分子晶体与原子晶体 1了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。 2掌握分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。 3了解氢键及其对物质性质的影响。 细读教材记主干 1共价键是怎样形成的？其作用强度与分子间作用力相比较哪种更大？ 提示：共价键是通过共用电子对形成的，共价键的强度比分子间作用力要大。 2冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同，干冰升华只克服范德华力，而冰融化除克服范德华力外还克服氢键。 3二氧化硅的结构是怎样的？其熔、沸点高低如何？ 提示：二氧化硅是原子之间以共价键结合而形成的立体网状结构。其中一个硅原子与四个氧原子相连，一个氧原子与两个硅原子相连。熔、沸点较高。 4在分子晶体中，分子内的原子间以共价键相结合，分子间以分子间作用力相吸引，因此分子晶体熔点较低。 5在原子晶体里，所有原子都以共价键相结合，形成三维的网状结构，因此原子晶体熔点高、硬度大。 新知探究 1概念及粒子间作用力 (1)概念：只含分子的晶体。 (2)粒子间的作用力 2物理性质及物质类别 (1)物理性质 分子晶体熔、沸点较低、硬度较小。 (2)物质类别 物质种类 举例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 O2、N2、P4等 部分非金属氧化物 CO2、SO2、SO3等 几乎所有的酸 H2SO4、HNO3、H3PO4等 绝大多数有机物 乙醇、乙酸、苯等 3.晶体结构模型 (1)分子间作用力是范德华力 晶体中分子堆积方式为分子密堆积，即以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。 如干冰的晶胞结构如图 每个晶胞中有12个原子。 每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。 (2)分子间还有其他作用力 水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。 冰的晶体结构如图 对点演练 1(2016宜昌高二检测)已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ，则下列结论错误的是( ) A氯化铝是电解质 B固体氯化铝是分子晶体 C可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝 D氯化铝为非极性分子 解析：选C 根据已知条件可知氯化铝是共价化合物，易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ，则说明AlCl3是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。根据相似相溶原理可知AlCl3是非极性分子，在水中在水分子的作用下电离产生Al3、Cl，所以AlCl3是电解质，在水溶液中能够导电，在熔融状态没有离子不能导电，因此不能通过电解熔融氯化铝的办法制取金属铝，应该通过电解熔融的Al2O3的方法冶炼铝。 2(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“”或“”)。 CO2_SO2 NH3_PH3 O3_O2 Ne_Ar CH3CH2OH_CH3OH CO_N2 (2)已知AlCl3的熔点为190 (2.202105 Pa)，但它在180 即开始升华。请回答： AlCl3固体是_晶体。 设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_。 解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，存在分子间氢键，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物质熔、沸点的高低。(2)由AlCl3的熔点低以及在180 时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。 答案：(1) (2)分子 在熔融状态下，检测其是否导电，若不导电是共价化合物 新知探究 1结构特点 (1)构成微粒及微粒间的作用力 (2)微粒堆积方式 整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个小分子，是一个“巨分子”，又称共价晶体。 2物理性质及物质类别 (1)物理性质 原子晶体一般熔点高、硬度大。 结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 (2)物质类别 类型 举例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅和金刚石等 某些非金 属化合物 金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等 3.晶体结构模型金刚石 在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。 晶体中CC键夹角为10928，碳原子采取了sp3杂化。 最小环上有6个碳原子。 晶体中碳原子个数与CC键数之比为： 1(4)12。 名师点拨 1分子晶体和原子晶体的比较 晶体类型 原子晶体 分子晶体 含义 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 只含分子的晶体 组成粒子 原子 分子 粒子间作用力 共价键 分子间作用力 熔点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 一般不溶于各种溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分水溶液导电 熔化时破坏的作用力 破坏共价键 破坏分子间作用力 举例 金刚石、二氧化硅等 冰、干冰等 2.分子晶体与原子晶体熔、沸点高低比较 (1)不同类型的晶体 原子晶体分子晶体。 (2)同一类型的晶体 分子晶体 a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、沸点反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。 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SnH4GeH4SiH4CH4。 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CON2，CH3OHCH3CH3。 d同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如。 原子晶体 晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。 对点演练 3(2016南昌高二检测)能够解释CO2比SiO2的熔、沸点低的原因是( ) ACO2的相对分子质量比SiO2的相对分子质量小 BCO键能小于SiO键能 CC的原子半径小于Si D破坏CO2晶体只需克服分子间作用力，破坏SiO2晶体要破坏SiO共价键 解析：选D CO2是分子晶体，CO2的熔化与C=O键能 没有关系，其熔化只需要克服范德华力(分子间作用力)，SiO2是原子晶体，其熔化要破坏SiO共价键，共价键的强度远远大于范德华力，故A、B、C错误，D正确。 4.二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图所示，请认真观察该模型后回答下列问题： (1)二氧化硅晶体中最小环上有_个原子，晶体结构中存在以_原子为中心、_原子为顶点的正四面体结构。 (2)晶体中每个硅原子为_个最小环共有，每个最小环平均拥有_个硅原子、_个氧原子。 (3)晶体中存在的有_。 A共价键 B离子键 C配位键 D范德华力 E氢键 解析：二氧化硅晶体中，最小环上有6个硅原子和6个氧原子，并形成以硅原子为中心、氧原子(或硅原子)为顶点的正四面体结构。因为每个硅原子被12个最小环共有，平均每个最小环拥有的硅原子数为6个，由化学式SiO2可知，拥有氧原子数为21个。原子晶体中只存在共价键，且SiO键为极性键，不是配位键。 答案：(1)12 Si O(或Si) (2)12 1 (3)A 1有关晶体的下列说法中，正确的是( ) A晶体中分子间氢键越强，分子越稳定 B原子晶体中共价键越弱，熔点越低 C冰熔化时水分子中共价键发生断裂 D原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他类型的化学键 解析：选B 氢键的强弱只影响晶体的物理性质，分子的稳定性则取决于分子内化学键的强弱，A项错误；冰熔化时克服分子间作用力和氢键，C项错误；晶体硅中只存在非极性共价键，D项错误。 2(2016温州高二检测)2015年7月31日，中国获得2022年冬奥会主办权，这将促进中国冰雪运动。以下关于冰的说法正确的是( ) A冰与水共存物属于混合物 B冰的密度比水大 C冰与二氧化硅的晶体类型相似 D氢键在冰晶体结构中起关键作用 解析：选D 冰水混合物属于纯净物，故A错误；冰中氢键比水多，又因为氢键具有饱和性和方向性，相同质量，冰的体积比水大，则冰的密度比水小，故B错误；冰属于分子晶体，而二氧化硅属于原子晶体，因此结构不同，故B错误；氢键具有饱和性和方向性，使得冰中水分子有4个氢键，故D正确。 3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 BAlCl3晶体属于原子晶体 C1 mol SiO2晶体中含2 mol SiO键 D金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应 解析：选A 据金刚石结构模型可知，金刚石中的最小碳环为六元环，在高温下可断开CC键，与O2反应，故A项正确，D项错误；AlCl3是特殊的分子晶体，B项错误；SiO2晶体中有SiO四面体结构，1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键，C项错误。 4(2016黄山高二检测)下列熔、沸点高低的比较不正确的是( ) A金刚石碳化硅晶体硅 B邻羟基苯甲酸对羟基苯甲酸 C纯铁生铁 DSiO2CO2 解析：选B 因键长CCCSiSiSi，则熔点为金刚石碳化硅晶体硅，故A正确；对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故B错误；生铁是合金，熔点比组分金属纯铁低，故C正确；SiO2是原子晶体，CO2是分子晶体，故D正确。 5(2016邯郸高二检测)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是( ) A正硼酸晶体属于原子晶体 BH3BO3分子的稳定性与氢键有关 C分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 解析：选D 正硼酸晶体中存在H3BO3分子，且该晶体中存在氢键，说明硼酸由分子构成，是分子晶体，原子晶体内只有共价键，故A错误；分子的稳定性与分子内的BO、HO共价键有关，熔沸点与氢键有关，故B错误；硼原子最外层只有3个电子，与氧原子形成3对共用电子对，因此B原子不是8e稳定结构，故C错误；1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键，故D正确。 6.(1)如图所示为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有_个与之紧邻且等距的CO2分子；该结构单元平均占有_个CO2分子。 (2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是_(填字母序号)。 A原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂 B原子晶体干冰有很高的熔点和沸点 C原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料 D原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应 E每摩尔原子晶体干冰含有4 mol CO键 解析：(1)题给CO2分子晶体的一部分，属面心立方结构。取任一顶点的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶点的三个面面心上的CO2分子，共3个；而该顶点被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有3812个；在此结构中，8个CO2分子处于顶点，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。所以，该结构单元平均占有的CO2分子为864个。(2)该题应从SiO2的结构和性质来判断。