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微專題5　四類典型晶體的比較
講解內(nèi)容
1.四類典型晶體的比較
　　　類型 項目　　　 離子 晶體 共價晶體 分子晶體 金屬晶體
構(gòu)成晶體的粒子 陰、陽離子 原子 分子 金屬陽離子和自由電子
粒子間的作用 離子鍵 共價鍵 分子間作用力 (范德華力、氫鍵) 金屬鍵
確定作用力強弱 的一般判斷方法 離子電荷數(shù)、半徑 鍵長(原 子半徑) 組成結(jié)構(gòu)相似時,比 較相對分子質(zhì)量 離子半徑、價電子數(shù)
熔、沸點 較高 很高 較低 差別較大(汞常溫下為液態(tài),
鎢熔點為3 410 ℃)
硬度 硬而脆 很大 較小 差別較大
導電性 不良導體(熔化后或溶于水導電) 不良導體(個別為半導體) 不良導體(部分溶于水發(fā)生電離后導電) 良導體
溶解性 多數(shù)易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水,少數(shù)與水反應(yīng)
機械加工性 不良 不良 不良 優(yōu)良
延展性 差 差 差 優(yōu)良
2.晶體熔、沸點高低的比較方法
(1)不同類型晶體熔、沸點的比較
①不同類型晶體的熔、沸點高低一般規(guī)律:共價晶體>離子晶體>分子晶體。
②金屬晶體的熔、沸點差別很大,如鎢、鉑等熔、沸點很高,汞、銫等熔、沸點很低。
(2)同種類型晶體熔、沸點的比較
①共價晶體
原子半徑越小→鍵長越短→鍵能越大→熔、沸點越高。如熔點:金剛石>硅晶體。
②離子晶體
一般地說,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,則離子間的作用力就越強,其離子晶體的熔、沸點就越高。如熔點:MgO>NaCl>CsCl。
③分子晶體
a.分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高;分子間具有氫鍵的分子晶體熔、沸點反常高。如沸點:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,熔、沸點越高。如熔、沸點:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近),分子的極性越大,其熔、沸點越高。如熔、沸點:CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
④金屬晶體
金屬離子半徑越小,離子電荷數(shù)越多,其金屬鍵越強,金屬熔、沸點就越高。如熔、沸點:Na[典型例題]按要求完成以下題目:
(1)(2021·湖南卷)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為　　　　　　　　,
晶體硅和碳化硅熔點較高的是　　　　(填化學式)。
[典型例題]按要求完成以下題目:
解析:(2)由題給熔、沸點數(shù)據(jù)可知,0 ℃時,四氟化硅為氣態(tài),四氯化硅為液態(tài),四溴化硅、四碘化硅為固態(tài);分子晶體的沸點取決于分子間作用力的大小,SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量依次增大,分子間作用力依次增大,則沸點依次升高。
答案 (2) SiCl4　 SiX4都是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量依次增大,分子間作用力依次增大
(2)(2021·湖南卷)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4。
SiX4的熔沸點
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔點/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸點/K 187.2 330.8 427.2 560.7
0 ℃時,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液態(tài)的是　　　　(填化學式),沸點依次升高的原因是　 　。
[典型例題]按要求完成以下題目:
答案:(3)TiF4為離子化合物,熔點高,其他三種均為共價化合物,隨相對分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大,熔點逐漸升高
(3)(2020·全國Ⅱ卷)Ti的四鹵化物熔點如表所示,TiF4熔點高于其他三種鹵化物,自TiCl4至TiI4熔點依次升高,原因是 　　　　　　　　 　　　　。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔點/℃ 377 -24.12 38.3 155
解析:(3)不同的晶體類型的熔、沸點高低一般規(guī)律是共價晶體>離子晶體>分子晶體,TiF4為離子化合物,是離子晶體,其余三種為共價化合物,是分子晶體,故TiF4的熔點高于其余三種物質(zhì),TiCl4、TiBr4、TiI4均為分子晶體,對于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,其相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔點越高。
[典型例題]按要求完成以下題目:
(4)(2020·全國Ⅲ卷)NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性(Hδ+),與B原子相連的H呈負電性(Hδ-),電負性大小順序是　　　　　　　　　　。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是　　　　(寫分子式),其熔點比NH3BH3　　　　(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之間,存在　　　　　　　　　　　　,也稱“雙氫鍵”。
解析:(4)NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性,說明N的電負性大于H,與B原子相連的H呈負電性,說明H的電負性大于B,因此3種元素電負性由大到小的順序為N>H>B。NH3BH3分子中有8個原子,其價電子總數(shù)為14,N和B的價電子數(shù)的平均值為4,依據(jù)等量代換的原則,可以找到其等電子體為CH3CH3。由于NH3BH3分子屬于極性分子,而CH3CH3屬于非極性分子,兩者相對分子質(zhì)量接近,但是極性分子的分子間作用力較大,故CH3CH3熔點比NH3BH3低。NH3BH3分子間存在“雙氫鍵”,類比氫鍵的形成原理,說明其分子間存在Hδ+與Hδ-的靜電引力。
答案:(4)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ+與Hδ-的靜電引力
[典型例題]按要求完成以下題目:
解析:(5)大多數(shù)有機物都是分子晶體,除了一部分有機酸鹽和有機堿鹽是離子晶體。苯胺比甲苯的熔、沸點都高,同一種晶體類型熔、沸點不同,首先要考慮的就是是否有氫鍵,苯胺中存在電負性較強的N,所以分子間可以形成氫鍵,因此比甲苯的熔、沸點高。
答案:(5)分子晶體　苯胺分子之間存在氫鍵
解析:(6)相對于Cr,K原子半徑大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱,故K熔、沸點比Cr低。
答案:(6)K原子半徑較大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱
[典型例題]按要求完成以下題目:
(6)(2017·全國Ⅰ卷)K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點、沸點等都比金屬Cr低,原因是 　。
解析:(7)由于電負性:F大于Cl,故GaF3和GaCl3熔點不同的原因是GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體。
答案:(7)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體
[典型例題]按要求完成以下題目:
(7)(2016·全國Ⅲ卷)GaF3的熔點高于1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其原因是 　。
比較不同晶體熔、沸點的基本思路
首先看物質(zhì)的狀態(tài),一般情況下是固體>液體>氣體;之后看物質(zhì)所屬類型,一般是共價晶體>離子晶體>分子晶體(注意:不是絕對的,如氧化鋁的熔點大于晶體硅),結(jié)構(gòu)類型相同時再根據(jù)相應(yīng)規(guī)律進行判斷。同類晶體熔、沸點比較思路:共價晶體→共價鍵鍵能→鍵長→原子半徑;分子晶體→分子間作用力→相對分子質(zhì)量;離子晶體→離子鍵強弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑。
規(guī)律方法
[跟蹤訓練] 下列各組物質(zhì)的沸點按由低到高的順序排列的是(　 　)
A.NH3、CH4、NaCl、Na
B.H2O、H2S、MgSO4、SO2
C.CH4、H2O、NaCl、SiO2
D.Li、Na、K、Rb、Cs
解析:C項中SiO2是共價晶體,NaCl是離子晶體,CH4、H2O都是分子晶體,且常溫下水為液態(tài),CH4是氣態(tài)。
C
1.下列各組物質(zhì)中,化學鍵類型相同、晶體類型也相同的是(　 　)
A.CaCl2和NaOH B.碘、氖
C.CO2和H2O D.CCl4和KCl
專題集訓
C
解析:A項都是離子晶體,CaCl2只有離子鍵,NaOH既有離子鍵又有共價鍵;B項都是分子晶體,碘分子中有共價鍵,氖分子中無化學鍵;C項都是分子晶體,只有極性共價鍵;D項CCl4是分子晶體,含有共價鍵,KCl是離子晶體,含有離子鍵。
2.下列說法中正確的是(　 　)
A.固態(tài)時能導電的物質(zhì)一定是金屬晶體
B.熔融狀態(tài)能導電的晶體一定是離子晶體
C.水溶液能導電的晶體一定是離子晶體
D.固態(tài)不導電而熔融態(tài)導電的晶體一定是離子晶體
D
解析:四種晶體在不同狀態(tài)下的導電性區(qū)別如下:
分子晶體 共價 晶體 金屬 晶體 離子晶體
固態(tài) 不導電 不導電 (晶體硅導電) 導電 不導電
熔融狀態(tài) 不導電 不導電 導電 可導電
水溶液 有的可導電 - - 可導電
3.下列物質(zhì)所屬晶體類型分類正確的是(　 　)
D
A B C D
共價晶體 石墨 生石灰 碳化硅 金剛石
分子晶體 冰 固態(tài)氨 氯化銫 干冰
離子晶體 氮化鋁 食鹽 明礬 芒硝
金屬晶體 銅 汞 鋁 鐵
解析:石墨為混合型晶體,生石灰、氯化銫為離子晶體,氮化鋁為共價晶體。
4.下表給出幾種化合物的熔點和沸點:
C
解析:根據(jù)各物質(zhì)的熔、沸點判斷,AlCl3和CCl4為分子晶體;AlCl3的沸點低于熔點,所以可升華;NaCl為離子晶體,但 1 500 ℃高于其沸點,故1 500 ℃時以分子形式存在。
物質(zhì) NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4
熔點/℃ 801 714 190 -22.9
沸點/℃ 1 465 1 412 178 76.8
關(guān)于表中4種化合物有下列說法,其中正確的是(　 　)
①AlCl3在加熱時可升華　②CCl4屬于分子晶體 ③1 500 ℃時NaCl可形成氣體分子　④AlCl3是典型的離子晶體
A.①②④ B.③④
C.①②③ D.①②③④
5.下列物質(zhì)的熔、沸點高低順序中,正確的是(　 　)
B
解析:A項,同屬于共價晶體,熔、沸點高低主要看共價鍵的強弱,顯然對鍵能而言,晶體硅<碳化硅<二氧化硅,錯誤;B項,形成分子間氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點要大于形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點,正確;C項,對于不同類型的晶體,其熔、沸點高低一般規(guī)律為共價晶體>離子晶體>分子晶體,即MgO>H2O>Br2>O2,錯誤;D項,生鐵為鐵合金,熔點要低于純鐵,錯誤。
B
7.分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì),判斷其晶體類型:
(1)碳化鋁,黃色晶體,熔點2 200 ℃,熔融狀態(tài)下不導電:　　　　　　。
(2)溴化鋁,無色晶體,熔點98 ℃,熔融狀態(tài)下不導電:　　　　　　。
(3)五氟化釩,無色晶體,熔點19.5 ℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等:　　　　　。
(4)溴化鉀,無色晶體,熔融時或溶于水中能導電:　　　　　　。
解析:晶體的熔點高低、熔融態(tài)能否導電及溶解性等性質(zhì)相結(jié)合,是判斷晶體類型的重要依據(jù)。共價晶體和離子晶體的熔點都很高或較高,兩者最大的差異是熔融態(tài)的導電性不同,一般共價晶體熔融態(tài)不導電,離子晶體熔融時或水溶液能導電。共價晶體和分子晶體的區(qū)別則主要在于熔、沸點有很大差異,一般共價晶體和分子晶體熔融狀態(tài)時都不能導電,另外易溶于一些有機溶劑往往也是分子晶體的特征之一。
答案:(1)共價晶體　(2)分子晶體　(3)分子晶體　(4)離子晶體

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