【教学课件】第2节 分子晶体与共价晶体 第3课时 示范课件

第3课时分子晶体与共价晶体第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体温故知新1.具有共价键的晶体叫做共价晶体，这种说法对么？不对，像H2O、Cl2、CO2等分子都有共价键，它们的晶体却是分子晶体。2.分子晶体和共价晶体中每个粒子周围紧邻的粒子数都有12个，这种说法对么？不对，分子晶体中多数满足分子密堆积，而像H2O这样存在分子间氢键的分子，需满足氢键的方向性，紧邻的水分子数只有4个。共价晶体需满足共价键的方向性，紧邻的原子数一定不会是12。三、分子晶体与共价晶体整合提高分子晶体与共价晶体的比较晶体类型分子晶体共价晶体构成粒子粒子间作用力是否存在分子熔化时破坏的作用力熔点熔点的比较方法晶体类型分子晶体共价晶体构成粒子分子原子粒子间作用力分子间作用力共价键是否存在分子是否熔化时破坏的作用力分子间作用力共价键熔点较低很高熔点的比较方法相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高；若有分子间氢键，熔点显著提高原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高晶体类型分子晶体共价晶体硬度溶解性导电性代表物三、分子晶体与共价晶体整合提高分子晶体与共价晶体的比较晶体类型分子晶体共价晶体硬度较小很大溶解性相似相溶，取决于溶剂分子和溶质分子是否有极性；溶质与溶剂分子若能形成氢键，溶解度显著增加一般难溶于溶剂导电性一般不导电一般不导电代表物H2O、Cl2、CO2金刚石、硅、碳化硅、二氧化硅典型例题例1.科研人员发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示。顶角和面心的原子是Ti，棱的中心和体心的原子是C，它的化学式是（

）A.TiC B.Ti13C14C.Ti4C7 D.Ti14C13

解析

本题要特别注意审题，图示为一个团簇分子，而非一个晶胞。因此在计算原子数量时无需乘以系数进行平均。Ti的顶角8个加面心的6个，共14个，C的棱心12加体心的1个，共13个，故化学式为Ti14C13。D典型例题例2.SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下判断：①SiCl4是分子晶体；②常温常压下SiCl4不是气体；③SiCl4分子是由极性键构成的非极性分子；④SiCl4熔点高于CCl4。其中正确的是A.只有① B.只有①②C.只有②③ D.①②③④解析

由题意知SiCl4中Si为sp3杂化，SiCl4为正四面体的分子，因此①正确；Si-Cl键为极性键，四个Si-Cl键的矢量和为0，故它是非极性分子，③正确；SiCl4的相对分子量大于CCl4，范德华力更强，熔沸点更高，常温常压下CCl4是液体，故②④正确。D典型例题例3.如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是：A.水分子间存在O-H···O作用力

B.冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1:4C.冰融化要破坏范德华力和氢键

D.液态水结成冰时体积变大与氢键具有方向性有关B典型例题解析

B项，由图可知，冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，其中两个O-H与另两个水分子的O形成氢键，自己O原子上的两对孤对电子分别与另外两个水分子的O-H形成氢键。由上可知，每个水分子周围形成了4个氢键，但是特别注意，这个氢键为两个水分子共有，故每个水分子平均占有的氢键数为4×1/2=2个，因此冰中水分子与氢键的数目之比为1:2。典型例题例4.已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法不正确的是（

）A.该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D.该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构D典型例题解析

A项，由构成该晶体的微粒间只以单键结合可知该晶体属于共价晶体。化学键比金刚石的碳碳键更牢固，可由两个角度推知：一是宏观性质，硬度比金刚石还大，性质反映结构，二是共价键键长，氮原子半径小于碳原子，故C-N键键长小于C-C键键长，C-N键键能大于C-C键键能。B项和C项，碳和氮的价电子数分别为4、5，需共用4对、3对电子达到八电子稳定结构。而该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子（类比SiO2）恰好满足该条件。D项，晶体中存在C-N键，它是极性键。典型例题例5.解释下列物质性质的变化规律与物质结构的因果关系时，与化学键强弱无关的是（

）A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低C.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐提高D.硅的熔、沸点小于金刚石的熔、沸点C典型例题解析

A项，卤化氢受热分解时，断裂的化学键是H-X键，卤原子半径越大，键长越长，键能越小，越容易发生断裂。B项，卤化钠均为由钠离子和卤离子组成，彼此靠离子键维系在一起，熔化时阴阳离子要克服彼此的束缚，破坏的作用力是离子键。C项，卤素单质均为分子晶体，熔化沸腾破坏的是分子间作用力，与化学键强弱无关。D项，硅和金刚石均为共价晶体，熔化沸腾破坏的是共价键，键能越大，熔、沸点越高。课堂练习1.下列物质固态时，一定是分子晶体的是（

）A.非金属氧化物

B.非金属单质C.金属氧化物

D.非金属氢化物D解析

解题思路：在相应的物质类别中看能否举出反例。A项，非金属氧化物中如SiO2是共价晶体；B项，非金属单质中碳的单质金刚石是共价晶体；C项，金属氧化物如刚玉（Al2O3）是共价晶体；D项，所有非金属氢化物都是分子晶体。课堂练习2.SiO2晶体是空间立体网状结构，如图所示。关于SiO2晶体的说法中，不正确的是（

）A.1molSiO2晶体中含2molSi-O键

B.晶体中Si、O原子个数比为1:2C.晶体中Si、O原子最外电子均满足8电子稳定结构D.晶体中最小环上的原子数为12A课堂练习解析

A项，1molSiO2中，有1molSi原子，由晶体结构可知，每个Si与周围的4个O相连

，故有4个Si-O键，因此1molSiO2中有4molSi-O键；B项，晶体中Si、O两种原子的个数比必定等于宏观物质化学式中Si、O的个数比为1:2，因宏观微观是统一的。C项，Si的价电子数为4，O为6，Si、O分别形成4个、2个共价键后，原子最外层均满足8电子结构；D项，晶体中最小的环由6个Si和6个O交替排列连接而成。课堂练习3.根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，不正确的是（

）A.SiCl4是分子晶体B.单质B是共价晶体C.AlCl3加热能升华D.单质B熔化需破坏分子间作用力DAlCl3SiCl4单质B熔点/℃190-682300沸点/℃182.7572500解析

AlCl3和SiCl4的熔、沸点较低，为分子晶体，单质B的熔、沸点很高，为共价晶体，A项和B项正确。AlCl3的沸点低于熔点，故加热时会直接升华。B为共价晶体，晶体中无分子，熔化时需破坏的作用力是共价键。课堂练习4.下表是某些共价晶体的熔点和硬度。分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（

）A.构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高B.构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高C.构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大D.构成共价晶体的原子的相对原子质量越大，晶体的硬度越大B共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211硬度109.59.57.06.56.0课堂练习解析

A项，金刚石仅有碳原子一种，熔点比两种原子的氮化硼和碳化硅都高，不正确；B项和C项，原子半径自左向右逐渐减小，同主族自上而下逐渐增大。对于共价键来说，一般键长越短，键能越大，共价晶体的熔点越高，硬度越大，B与表中数据一致，B正确，C恰好相反，错误。D项，相对原子质量Ge>Si>C，但硬度Ge最小，故错误。共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211硬度109.59.57.06.56.0课堂练习5.在40GPa高压下，用激光器加热到1800K时，人们成功制得共价晶体干冰，其结构和性质与SiO2共价晶体相似，下列说法正确的是（

）A.共价晶体干冰易升华，可用作制冷剂B.共价晶体干冰有很高的熔点和沸点C.共价晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D.共价晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应E.1mol共价干冰中含有4molC-O键F.分子晶体CO2向共价晶体CO2的转化属于化学变化

BDEF课堂练习解析

A、B、C三项，共价晶体具有熔点高、硬度大的特征，因此其不易升华，不能做制冷剂，可以做耐磨材料。D项，SiO2作为酸性氧化物可与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，题干说共价CO2的性质与SiO2相似，因此推知共价晶体干冰也可以与氢氧化钠反应。E项，SiO2共价晶体中每个Si与4个O形成4个Si-O键，1molSiO2中含有4molSi-O键，题干说共价CO2的结构与SiO2相似，因此推知1mol共价晶体干冰中含有4molC-O键。F项，分子晶体CO2向共价晶体CO2的转化过程中包含了CO2分子中碳氧双键的断裂和共价晶体CO2新的碳氧单键的形成，二者结构、化学键不同，属于化学转化。课堂练习6.第IIIA、VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。（1）在GaN晶体中，每个Ga原子与_____个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为_____________，GaN属于______晶体。解析

题干说GaN晶体结构与单晶硅类似，因此类比单晶硅作答GaN的结构。单晶硅中每个Si原子与4个Si原子相连，与同一个Si原子相连的Si原子构成的空间结构为正四面体，单晶硅是共价晶体。4正四面体共价课堂练习6.第IIIA、VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs