第15讲 3.3分子晶体（含答案）-2024年高中化学同步精讲义（选择性必修二）

第15讲3.3分子晶体（含答案）-2024年高中化学同步精品讲义（选择性必修二）第15课分子晶体1.学会判断分子晶体。2.了解分子晶体的性质。一、分子晶体的结构1．概念及微粒间的作用力(1)概念：只含的晶体称为分子晶体。(2)构成分子晶体的微粒：(3)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力（和）相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。2．分子晶体的结构特征——堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有，无有和分子间，它具有方向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，留有相当大的空隙堆积方式分子看作球时，层与层间对分子看作球时，层与层间对举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等【特别提醒】金刚石、二氧化硅不是分子晶体。二、分子晶体的性质1.分子晶体的物理特性①分子晶体具有熔、沸点较。②硬度较。③固态导电。2.分子晶体熔沸点低的原因分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较，密度较，硬度较，易熔化和挥发。所有在常温下呈的物质、常温下呈的物质(除汞外)、易升华的物质都属于分子晶体，熔化时，一般只破坏、（作用力较弱），不破坏。3.分子晶体的熔、沸点比较①分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越，物质熔化或汽化时需要的能量就越，物质的熔、沸点就越。②比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的。A.组成和结构相似的物质，相对分子质量越，范德华力越，熔、沸点越。如O2N2，HIHBrHCl。B.相对分子质量相等或相近时，分子的范德华力大，熔、沸点，如CON2。C.能形成的物质，熔、沸点较。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3。D.烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的，熔、沸点,如C2H6CH4,C2H5ClCH3Cl,CH3COOH>HCOOH。E.在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越，熔沸点越，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香化合物苯环上的同分异构体一般按照“位>位>位”的顺序。4.分子晶体的导电性分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子，因而不能导电，易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质自身不能导电。三、两种典型分子晶体的组成和结构1.冰（分子非密堆积形式）①冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有，冰晶体主要是水分子依靠而形成的。②氢键的方向性→1个水分子与周围个水分子相结合→水分子中的③氢键H—O…H较→分子间距离增并在水分子中间留有空隙→冰的密度比液态水的。当冰刚刚融化为液态水时冰的结构部分解体→水分子间的空隙减→密度反而增超过4℃时分子间距离→密度渐渐④为什么水在4℃时的密度最大？氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小，所以4℃时水的密度最大。2.干冰(分子密堆积形式)①分子间作用力为范德华力。②CO2的晶胞类型为面心立方结构。③④每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有12个(同层、上层、下层各4个)。⑤无数个CO2晶胞在空间“无隙并置”形成CO2晶体。【思考与讨论p80】参考答案在硫化氢晶体中，分子与分子之间以范德华力相结合，分子的排列特征是分子密堆积，即一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。在冰晶体中，分子与分子之间主要以氢键相结合，而氢键具有方向性和饱和性，一个水分子的氧原子只能与另外两个水分子的氢原子形成氢键，该水分子的两个氢原子只能分别与另外的水分子的氧原子形成氢键，所以一个水分子周围只有4个紧邻分子。四、分子晶体的判断1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成分子晶体的微粒是，微粒间的作用力是。2.依据晶体的熔点判断：分子晶体熔点，常在数百度以下甚至更低温度。3.依据晶体的导电性判断：分子晶体为导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：分子晶体硬度且较。5.依据物质的分类判断：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、绝大多数(除有机盐外)是分子晶体。6.依据挥发性判断：一般易挥发的物质呈时都属于分子晶体。7.根据溶解性判断：分子晶体的溶解性遵循“相似相溶”规律。►问题一分子晶体的结构【典例1】下列有关冰和干冰的叙述中不正确的是()A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B．冰是由氢键形成的晶体，每个水分子周围有4个紧邻的水分子C．干冰的熔点比冰的熔点低得多，常压下易升华D．干冰中只存在范德华力，不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子【变式1-1】正硼酸()是一种片层状结构的白色晶体，层内的通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是()A．正硼酸晶体属于离子晶体，熔点很高 B．的化学性质主要与氢键有C．1mol晶体中有6mol氢键 D．分子中硼原子最外层不是8电子稳定结构【变式1-2】分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是()A．晶体可能具有很高的熔、沸点B．晶体可能易溶于四氯化碳中C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻►问题二分子晶体的性质【典例2】下列有关说法正确的是()A.分子晶体中只存在范德华力 B.分子晶体熔化时共价键断裂 C.分子晶体中氢键越强，分子越稳定 D.分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键【变式2-1】科研人员制出了由18个碳原子构成的环碳分子(如图示)。对该物质的说法正确的是()A.与互为同素异形体 B．硬度大、熔点高C．与乙炔互为同系物 D．是一种共价晶体【变式2-2】下列说法正确的是()A．冰融化时，分子中H-O键发生了断裂B．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定C．共价晶体中，共价键越强，晶体的熔点就越高D．分子晶体中，共价键越强，晶体的熔点就越高►问题三分子晶体的判断【典例3】下列属于分子晶体的化合物是()A．碘 B．金刚石 C．干冰 D．NaCl【变式3-1】下列性质适合于分子晶体的是()A．熔点1070℃,易溶水,水溶液导电B．熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电C．熔点3570℃,难溶于水,熔化时不导电D．熔点97.81℃质软、导电、密度0.97g/cm3【变式3-2】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、P4、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、H2O、Na2O21．下列说法中，错误的是A．只含分子的晶体一定是分子晶体B．碘晶体升华时破坏了共价键C．几乎所有的酸都属于分子晶体D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体2．下列物质属于分子晶体的是①冰；②二氧化硅；③碘；④铜；⑤固态的氩A．仅①③ B．仅②③⑤ C．仅⑤ D．仅①③⑤3．第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个分子或1个游离的分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了分子，另外2个笼被游离分子填充，则“可燃冰”的平均组成可表示为A． B． C． D．4．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是

A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子B．1个晶胞中含有8个分子C．甲烷晶体熔化时需克服共价键D．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子5．氦晶体的升华能是0.105kJ·mol-1，而冰的升华能则为46.9kJ·mol-1.能解释这一事实的叙述是①氦原子间仅存在范德华力②冰中有氢键③氦原子之间的化学键很弱④水分子之间的共价键强A．①② B．②③ C．①④ D．③④6．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7．下列说法中正确的是（）A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定8.如图所示，甲、乙、丙分别表示C、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。请回答下列问题：（1）C60的熔点为280℃，从晶体类型来看，C60属____________晶体。（2）二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有____________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为____________。（3）①碘晶体属于____________晶体。②碘晶体熔化过程中克服的作用力为____________。③假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为acm、bcm、ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为____________g·cm-3。1．我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。下列关于和说法正确的是A．CO2中C原子采用sp2杂化B．键角大于键角C．分子中含有极性共价键，是极性分子D．干冰中每个分子周围紧邻12个分子2．某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是A．该模型可以表示CO2的分子模型B．图中每个线段代表化学键C．表示的是含有非极性共价键的分子D．空间网状结构，熔沸点高3．水是生命之源，水的状态除了气、液、固之外，还有玻璃态。玻璃态水是由液态水急速冷却到-108℃时形成的一种无定形状态，其密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是A．玻璃态水中也存在范德华力与氢键B．玻璃态水是分子晶体C．玻璃态中水分子间距离比普通液态水中分子间距离大D．玻璃态水中氧原子为杂化4．磷元素有白磷、红磷等单质，白磷()分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)

；下列说法正确的是

A．分子中的P-P-P键角为109°28＇B．白磷和红磷互为同位素C．白磷晶体中1个分子周围有8个紧邻的分子D．白磷和红磷在中充分燃烧生成等量(s)，白磷放出的热量更多5．某课题组发现水团簇最少需要21个水分子才能实现溶剂化，即1个水分子周围至少需要20个水分子，才能将其“溶解”(“溶解”时，水团簇须形成四面体)。下列叙述正确的是

A．中水分子之间的作用力主要是范德华力B．和互为同系物C．加热变为还破坏了极性键D．晶体属于分子晶体6．下列说法中正确的是A．冰融化时，分子中H—O发生断裂B．分子晶体熔融时化学键不被破坏C．分子晶体中，一定存在分子间作用力和共价键D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定7．我国疾控中心利用尿素()制备出了两种低温消毒剂：三聚氰酸()和二氯异氰尿酸钠()。已知：尿素分子中所有原子共平面。下列说法错误的是A．尿素分子中键角与键角基本相等B．三聚氰酸晶体属于分子晶体C．基态N原子的电子的空间运动状态有5种D．二氯异氰尿酸钠中元素的电负性：N>O>Na8．(1)水分子间存在一种“氢键”(介于范德华力与化学键之间)的作用，彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如图(1)表示：①1mol冰中有______mol氢键。②在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51kJ·mol－1，则冰晶体中氢键的能量是________kJ·mol－1。③氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是__________[填图(2)中的序号]。(2)图(3)折线c可以表达出第________族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b，你认为正确的是：________(填“a”或“b”)；部分有机物的熔沸点见下表：烃CH4CH3CH3CH3(CH2)2CH3硝基苯酚沸点/℃－164－88.6－0.5熔点/℃4596114由这些数据你能得出的结论是：______________________，______________(至少写2条)。第15课分子晶体1.学会判断分子晶体。2.了解分子晶体的性质。一、分子晶体的结构1．概念及微粒间的作用力(1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。(2)构成分子晶体的微粒：分子(3)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力（范德华力和氢键）相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。2．分子晶体的结构特征——堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有范德华力，无氢键有范德华力和分子间氢键，它具有方向性空间特点每个分子周围一般有12个紧邻的分子空间利用率不高，留有相当大的空隙堆积方式分子看作球时，层与层间球心对空隙分子看作球时，层与层间球心对球心举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰3．常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等【特别提醒】金刚石、二氧化硅不是分子晶体。二、分子晶体的性质1.分子晶体的物理特性①分子晶体具有熔、沸点较低。②硬度较小。③固态不导电。2.分子晶体熔沸点低的原因分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体，熔化时，一般只破坏范德华力、氢键（作用力较弱），不破坏化学键。3.分子晶体的熔、沸点比较①分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。②比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。A.组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。B.相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。C.能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。D.烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高,如C2H6>CH4,C2H5Cl>CH3Cl,CH3COOH>HCOOH。E.在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香化合物苯环上的同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。4.分子晶体的导电性分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子，因而不能导电，易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质自身不能导电。三、两种典型分子晶体的组成和结构1.冰（分子非密堆积形式）①冰中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。②氢键的方向性→1个水分子与周围4个水分子相结合→水分子中的③氢键H—O…H较长→分子间距离增大并在水分子中间留有空隙→冰的密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时冰的结构部分解体→水分子间的空隙减小→密度反而增大超过4℃时分子间距离加大→密度渐渐减小④为什么水在4℃时的密度最大？氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小，所以4℃时水的密度最大。2.干冰(分子密堆积形式)①分子间作用力为范德华力。②CO2的晶胞类型为面心立方结构。③④每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有12个(同层、上层、下层各4个)。⑤无数个CO2晶胞在空间“无隙并置”形成CO2晶体。【思考与讨论p80】参考答案在硫化氢晶体中，分子与分子之间以范德华力相结合，分子的排列特征是分子密堆积，即一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。在冰晶体中，分子与分子之间主要以氢键相结合，而氢键具有方向性和饱和性，一个水分子的氧原子只能与另外两个水分子的氢原子形成氢键，该水分子的两个氢原子只能分别与另外的水分子的氧原子形成氢键，所以一个水分子周围只有4个紧邻分子。四、分子晶体的判断1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。2.依据晶体的熔点判断：分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。3.依据晶体的导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：分子晶体硬度小且较脆。5.依据物质的分类判断：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。6.依据挥发性判断：一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。7.根据溶解性判断：分子晶体的溶解性遵循“相似相溶”规律。►问题一分子晶体的结构【典例1】下列有关冰和干冰的叙述中不正确的是()A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B．冰是由氢键形成的晶体，每个水分子周围有4个紧邻的水分子C．干冰的熔点比冰的熔点低得多，常压下易升华D．干冰中只存在范德华力，不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子【答案】A【解析】A．干冰是由分子密堆积形成的晶体，冰晶体中水分子间采用非紧密堆积的方式形成晶体，A不正确;B．冰晶体中水分子间除了范德华力之外还有氢键，由于氢键具有方向性，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，B正确;C．干冰熔化时只克服范德华力，而冰熔化需要克服范德华力和氢键，氢键的能量比范德华力大得多，所以干冰的熔点比冰的熔点低得多，且常压下易升华，C正确;D．干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力，分子采用紧密堆积方式，一个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子，D正确;故选A。【解题必备】分子晶体的结构特征——堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有分子间作用力，无氢键有分子间氢键，它具有方向性空间特点每个分子周围一般有12个紧邻的分子空间利用率不高，留有相当大的空隙堆积方式分子看作球时，层与层间球心对空隙分子看作球时，层与层间球心对球心举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰【变式1-1】正硼酸()是一种片层状结构的白色晶体，层内的通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是()A．正硼酸晶体属于离子晶体，熔点很高 B．的化学性质主要与氢键有C．1mol晶体中有6mol氢键 D．分子中硼原子最外层不是8电子稳定结构【答案】D【解析】A．层内的通过氢键相连，正硼酸晶体属于分子晶体，熔点低，故A错误;B．的化学性质主要与分子内共价键有关，与氢键无关，故B错误;C．每摩硼酸分子形成6摩氢键，每摩氢键2摩分子共用，1mol晶体中有3mol氢键，故C错误;D．分子中硼原子最外层只有6个电子，不是8电子稳定结构，故D正确;故选D。【变式1-2】分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是()A．晶体可能具有很高的熔、沸点B．晶体可能易溶于四氯化碳中C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻【答案】A【解析】A.构成晶体的基本微粒是分子，因此晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点，A错误;B.由于是非极性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正确;C.每个的晶胞中含有的分子数为，因此含有的碳原子数为，C正确;D.如果以晶胞中一个顶点的分子为研究对象，则共用这个顶点的面的面心的分子与其距离最近且相等，有个，D正确;故选A。►问题二分子晶体的性质【典例2】下列有关说法正确的是()A.分子晶体中只存在范德华力 B.分子晶体熔化时共价键断裂 C.分子晶体中氢键越强，分子越稳定 D.分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键【答案】D【解析】A．分子晶体中除存在分子间作用力，还可能存在氢键，故A错误;B．分子晶体熔化时破坏范德华力或氢键；故B正确；C．分子稳定性与共价键的键能有关，键能越大分子越稳定，故C错误;D．稀有气体只有分子间作用力，无化学键，故D正确;答案：故选D。【解题必备】分子晶体的物理特性①分子晶体具有熔、沸点较低。②硬度较小。③固态不导电。【变式2-1】科研人员制出了由18个碳原子构成的环碳分子(如图示)。对该物质的说法正确的是()A.与互为同素异形体 B．硬度大、熔点高C．与乙炔互为同系物 D．是一种共价晶体【答案】A【解析】A．由结构简式可知，环碳分子与碳60是由碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故A正确;B．由结构简式可知，环碳分子是由分子构成的硬度小、熔点低的分子晶体，故B错误;C．由结构简式可知，环碳分子是单质，与乙炔结构不同，不可能互为同系物，故C错误;D．由结构简式可知，环碳分子是由分子构成的硬度小、熔点低的分子晶体，故D错误;故选A。【变式2-2】下列说法正确的是()A．冰融化时，分子中H-O键发生了断裂B．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定C．共价晶体中，共价键越强，晶体的熔点就越高D．分子晶体中，共价键越强，晶体的熔点就越高【答案】C【解析】A．冰融化时发生物理变化，不破坏化学键，分子中H-O键不发生断裂，A错误;B．分子晶体中，分子间作用力越大，对应物质的熔、沸点越高，而分子的稳定性与分子内化学键强弱有关，与分子之间的作用力大小无关，B错误;C．共价晶体熔化克服共价键，共价晶体中，共价键越强，熔点越高，C正确;D．分子晶体中分子间作用力越强，熔点越高，共价键越强，则分子越稳定，D错误;故选C。►问题三分子晶体的判断【典例3】下列属于分子晶体的化合物是()A．碘 B．金刚石 C．干冰 D．NaCl【答案】C【解析】A．碘是单质不是化合物，A错误;B．金刚石是单质不是化合物，B错误;C．干冰由CO2分子组成，属于分子晶体的化合物，C正确;D．NaCl属于离子晶体，D错误;故答案选C。【解题必备】分子晶体的判断方法1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。2.依据晶体的熔点判断：分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。3.依据晶体的导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：分子晶体硬度小且较脆。5.依据物质的分类判断：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。6.依据挥发性判断：一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。7.根据溶解性判断：分子晶体的溶解性遵循“相似相溶”规律。【变式3-1】下列性质适合于分子晶体的是()A．熔点1070℃,易溶水,水溶液导电B．熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电C．熔点3570℃,难溶于水,熔化时不导电D．熔点97.81℃质软、导电、密度0.97g/cm3【答案】B【解析】A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电，属于离子晶体的特点，故A错误;B．熔点为10.31℃，熔点低，符合分子晶体的特点；液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子；水溶液能导电，溶于水后，分子在水分子的作用下，电离出自由移动的离子；故B正确；C．熔点3570℃，难溶于水，融化时不导电，属于原子晶体的特点，故C错误;D．金属钠熔点为97.81℃，质软、导电、密度0.97g/cm3，为金属晶体的特点，故D错误;答案：故选B。【变式3-2】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、P4、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、H2O、Na2O2【答案】C【解析】A选项中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C选项中，SiO2为共价晶体；D选项中，Na2O2是离子化合物属于离子晶体。1．下列说法中，错误的是A．只含分子的晶体一定是分子晶体B．碘晶体升华时破坏了共价键C．几乎所有的酸都属于分子晶体D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体【答案】B【解析】A．分子晶体是分子通过相邻分子间的作用力形成的，只含分子的晶体一定是分子晶体，故A正确;B．碘晶体属于分子晶体，升华时破坏了分子间作用力，故B错误;C．几乎所有的酸都是由分子构成的，故几乎所有的酸都属于分子晶体，故C正确;D．稀有气体是由原子直接构成的，只含原子，故稀有气体的晶体属于分子晶体，故D正确。故选B。2．下列物质属于分子晶体的是①冰；②二氧化硅；③碘；④铜；⑤固态的氩A．仅①③ B．仅②③⑤ C．仅⑤ D．仅①③⑤【答案】D【分析】分子通过分子间作用力互相结合形成的晶体叫做分子晶体。【解析】①冰、③碘、⑤固态的氩都是分子通过分子间作用力结合而成的晶体，属于分子晶体；②二氧化硅是共价晶体；④铜是金属晶体，故选D;答案选D。3．第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个分子或1个游离的分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了分子，另外2个笼被游离分子填充，则“可燃冰”的平均组成可表示为A． B． C． D．【答案】D【解析】“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个分子构建8个笼，每个笼内可容纳一个分子，另外2个笼被游离的分子填充，因此6个笼中有6个甲烷分子，共48个水分子，则“可燃冰”平均分子组成可表示为：；故选D。4．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是

A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子B．1个晶胞中含有8个分子C．甲烷晶体熔化时需克服共价键D．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子【答案】D【解析】A．甲烷晶体为分子晶体，晶胞中的每个球都代表1个CH4分子，A不正确;B．根据均摊法，1个CH4晶胞中含有CH4分子的数目为，B不正确;C．甲烷晶体为分子晶体，熔化时只需克服分子间的作用力，不需要破坏分子内的共价键，C不正确;D．晶体中以左下顶点的1个CH4分子为例，周围有紧邻的CH4分子数为，D正确;故选D。5．氦晶体的升华能是0.105kJ·mol-1，而冰的升华能则为46.9kJ·mol-1.能解释这一事实的叙述是①氦原子间仅存在范德华力②冰中有氢键③氦原子之间的化学键很弱④水分子之间的共价键强A．①② B．②③ C．①④ D．③④【答案】A【解析】氦晶体为分子晶体，氦原子间仅存在范德华力，升华过程需要破坏分子间作用力；冰也是分子晶体，但是分子间存在氢键，导致其升华需要较高的能量；其两者的升华过程不涉及共价键的强弱；故选①②。故选A。6．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．分子晶体中的分子间作用力越大，晶体的熔沸点越高，属于物理性质，而物质的稳定性为化学性质，二者没有直接关系，故A错误；B．在分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体的单原子分子，不存在共价键，故B错误；C．冰和Br2均由分子构成，均属于分子晶体，故C正确；D．稀有气体构成微粒是分子，可形成分子晶体，故D错误；故选C。7．下列说法中正确的是（）A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定【答案】B【解析】A.冰是分子晶体，融化时克服分子间作用力，发生物理变化，分子内的H-O键不断裂，A选项错误；B.共价晶体熔融时破坏共价键，所以共价键越强，熔点越高，B选项正确；C.分子晶体融化时克服分子间作用力，与共价键键能无关，C选项错误；D.分子间作用力影响物质的物理性质，与物质的稳定性无关，D选项错误；答案选B。8.如图所示，甲、乙、丙分别表示C、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。请回答下列问题：（1）C60的熔点为280℃，从晶体类型来看，C60属____________晶体。（2）二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有____________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为____________。（3）①碘晶体属于____________晶体。②碘晶体熔化过程中克服的作用力为____________。③假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为acm、bcm、ccm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为____________g·cm-3。【答案】分子41：1分子分子间作用力【解析】（1）C60有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体的熔沸点，应为分子晶体，故答案为：分子；（2）二氧化碳的晶胞中,二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置,则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×18+6×12=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1:1，故答案为：4；1:1；（3）观察碘晶胞不难发现，一个晶胞中含有碘分子数为8×1/8+6×1/2=4，即舍有8个碘原子。一个晶胞的体积为a3cm3，其质量，则碘晶体的密度为，故答案为：。1．我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。下列关于和说法正确的是A．CO2中C原子采用sp2杂化B．键角大于键角C．分子中含有极性共价键，是极性分子D．干冰中每个分子周围紧邻12个分子【答案】D【解析】A．CO2中心C原子式sp杂化，故A错误;B．甲烷是正四面体构型，键角为109°28'，二氧化碳为直线形分子，键角为180°，键角小于键角，故B错误;C．分子中含有极性共价键，但分子为正四面体，结构对称，是非极性分子，故C错误;D．干冰为面心立方堆积，干冰中每个分子周围紧邻12个分子，故D正确;故选D。2．某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是A．该模型可以表示CO2的分子模型B．图中每个线段代表化学键C．表示的是含有非极性共价键的分子D．空间网状结构，熔沸点高【答案】A【解析】A．该模型可以表示直线形分子模型，为直线形分子，可以表示分子模型，A正确;B．该晶体为分子晶体，构成分子晶体的微粒间是靠分子间的作用力，不是化学键，B错误;C．该分子内的化学键为极性键，此分子为直线型分子，为非极性分子，C错误;D．该晶体为分子晶体，微粒之间的作用力为范德华力，熔沸点低，D错误；故选A。3．水是生命之源，水的状态除了气、液、固之外，还有玻璃态。玻璃态水是由液态水急速冷却到-108℃时形成的一种无定形状态，其密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是A．玻璃态水中也存在范德华力与氢键B．玻璃态水是分子晶体C．玻璃态中水分子间距离比普通液态水中分子间距离大D．玻璃态水中氧原子为杂化【答案】A【解析】A．普通水变成玻璃态水属于物理过程，水的分子组成不变，故玻璃态水中也存在范德华力与氢键，A正确;B．玻璃态水属于无定形物质，不存在晶体结构，不是分子晶体，B错误;C．由题干信息可知，玻璃态水“密度与普通液态水的密度相同”知，则两种状态的水中分子间距离相同，C错误;D．水分子中中心原子O周围的价层电子对数为：2+=4，故氧原子均为sp3杂化，D错误;故答案为：A。4．磷元素有白磷、红磷等单质，白磷()分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)

；下列说法正确的是

A．分子中的P-P-P键角为109°28＇B．白磷和红磷互为同位素C．白磷晶体中1个分子周围有8个紧邻的分子D．白磷和红磷在中充分燃烧生成等量(s)，白磷放出的热量更多【答案】D【解析】A．白磷分子为正四面体结构，每个顶点1个P原子，P4分子中的P-P-P键角为60°，A错误;B．白磷和红磷互为同素异形体，B错误;C．白磷为面心立方最密堆积，配位数为12，白磷晶体中1个P4分子周围有12个紧邻的P4分子，C错误;D．从题中可知，白磷转化为红磷放热，说明相等质量的白磷能力高于红磷，白磷和红磷在氧气中充分燃烧生成等量的P2O5(s)，白磷放出的能量更多，D正确;故选D。5．某课题组发现水团簇最少需要21个水分子才能实现溶剂化，即1个水分子周围至少需要20个水分子，才能将其“溶解”(“溶解”时，水团簇须形成四面体)。下列叙述正确的是

A．中水分子之间的作用力主要是范德华力B．和互为同系物C．加热变为还破坏了极性键D．晶体属于分子晶体【答案】D【解析】A．(H2O)21中水分子之间的作用力主要是氢键，故A错误;B．同系物是指结构相似，组成上相差一个或若干个基团的物质之间，故B错误;C．加热变为破坏的是氢键，没有破坏极性键，故C错误;D．是由多个水分子形成的分子晶体，故D正确;故答案为：D。6．下列说法中正确的是A．冰融化时，分子中H—O发生断裂B．分子晶体熔融时化学键不被破坏C．分子晶体中，一定存在分子间作用力和共价键D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定【答案】B【解析】A．冰为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，A项错误;B．分子晶体是通过分子间作用力将分子结合在一起的，所以熔化时，分子内部的化学键未发生变化，破坏的只是分子间作用力，B项正确;C．稀有气体在固态时也属于分子晶体，而稀有气体是单原子分子，在分子内部不存在共价键，C项错误;D．分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力大小，而共价键强弱决定了分子的稳定性强弱，D项错误;答案选B。7．我国疾控中心利用尿素()制备出了两种低温消毒剂：三聚氰酸()和二氯异氰尿酸钠()。已知：尿素分子中所有原子共平面。下列说法错误的是A．尿素分子中键角与键角基本相等B．三聚氰酸晶体属于分子晶体C．基态N原子的电子的空间运动状态有5种D．二氯异氰尿酸钠中元素的电负性：N>O>Na【答案】D【解析】A．尿素分子为平面结构，尿素中C和N原子的杂化方式均为，键角和键角都接近120°，基本相等，A正确;B．三聚氰酸的熔点较低，三聚氰酸晶体属于分子晶体，B正确;C．基态N原子的电子排布式为，电子占据5个原子轨道，所以它的电子的空间运动状态为5种，C正确;D．元素的非金属性越强，电负性越大，则元素的电负性：O>N>Na，D错误;故选D。8．(1)水分子间存在一种“氢键”(介于范德华力与化学键之间)的作用，彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如图(1)表示：①1mol冰中有______mol氢键。②在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51kJ·mol－1，则冰晶体中氢键的能量是________kJ·mol－1。③氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是__________[填图(2)中的序号]。(2)图(3)折线c可以表达出第________族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b，你认为正确的是：________(填“a”或“b”)；部分有机物的熔沸点见下表：烃CH4CH3CH3CH3(CH2)2CH3硝基苯酚沸点/℃－164－88.6－0.5熔点/℃4596114由这些数据你能得出的结论是：______________________，______________(至少写2条)。【答案】(1)①2②20③b(2)ⅣAb有机物相对分子质量越大，分子间作用力越强，故沸点越高；当有机物能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高【解析】(1)①根据冰的结构示意图，每个H2O分子通过氢键与4个H2O分子结合，平均每个H2O分子含有氢键数目为4×=2个，故1mol冰中含2mol氢键，故答案为：2；②冰的升华热是51kJ/mol，水分子间还存在范德华力(11kJ/mol)，1mol水中含有2mol氢键，升华热=范德华力+氢键，所以冰晶体中氢键的“键能”是20kJ/mol，故答案为：20；③NH3溶于水后，形成的NH3•H2O中，NH3•H2O的电离方程式为NH3•H2ONH4++OH-，可知结构中含有铵根和氢氧根的基本结构，NH3•H2O的合理结构是b，故答案为：b；(2)折线a和b都由有沸点先小后大，则开始物质的沸点高，与氢键有关，而a中原子序数大的氢化物沸点高于含氢键的物质，与事实不符，故a错误，b正确；只有c曲线中的物质间没有氢键，则c为碳族元素氢化物，即折线c可以表达出第ⅣA族元素氢化物的沸点的变化规律；根据表中所给的物质可以看出：有机物的相对分子质量越大、分子间作用力越强，沸点越高，并且是当有机能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低；当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高，故答案为：ⅣA；b；有机物的相对分子质量越大、分子间作用力越强，故沸点越高；当有机能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低或当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高。第16课共价晶体1．通过金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。3．学会共价晶体的判断一、共价晶体1.共价晶体定义：所有原子都以相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。2.共价晶体的结构特点说明：①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子。②共价晶体熔化时被破坏的作用力是。③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。二、常见的共价晶体物质种类实例某些非金属单质晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等某些化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等某些非金属氧化物二氧化硅(SiO2)等极少数金属氧化物刚玉(ɑ-Al2O3)三、共价晶体的物理性质1.共价晶体的物理性质①熔点很：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。结构相似的共价晶体，原子半径越，键长越，键能越，晶体的熔点越。②硬度很：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。③一般电，但晶体硅、锗是半导体。④溶于一般的溶剂。2.共价晶体熔、沸点的比较①规律：一般原子半径越，键长越，键能越，晶体的熔点就越。②原因：原子半径越，则化学键的键长越，化学键就越，键就越，破坏化学键需要的能量就越，键能越，故晶体的熔点就越。③实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径CSi，则键长C-CC-SiSi-Si，故键能C-CC-SiSi-Si，故熔点金刚石碳化硅晶体硅。【思考与讨论p82】参考答案(1)由于金刚石、晶体硅和储的组成相似，原子半径C<Si<Ge，键长C-C<Si-Si<Ge-Ge，键能C-C>Si-Si>Ge-Ge，所以三者的熔点和硬度依次下降。(2)此说法不对。“具有共价键并不是判定共价晶体的唯一条件，有些分子晶体的分子内部也有共价键，如冰和干冰晶体都是分子晶体，但H20和C02中存在共价键，对共价晶体的认识除了要求“具有共价键”外，还要求形成晶体的粒子是原子。四、常见的共价晶体的结构1.金刚石①成键特征：每个碳原子都采取杂化，每个碳原子与相邻的个碳原子形成个共价键，键长，键角为，每个碳原子的配位数为。②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成，向空间无限延伸得到立结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子；最小碳环由个C组成且个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成个C—C键，而每个键为个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为。因此12g（1mol）金刚石中含有mol（NA个）C—C键。③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。2.二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。(1)二氧化硅晶体的结构①1个Si原子和个O原子形成个共价键，每个O原子和个Si原子相结合，在晶体中，Si原子和O原子个数比为,因此二氧化硅的化学式为,但SiO2晶体中不存在分子。②1molSiO2中含molSi—O键③最小环是由个Si原子和个O原子组成。④每个Si原子被个元环共用，每个O原子被个元环共用。⑤每个Si—O键被个元环共用。(2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。五、共价晶体的判断1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是，微粒间的作用力是。2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点，常在以上。3.依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为导体，但晶体Si、晶体Ge为导体。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度。5.依据物质的分类判断：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。6.根据溶解性判断：共价晶体一般溶于任何溶剂。►问题一共价晶体的结构【典例1】下面关于晶体网状结构的叙述正确的是（）A．1molSiO2晶体中Si-O键为2molB．二氧化硅晶体的分子式是SiO2C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子【变式1-1】科学家成功地制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构。下列对该晶体叙述错误的是()A．晶体的熔、沸点高，硬度大B．该物质的化学式为CO2C．晶体中C原子数与C—O化学键数之比为1∶6D．晶体的空间最小环由12个原子构成【变式1-2】下列说法中正确的是()A．金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成B．共价晶体中除极性键外不存在其它类型的化学键C．SiO2晶体中存在SiO2分子D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应►问题二共价晶体的性质【典例2】下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，下列叙述正确的是（）共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211莫氏硬度109.59.576.56①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越大，共价键的键能越大A．①② B．③④ C．②③ D．②④【变式2-1】下列关于物质熔点或沸点的比较中，不正确的是A．沸点：Cl2＜Br2＜I2B．熔点：金刚石＞碳化硅＞硅晶体C．沸点：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2ClD．沸点：邻羟基苯甲醛＞对羟基苯甲醛【变式2-2】据下列性质判断，属于共价晶体的物质是()A．熔点2700℃，导电性好，延展性强B．无色晶体，熔点3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电D．熔点-56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电►问题三共价晶体的判断【典例3】单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：金刚石晶体硅晶体硼熔点/K355014152573沸点/K482726282823摩氏硬度107.09.5晶体硼的晶体类型属于________，理由是______________________________________。【变式3-1】根据下列物质的性质判断为共价晶体的是A．微溶于水，硬度小，熔点，固体或液体不导电B．熔点，电的良导体，加压可变形C．熔点，不导电，不溶于水和有机溶剂，硬度大D．熔点，易溶于水，熔化时导电【变式3-2】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。关于C3N4晶体的说法错误的是A．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性共价键形成空间网状结构B．该晶体的熔点比金刚石高C．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D．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的C-C键更牢固1．下列说法正确的是A．熔点：金刚石＞晶体硅＞碳化硅B．熔点：邻羟基苯甲醛＞对羟基苯甲醛C．电负性：Na＜P＜Cl2．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是A．氮化铝属于分子晶体B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子D．氮化铝晶体中Al的配位数为23．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2B．石墨烯中含碳碳双键C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子4．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，不正确的是A．在晶体中，1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键B．混合晶体石墨的熔点高于金刚石C．的相对分子质量大于，所以的沸点高于D．金刚石为网状结构，由共价键形成的碳原子环中，最小环上最多4个碳原子共面5．如图是金刚石晶体结构模型，下列关于金刚石的说法正确的是

A．金刚石晶体中碳碳键之间的夹角为120°B．金刚石晶胞中六元环中的碳原子在同一平面内C．每个碳原子与其他4个碳原子相连形成正四面体结构D．金刚石晶体中碳原子与碳碳键数目之比为1:46．下图所示的几种碳单质，关于它们的说法错误的是

A．四种碳单质互为同素异形体，其中石墨和碳纳米管均可导电B．金刚石晶体中每个原子被6个六元环所共用C．石墨晶体中含有的六元环的数目为D．晶体中每个分子周围与它最近且等距的分子有12个7．碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，俗称金刚砂。下列说法正确的是A．SiC晶体中硅、碳元素的质量比为1∶1B．SiC晶体的熔点较高C．SiC晶体的硬度较小D．SiC属于分子晶体8．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中一层结构)(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为。A．同分异构体

B．同素异形体

C．同系物

D．同位素(2)固态时，C60属于晶体。(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是个。(4)BN晶体有多种结构，其中立方氮化硼具有金刚石型结构(如图)。①该晶体的最小环中含有个B原子；N原子的配位数为。②已知立方氮化硼晶体内存在配位键，则其晶体中配位键与普通共价键数目之比为。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，则距离该B原子最近的N原子坐标参数为。1．如图所示晶体的硬度比金刚石大，且原子间以单键结合，则有关该晶体的判断正确的是A．该晶体为片层结构B．该晶体化学式可表示为Y3X4C．X的配位数是4D．X、Y元素分别位于周期表第ⅢA、ⅣA族2．下列有关晶体的叙述中正确的是A．在晶体中，最小的环是由6个硅原子组成的六元环B．在124g白磷(P4))晶体中，含P-P共价键个数为4NAC．28g晶体硅中含有Si-Si的个数为4NAD．12g金刚石中含C原子与C-C个数之比为3．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高B．C位于Si构成的正四面体空隙中C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apmD．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为64．最近我国科学家预测并据此合成了新型碳材料：T-碳。可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的一个正四面体结构单元替代(如图所示，所有小球都代表碳原子)。下列说法正确的是

A．T-碳晶胞中含16个碳原子B．T-碳与石墨、金刚石互为同分异构体C．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键不同D．T-碳晶体与金刚石晶体类似，熔点高硬度大5．氮化碳是新发现的高硬度材料，其部分结构如下图所示。下列有关其说法正确的是

A．氮化碳中C原子和N原子的最外层都满足8电子稳定结构B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价C．氮化碳的硬度比金刚石略小D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键结合形成的空间网状结构6．能够解释CO2比SiO2的熔、沸点低的原因是A．C—O键能大于Si—O键能B．C—O键能小于Si—O键能C．破坏CO2晶体只需克服分子间作用力，破坏SiO2晶体要破坏Si—O共价键D．以上说法均不对7．碳有金刚石(晶体模型如图a)、(分子结构如图b，每个分子内有32个面，均为正五边形或正六边形)等单质，碳能形成甲醛、氮化碳(分子结构如图c，分子内N和C均达到稳定结构)等化合物，下列说法不正确的是A．金刚石结构中最小环是六元环，平均每个六元环有0.5个C，1条B．氮化碳的分子式为C．甲醛中C为杂化D．分子中有16个五元环和16个六元环8．I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。(1)在一个晶胞中，含有硼原子个，氮原子个。(2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是cm，DE原子之间的距离是cm。(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子为。(4)氮化硼晶胞的俯视投影图是。(5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为g/cm3(用代数式表示)。II.在硅酸盐中，SiO四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。(6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为，化学式为。第16课共价晶体1．通过金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。3．学会共价晶体的判断一、共价晶体1.共价晶体定义：所有原子都以共价键相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。2.共价晶体的结构特点说明：①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。②共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。二、常见的共价晶体物质种类实例某些非金属单质晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等某些化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等某些非金属氧化物二氧化硅(SiO2)等极少数金属氧化物刚玉(ɑ-Al2O3)三、共价晶体的物理性质1.共价晶体的物理性质①熔点很高：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。④难溶于一般的溶剂。2.共价晶体熔、沸点的比较①规律：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。②原因：原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越多，键能越大，故晶体的熔点就越高。③实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C<Si，则键长C-C<C-Si<Si-Si，故键能C-C>C-Si>Si-Si，故熔点金刚石>碳化硅>晶体硅。【思考与讨论p82】参考答案(1)由于金刚石、晶体硅和储的组成相似，原子半径C<Si<Ge，键长C-C<Si-Si<Ge-Ge，键能C-C>Si-Si>Ge-Ge，所以三者的熔点和硬度依次下降。(2)此说法不对。“具有共价键并不是判定共价晶体的唯一条件，有些分子晶体的分子内部也有共价键，如冰和干冰晶体都是分子晶体，但H20和C02中存在共价键，对共价晶体的认识除了要求“具有共价键”外，还要求形成晶体的粒子是原子。四、常见的共价晶体的结构1.金刚石①成键特征：每个碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为4。②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子；最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶2。因此12g（1mol）金刚石中含有2mol（2NA个）C—C键。③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。2.二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。(1)二氧化硅晶体的结构①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合，在晶体中，Si原子和O原子个数比为1:2,因此二氧化硅的化学式为SiO2,但SiO2晶体中不存在SiO2分子。②1molSiO2中含4molSi—O键③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。⑤每个Si—O键被6个12元环共用。(2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。五、共价晶体的判断1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1000℃以上。3.依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度大。5.依据物质的分类判断：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。6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。►问题一共价晶体的结构【典例1】下面关于晶体网状结构的叙述正确的是（）A．1molSiO2晶体中Si-O键为2molB．二氧化硅晶体的分子式是SiO2C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子【答案】C【解析】A．每个Si原子形成四个共价键，则1molSiO2晶体中含4molSi-O键，故A错误；B．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，则Si、O原子个数比为1：2，不存在分子，故B错误；C．在晶体中硅原子周围有4对共用电子对，氧原子有2对共用电子对，而氧原子最外层就是6个电子，这样两种原子都满足8电子结构，故C正确；D．由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，故D错误。故选：C。【解题必备】①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。②共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。【变式1-1】科学家成功地制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构。下列对该晶体叙述错误的是()A．晶体的熔、沸点高，硬度大B．该物质的化学式为CO2C．晶体中C原子数与C—O化学键数之比为1∶6D．晶体的空间最小环由12个原子构成【答案】C【解析】A项，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为空间网状的无限伸展结构，所以是共价晶体，熔沸点高、硬度大，故A正确；B项，晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳氧原子个数比为1∶2，则其化学式为CO2，故B正确；C项，该晶体中，每个碳原子含有4个C—O共价键，所以C原子与C—O化学键数目之比为1∶4，故C错误；D项，该晶体的空间最小环是由6个碳原子和6个氧原子构成的12元环，故D正确。【变式1-2】下列说法中正确的是()A．金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成B．共价晶体中除极性键外不存在其它类型的化学键C．SiO2晶体中存在SiO2分子D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应【答案】A【解析】A选项，金刚石晶体的最小碳原子环有6个碳原子构成，正确；B选项，共价晶体中既可能含有极性键，也可能含有非极性键（如金刚石晶体），错误；C选项，共价晶体有原子通过共价键构成，不存在分子，错误；D选项，金刚石含有碳元素，能与氧气反应，错误。故选A。►问题二共价晶体的性质【典例2】下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，下列叙述正确的是（）共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211莫氏硬度109.59.576.56①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越大，共价键的键能越大A．①② B．③④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】①共价晶体的熔点与共价键键能大小有关，跟原子种类多少无关，①错误；②共价晶体的熔点与共价键键能大小有关，键能大小与原子半径关系是半径越小，键能越大，表中原子半径C<Si，熔点金刚石>碳化硅>硅，②正确；③从表中数据可看出原子半径C<Si，硬度金刚石>碳化硅>硅，③正确；④构成共价晶体的原子半径越小，共价键的键能越大，④错误；综上分析可得正确组合为②③；答案选C。【解题必备】共价晶体的性质①熔点很高。②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。④难溶于一般的溶剂。【变式2-1】下列关于物质熔点或沸点的比较中，不正确的是A．沸点：Cl2＜Br2＜I2B．熔点：金刚石＞碳化硅＞硅晶体C．沸点：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2ClD．沸点：邻羟基苯甲醛＞对羟基苯甲醛【答案】D【解析】A．Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，所以沸点：Cl2＜Br2＜I2，A正确；B．共价键的键长C-C＜C-Si＜Si-Si，则键能C-C＞C-Si＞Si-Si，所以熔点：金刚石＞碳化硅＞硅晶体，B正确；C．CH3Cl、CH3CH2Cl、CH3CH2CH2Cl的相对分子质量依次增大，分子间的作用力依次增大，所以沸点：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2Cl，C正确；D．邻羟基苯甲醛能形成分子内的氢键，使其沸点降低，对羟基苯甲醛能形成分子间的氢键，使其沸点升高，所以沸点：邻羟基苯甲醛＜对羟基苯甲醛，D不正确；故选D。【变式2-2】据下列性质判断，属于共价晶体的物质是()A．熔点2700℃，导电性好，延展性强B．无色晶体，熔点3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电D．熔点-56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电【答案】B【解析】A项中导电性好，不是共价晶体的特征，因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使共价晶体的质硬而脆，A项不正确，B项符合共价晶体的特征，C项应该是离子晶体，D项不符合共价晶体的特征。►问题三共价晶体的判断【典例3】单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：金刚石晶体硅晶体硼熔点/K355014152573沸点/K482726282823摩氏硬度107.09.5晶体硼的晶体类型属于________，理由是______________________________________。【答案】共价晶体晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体。（或熔沸点都很高，硬度大。）【解析】晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体，因此晶体硼也是共价晶体。【解题必备】共价晶体的判断1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1000℃以上。3.依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。4.依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度大。5.依据物质的分类判断：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。6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。【变式3-1】根据下列物质的性质判断为共价晶体的是