2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）微专题5 四类典型晶体的比较

四类典型晶体的比较微专题51.四类典型晶体的比较晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力范德华力(某些含氢键)共价键金属键离子键物理性质硬度较小很大有的很大,有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高,有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、导热性一般不导电,溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电,水溶液或熔融态导电熔化时键的变化不破坏化学键,破坏分子间作用力破坏共价键破坏金属键破坏离子键,共价键不一定破坏作用力大小规律组成和结构相似的分子,相对分子质量大的范德华力大共价键键长短、原子半径小的共价键稳定金属原子的价层电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强离子所带电荷数多、半径小的离子键强物质类别及举例部分非金属单质、所有非金属氢化物、几乎所有的酸、部分非金属氧化物(SiO2除外)、稀有气体、绝大多数有机物(有机盐除外)某些单质(如金刚石、硅、晶体硼、锗)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2、BN、Si3N4)金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)2.晶体熔、沸点高低的比较方法(1)不同类型晶体熔、沸点的比较。①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。(2)同种类型晶体熔、沸点的比较。①共价晶体。原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高。如熔点:金刚石>硅晶体。②离子晶体。一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高。如熔点:MgO>NaCl>CsCl。③分子晶体。a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;分子间具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S。b.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。如熔、沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。如熔、沸点:CO>N2,CH3OH>CH3CH3。④金属晶体。金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。如熔、沸点:Na<Mg<Al。[典型例题]Ⅰ.现有5种固态物质:四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。编号信息物质名称晶体类型(1)熔点:-68.74℃,沸点:57.65℃,易水解(2)熔点:630.63℃,沸点:1587℃,导电(3)由分子间作用力结合而成,熔点很低,化学性质稳定(4)由共价键结合成空间网状结构的晶体,熔点:2077℃,沸点:4000℃,硬度大(5)由共价键结合成层状结构的晶体,熔点高、能导电,具有滑腻感四氯化硅分子晶体锑金属晶体氖分子晶体硼共价晶体石墨混合型晶体解析:Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点,共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度,金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大;共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电,金属晶体具有良好的导电性;氖化学性质很稳定;石墨是层状结构的混合型晶体,具有滑腻感。Ⅱ.(6)碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体:①晶体硅②硝酸钾③金刚石④碳化硅⑤干冰⑥冰,它们的熔点由高到低的顺序是

(填序号)。

解析:Ⅱ.(6)这些晶体中属于共价晶体的有①③④,属于离子晶体的有②,属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说,熔点高低顺序为共价晶体>离子晶体>分子晶体。③④①②⑥⑤解析:(7)分子晶体的熔点与分子间作用力大小有关,而破坏分子则是破坏分子内的共价键。(7)继C60后,科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象:熔点Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60,其原因是

。

结构相似的分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强,其形成的化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量N60>C60>Si60规律方法比较不同晶体熔、沸点的基本思路[跟踪训练1]已知下列晶体的部分性质,其晶体类型判断正确的是(

)选项性质晶体类型A碳化铝,黄色晶体,熔点2100℃,熔融状态下不导电,晶体不导电离子晶体B溴化铝,无色晶体,易溶于水,熔融状态下不导电共价晶体C晶体硼,熔点2077℃,沸点4000℃,硬度大,不溶于常见溶剂金属晶体D氯化铁,沸点306℃,易溶于水,易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂分子晶体√解析:碳化铝,黄色晶体,熔点2100℃,熔融状态下不导电,应为共价晶体,A错误;溴化铝,无色晶体,易溶于水,熔融状态下不导电,具有分子晶体的性质,属于分子晶体,B错误;晶体硼,熔点2077℃,沸点4000℃,硬度大,不溶于常见溶剂,具有共价晶体的性质,属于共价晶体,C错误;氯化铁,沸点306℃,易溶于水,易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,具有分子晶体的性质,属于分子晶体,D正确。[跟踪训练2]下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是(

)A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅B.>C.MgO>H2O>O2>Br2D.金刚石>生铁>纯铁>钠√解析:A项,所给物质同属于共价晶体,熔、沸点高低主要看共价键的强弱,键能为Si—Si<Si—C<Si—O<C—C,故熔、沸点为晶体硅<碳化硅<二氧化硅<金刚石,错误;B项,形成分子间氢键的物质的熔、沸点大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点,正确;C项,对于不同类型的晶体,其熔、沸点高低一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体,水中存在分子间氢键,Br2的相对分子质量比O2的大,故熔、沸点为MgO>H2O>Br2>O2,错误;D项,生铁为铁碳合金,熔点要低于纯铁的,错误。专题集训1.下列晶体分类正确的是(

)√选项离子晶体共价晶体分子晶体金属晶体ABa(OH)2金刚石普通玻璃CuBH2SO4SiSHgCCH3COONaArI2FeDNH4ClSiO2C6H12O6黄铜解析:普通玻璃是混合物,玻璃不构成晶体,无固定的熔、沸点,A错误;硫酸由分子构成,硫酸晶体属于分子晶体,不属于离子晶体,B错误;Ar的晶体属于分子晶体,不属于共价晶体,C错误;NH4Cl是由铵根离子和氯离子构成的离子晶体,SiO2是由硅、氧原子通过共价键构成的共价晶体,C6H12O6属于有机物,对应的晶体是分子晶体,黄铜是铜锌合金,构成金属晶体,D正确。2.下面有关晶体的叙述不正确的是(

)A.金刚石三维骨架结构中,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子B.氯化钠晶体中,每个Na+周围距离最近且相等的Na+共有6个C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围紧邻8个Cl-D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子√解析:氯化钠晶体中,每个Na+周围距离最近且相等的Na+共12个,距离相等且最近的Cl-共有6个。3.下列关于晶体的描述正确的是(

)A.分子晶体中一定含有共价键B.共价晶体中,共价键的键能越大、键长越短,熔点越高C.金属晶体的导电性和导热性都是通过自由电子的定向移动实现的D.某晶体溶于水可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体√解析:分子晶体中不一定含有共价键,如稀有气体中,只含有范德华力,故A错误;共价晶体中粒子间作用力是共价键,熔融时破坏共价键,共价键的键能越大、键长越短,熔点越高,故B正确;金属晶体的导电性是通过自由电子的定向移动实现的,而金属晶体的导热性是通过自由电子与金属原子的碰撞将能量从能量高的地方传递到能量低的地方,故C错误;某晶体溶于水可电离出自由移动的离子,该晶体可能为离子晶体,也可能为分子晶体,如分子晶体中的HCl,在水中可电离出H+和Cl-,故D错误。4.如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。下列说法错误的是(

)A.1mol冰晶体中含有氢键数目为2NAB.四种晶体的熔点高低为金刚石>MgO>冰>碘单质C.碘晶体属于分子晶体,每个碘晶胞中实际占有8个碘原子D.金刚石属于共价晶体,每个碳原子周围距离最近的碳原子数为4√5.下列各组物质熔点由低到高排列的是(

)A.H2O、H2S、H2Se、H2TeB.F2、Cl2、Br2、I2C.Li、Na、K、RbD.NaCl、MgCl2、金刚石、晶体硅√解析:H2O、H2S、H2Se、H2Te都为同主族元素所形成的分子晶体,分子的相对分子质量越大,分子间作用力越大,晶体的熔点越高,水分子间存在氢键,熔点最高,应为H2S<H2Se<H2Te<H2O,A错误;在结构相似的分子晶体中,分子的相对分子质量越大,熔点越高,所以F2<Cl2<Br2<I2,B正确;同主族金属元素从上到下金属离子半径逐渐增大,金属的熔点逐渐降低,所以Rb<K<Na<Li,C错误;金刚石、晶体硅为共价晶体,原子半径为C<Si,原子半径越小,共价键键能越大,则熔点越高,熔点为金刚石>晶体硅,D错误。6.下表给出四种化合物的熔点和沸点:化合物NaClMgCl2AlCl3CCl4熔点/℃802714193-22.8沸点/℃1465141217876.7关于表中四种化合物有下列说法,其中错误的是(

)A.AlCl3在加热时可升华B.CCl4属于分子晶体C.1500℃时NaCl可形成气体分子D.AlCl3是典型的离子晶体√解析:根据各物质的熔、沸点判断,AlCl3和CCl4为分子晶体;AlCl3的沸点低于熔点,所以可升华;NaCl为离子晶体,但1500℃高于其沸点,故1500℃时以气体分子形式存在。7.LDFCB是电池的一种电解质,该电解质阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z构成(如图),Y的最外层电子数等于X的核外电子总数,四种原子最外层电子数之和为20,下列说法正确的是(

)A.原子半径:X>Y>Z>WB.W、Z形成的化合物分子为含有极性键的非极性分子C.四种元素形成的简单氢化物中X的最稳定D.四种元素的单质中,有分子晶体、共价晶体和金属晶体三种情况√解析:由阴离子结构简式可知,X、Y、Z形成的共价键数目分别为4、2、1,由W、X、Y、Z为同周期元素原子,Y的最外层电子数等于X的核外电子总数可知,X为C、Y为O、Z为F,由四种原子最外层电子数之和为20可知,W为B。同周期主族元素,从左到右原子半径依次减小,则B、C、O、F四种原子中,B的原子半径最大,故A错误;BF3中含有B—F极性键,分子中B的价层电子对数为3,孤电子对数为0,分子的空间结构为平面三角形,属于非极性分子,则BF3为含有极性键的非极性分子,故B正确;元素的非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,B、C、O、F四种元素中,F的非金属性最强,则HF最稳定,故C错误;B、C、O、F四种元素都是非金属元素,其单质不可能为金属晶体,故D错误。8.(1)氯酸钾熔化,粒子间克服了

的作用;二氧化硅熔化,粒子间克服了

的作用;碘升华,粒子间克服了

作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是

。

解析:(1)氯酸钾是离子晶体,熔化时破坏离子键;二氧化硅是共价晶体,熔化时破坏共价键;碘是分子晶体,升华时粒子间克服分子间作用力;熔点高低的一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体,所以熔点由高到低的顺序为二氧化硅>氯酸钾>碘。离子键共价键分子间二氧化硅>氯酸钾>碘(2)A、B、C、D为四种晶体,性质如下:A固态时能导电,能溶于盐酸;B能溶于CS2,不溶于水;C固态时不导电,液态时能导电,可溶于水;D固态、液态时均不导电,熔点为3500℃。试推断它们的晶体类型:A.

;B.

;C.

;D.

。

金属晶体分子晶体离子晶体共价晶体解析:(2)A固态时能导电,说明其中含有能够自由移动的电子,故A为金属晶体;CS2属于非极性分子,根据“相似相溶”规律可知,能溶于CS2、不溶于水的晶体,其一定是由非极性分子构成的,故B属于分子晶体;C固态时不导电,液态时能导电,说明其熔化后可以产生自由移动的离子,故C为离子晶体;D固态、液态时均不导电,不可能是金属晶体、离子晶体或石墨,熔点为3500℃,其熔点很高,故D为共价晶体。(3)已知ZnF2的熔点为872℃,ZnCl2的熔点为275℃,ZnBr2的熔点为394℃,其中ZnBr2的熔点高于ZnCl2的原因为

。

解析:(3)由熔点数据可知,ZnCl2、ZnBr2为分子晶体,且结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高,相对分子质量ZnBr2>ZnCl2,所以ZnBr2的熔点高于ZnCl2的。ZnCl2、ZnBr2为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量的增大,范德华力增强,熔点升高9.X、Y、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的前20号元素。X原子中K层和L层电子数相等;Y的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2YO3;Z可形成氢化物ZH3;Q的一种核素的中子数为14,质量数为28;R最外层电子数为内层电子数的一半;T为同周期非金属性最强的元素;U可与T形成离子化合物UT2。(1)下列X原子的轨道表示式表示的状态中,能量最高的是

(填字母)。

DABCD解析:X、Y、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的前20号元素;X原子中K层和L层电子数相等,X为铍;Y的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2YO