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教育专题:选修3专题八:分子晶体原子晶体

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专题八 分子晶体和原子晶体一、分子晶体1、定义:只含分子的晶体称为分子晶体(晶体中的质点是分子)2、构成微粒:分子(稀有气体原子属于单原子分子)说明:只有分子晶体才有真正的分子存在,才有分子式其他晶体无分子存在,例如:Cu(金属晶体)、NaCl(离子晶体)、SiO2(原子晶体)等3、作用力:分子间以分子间作用力(范德华力和氢键)相结合的,分子内的原子以共价键结合(稀有气体分子内部无共价键)——熔化时破坏范德华力和氢键例:干冰晶体中只含有CO2分子,碘晶体中只含有I2分子4、物理性质(第二章):沸点低、硬度小(范德华力、氢键弱);固态或熔融态不导电,溶于水可能导电(例如:HCl)u 比较不同分子晶体溶沸点:a.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4b.具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地高如H2O>H2Te>H2Se>H2Sc.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CO>N2d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低5、常见分子晶体:所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物的晶体苯、乙醇等6、分子晶体的结构特点:分子密堆积分子非密堆积作用力只有       ,无       (范德华力无方向性和饱和性)有分子间氢键,它具有       性空间特点每个分子周围一般有    个紧邻的分子空间利用率不高,留有相当大的空隙举例C60、干冰、I2、O2(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个HF、NH3、冰在冰的晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。

氢键具有方向性,而氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子的相互吸引,这一排列使冰晶体中空间利用率不高,皆有相当大的空隙,使得冰的密度减小答案】范德华力 分子间 氢键 方向 12二、原子晶体1、定义:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体2、构成微粒:原子说明:原子晶体中无分子,其化学式只表示原子个数比3、微粒间的作用力:共价键(化学键强于范德华力和氢键)说明:熔化时破坏共价键区别】原子晶体与分子晶体氢键范德华力共价键原子 分子 分子晶体共价键原子 原子晶体4、原子晶体的物理性质:熔、沸点很高,硬度很大;难溶于一般的溶剂;不导电u 比较不同原子晶体溶沸点:―→―→―→如熔点:金刚石>碳化硅>硅5、常见的原子晶体:物质种类实例某些非金属单质如晶体硼(B)、晶体硅(Si)、金刚石(C)、锗(Ge)和灰锡(Sn)等某些非金属化合物如碳化硅(SiC,俗称金刚砂)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物如二氧化硅(SiO2)6、典型的原子晶体晶体晶体结构晶体详解原子晶体金刚石(与晶体硅相似)(1) 每个C原子以sp3杂化,与相邻4个碳以共价键结合,形成正四面体结构(2) 每个 C-C键长相等,键角均为109°28′(3)最小碳环由6个C组成且六原子不在同一平面内(最多4个)(4)每个C参与4条C—C键的形成,C原子数与C—C键数之比为1:2。

5)含1mol碳原子的金刚石含2molC—C键(6)每个C原子连接12个六元环SiO2(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构(2) 最小环上有12个原子,即6个O,6个Si(3)每个正四面体占有1个Si,4个“O”,n(Si):n(O)=1:2(4)1mol SiO2含有1molSi原子,2molO原子,4mol Si—O键【小结】分子晶体、原子晶体对比分子晶体 原子晶体 构成晶体微粒 分子 原子 形成晶体的作用力 分子间作用力 共价键 物理性质熔沸点 原子晶体>分子晶体硬度 较小 较大 导电性 固态和熔融状态都不导电 不导电 (半导体Si除外)溶解性 相似相溶 难溶于常见溶剂 典型实例 P4、干冰、硫 金刚石、二氧化硅 高频考点一:分子晶体例1. 下列各组中都属于分子晶体的是(  )  A、碘、二氧化碳、白磷、C60   B、食盐、二氧化碳、白磷、二氧化硅  C、SO2、金刚石、N2、铜     D、醋酸、甲烷、石墨、氧化钠【答案】A  【解析】非金属氢化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体是分子晶体B选项中的食盐、二氧化硅,C选项中的金刚石、铜,D选项中的石墨、氧化钠都不是分子晶体。

变式练习1】下列各组物质属于分子晶体的是A.SO2,SiO2,P2O5B.PCl3,CO2,H2SO4C.SiC,H2O,NH3              D.HF,CO2,Si【答案】B【解析】SiO2,SiC,Si均为原子晶体变式练习2】下列晶体熔化时,只需克服分子间作用力的是A.钠B.二氧化硅晶体C.干冰D.氧化镁【答案】C【解析】一般来说,分子晶体熔化时,要克服分子间作用力,不需破坏分子内部的共价键,原子晶体熔化时,要克服共价键,离子晶体熔化时,要克服离子键,金属晶体熔化时,要克服金属键例2. 下列分子晶体中不存在共价键的是A.干冰B.晶体碘C.氖晶体D.C60【答案】C【解析】氖为单原子分子,分子中不存在共价键变式练习】下列关于分子晶体的说法正确的是( )A.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定B.在分子晶体中一定存在共价键C.冰和Br2都是分子晶体D.稀有气体不能形成分子晶体【答案】C【解析】A项,分子晶体中分子间作用力越大,晶体的熔、沸点越高,不影响分子的稳定性;B项,在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力,而无共价键;D项,稀有气体能形成分子晶体。

例3. 分析下列各物质的物理性质,判断其固态不属于分子晶体的是( )A.碳化铝,黄色晶体,熔点 2200°C,熔融态不导电B.溴化铝,无色晶体,熔点 98°C,熔融态不导电C.五氧化钒,无色晶体,熔点 19. 5°C,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中D.溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都能导电【答案】AD【解析】分子晶体一般具有较低的熔点A项中碳化铝熔点非常高,不属于分子晶体(为原子晶体)D项中溴化钾为离子晶体变式练习1】分子晶体具有某些特征的本质原因是( )A.组成晶体的基本粒子是分子B.熔融时不导电C.晶体内微粒间以分子间作用力相结合D.熔点一般比原子晶体低【答案】C【解析】分子晶体相对于其他晶体来说,熔、沸点较低,硬度较小,其本质原因是其基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说是比较弱的变式练习2】下列关于分子晶体的说法不正确的是( )A.晶体的构成微粒是分子B.干燥或熔融时均能导电C.分子间以分子间作用力相结合D.熔、沸点一般比较低【答案】B【解析】A项,分子晶体是由分子构成的;B项,干燥或熔融时,分子晶体既不电离也没有自由移动的电子,均不能导电;C项,分子间以分子间作用力相结合;D项,分子晶体的熔、沸点一般比较低。

例4. 干冰熔点很低是由于( )A.CO2是非极性分子B.键的键能很小C.CO2化学性质不活泼D.CO2分子间的作用力较弱【答案】D【解析】干冰属于分子晶体,其熔点低是由于分子间的作用力较弱变式练习】碘易升华是因为( )A.碘的化学性质较活泼B.碘分子中共价键不稳定C.碘原子最外层有7个电子D.碘是分子晶体,分子间作用力较弱【答案】D【解析】碘是分子晶体,分子间作用力较弱,所以碘易升华,故选D项例5. (多选)据报道,科研人员应用电子计算机模拟出类似C60的物质N60,试推测下列有关N60的说法正确的是(  )A、N60易溶于水B、N60是一种原子晶体,有较高熔点和硬度C、N60的熔点高于N2D、N60的稳定性低于N2【思路点拨】不同晶体类型的熔沸点取决因素不同,熔沸点的高低有一定差异答案】CD【解析】本题是综合考查晶体的组成结构、性质以及化学键知识的综合信息题N60是一种单质,无极性,不易溶于极性溶剂水中,所以A错误根据N60这种写法,即表明60个N原子形成N60分子,它应是分子晶体,分子晶体相对分子质量越大,熔沸点越高所以B错误,C正确N2以“N≡N”结合,N60只存在“N—N”,“N≡N”比“N—N”牢固得多,所以D正确。

变式练习1】SiCl4的分子结构与CCl4相似,对其进行的下列推测中不正确的是( )A.SiCl4晶体是分子晶体B.常温、常压下SiCl4是气体C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D.SiCl4的熔点高于CCl4【答案】B【解析】由于SiCl4具有分子结构,所以属于分子晶体在常温、常压下SiCl4是液体CCl4的分子是正四面体结构,SiCl4与CCl4的结构相似,也是正四面体结构,是含极性键的非极性分子影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小,在SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量,所以SiCl4的分子间作用力大,熔、沸点比CCl4高HgCl2稀溶液可用作外科手术的消毒液已知其熔点是227℃,不能导电,HgCl2稀溶液有弱的导电能力则下面关于HgCl2叙述不正确的是A.HgCl2是电解质B.HgCl2是盐,属离子化合物C.HgCl2固体是分子晶体D.HgCl2是盐,属共价化合物【答案】B【解析】根据题给信息“HgCl2的熔点是227°C,不能导电,稀溶液有弱的导电能力”可知HgCl2为共价化合物变式练习2】已知氯化铝易溶于苯和乙醚,其熔点为190℃,则下列结论错误的是( )A.氯化铝是电解质B.固体氯化铝是分子晶体C.可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D.氯化铝为非极性分子【答案】C【解析】本题考查了氯化铝的性质。

氯化铝溶于水可导电,为电解质,故A正确,不选氯化铝熔点较低,为分子晶体,故B正确,不选氯化铝为熔点低,应为分子晶体,则为共价化合物,熔融状态下不导电,应用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝,故C错,选C氯化铝易溶于有机物,应为非极性分子,故D正确,不选变式练习3】S2Cl2是橙黄色液体少量泄漏会产生窒息性气味,喷水雾可减慢挥发,并产生酸性悬浊液其分子结构如图所示下列关于S2Cl2的说法错误的是( )A.与S2Br2结构相似,熔沸点S2Br2>S2Cl2B.分子中既含有极性键又含有非极性键C.与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2↑+3S↓+4HClD.为非极性分子【答案】D。

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