧原子的比例是1∶2。,【典題訓練】(2014·福州高二檢測)下列說法正確的是 ( ) A.原子晶體中只存在非極性共價鍵 B.稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體 C.干冰升華時，分子內共價鍵會發(fā)生斷裂 D.金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物 【解題指南】解答本題時要注意以下兩點： (1)知道組成原子晶體和分子晶體的微粒； (2)物質進行三態(tài)變化時破壞的作用力。,【解析】選B。本題主要考查常見晶體的相關知識。單質類型為原子晶體(如晶體硅、金剛石)的物質，只有非極性共價鍵，而化合物類型的原子晶體(如SiO2)中則含有極性共價鍵，A項不正確；稀有氣體為單原子分子，故B項正確；干冰升華時破壞的是CO2分子之間的作用力，分子內的C＝O共價鍵沒有變化，C項不正確；只有活潑金屬與活潑非金屬才能形成離子化合物，而AlCl3等物質則為共價化合物，D項不正確。,【方法規(guī)律】非金屬單質晶體類型的判斷方法 (1)依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的組 成粒子是原子，粒子間的作用是共價鍵；分子晶體的組成粒 子是分子，粒子間的作用是分子間作用力。 (2)熟記常見的、典型的原子晶體。 (3)依據(jù)晶體的熔點判斷：原子晶體熔、沸點高，常在1 000℃ 以上；分子晶體熔、沸點低，常在數(shù)百攝氏度以下至很低的 溫度。,(4)依據(jù)導電性判斷：分子晶體為非導體，但部分分子晶體溶于水后能導電；原子晶體多數(shù)為非導體，但晶體硅、晶體鍺是半導體。 (5)依據(jù)硬度和機械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。,【變式訓練】用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松， 同時用射頻電火花噴射氮氣，此時碳、氮原子結合成碳氮化 合物薄膜，這種化合物可以比金剛石更堅硬，其原因可能是 ( ) A.碳、氮原子構成空間網(wǎng)狀結構的原子晶體 B.該晶體為分子晶體 C.碳、氮鍵比金剛石中的碳碳鍵長 D.氮原子最外層電子數(shù)比碳原子多,【解析】選A。碳氮化合物薄膜比金剛石更堅硬，根據(jù)原子晶體的特點可以判斷此薄膜屬于原子晶體范疇；因為原子半徑NC，故此原子晶體中共價鍵的鍵長應該比金剛石中的C—C鍵短，而氮原子最外層電子數(shù)比碳原子多不是根本原因。,二、分子晶體和原子晶體熔、沸點的比較 1.不同類型的晶體：原子晶體分子晶體。 2.同一類型的晶體： (1)分子晶體。 ①分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高；含有氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常得高。如H2OH2TeH2SeH2S。 ②不含氫鍵且組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，熔、沸點越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。,③組成和結構不相似的物質(相對分子質量接近)，分子的極性越大，其熔、沸點越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。 ④同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。 如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3,(2)原子晶體。 晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵長和鍵能。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質的熔、沸點越高。如熔點：金剛石碳化硅晶體硅。,【點撥】 原子晶體熔、沸點高低的判斷方法 原子晶體熔、沸點高低主要看原子半徑。因為原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結合，原子半徑越大，鍵長越長，共價鍵越不穩(wěn)定，對應物質的熔、沸點越低。,【微思考】 (1)干冰和冰相比，哪一種晶體的熔點高？為什么？ 提示：冰的熔點比干冰的熔點高。因為干冰中分子間只存在范德華力，而冰中分子間存在范德華力和氫鍵。,(2)若不知道共價鍵鍵長或鍵能數(shù)據(jù)，如何利用原子結構的知識判斷原子晶體的熔、沸點？ 提示：若沒有告知鍵長或鍵能數(shù)據(jù)時，可以通過比較原子半徑的大小的方法來比較共價鍵。原子半徑越小，則化學鍵的鍵長越短，化學鍵就越強，鍵就越牢固，破壞化學鍵需要的能量就越大，故晶體的熔、沸點就越高。,【典題訓練】(2013·武漢高二檢測)下列有關物質的熔點高低順序正確的是 ( ) A.HFSiO2 D.H2OH2S，SO2SeO2,【解題指南】解答本題要注意以下兩點： (1)影響分子晶體熔、沸點高低的因素是分子間作用力，判斷時要注意是否含有氫鍵。 (2)原子晶體的熔、沸點高低取決于分子內共價鍵的強弱。,【解析】選D。HCl、HBr；SO2、SeO2均為組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，熔點越高。HF、H2O分子中均存在氫鍵，所以熔點出現(xiàn)“反常”現(xiàn)象。金剛石、碳化硅和晶體硅中，共價鍵鍵長：C—C鍵C—Si鍵Si—Si鍵，共價鍵鍵長越短，鍵能越大，則原子晶體的熔點越高。所以三者的熔點由高到低的順序是金剛石、碳化硅、晶體硅。,【方法規(guī)律】原子晶體、分子晶體熔、沸點高低的比較方法,【變式訓練】SiCl4的分子結構與CCl4相似，對其進行的下列推測不正確的是 ( ) A.SiCl4晶體是分子晶體 B.常溫、常壓下SiCl4是氣體 C.SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子 D.SiCl4的熔點高于CCl4,【解析】選B。由于SiCl4分子結構與CCl4相似，所以一定屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點的因素是分子間作用力的大小，在這兩種分子之間都只有范德華力，SiCl4的相對分子質量大于CCl4的相對分子質量，所以SiCl4的分子間作用力比CCl4大，熔、沸點應該比CCl4高一些。CCl4的分子是正四面體結構，SiCl4與它結構相似，因此也應該是正四面體結構，是含極性鍵的非極性分子。,【加固訓練】下列性質適合于分子晶體的是 ( ) ①熔點1 070℃，易溶于水，水溶液導電 ②熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液導電 ③能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃ ④熔點97.81℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 【解析】選C。分子晶體的熔點較低，①中熔點高，不是分子晶體，④是金屬鈉的性質。,