微专题4分子晶体共价晶体的比较与应用（讲义）2020-2021学年人教版(2019)高二化学选择性必修二（机构用）

微专题4分子晶体、共价晶体的比较与应用知识梳理1．共价晶体和分子晶体的比较类型比较分子晶体共价晶体概念分子间以分子间作用力相结合而形成的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成共价键三维骨架结构的晶体构成晶体微粒分子原子微粒之间的作用力分子间作用力共价键物理性质熔、沸点较低很高硬度较小很大导电性本身不导电，溶于水时发生电离后可导电绝缘体(或半导体)延展性无无溶解性极性分子易溶于极性溶剂；非极性分子易溶于非极性溶剂不溶于任何常见溶剂典型实例部分非金属单质(如P4、硫等)、部分非金属氧化物(如CO2、SO2等)、酸(如H2SO4等)、所有非金属氢化物(如甲烷、硫化氢等)、绝大多数有机物(有机盐除外)金刚石、晶体硅、二氧化硅等2.判断分子晶体和共价晶体的方法(1)依据构成晶体的微粒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；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共价晶体的熔点高，常在1000℃以上，而分子晶体的熔点低，常在数百度以下甚至温度更低。(3)依据晶体的硬度与机械性能判断共价晶体的硬度大，分子晶体的硬度小且较脆。(4)依据导电性判断分子晶体为非导体，但部分溶于水后能导电；共价晶体多数为非导体，但晶体硅、锗是半导体。(5)记忆常见的共价晶体、分子晶体常见的共价晶体有：①单质：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等；②化合物：SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等。除共价晶体外的绝大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都属于分子晶体。跟踪训练1．现有四种晶体的晶胞，其微粒质点排列方式如图所示，其中化学式正确的是A．AB2B．EF2C．XY3ZD．AB3A．A B．B C．C D．D2．AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构最有可能是分子晶体的是A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．②③ D．①④⑤⑥3．铜和氧形成的一种离子化合物晶胞、C60晶胞和C60分子如下图所示，下列说法中错误的是A．铜和氧形成的离子化合物，铜离子的电荷数为+1B．在C60晶胞中含有14个C60分子C．C60与F2在一定条件下，发生加成反应生成C60F60D．1molC60分子中，含有的δ键数目约为4．硫化锌有两种常见的晶体，分别是六方硫化锌(晶胞结构如图甲所示)和立方硫化锌(晶胞结构如图乙所示)。下列说法错误的是A．可用X射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体B．每个六方硫化锌晶胞中含2个S原子C．立方硫化锌中锌的配位数为4D．氧化锌的熔点低于六方硫化锌和立方硫化锌5．类推的思维方法在化学学习与研究中可能会产生错误的结论，因此类推出的结论需经过实践的检验才能确定其正确与否。下列几种类推结论正确的是A．金刚石中C—C键的键长为154.45pm，C60中C—C键的键长为140～145pm，所以C60的熔点高于金刚石B．CO2晶体是分子晶体，SiO2晶体也是分子晶体C．从CH4、NH、SO为正面体结构，可推测CC14、PH、PO也为正四面体结构D．C2H6是碳链为直线形的非极性分子，可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子6．根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首届一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示.下列有关氮化碳的说法不正确的是A．氮化碳属于共价晶体B．氮化碳的分子式为C3N4C．该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连7．硫酰氯(SO2Cl2)常用作药剂的合成、染料的制造，熔点为－54.1℃，沸点为69.1℃。100℃以上分解生成SO2和Cl2，在空气中遇水蒸气剧烈反应，并产生大量白雾。实验室合成SO2Cl2的原理为：SO2(g)＋Cl2(g)=SO2Cl2(l)ΔH<0，实验装置如图所示(夹持仪器已省略)，请回答问题：(1)试剂K是___(填名称)；A装置的作用是__。(2)实验完毕后，从装置C的反应瓶中的混合物中分离出SO2Cl2的操作是__。(3)C中冰水浴的作用是__。(4)为了测定SO2Cl2产品纯度(杂质不参与反应)，称取agSO2Cl2产品于锥形瓶中，加入足量蒸馏水，充分反应。用cmol·L1AgNO3溶液滴定反应后的溶液至终点(K2CrO4溶液做指示剂，滴定过程中SO不参与反应)，消耗AgNO3溶液的体积为VmL。①如滴定前仰视滴定后俯视读数，则测得的结果__(填“偏高”“偏低”或“无影响”)；②SO2Cl2溶于水中发生反应的化学方程式是__；③该SO2Cl2产品的纯度为__。(5)Cl2能与Co反应生成CoCl2，是制备离子晶体CoO的重要中间产物。CoO的晶胞结构如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则CoO晶体的密度为__g·cm3。8．随着科学技术的发展，阿伏加德罗常数的测定手段越来越多，测定精确度也越来越高，现有一种简单可行的测定方法，具体步骤为：(1)将固体NaCl研细、干燥后，准确称取mgNaCl固体并转移到定容仪器A中。(2)用滴定管向A仪器中滴加苯，不断振荡，继续加苯至A仪器的刻度线，计算出NaCl固体的体积为Vcm3。①步骤(1)中A仪器最好用__________（仪器名称）。②步骤(2)中用酸式滴定管好还是碱式滴定管好，__________，理由是______________。③能否用胶头滴管代替步骤(2)中的滴定管__________；理由是____________________。④已知NaCl晶体的结构如上图所示，用X射线测得NaCl晶体中靠得最近的Na+与Cl间的平均距离为acm，则用上述测定方法测得阿伏加德罗常数NA的表达式为：NA=______mol1。9．已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A与其他4种元素既不在同一周期又不在同一主族。B和C属同一主族，D和E属同一周期，又知E是周期表中118列中的第7列元素。D的原子序数比E小5，D跟B可形成离子化合物其晶胞结构如图。请回答：(1)A元素的名称是_______；B的元素符号是_______(2)B与A形成的化合物比C与A形成的化合物沸点高，其原因是_______。(3)E属元素周期表中的位置：_______，它的+2价离子的电子排布式为_______：(4)从图中可以看出，D跟B形成的离子化合物的化学式为_______；该离子化合物晶体的密度为ag·cm3，则晶胞参数是_______pm(只要求列出算式)。10．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L电子层上有2对成对电子；E+原子核外有3层电子且各层均处于全满状态。请填写下列空白。(1)E元素基态原子的价层电子排布式为__，E元素在元素周期表中的位置为___，___区；(2)B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为___（填元素符号）；(3)B2A4是重要的基本石油化工原料，B2A4分子中B原子轨道的杂化类型为__；B2A4是__分子（填“极性”或“非极性”）；(4)BD2是___晶体，空间构型为___，BD2与金属镁反应的化学方程式为____；(5)已知D、E能形成晶胞如图所示的两种化合物，化合物的化学式，甲为___，乙为___；若晶体甲的密度为ρg∙cm3，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则该晶胞的边长a=___nm。答案解析1．C【详解】A．B原子位于顶点，个数为=1，A原子位于内部，个数为1，所以化学式为AB，A错误；B．E、F分别占据4个顶点，个数相同，化学式为EF，B错误；C．Z原子位于顶点，个数为=1，X原子位于内部，个数为1，Y原子位于面心，个数为=3，所以化学式为XY3Z，C正确；D．A原子位于顶点和面心，个数为+=4，B原子位于棱心和内部，个数为1+=4，所以化学式为AB，D错误；综上所述答案为C。2．C【详解】从结构上看：①④⑤⑥构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体和原子晶体的结构特点，而②和③的结构没有这种特点，不能再以化学键与其它原子结合，该结构可以看成一个分子，所以可能是分子晶体。故答案为C。3．B【详解】A．晶胞内含有4个Cu原子，O原子处于晶胞的8个顶角和体心，则一个晶胞含有O原子个数为，Cu、O原子个数比为4:2=2:1，该晶体的化学式为Cu2O，故铜离子的电荷数为+1，故A正确；B．根据均摊法可知，在C60晶胞中含有C60分子的个数为，故B错误；C．C60分子中含有30个C=C双键，能与30个F2分子发生加成反应，生成C60F60，故C正确；D．根据结构可知，每一个碳原子形成3个δ键，但每个δ键被两个六边形共用，所以每个碳原子形成δ键的个数：，1molC60分子中含有60个碳原子，所以含有的δ键数目约为，故D正确；故选B。4．D【详解】A．晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，x射线衍射可以看到微观结构，所以可用X射线衍射实验鉴别硫化锌是否属于晶体，A正确；B．每个六方硫化锌晶胞中有4个S原子位于棱上，1个S原子位于内部，含4×+1=2个S原子，B正确；C．据图可知Zn原子位于4个S原子形成的正四面体空隙中，所以立方硫化锌中锌的配位数为4，C正确；D．O2的半径小于S2，所以O2与Zn2+形成的离子键更强，晶格能更大，熔点更高，D错误；综上所述答案为D。5．C【详解】A．金刚石是原子晶体而C60是分子晶体，虽然C60中CC键长小于金刚石中键长，C60中键的键能可能大于金刚石，但其熔化时并不破坏化学键，只破坏分子间作用力，而金刚石熔融时要破坏共价键，故金刚石熔点高于C60的，A错误；B．CO2是分子晶体，分子间存在分子间作用力，而SiO2是共价晶体，不存在分子，原子与原子之间以共价键结合，B错误；C．根据价层电子对互斥理论可知，CC14、PH、PO中都能形成4个σ键，且孤电子对数分别为0，则为正四面体结构，且PH与NH互为等电子体，PO与SO也互为等电子体，结构相似，C正确；D．C2H6是碳链上只有2个碳原子，所以乙烷为直线型的非极性分子，C3H8中碳原子和C2H6中的碳原子杂化类型相同都是sp3杂化，键角大约是109.5º，碳链呈锯齿状，而不是直线形，D错误；答案选C。6．B【详解】A．由题给信息，氮化硅是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，故A正确；

B．因为氮化碳是原子晶体，不存在分子，故没有分子式，故B错误；

C．根据图中结构可知，每个碳原子周围有四个共价键，每个氮原子周围有三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价健，属于8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后，也属于8电子稳定结构，故C正确；

D．根据图知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D正确；故答案：B。7．碱石灰除去氯气中混有的氯化氢过滤有利于SO2Cl2的生成，减少SO2Cl2的挥发，防止SO2Cl2的分解偏低SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl×100%【详解】(1)装置E吸收二氧化硫和氯气，防止水蒸气进入C，所以试剂K是碱石灰；A装置中饱和食盐水除去氯气中的氯化氢；(2)常温下，硫酰氯(SO2Cl2)是液体、活性炭是固体，实验完毕后，从装置C的反应瓶中的混合物中分离出SO2Cl2的操作是过滤。(3)SO2(g)＋Cl2(g)=SO2Cl2(l)正反应放热，SO2Cl2熔点为－54.1℃，沸点为69.1℃，100℃以上分解生成SO2和Cl2，C中冰水浴的作用是有利于SO2Cl2的生成，减少SO2Cl2的挥发，防止SO2Cl2的分解。(4)①如滴定前仰视滴定后俯视读数，读取AgNO3溶液体积偏小，则测得的结果偏低；②SO2Cl2溶于水生成硫酸和盐酸，发生反应的化学方程式是SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl；③设样品中SO2Cl2的质量为xg；x=0.0675cV该SO2Cl2产品的纯度为。(5)根据CoO的晶胞结构，1个晶胞含有O2数、Co2数，1个晶胞的体积是，则CoO晶体的密度为g·cm3。8．容量瓶酸式滴定管苯能溶解碱式滴定管的橡皮管不能实验中需要准确量取苯的体积【详解】①能够较准确的测定NaCl固体体积，所以步骤(1)中仪器最好用容量瓶；②由于苯对橡胶有溶胀、老化作用，所以滴定管用酸式滴定管；③实验中需要准确量取苯的体积，因此不能用胶头滴管代替滴定管；④NaCl的密度为ρ=g/cm3，最近的Na+与Cl间的平均距离为acm，则晶胞棱长=2acm，NaCl晶胞的体积=(2a)3cm3，晶胞中Na+离子数目=1+12×、Cl数目=8×+6×=4，则NaCl晶胞的质量=g=g/cm3×(2a)3cm3，整理可得NA=。【点睛】本题以化学实验为载体，考查阿伏伽德罗常数测定、晶胞计算、对仪器与试剂的分析评价，关键是明确实验原理，掌握均摊法进行晶胞有关计算。9．氢FHF分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键第四周期第ⅦB族1s22s22p63s23p63d5CaF2×1010【详解】(1)根据分析可知A为氢元素，B为F元素；(2)B为F元素，C为Cl元素，HCl分子间不存在氢气，而HF分子间存在氢键，分子间的作用力较强，沸点较高；(3)E为Mn元素，位于周期表第四周期第七列，则应位于ⅦB族，原子的核外电子的排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，失去2个电子形成+2价离子，离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；(4)从图中可以看出，晶胞中含有Ca2+的个数为=4，含有F个数为8，二者比值为1：2，则化学式为CaF2；晶胞的质量为，密度为ag·cm3，则晶胞的体积为cm3，所以晶胞参数为cm=×1010pm。10．3d104s1第4