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苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体第2课时学案及答案
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这是一份苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体第2课时学案及答案，共9页。学案主要包含了学习目标，合作探究，学习情境，新知生成，核心突破，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
1.了解分子晶体的概念,能描述典型分子晶体的结构特点,能辨识常见的分子晶体。
2.能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。
3.了解金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体的共性与个性,学会晶体类型的判断方法,学会比较晶体的熔、沸点。
【合作探究】
任务1 分子晶体
【学习情境】
干冰是固态的二氧化碳。干冰作为冷藏保鲜剂,温度低、环保、干净、无污染,运输、使用方便,成本低。且干冰升华成干燥的二氧化碳气体有隔氧防腐作用,所以能保持食品长久不变质。除了冷藏保鲜的作用,干冰在医疗、化工、工业清洗、食品、娱乐领域等方面均有重要作用。干冰是一种分子晶体,分子晶体的构成微粒是什么?分子晶体的物理特性有哪些?常见的分子晶体有哪些?
【新知生成】
1.概念及微粒间的作用
(1)概念:分子通过 构成的固态物质,称为分子晶体。
(2)构成微粒: 。
(3)微粒间的作用:分子晶体中相邻分子之间以 相互作用。
2.物理特性
由于分子间作用力较弱,分子晶体一般硬度较 ,熔点较 。
3.典型的分子晶体
(1)所有 ,如水、硫化氢、氨、甲烷等。
(2)部分 ,如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳-60(C60)等。
(3)部分 ,如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)几乎所有的 ,如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)绝大多数 的晶体,如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
4.干冰的结构特征
干冰晶胞如图所示:
(1)构成干冰晶体的结构微粒是 ,微粒间的相互作用力是 。
(2)独立存在的CO2分子占据着立方体的 个顶点和 个面的中心位置。每个CO2分子周围,离该分子最近且距离相等的CO2分子有 个。每个晶胞中有 个CO2分子。
【答案】1.(1)分子间作用力 (2)分子 (3)分子间作用力
2.小 低 3.(1)非金属氢化物 (2)非金属单质 (3)非金属氧化物 (4)酸 (5)有机物 4.(1)CO2分子 范德华力 (2)8 6 12 4
【核心突破】
典例1 下列物质中,属于分子晶体的是( )
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 ⑤磷酸
A.②④⑤ B.①②④ C.②③④⑤ D.①②③⑤
【答案】A
【解析】由常见分子晶体对应的物质类别可知,碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。
典例2 白磷分子中P—P键易断开,若1个白磷分子中每个P—P键均断开插入1个氧原子,则一共可结合 个氧原子,这样得到磷的一种氧化物,其分子式为 。由C、H、N三种元素组成的某化合物,其分子内含4个氮原子,且4个氮原子排成内空的正四面体(同白磷),每2个氮原子间都有1个碳原子,且分子内无C—C和C=C,则该化合物的分子式为 。
【答案】6 P4O6 C6H12N4
【解析】在白磷分子空间结构图中,分子内共有6个P—P键,可嵌入6个O原子,分子式为P4O6;同理4个N原子也可构成正四面体,在N—N之间嵌入6个C原子,因无C—C和C=C,为满足碳4价,化合物分子应由4个N原子和6个CH2组成,故分子式为C6H12N4。
归纳总结 分子晶体的判断方法
1.从构成判断:构成微粒为分子(单原子分子、双原子分子、多原子分子)。
2.从微粒间作用力判断:微粒间作用力为氢键或范德华力。
3.从类别判断:共价化合物大多形成分子晶体,离子化合物不形成分子晶体。
4.从性质判断:具有较低的熔、沸点及较小的硬度,且液态时不导电。
训练1 下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
【答案】B
【解析】分子晶体的构成微粒为分子,分子内部以共价键结合,分子间存在分子间作用力。HD属于分子晶体,但为单质,A项错误;PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体,且均为化合物,B项正确;C60属于分子晶体,但为单质,C项错误;Na2S中含有离子键,不属于分子晶体,D项错误。
训练2 最近发现一种由M、N两种原子构成的气态团簇分子,如下图所示。实心球 表示N原子,空心球 表示M原子,则它的化学式为( )
A.M4N4 B.MN C.M14N13 D.M4N5
【答案】C
【解析】该物质为气态团簇分子,故属于分子晶体。与离子晶体、原子晶体不同,它不存在共用与均摊问题,因此该物质的化学式就是其分子式。
任务2 晶体的共性与个性
【新知生成】
1.石墨晶体
(1)结构特点:二维网状结构,在石墨的二维结构平面内,每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合,形成 ;层与层之间靠 相结合。
(2)晶体类型:石墨晶体中,既有 ,又有 ,属于 。
(3)物理性质:熔点 ,具有 性、良好的润滑性等。
2.晶体的共性
不同的晶体具有以下共性:
(1)晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的,例如具有相同的密度、相同的化学组成等。
(2)晶体总能自发地形成多面体外形。
(3)晶体都具有 的熔点。
3.晶体的个性比较
【答案】1.(1)六元环层 分子间作用力 (2)共价键 分子间作用力 混合晶体 (3)很高 导电
2.(3)确定 3.原子 分子 分子间作用力 很高 较低 很大 较小 不导电
【核心突破】
典例3 下列晶体性质的比较中,错误的是( )
A.熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.沸点:NH3>PH3
C.硬度:白磷>冰>二氧化硅
D.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4
【答案】C
【解析】因原子半径:C碳化硅>晶体硅,A项正确;NH3分子间含有氢键,沸点较高,则沸点:NH3>PH3,B项正确;二氧化硅为共价晶体,硬度最大,C项错误;SiI4、SiBr4、SiCl4均为分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高,则熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4,D项正确。
典例4 现有几组物质的熔点(℃)数据如下表所示:
据此回答下列问题:
(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高。
①A组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是 。
②硅的熔点低于二氧化硅,是由于 。
③硼晶体的硬度与硅晶体相对比: 。
(2)B组晶体中存在的作用力是 ,其共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性
③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为 ,MgO晶体的熔点高于三者,其原因为 。
【答案】(1)①共价 共价键 ②Si—Si键键能小于Si—O键键能 ③硼晶体的硬度大于硅晶体 (2)金属键 ①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)NaCl>KCl>RbCl MgO晶体为离子晶体,离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高
【解析】(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于共价晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。
(2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质。
(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间存在氢键。
(4)D组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。
(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,所带电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。
归纳总结 1.晶体类型的5种判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。
②共价晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。
③分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用是分子间作用力。
④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。
(2)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高。
②共价晶体熔点很高。
③分子晶体熔点低。
④金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体硬度较大,硬而脆。
②共价晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。
[注意] (1)常温下为气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)石墨属于混合晶体,但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10-10 m,比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10-10 m)短,所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素,但属于分子晶体,熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。
2.分类比较晶体的熔、沸点
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律
共价晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参与比较。
(2)共价晶体
由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石>石英>碳化硅>硅。
(3)离子晶体
一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的熔、沸点就越高。如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②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>CH4,F2 训练3 下列说法不正确的是( )
A.金刚石、NaCl、H2O、HCl晶体的熔点依次降低
B.I2低温下就能升华,说明碘原子间的共价键较弱
C.硫酸钠在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性
D.干冰和石英晶体的物理性质差别很大的原因是晶体类型不同
【答案】B
【解析】一般晶体的熔、沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,金刚石为共价晶体,NaCl是离子晶体,H2O、HCl 为分子晶体,含有氢键的分子晶体熔、沸点较高,H2O中含有氢键,HCl不含氢键,则金刚石、NaCl、H2O、HCl 晶体的熔点依次降低,A项正确;碘升华与分子间作用力有关,与化学键无关,B项错误;含有自由移动离子的离子化合物能导电,硫酸钠为离子晶体,熔融状态下离子键被削弱,电离出自由移动的阴阳离子,能导电,C项正确;干冰和石英都是共价化合物,但是干冰为分子晶体,石英为共价晶体,物理性质差异较大,D项正确。
训练4 下列分子晶体在熔化时,只破坏范德华力的是 ,既破坏范德华力,又破坏氢键的是 。(填序号)
①H2 ②O2 ③P4(白磷) ④SO2 ⑤CO2 ⑥H2O2 ⑦HF ⑧H2N—CH2CH2COOH ⑨H3PO4 ⑩C2H6
【答案】①②③④⑤⑩ ⑥⑦⑧⑨
【解析】有氢键的分子晶体,其分子中应含有H—F键、H—O键、H—N键中的任何一种,在熔化时其中的氢键被破坏。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列各组物质,按沸点降低顺序排列的一组是( )
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
【答案】D
【解析】A、C两项中HF和H2O均可形成分子间氢键,沸点反常得高;对于结构相似的物质,B项中物质的沸点随相对分子质量的增加而增大;D项中物质的沸点依次降低。
2.NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:4NH3+3F2 NF3+3NH4F。所列化学方程式中的5种物质所属的晶体类型中没有( )
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
【答案】C
【解析】Cu是金属,属于金属晶体,NH4F是盐,属于离子晶体,NH3、F2、NF3都属于分子晶体。
3.下列关于物质熔、沸点的高低顺序排列正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.HI>HBr>HCl>HF
C.邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
D.CH3CH2CH2CH2CH3>C(CH3)4
【答案】D
【解析】金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅都是共价晶体,原子半径:O二氧化硅>碳化硅>晶体硅,A项错误;同类型分子晶体的相对分子质量越大,熔、沸点越高,但是HF分子间存在氢键,沸点反常,因此熔、沸点:HF>HI>HBr>HCl,B项错误;邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键,使熔、沸点偏低,而对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键,使熔、沸点偏高,故对羟基苯甲酸的沸点比邻羟基苯甲酸的高,C项错误;同分异构体中支链越多的熔、沸点越低,即CH3CH2CH2CH2CH3>C(CH3)4,D项正确。
4.观察下列几种晶体的晶胞结构模型图,回答下列问题:
(1)三种晶体的晶体类型是 。
(2)每个干冰晶胞中含有CO2分子的个数为 。
(3)三种晶体在熔化(或升华)时,都需要破坏的作用力是 (填字母)。
A.共价键 B.氢键 C.范德华力 D.离子键
(4)由I2、CO2、H2O在常温下的状态推断,三种晶体的熔、沸点高低顺序为 。
【答案】(1)分子晶体 (2)4 (3)C (4)I2>H2O>CO2晶体类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
结
构
构成
微粒
阴、阳离子
金属阳离子、自由电子
微粒间
作用力
离子键
共价键
金属键
性
质
熔、沸点
较高
有高、有低
硬度
较大
有高、有低
导电性
熔融状态或水溶液能导电
熔融不导电、溶于水有的导电有的不导电
良导体
典型实例
NaOH、NH4Cl
金刚石、二氧化硅
P4、干冰、冰
钠、铝、铁等或合金
A组
B组
C组
D组
金刚石:3550
Li:181
HF:-83
NaCl
硅晶体:1410
Na:98
HCl:-115
KCl
硼晶体:2300
K:64
HBr:-89
RbCl
二氧化硅:1732
Rb:39
HI:-51
MgO:2800
1.了解分子晶体的概念,能描述典型分子晶体的结构特点,能辨识常见的分子晶体。
2.能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。
3.了解金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体的共性与个性,学会晶体类型的判断方法,学会比较晶体的熔、沸点。
【合作探究】
任务1 分子晶体
【学习情境】
干冰是固态的二氧化碳。干冰作为冷藏保鲜剂,温度低、环保、干净、无污染,运输、使用方便,成本低。且干冰升华成干燥的二氧化碳气体有隔氧防腐作用,所以能保持食品长久不变质。除了冷藏保鲜的作用,干冰在医疗、化工、工业清洗、食品、娱乐领域等方面均有重要作用。干冰是一种分子晶体,分子晶体的构成微粒是什么?分子晶体的物理特性有哪些?常见的分子晶体有哪些?
【新知生成】
1.概念及微粒间的作用
(1)概念:分子通过 构成的固态物质,称为分子晶体。
(2)构成微粒: 。
(3)微粒间的作用:分子晶体中相邻分子之间以 相互作用。
2.物理特性
由于分子间作用力较弱,分子晶体一般硬度较 ,熔点较 。
3.典型的分子晶体
(1)所有 ,如水、硫化氢、氨、甲烷等。
(2)部分 ,如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳-60(C60)等。
(3)部分 ,如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)几乎所有的 ,如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)绝大多数 的晶体,如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
4.干冰的结构特征
干冰晶胞如图所示:
(1)构成干冰晶体的结构微粒是 ,微粒间的相互作用力是 。
(2)独立存在的CO2分子占据着立方体的 个顶点和 个面的中心位置。每个CO2分子周围,离该分子最近且距离相等的CO2分子有 个。每个晶胞中有 个CO2分子。
【答案】1.(1)分子间作用力 (2)分子 (3)分子间作用力
2.小 低 3.(1)非金属氢化物 (2)非金属单质 (3)非金属氧化物 (4)酸 (5)有机物 4.(1)CO2分子 范德华力 (2)8 6 12 4
【核心突破】
典例1 下列物质中,属于分子晶体的是( )
①二氧化硅 ②碘 ③食盐 ④蔗糖 ⑤磷酸
A.②④⑤ B.①②④ C.②③④⑤ D.①②③⑤
【答案】A
【解析】由常见分子晶体对应的物质类别可知,碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。
典例2 白磷分子中P—P键易断开,若1个白磷分子中每个P—P键均断开插入1个氧原子,则一共可结合 个氧原子,这样得到磷的一种氧化物,其分子式为 。由C、H、N三种元素组成的某化合物,其分子内含4个氮原子,且4个氮原子排成内空的正四面体(同白磷),每2个氮原子间都有1个碳原子,且分子内无C—C和C=C,则该化合物的分子式为 。
【答案】6 P4O6 C6H12N4
【解析】在白磷分子空间结构图中,分子内共有6个P—P键,可嵌入6个O原子,分子式为P4O6;同理4个N原子也可构成正四面体,在N—N之间嵌入6个C原子,因无C—C和C=C,为满足碳4价,化合物分子应由4个N原子和6个CH2组成,故分子式为C6H12N4。
归纳总结 分子晶体的判断方法
1.从构成判断:构成微粒为分子(单原子分子、双原子分子、多原子分子)。
2.从微粒间作用力判断:微粒间作用力为氢键或范德华力。
3.从类别判断:共价化合物大多形成分子晶体,离子化合物不形成分子晶体。
4.从性质判断:具有较低的熔、沸点及较小的硬度,且液态时不导电。
训练1 下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
【答案】B
【解析】分子晶体的构成微粒为分子,分子内部以共价键结合,分子间存在分子间作用力。HD属于分子晶体,但为单质,A项错误;PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体,且均为化合物,B项正确;C60属于分子晶体,但为单质,C项错误;Na2S中含有离子键,不属于分子晶体,D项错误。
训练2 最近发现一种由M、N两种原子构成的气态团簇分子,如下图所示。实心球 表示N原子,空心球 表示M原子,则它的化学式为( )
A.M4N4 B.MN C.M14N13 D.M4N5
【答案】C
【解析】该物质为气态团簇分子,故属于分子晶体。与离子晶体、原子晶体不同,它不存在共用与均摊问题,因此该物质的化学式就是其分子式。
任务2 晶体的共性与个性
【新知生成】
1.石墨晶体
(1)结构特点:二维网状结构,在石墨的二维结构平面内,每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合,形成 ;层与层之间靠 相结合。
(2)晶体类型:石墨晶体中,既有 ,又有 ,属于 。
(3)物理性质:熔点 ,具有 性、良好的润滑性等。
2.晶体的共性
不同的晶体具有以下共性:
(1)晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的,例如具有相同的密度、相同的化学组成等。
(2)晶体总能自发地形成多面体外形。
(3)晶体都具有 的熔点。
3.晶体的个性比较
【答案】1.(1)六元环层 分子间作用力 (2)共价键 分子间作用力 混合晶体 (3)很高 导电
2.(3)确定 3.原子 分子 分子间作用力 很高 较低 很大 较小 不导电
【核心突破】
典例3 下列晶体性质的比较中,错误的是( )
A.熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.沸点:NH3>PH3
C.硬度:白磷>冰>二氧化硅
D.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4
【答案】C
【解析】因原子半径:C
典例4 现有几组物质的熔点(℃)数据如下表所示:
据此回答下列问题:
(1)由表格可知,A组熔点普遍偏高。
①A组属于 晶体,其熔化时克服的粒子间的作用力是 。
②硅的熔点低于二氧化硅,是由于 。
③硼晶体的硬度与硅晶体相对比: 。
(2)B组晶体中存在的作用力是 ,其共同的物理性质是 (填序号)。
①有金属光泽 ②导电性
③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于 。
(4)D组晶体可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体中NaCl、KCl、RbCl的熔点由高到低的顺序为 ,MgO晶体的熔点高于三者,其原因为 。
【答案】(1)①共价 共价键 ②Si—Si键键能小于Si—O键键能 ③硼晶体的硬度大于硅晶体 (2)金属键 ①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④ (5)NaCl>KCl>RbCl MgO晶体为离子晶体,离子所带电荷数越多,半径越小,晶格能越大,熔点越高
【解析】(1)A组由非金属元素组成,熔点最高,属于共价晶体,熔化时需破坏共价键。由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高,硬度大。
(2)B组都是金属,存在金属键,具有金属晶体的性质。
(3)C组卤化氢晶体属于分子晶体,HF熔点高是由于分子之间存在氢键。
(4)D组是离子化合物,熔点高,具有离子晶体的性质。
(5)晶格能与离子电荷数和离子半径有关,所带电荷越多,半径越小,晶格能越大,晶体熔点越高。
归纳总结 1.晶体类型的5种判断方法
(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
①离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。
②共价晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。
③分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用是分子间作用力。
④金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。
(2)依据物质的分类判断
①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。
④金属单质是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
①离子晶体的熔点较高。
②共价晶体熔点很高。
③分子晶体熔点低。
④金属晶体多数熔点高,但也有少数熔点相当低。
(4)依据导电性判断
①离子晶体溶于水及熔融状态时能导电。
②共价晶体一般为非导体。
③分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。
④金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
①离子晶体硬度较大,硬而脆。
②共价晶体硬度大。
③分子晶体硬度小且较脆。
④金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。
[注意] (1)常温下为气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)石墨属于混合晶体,但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10-10 m,比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10-10 m)短,所以熔、沸点高于金刚石。
(3)AlCl3晶体中虽含有金属元素,但属于分子晶体,熔、沸点低(熔点190 ℃)。
(4)合金的硬度比其成分金属大,熔、沸点比其成分金属低。
2.分类比较晶体的熔、沸点
(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律
共价晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、镓、铯等熔、沸点很低,金属晶体一般不参与比较。
(2)共价晶体
由共价键形成的共价晶体中,原子半径小的键长短,键能大,晶体的熔、沸点高。如熔点:金刚石>石英>碳化硅>硅。
(3)离子晶体
一般地说,阴、阳离子所带电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其晶体的熔、沸点就越高。如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。
(4)分子晶体
①分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体熔、沸点反常。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②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>CH4,F2
A.金刚石、NaCl、H2O、HCl晶体的熔点依次降低
B.I2低温下就能升华,说明碘原子间的共价键较弱
C.硫酸钠在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性
D.干冰和石英晶体的物理性质差别很大的原因是晶体类型不同
【答案】B
【解析】一般晶体的熔、沸点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,金刚石为共价晶体,NaCl是离子晶体,H2O、HCl 为分子晶体,含有氢键的分子晶体熔、沸点较高,H2O中含有氢键,HCl不含氢键,则金刚石、NaCl、H2O、HCl 晶体的熔点依次降低,A项正确;碘升华与分子间作用力有关,与化学键无关,B项错误;含有自由移动离子的离子化合物能导电,硫酸钠为离子晶体,熔融状态下离子键被削弱,电离出自由移动的阴阳离子,能导电,C项正确;干冰和石英都是共价化合物,但是干冰为分子晶体,石英为共价晶体,物理性质差异较大,D项正确。
训练4 下列分子晶体在熔化时,只破坏范德华力的是 ,既破坏范德华力,又破坏氢键的是 。(填序号)
①H2 ②O2 ③P4(白磷) ④SO2 ⑤CO2 ⑥H2O2 ⑦HF ⑧H2N—CH2CH2COOH ⑨H3PO4 ⑩C2H6
【答案】①②③④⑤⑩ ⑥⑦⑧⑨
【解析】有氢键的分子晶体,其分子中应含有H—F键、H—O键、H—N键中的任何一种,在熔化时其中的氢键被破坏。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列各组物质,按沸点降低顺序排列的一组是( )
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
【答案】D
【解析】A、C两项中HF和H2O均可形成分子间氢键,沸点反常得高;对于结构相似的物质,B项中物质的沸点随相对分子质量的增加而增大;D项中物质的沸点依次降低。
2.NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:4NH3+3F2 NF3+3NH4F。所列化学方程式中的5种物质所属的晶体类型中没有( )
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
【答案】C
【解析】Cu是金属,属于金属晶体,NH4F是盐,属于离子晶体,NH3、F2、NF3都属于分子晶体。
3.下列关于物质熔、沸点的高低顺序排列正确的是( )
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.HI>HBr>HCl>HF
C.邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
D.CH3CH2CH2CH2CH3>C(CH3)4
【答案】D
【解析】金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅都是共价晶体,原子半径:O
4.观察下列几种晶体的晶胞结构模型图,回答下列问题:
(1)三种晶体的晶体类型是 。
(2)每个干冰晶胞中含有CO2分子的个数为 。
(3)三种晶体在熔化(或升华)时,都需要破坏的作用力是 (填字母)。
A.共价键 B.氢键 C.范德华力 D.离子键
(4)由I2、CO2、H2O在常温下的状态推断,三种晶体的熔、沸点高低顺序为 。
【答案】(1)分子晶体 (2)4 (3)C (4)I2>H2O>CO2晶体类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
结
构
构成
微粒
阴、阳离子
金属阳离子、自由电子
微粒间
作用力
离子键
共价键
金属键
性
质
熔、沸点
较高
有高、有低
硬度
较大
有高、有低
导电性
熔融状态或水溶液能导电
熔融不导电、溶于水有的导电有的不导电
良导体
典型实例
NaOH、NH4Cl
金刚石、二氧化硅
P4、干冰、冰
钠、铝、铁等或合金
A组
B组
C组
D组
金刚石:3550
Li:181
HF:-83
NaCl
硅晶体:1410
Na:98
HCl:-115
KCl
硼晶体:2300
K:64
HBr:-89
RbCl
二氧化硅:1732
Rb:39
HI:-51
MgO:2800
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