2010-2011學(xué)年高中化學(xué) 第三章 第二節(jié) 分子晶體與原子晶體同步學(xué)案 新人教版選修3

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1、 第二節(jié) 分子晶體與原子晶體 一、分子晶體 1.分子晶體的熔、沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大,分子間作用力也增大,熔、沸點(diǎn)升高,如I2>Br2>Cl2>F2,O2>N2。組成相似的分子,有極性的比無(wú)極性的分子間作用力大,熔、沸點(diǎn)高,如SO2>CO2。有氫鍵的分子晶體,還要考慮氫鍵的強(qiáng)弱。 2.結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量大的其熔、沸點(diǎn)不一定大。例如:H2O與H2S,H2O的沸點(diǎn)比H2S高,因?yàn)樗肿娱g有氫鍵,H2S分子中只有范德華力,而氫鍵比范德華力強(qiáng)。 二、原子晶體 1.原子晶體熔、沸點(diǎn)高低 原子晶體的熔、沸點(diǎn)取

2、決于共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能,鍵能越大,鍵長(zhǎng)越短,共價(jià)鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高,如金剛石>金剛砂>晶體硅。有時(shí)鍵能的大小、鍵長(zhǎng)的長(zhǎng)短是可直接通過(guò)形成共價(jià)鍵的非金屬原子所屬元素的電負(fù)性來(lái)判斷的。 2.分子晶體熔化時(shí),一般只破壞分子間作用力,原子晶體熔化時(shí)要破壞化學(xué)鍵。 3.分子晶體與原子晶體的比較 晶體類型 分子晶體 原子晶體 定義 分子間通過(guò)分子間作用力形成的晶體 相鄰原子間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 基本微粒 分子 原子 物質(zhì)類別 多數(shù)的非金屬單質(zhì)和共價(jià)化合物 金剛石、碳化硅(SiC)、晶體硅、二氧化硅等少數(shù)非金屬單質(zhì)及共價(jià)化合物 物理性質(zhì) 硬度和密度較小

3、,熔、沸點(diǎn)較低 硬度和密度大,熔、沸點(diǎn)高 決定熔、沸點(diǎn) 高低的因素 范德華力(或氫鍵)的強(qiáng)弱 共價(jià)鍵的強(qiáng)弱 導(dǎo)電性 某些溶于水能導(dǎo)電 均不導(dǎo)電  晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體,請(qǐng)根據(jù)下表中數(shù)據(jù),分析其熔點(diǎn)、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。 晶體 鍵能/kJ·mol-1 鍵長(zhǎng)/pm 熔點(diǎn)/℃ 摩氏硬度 金剛石 (C—C)348 154 3900 10 金剛砂 (C—Si)301 184 2700 9.5 晶體硅 (Si—Si)226 234 1410 6.5 解析 在原子晶體里,所有原子都以共

4、價(jià)鍵相互結(jié)合,整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所以,影響原子晶體的熔點(diǎn)、硬度的主要因素就是共價(jià)鍵的鍵能大小,鍵能越大,原子晶體的熔點(diǎn)、硬度越高,而共價(jià)鍵的鍵能又與鍵長(zhǎng)相關(guān),一般來(lái)說(shuō),鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小。 答案 鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,熔點(diǎn)越高,硬度越大;反之,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小,熔點(diǎn)越低,硬度越小。 原子晶體物理性質(zhì)的差異主要是由共價(jià)鍵鍵能的不同造成的,鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。而鍵能又與鍵長(zhǎng)有關(guān),鍵長(zhǎng)可由成鍵原子半徑的相對(duì)大小得出。一般來(lái)說(shuō),成鍵原子的半徑之和越大,鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),鍵能越小。  SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似,對(duì)其作出如下推測(cè)不正確的是( 

5、 ) 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熔點(diǎn)高于CCl4 解析 由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu),所以一定屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小,在這兩種分子中都只有范德華力,SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CCl4的相對(duì)分子質(zhì)量,所以SiCl4的分子間作用力和熔、沸點(diǎn)應(yīng)該比CCl4高一些,CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu),SiCl4與它結(jié)構(gòu)相似,因此也應(yīng)該是正四面體結(jié)構(gòu),是含極性鍵的非極性分子。 答案 B 影響分子晶體物理性質(zhì)的主要因素是存在于晶體中的分子間作用力(包括范德華

6、力和氫鍵)。由于分子間作用力比化學(xué)鍵鍵能小得多,因此分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低,硬度也很小。 1.怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降? 提示 從碳到鍺,核電荷數(shù)增大,電子層數(shù)增多,原子半徑依次增大,C—C鍵、Si—Si鍵、Ge—Ge鍵的鍵長(zhǎng)依次增大,鍵長(zhǎng)越短,共價(jià)鍵越牢固,而熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵,因此鍵的穩(wěn)定性是C—C鍵>Si—Si鍵>Ge—Ge鍵,所以金剛石、硅、鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降。 2.“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體?!边@種說(shuō)法對(duì)嗎?為什么? 提示 不對(duì)。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價(jià)鍵,而它們都是分子晶體;如金剛石、晶

7、體Si、SiC、SiO2中都有共價(jià)鍵,它們都是原子晶體;只有相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。 1.分子 原子 2.分子 原子 3. 原子晶體 分子晶體 微粒 原子 分子] 微粒間作用力 共價(jià)鍵 分子間作用力 4.這種錯(cuò)誤說(shuō)法的根源在于沒(méi)有明確構(gòu)成原子晶體的微粒是原子。 5.屬于原子晶體的是:金剛石、石英、金剛砂 屬于分子晶體的是:干冰、冰、硫黃、C60、碘、白磷、苯甲酸、稀有氣體的晶體、氧的晶體、氮的晶體 6.略。 7.12個(gè) 1.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵 B.稀有氣體形成的

8、晶體屬于分子晶體 C.干冰升華時(shí),分子內(nèi)共價(jià)鍵會(huì)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 答案 B 解析 本題主要考查常見(jiàn)晶體的相關(guān)知識(shí)。單質(zhì)類型為原子晶體(晶體硅、金剛石)的物質(zhì),只有非極性共價(jià)鍵,而化合物型的晶體(SiO2)中則含有極性共價(jià)鍵,A不正確;稀有氣體為單原子分子,故B正確;干冰升華時(shí)破壞的是CO2分子之間的作用力,分子內(nèi)的C=O共價(jià)鍵沒(méi)有變化,C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(zhì)則為共價(jià)化合物,D不正確。 2.水的沸點(diǎn)為100℃,硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似,但它的沸點(diǎn)卻很低,是-60.7℃,引起這種差異的主要原因

9、是(  ) A.范德華力 B.共價(jià)鍵 C.氫鍵 D.相對(duì)分子質(zhì)量 答案 C 解析 水分子間可以形成氫鍵。H原子與電負(fù)性大的原子(如N、O、F)形成氫鍵,而使其熔、沸點(diǎn)升高,表現(xiàn)出不同于同一主族元素組成的結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的特性。 3.金剛石是典型的原子晶體,下列關(guān)于金剛石的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(  ) A.晶體中不存在獨(dú)立的“分子” B.碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合 C.是硬度最大的物質(zhì)之一 D.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,即使在高溫下也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng) 答案 D 解析 在金剛石中,碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在具有有限固定組成的分子。由于碳的原

10、子半徑比較小,碳與碳之間的共價(jià)鍵鍵能高,所以金剛石的硬度很大,因此A、B、C選項(xiàng)是正確的;但是由于金剛石是碳的單質(zhì),可以在空氣或氧氣中燃燒生成CO2分子,故D選項(xiàng)的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。 4.我國(guó)的激光技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位,據(jù)報(bào)道,有科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?,此時(shí)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(jiān)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(xué)性質(zhì)均不活潑 答案 B 解析 由“這種化合物可能比金

11、剛石更堅(jiān)硬”可知該晶體應(yīng)該是一種原子晶體,原子晶體是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而不是平面結(jié)構(gòu),所以A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的;由于氮原子的半徑比碳原子的半徑要小,所以二者所形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)要比碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短,所以該晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度應(yīng)該比金剛石更高,因此B選項(xiàng)是正確的;而原子的電子數(shù)和單質(zhì)的活潑性一般不會(huì)影響到所形成的晶體的硬度等,所以C、D選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。 5.下列物質(zhì)固態(tài)時(shí)熔點(diǎn)的比較正確的是(  ) A.F2>Cl2>Br2 B.金剛石>P4>O2 C.S>HBr>金剛石 D.I2>CH4>冰 答案 B 解析 A項(xiàng)中F2

12、、Cl2、Br2均是分子晶體,由“組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔點(diǎn)越高”可知熔點(diǎn):F2

13、由題意可知,X是H,Y是O,Z是Si,W是C。所以WX4是CH4,它是沼氣的主要成分;X2Y是H2O,屬于分子晶體;ZW為SiC,屬于原子晶體;ZY2為SiO2,是瑪瑙和水晶的成分,但是玻璃的主要成分是硅酸鹽。 7.下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中一定正確的是(  ) A.分子內(nèi)均存在共價(jià)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(jié)構(gòu)一定為分子密堆積 答案 B 解析 稀有氣體元素組成的晶體中,不存在由多個(gè)原子組成的分子,而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體,所以不存在任何化學(xué)鍵,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;分子間作用力包括范德華力和氫鍵

14、,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(fù)性較強(qiáng)的N、O、F原子結(jié)合的氫原子的分子間或者分子內(nèi),所以B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)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選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。 8.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于原子晶體的物質(zhì)是(  ) A.熔點(diǎn)2 700℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng) B.無(wú)色晶體,熔點(diǎn)3 550℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑 C.無(wú)色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)為800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電 D.熔點(diǎn)-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電 答案 B 解析 本題考查的是各類晶體的物理性質(zhì)特征。A項(xiàng)符合金屬晶體的特征,B項(xiàng)符合原子晶體的

15、特征,C項(xiàng)應(yīng)該是離子晶體,D項(xiàng)符合分子晶體的特征。所以應(yīng)該選擇B項(xiàng)。 9.下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.冰融化時(shí),分子中氫氧鍵發(fā)生斷裂 B.原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越高 C.分子晶體中共價(jià)鍵鍵能越大,該分子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)一定也越高 D.分子晶體中分子間作用力越大,該物質(zhì)越穩(wěn)定 答案 B 解析 分子晶體的熔、沸點(diǎn)取決于分子間作用力,而分子中的共價(jià)鍵影響的是分子的穩(wěn)定性,所以A、C、D都是錯(cuò)誤的;原子晶體是原子間通過(guò)共價(jià)鍵形成的,其熔、沸點(diǎn)取決于共價(jià)鍵強(qiáng)弱,所以應(yīng)該選擇B選項(xiàng)。 10.在常溫、常壓下呈氣態(tài)的化合物,降溫使其固化得到的晶體屬于(  ) A.分子晶體

16、 B.原子晶體 C.離子晶體 D.何種晶體無(wú)法判斷 答案 A 解析 使粒子結(jié)合成原子晶體或離子晶體的共價(jià)鍵、離子鍵比較強(qiáng),所以這兩種類型的晶體在常溫下一般均為固態(tài)。常溫下為氣態(tài)的物質(zhì)一般由分子組成,其固化后為分子晶體。 11.下列性質(zhì)適合分子晶體的是(  ) A.熔點(diǎn)1 070℃,易溶于水,水溶液能導(dǎo)電 B.熔點(diǎn)1 003.1℃,液態(tài)時(shí)導(dǎo)電,水溶液導(dǎo)電 C.能溶于CS2,熔點(diǎn)112.8℃,沸點(diǎn)444.6℃ D.熔點(diǎn)97.81℃,易液化,液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電 答案 CD 解析 主要根據(jù)分子晶

17、體的性質(zhì)特點(diǎn)來(lái)判斷,分子晶體熔、沸點(diǎn)一般較低,液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電。 12.如圖所示是某原子晶體A空間結(jié)構(gòu)中的一個(gè)單元,A與某物質(zhì)B反應(yīng)生成C,其實(shí)質(zhì)是每個(gè)A-A鍵中插入一個(gè)B原子,則C物質(zhì)的化學(xué)式為(  ) A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5 答案 C 13.在金剛石的晶體中,含有由共價(jià)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(gè)碳原子上任意兩個(gè)C—C鍵間的夾角是(  ) A.6個(gè) 120° B.5個(gè)  108° C.4個(gè) 109°28′ D.6個(gè) 109 °28′

18、 答案 D 解析 根據(jù)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知最小環(huán)上碳原子數(shù)為6個(gè),任意兩個(gè)C—C鍵夾角為109°28′。 14.氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的一種高硬度材料,該晶體類型應(yīng)該是__________晶體。試根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)推測(cè)氮化碳晶體與金剛石相比較,硬度更大的應(yīng)該是________晶體,熔點(diǎn)較低的應(yīng)是________晶體。 答案 原子 氮化碳 金剛石 解析 根據(jù)原子晶體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)特點(diǎn),氮化碳晶體是由兩種非金屬構(gòu)成的且硬度很大,應(yīng)為原子晶體;由氮原子和碳原子的原子半徑可知,N—C的鍵長(zhǎng)比C—C的鍵長(zhǎng)要短,鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,表現(xiàn)在性質(zhì)上也就是熔點(diǎn)越高,硬度越大。 15.(1)構(gòu)成分子晶體的粒

19、子是____,這類粒子間的作用力一定有________,還可能有____。如果分子間作用力只是________,若以一個(gè)分子為中心,其周圍通??梢杂衉___個(gè)緊鄰的分子,分子晶體的這一特征稱為____。干冰中CO2分子采取的就是這樣的堆積方式。若分子內(nèi)存在吸引電子能力較強(qiáng)、半徑較小的________原子與H原子所形成的共價(jià)鍵,則會(huì)形成氫鍵,氫鍵不僅具有飽和性,也具有________。能形成氫鍵的物質(zhì)較多,如__________________等。在冰中,每個(gè)水分子與相鄰的____個(gè)水分子形成氫鍵,呈________立體結(jié)構(gòu)。 (2)在原子晶體中,所有原子都以____鍵結(jié)合,整個(gè)原子晶體是一個(gè)

20、三維的________結(jié)構(gòu)。在金剛石中,C原子采取________雜化方式,每個(gè)C原子與另外________個(gè)C原子以共價(jià)鍵相結(jié)合,鍵角為________,晶體中最小碳環(huán)由________個(gè)C原子構(gòu)成,且不在同一個(gè)平面內(nèi)。晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似,SiO2的晶體結(jié)構(gòu)可以看作是在晶體硅的Si—Si鍵之間插入________原子而形成的,在12 g SiO2晶體中含有化學(xué)鍵的物質(zhì)的量為________mol。 答案 (1)分子 范德華力 氫鍵 范德華力 12 分子密堆積 N、O、F 方向性 HF、NH3、H2O 4 正四面體 (2)共價(jià) 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) sp3 4 109°28′ 6 氧 0.8

21、 解析 本題考查了分子密堆積和氫鍵,以及典型的分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)。在SiO2晶體中每一個(gè)硅原子都與周圍的四個(gè)氧原子形成了四個(gè)硅氧鍵,并且不存在共用的情況,所以SiO2晶體中化學(xué)鍵的數(shù)目為硅原子數(shù)目的四倍。12 g SiO2晶體的物質(zhì)的量是0.2 mol,所以化學(xué)鍵的物質(zhì)的量為0.8 mol。 16.溴化碘是一種鹵素互化物,具有很高的化學(xué)活性,有許多性質(zhì)跟鹵素單質(zhì)相似。它在常溫下是深紅色固體,熔點(diǎn)41℃,沸點(diǎn)116℃,則固體溴化碘是________晶體,含有________鍵。 答案 分子 極性共價(jià) 解析 溴化碘(IBr)熔、沸點(diǎn)較低,由分子晶體的特性可知應(yīng)為分子晶體,是由兩種不同

22、的非金屬元素構(gòu)成的共價(jià)化合物,所含有的化學(xué)鍵為極性共價(jià)鍵。 17.已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190℃(2.02×105Pa),但它在180℃即開始升華。 (1)氯化鋁是________________(填“離子化合物”或“共價(jià)化合物”)。 (2)在500K和1.01×105Pa時(shí),它的蒸氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí))為11.92g·L-1,且已知它的結(jié)構(gòu)中有配位鍵,氯化鋁的化學(xué)式為________,結(jié)構(gòu)式為________。 (3)無(wú)水氯化鋁在空氣中強(qiáng)烈地“發(fā)煙”,其原因是______________________。 (4)設(shè)計(jì)一個(gè)更可靠的實(shí)驗(yàn),判別氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)

23、驗(yàn)是________________。 答案 (1)共價(jià)化合物 (2)Al2Cl6  (3)氯化鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽,與空氣中的水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生HCl,HCl在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙” (4)在一定條件下,將AlCl3晶體加熱至熔融,然后做導(dǎo)電實(shí)驗(yàn),若不導(dǎo)電,則AlCl3為共價(jià)化合物 解析 由題給數(shù)據(jù)可知氯化鋁的熔點(diǎn)較低,不可能是離子 化合物,只能是共價(jià)化合物。(1)因?yàn)槁然X的熔、沸點(diǎn)較低,所以屬于分子晶體,故氯化鋁是共價(jià)化合物。(2)M(氯化鋁)=11.92 g·L-1×22.4 L·mol-1=267 g·mol-1,所以氯化鋁的化學(xué)式為Al2Cl6,因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中有配位鍵,所以

24、其結(jié)構(gòu)式為 (3)氯化鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽,與空氣中的水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生HCl,HCl在空氣中形成酸霧而“發(fā)煙”。(4)判斷氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物,可在其熔融狀態(tài)下,試驗(yàn)其是否導(dǎo)電,若不導(dǎo)電,則為共價(jià)化合物。 1.下列分子晶體,關(guān)于熔、沸點(diǎn)高低的敘述中,正確的是(  ) A.Cl2>I2   B.SiCl4>CCl4 C.NH3CH3(CH2)2CH3 答案 B 解析 A、B選項(xiàng)屬于無(wú)氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況,相對(duì)分子質(zhì)量大的熔、沸點(diǎn)高;C選項(xiàng)屬于有氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況,存在氫鍵的熔、沸點(diǎn)高;D

25、選項(xiàng)屬于相對(duì)分子質(zhì)量相同,但分子結(jié)構(gòu)不同的情況,支鏈多的熔、沸點(diǎn)低。 2.氮化硼(BN)是一種新型結(jié)構(gòu)材料,具有超硬、耐磨、耐高溫等優(yōu)良特性,下列各組物質(zhì)熔化時(shí),所克服的微粒間作用與氮化硼熔化時(shí)克服的微粒間作用都相同的是(  ) A.硝酸鈉和金剛石      B.晶體硅和水晶 C.冰和干冰 D.苯和萘 答案 B 解析 由題意知BN、SiO2和晶體Si均為原子晶體,熔化時(shí)同種晶體類型克服的微粒間作用力相同。 3.二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其晶體模型如下圖所示。請(qǐng)認(rèn)真觀察該晶體模型后回答以下問(wèn)題: 二氧化硅的晶胞結(jié)構(gòu)

26、 (1)二氧化硅晶體中最小環(huán)為________元環(huán)。 (2)每個(gè)硅原子為________個(gè)最小環(huán)共有。 (3)每個(gè)最小環(huán)平均擁有________個(gè)硅原子、________個(gè)氧原子。 答案 (1)12 (2)12 (3) 1 解析 如將金剛石晶體中的碳原子換成硅原子,則可得到晶體硅。與金剛石晶體相比,晶體硅中原子半徑較大,Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)。如在每個(gè)Si—Si鍵中插入一個(gè)氧原子,則可得到SiO2晶體,即圖所示的晶體結(jié)構(gòu)。利用金剛石結(jié)構(gòu)所得結(jié)論,二氧化硅晶體中的最小環(huán)應(yīng)為12元環(huán)(6個(gè)氧原子和6個(gè)硅原子交替成環(huán));同理,每個(gè)硅原子為12個(gè)最小環(huán)共有;每個(gè)最小環(huán)平均擁有6×1/12

27、=1/2個(gè)硅原子和6×1/6=1個(gè)氧原子。 4.分子晶體中一定有共價(jià)鍵嗎?分子晶體熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵嗎? 答案 不一定,如稀有氣體晶體中只有分子間作用力而無(wú)化學(xué)鍵。分子晶體熔化時(shí)只破壞分子間作用力,不破壞共價(jià)鍵。 5.二氧化硅和二氧化碳的熔、沸點(diǎn)為何相差很大? 答案 SiO2為原子晶體,CO2為分子晶體,熔化時(shí)破壞的分別是為共價(jià)鍵和分子間作用力,故SiO2熔、沸點(diǎn)高,而CO2熔、沸點(diǎn)低。 1.下列敘述不正確的是(  ) A.由分子構(gòu)成的物質(zhì)其熔點(diǎn)一般較低 B.分子晶體在熔化時(shí),共價(jià)鍵沒(méi)有被破壞 C.分子晶體中一定存在共價(jià)鍵 D.分子晶體中分子間作用力越大,其化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)

28、定 答案 CD 解析 由分子構(gòu)成的物質(zhì),即分子晶體中存在兩種作用力,一種是分子內(nèi)部原子與原子間存在的共價(jià)鍵(稀有氣體除外),另一種是分子與分子間的作用力,當(dāng)分子晶體熔化或汽化時(shí),破壞的是分子間作用力而不是共價(jià)鍵,其溶于水時(shí)破壞的不一定是共價(jià)鍵,例如乙醇。 2.下列物質(zhì)中,屬于原子晶體的化合物是(  ) A.水晶    B.晶體硅   C.金剛石   D.干冰 答案 A 解析 晶體硅、金剛石是原子晶體,但不是化合物;干冰為分子晶體。 3.在40 GPa高壓下,用激光器加熱到1 800 K時(shí),人們成功制得原子晶體干冰,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2原子晶體相似,下列

29、說(shuō)法正確的是(  ) A.原子晶體干冰易汽化,可用作制冷劑 B.原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn) C.原子晶體干冰的硬度小,不能用作耐磨材料 D.1 mol原子晶體干冰中含2 mol C—O鍵 答案 B 解析 已制得原子晶體干冰,所以應(yīng)具有原子晶體的性質(zhì),熔、沸點(diǎn)高,硬度大。所以B正確。 4.有關(guān)晶體的敘述中正確的是(  ) A.在SiO2晶體中,由Si、O構(gòu)成的最小單元環(huán)中共有8個(gè)電子 B.在12 g金剛石中,含C—C共價(jià)鍵鍵數(shù)為4NA C.干冰晶體熔化只需克服分子間作用力 D.金屬晶體是由金屬原子直接構(gòu)成的 答案 C 解析 金剛石中每個(gè)C原子平均擁有2個(gè)C—C共價(jià)鍵

30、,12 g 金剛石中,C—C鍵數(shù)應(yīng)為2NA;金屬晶體是由金屬離子和自由電子形成的。 5.下列物質(zhì)的晶體中,不存在分子的是(  ) A.二氧化硅 B.二氧化硫 C.二氧化碳 D.二硫化碳 答案 A 解析 在SiO2、SO2、CO2、CS2中,只有SiO2屬于原子晶體,不存在分子。 6.干冰汽化時(shí),下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是(  ) A.分子內(nèi)共價(jià)鍵 B.分子間作用力 C.分子間的距離 D.分子內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng) 答案 BC 解析 分子晶體汽

31、化時(shí),只是分子間距離變大了,從而引起分子間作用力也發(fā)生變化,而分子本身并沒(méi)有變化。 7.CH4、NH3、H2O、HF的熔、沸點(diǎn)由大到小的關(guān)系是(  ) A.CH4、NH3、H2O、HF B.H2O、HF、NH3、CH4 C.HF、CH4、NH3、H2O D.HF、H2O、CH4、NH3 答案 B 解析 由于HF、H2O、NH3中存在氫鍵,故其熔、沸點(diǎn)比CH4高。 8.六氟化硫分子為正八面體構(gòu)型(分子結(jié)構(gòu)如圖),難溶于水,在高溫下仍有良好的絕緣性,在電器工業(yè)方面具有廣泛用途。下列推測(cè)正確的是(  ) A

32、.SF6各原子均達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B.SF6易燃燒生成SO2 C.SF6分子是含有極性鍵的非極性分子[D.SF6是原子晶體 答案 C 解析 據(jù)信息六氟化硫分子為正八面體構(gòu)型知SF6為分子晶體,而非原子晶體;據(jù)信息六氟化硫分子在高溫下仍有良好的絕緣性,說(shuō)明SF6不易燃;據(jù)圖示知S原子不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。綜上所述選C。 9.氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300℃反應(yīng)獲得。 (1)氮化硅屬于________晶體(填晶體類型)。 (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原子和Si原子不直接相連

33、,同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式:______。 (3)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Wo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),可得較高純度的氮化硅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________。 答案 (1)原子 (2)Si3N4 (3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl 解析 由于氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高,所以應(yīng)屬于原子晶體;第(2)問(wèn)可根據(jù)化合價(jià)S、輕松解出答案。 10. (1)上圖為干冰的晶胞結(jié)構(gòu),觀察圖形,確定在干冰中每個(gè)CO2分子周圍有   個(gè)與之緊鄰且等距離的CO2分子。 在干冰中撒入鎂粉,用紅熱的鐵棒引燃后,再蓋上另一塊干冰,出現(xiàn)

34、的現(xiàn)象為             ,反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________ ________________________________________________________________________。 (1) 下列三種晶體①CO2,②CS2,③SiO2的熔點(diǎn)由高到低的順序是________>______>________(用序號(hào)填空),其原因是 ________________________________________________________________________ ____________________

35、____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)12 鎂粉在干冰中繼續(xù)燃燒,發(fā)出耀眼的白光,并有黑色物質(zhì)生成 2Mg+CO22MgO+C (2)③ ②?、佟iO2是原子晶體,CO2、CS2是分子晶體,所以SiO2熔點(diǎn)最高;CO2和CS2組成和結(jié)構(gòu)相似,且CS2的相對(duì)分子質(zhì)量大于CO2的相對(duì)分子質(zhì)量,所以CS2的熔點(diǎn)高于CO2解析 (1)以晶胞中的任意一個(gè)頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以

36、通過(guò)該頂點(diǎn)的三條棱邊為坐標(biāo)軸建立起一個(gè)三維直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)原點(diǎn)的周圍可以無(wú)隙并置8個(gè)晶胞,這樣在每一個(gè)坐標(biāo)軸上都可以看到有兩個(gè)與坐標(biāo)原點(diǎn)上的CO2分子等距離的CO2分子,但是這些CO2分子與坐標(biāo)原點(diǎn)上的CO2分子的距離并不是最近的,其最近的CO2分子應(yīng)該是每一個(gè)晶胞的面心上的,共有12個(gè)這樣的CO2分子。 (2)一般來(lái)說(shuō),原子晶體的熔點(diǎn)高于分子晶體的熔點(diǎn),因?yàn)樵泳w熔化時(shí)要破壞共價(jià)鍵,而分子晶體熔化時(shí)只是克服分子間作用力,分子間作用力比共價(jià)鍵弱得多。如果同為分子晶體,當(dāng)分子的組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔、沸點(diǎn)越高。 11.下圖表示一些晶體中的某些結(jié)構(gòu),它們分

37、別是NaCl、CsCl、干冰、金剛石、石墨結(jié)構(gòu)中的某一種的某一部分。 (1)其中代表金剛石的是(填編號(hào)字母,下同)    ,其中每個(gè)碳原子與______個(gè)碳原子最接近且距離相等。金剛石屬于________晶體。 (2)其中代表石墨的是__________,其中每個(gè)正六邊形占有碳原子數(shù)平均為______個(gè)。 (3)其中代表NaCl的是________,每個(gè)Na+周圍與它最接近且距離相等的Na+有________個(gè)。 (4)代表CsCl的是________,它屬于________晶體,每個(gè)Cs+與______個(gè)Cl-緊鄰。 (5)代表干冰的是________,它屬于_____

38、___晶體,每個(gè)CO2分子與______個(gè)CO2分子緊鄰。 答案 (1)D 4 原子 (2)E 2 (3)A 12 (4)C 離子 8 (5)B 分子 12 解析 根據(jù)不同物質(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)辨別圖形所代表的物質(zhì)。 NaCl晶體是簡(jiǎn)單立方單元,每個(gè)Na+與6個(gè)Cl-緊鄰,每個(gè)Cl-又與6個(gè)Na+緊鄰,但觀察Na+與距離最近且等距離的Na+數(shù)時(shí)要拋開Cl-,從空間結(jié)構(gòu)上看是12個(gè)Na+,即x、y、z軸面上各有4個(gè)Na+。 CsCl晶體由Cs+、Cl-分別構(gòu)成立方結(jié)構(gòu),但Cs+組成立方體的中心有1個(gè)Cl-,Cl-組成的立方體中心又鑲?cè)?個(gè)Cs+,可稱為“體心立方”結(jié)構(gòu)。Cl-緊鄰8個(gè)Cs+,Cs+緊鄰8個(gè)Cl-。 干冰也是立方體結(jié)構(gòu),但在立方體每個(gè)正方形面的中央都有另一個(gè)CO2分子也組成立方結(jié)構(gòu),彼此相互套入面的中心。每個(gè)CO2分子在三維空間里,x、y、z三個(gè)面各緊鄰4個(gè)CO2分子,共12個(gè)CO2分子。 金剛石的基本單元是正四面體。每個(gè)碳原子緊鄰4個(gè)其他碳原子。石墨的片層由正六邊形結(jié)構(gòu)組成,每個(gè)碳原子緊鄰另外3個(gè)碳原子,每個(gè)碳原子為三個(gè)六邊形共用,即每個(gè)六邊形占有1個(gè)碳原子的各1/3,所以大的結(jié)構(gòu)中每個(gè)六邊形占有的碳原子數(shù)是6×=2個(gè)。

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