資源簡介

(共21張PPT)
1.定義及結構特點
(1)分子晶體:只含分子的晶體。
(2)分子晶體中粒子的相互作用
必備知識 清單破
知識點 1　分子晶體
第一節　分子晶體與共價晶體
2.屬于分子晶體的物質類型
(1)所有非金屬氫化物:如H2O、NH3、CH4、HX(鹵化氫)等。
(2)部分非金屬單質:如X2(鹵素單質)、O2、H2、白磷(P4)、硫(S8)、C60等。
(3)部分非金屬氧化物:如CO2、SO2、NO2、P4O10等。
(4)稀有氣體。
(5)幾乎所有的酸:如H2SO4、HNO3、H3PO4等。
(6)絕大多數有機物:如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、尿素等。
3.粒子堆積方式
分子間作用力 堆積方式
范德華力 每個分子周圍最多可以有12個緊鄰的分子,這一特征稱為分子密堆積,如C60、干冰、I2、O2
范德華力、氫鍵 如冰晶體中,由于氫鍵的存在,每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子
4.分子晶體的物理性質(詳見定點1)
1.定義及特點
(1)定義:相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間網狀結構的晶體叫共價晶體。
(2)特點:構成粒子是原子;粒子間作用力為共價鍵。
2.屬于共價晶體的物質類型
(1)某些單質:如硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、金剛石等。
(2)某些非金屬化合物:如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
3.物理性質
①共價晶體中,各原子均以強的共價鍵相結合,因此一般熔點很高,硬度很大,難溶于常見溶劑,
不導電。
②結構相似的共價晶體,一般原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔點越高。例如,熔
點:金剛石>碳化硅>晶體硅。
知識點 2　共價晶體
4.典型的共價晶體結構分析
(1)金剛石晶體結構及特點
　
金剛石的晶體結構和晶胞示意圖
①在晶體中每個碳原子以4個共價單鍵與相鄰的4個碳原子結合;
②晶體中C—C—C夾角為109°28',碳原子采取sp3雜化;
③最小環上有6個碳原子;
④晶體中C原子個數與C—C鍵個數之比為1∶2。

①1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵,每個O原子和2個Si原子相結合;
②1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵;
③最小環由6個Si原子和6個O原子組成。
(2)二氧化硅晶體結構及特點
知識拓展　低溫石英
　　SiO2有多種結構,自然界最常見的是低溫石英。低溫石英的結構中有頂角相連的硅氧四
面體形成螺旋上升的長鏈,這一結構決定了它具有手性(左、右型)。
石英晶體中的硅氧四面體相連構成的螺旋鏈
石英的左、右型晶體
1.SiO2是二氧化硅的分子式,這種說法正確嗎
二氧化硅為共價晶體,晶體中不存在單個分子,SiO2不是其分子式。
2.分子晶體中,共價鍵的鍵能越大,該分子晶體的熔點越高,這種說法正確嗎
分子晶體的熔點高低與其共價鍵鍵能大小無關。
3.干冰的熔、沸點比冰低,這種說法正確嗎
由于冰中除了范德華力外還有分子間氫鍵作用,破壞分子間作用力較難,所以熔、沸
點比干冰高。
4.H2S晶體中一個H2S分子周圍有12個H2S緊鄰,則冰中一個水分子周圍也有12個緊鄰水分子,
這種說法正確嗎
冰中可以形成分子間氫鍵,1個水分子可以與4個水分子形成氫鍵,故一個水分子周
圍有4個緊鄰水分子。
知識辨析 判斷正誤，正確的畫“ √” ，錯誤的畫“ ” 。
提示
提示
提示
提示
(　 )

(　 )

(　 )
√
(　 )

5.PF5和PCl5均為三角雙錐結構的分子晶體,所以兩者的沸點:PF5五氟化磷和五氯化磷是結構相似的分子晶體,五氟化磷的相對分子質量小于五氯化
磷,分子間作用力小于五氯化磷,沸點低于五氯化磷。
6.金剛石晶體中的最小環為六元環,每個碳原子均被12個六元環共用,這種說法正確嗎
金剛石晶體結構中,最小環為六元環,每個碳原子均被12個六元環共用。
提示
提示
(　 )
√
(　 )
√
1.常見分子晶體的結構
(1)干冰
干冰的晶胞模型
①立方體的每個頂點上有1個CO2分子,6個面心還有6個CO2分子,每個晶胞中有8× +6× =4
個CO2分子,有12個原子。
②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子數為12。
關鍵能力 定點破
定點 1　常見分子晶體的結構及物理性質
(2)冰

①水分子之間主要的作用力是氫鍵,當然也有范德華力。
②由于氫鍵的方向性,使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互
吸引。
2.分子晶體的物理性質
(1)較低的熔點和沸點(易升華或易揮發)。
(2)較小的硬度。
(3)一般都是絕緣體,固態及熔融狀態也不導電。
(4)多數能溶于適當的溶劑(相似相溶)。
3.分子晶體熔點比較規律
(1)組成和結構相似、不含氫鍵的分子晶體,相對分子質量越大,分子間作用力越大,熔點越
高。如:I2>Br2>Cl2>F2,HI>HBr>HCl。
(2)組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近),分子的極性越大,熔點越高。如:CH3
OH>CH3CH3。
(3)分子間氫鍵會導致熔點反常升高。如:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
(4)對有機物來講,一般分子式相同,支鏈越多,熔點越低。
(5)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨分子里碳原子數的增加,熔點升高。如:C2H6>
CH4,C2H5Cl>CH3Cl,CH3COOH>HCOOH。
典例 (1)比較下列物質熔點的高低(填“>”或“<”)。
①CO2　　　 SO2;
②NH3　　　 PH3;
③O3　　　 O2;
④Ne　　　 Ar;
⑤CH3CH2OH　　　 CH3OH;
⑥CO　　　 N2。
(2)已知AlCl3的熔點為190 ℃(2.202×105 Pa),請回答:
①AlCl3固體是　　　 晶體。
②設計一個可靠的實驗,判斷氯化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設計的實驗是　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析 (1)各組物質均為分子晶體,根據分子晶體熔點的判斷規律,如相對分子質量、分子極
性、分子間氫鍵等比較六組物質熔點的高低。(2)由AlCl3的熔點低判斷AlCl3晶體為分子晶
體。驗證一種化合物是共價化合物還是離子化合物,可檢測其熔融狀態下是否導電,若不導
電是共價化合物,導電則是離子化合物。
答案 (1)①<　②>?、??、??、?　⑥>
(2)①分子　②在熔融狀態下,檢測其是否導電,若不導電,則是共價化合物
1.分子晶體和共價晶體的比較
定點 2　分子晶體和共價晶體的比較及晶體類型的判斷
晶體類型 分子晶體 共價晶體
定義 分子間通過分子間作用力結
合形成的晶體 相鄰原子間以共價鍵結合形成的具有空間網狀結構的晶體
構成粒子 分子 原子
物質 多數非金屬單質和共價化合物 某些單質和共價化合物
粒子間的作用力 分子間作用力 共價鍵
續表
晶體類型 分子晶體 共價晶體
熔化時需克服的作用力 分子間作用力 共價鍵
物 理 性 質 熔點 較低 很高
硬度 較小 很大
導電性 固態和熔融態時一般都不導電,但某些分子晶體溶于水能導電,如HCl 固態和熔融態時多數不導電,但晶體Si、晶體Ge為半導體,能導電
溶解性 相似相溶 難溶于一般溶劑
決定熔點高低的因素 分子間作用力的強弱 共價鍵的強弱
典型例子 干冰、冰 金剛石、二氧化硅
2.共價晶體與分子晶體熔點高低的比較
(1)晶體類型不同時
熔點:共價晶體>分子晶體,原因:共價晶體的熔點與共價鍵有關,分子晶體的熔點與分子間作
用力有關,共價鍵的鍵能遠大于分子間作用力。
(2)晶體類型相同時
　　根據分子晶體和共價晶體的熔點變化規律進行比較。
3.判斷分子晶體和共價晶體的方法
(1)依據構成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷
(2)依據晶體的熔點判斷
　　共價晶體的熔點很高,而分子晶體的熔點通常較低。
(3)依據晶體的硬度判斷
　　共價晶體硬度大,分子晶體硬度較小。
(4)依據熟記的典型共價晶體和分子晶體判斷
　　常見的共價晶體有:①單質,如金剛石、晶體硅、晶體鍺等;②化合物,如SiO2、SiC、
BN、AlN、Si3N4等。絕大多數非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、稀有
氣體、幾乎所有的酸、絕大多數有機物的晶體屬于分子晶體。
典例　現有兩組物質的熔點數據如表所示:
A組 B組
金剛石:>3 500 ℃ HF:-83 ℃
晶體硅:1 410 ℃ HCl:-115 ℃
晶體硼:2 300 ℃ HBr:-89 ℃
二氧化硅:1 713 ℃ HI:-51 ℃
根據表中數據回答下列問題:
(1)A組屬于　　　 晶體,其熔化時克服的粒子間的作用力是　　　 。
(2)B組中HF熔點反常是由于　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(3)B組晶體不可能具有的性質是　　　 (填序號)。
①硬度小?、谒芤耗軐щ姟、酃腆w能導電　④液體狀態能導電
解析 (1)A組熔點很高,應是共價晶體,共價晶體熔化時破壞的是共價鍵。(2)B組是分子晶
體,且結構相似,一般是相對分子質量越大,熔點越高;HF的相對分子質量最小但熔點比HCl高,
出現反常的原因是HF分子間存在氫鍵,HF熔化時除了破壞范德華力,還要破壞氫鍵,所需能
量更多。(3)分子晶體在固態和熔化狀態都不導電。
答案 (1)共價　共價鍵 (2)HF分子間能形成氫鍵 (3)③④第三章　晶體結構與性質
第二節　分子晶體與共價晶體
第2課時　共價晶體
基礎過關練
題組一　共價晶體及其結構
1.下列說法錯誤的是(　　)
A.凡是共價晶體都含有共價鍵
B.金剛石是共價晶體,化學性質穩定,不與物質發生反應
C.凡是共價晶體都具有三維骨架結構
D.凡是共價晶體都具有很高的熔點
2.如圖是金剛石晶體結構模型,下列關于金剛石晶體的說法正確的是(　　)
A.碳碳鍵之間的夾角為120°
B.六元環中的碳原子在同一平面內
C.每個碳原子與其他4個碳原子相連形成正四面體結構
D.碳原子與碳碳鍵數目之比為1∶4
3.BN是一種無機非金屬材料,立方BN的硬度僅次于金剛石,其晶胞如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.立方BN屬于共價晶體
B.1個晶胞中含有4個B和4個N
C.距離每個B最近的N有4個
D.1mol立方BN中含有2mol共價鍵
4.晶體硼的結構如圖所示,熔點為2573K。已知晶體硼結構單元是由硼原子組成的正二十面體,其中有20個等邊三角形的面和一定數目的頂點,每個頂點上各有1個B原子。下列有關說法不正確的是(　　)
A.每個結構單元含有20個硼原子
B.1mol晶體硼中含有30NA個B—B鍵
C.晶體硼中鍵角是60°
D.晶體硼是共價晶體
5.方英石(SiO2)的結構單元如圖,下列有關說法正確的是(　　)
A.圖示結構單元中實際占有18個硅原子
B.1molSi形成2molSi—O鍵
C.方英石晶體中的Si采用的是sp3雜化
D.方英石晶體中,Si—O鍵之間的夾角為90°
6.氮化鎵在光電器件領域應用廣泛;N與Si組成的Si3N4硬度很大。下列說法不正確的是(　　)
A.Si3N4、晶體Si、金剛石均是共價晶體
B.氮化鎵晶胞結構如圖所示,其化學式為GaN
C.鉆石璀璨奪目與其為共價晶體有關
D.共價晶體中共價鍵越強,熔點越高
題組二　共價晶體的性質
7.碳化硅(SiC)晶體結構與金剛石相似,俗稱金剛砂。下列說法正確的是(　　)
A.SiC晶體中硅、碳元素的質量比為1∶1
B.SiC晶體的熔點較高
C.SiC晶體的硬度較小
D.SiC屬于分子晶體
8.分子篩的化學組成通式為M2/nO·Al2O3·xSiO2·pH2O,M代表金屬離子(人工合成時通常為Na)。下列說法正確的是(　　)
A.SiO2、冰都是典型的共價晶體
B.硬度:金剛石>碳化硅>晶體硅
C.SiO2晶體中Si采用的是sp2雜化
D.SiO2晶體中的最小環上有6個原子
9.在高壓下氮氣會發生聚合得到高聚氮,這種高聚氮的N—N的鍵能為160kJ/mol(N2中的鍵能為942kJ/mol),晶體中每個氮原子最外層均滿足8e-的穩定結構,結構如圖所示。下列有關這種晶體的說法不正確的是(　　)
A.每個氮原子的配位數為3
B.該晶體屬于共價晶體
C.這種固體的可能潛在應用是做炸藥
D.在高壓下氮氣發生聚合得到高聚氮,該反應為放熱反應
10.將SiCl4與過量的液氨反應可生成化合物Si(NH2)4。將該化合物在無氧條件下高溫灼燒,可得到氮化硅(Si3N4)固體,氮化硅是一種新型耐高溫、耐磨材料,在工業上有廣泛的應用。下列推斷正確的是(　　)
A.SiCl4、Si3N4的晶體類型相同
B.Si3N4晶體具有共價鍵三維骨架結構
C.共價晶體C3N4的熔點比Si3N4的低
D.SiCl4晶體在熔化過程中化學鍵斷裂
11.根據下列物質的性質判斷為共價晶體的是(　　)
A.微溶于水,硬度小,熔點-56.6℃,固態或液態不導電
B.熔點3140℃,電的良導體,加壓可變形
C.熔點3530℃,不導電,難溶于水和有機溶劑,硬度大
D.熔點801℃,易溶于水,熔化時導電
12.硅是制作光伏電池的關鍵材料。在Si晶體中摻雜不同的元素,可形成多電子的n型半導體或缺電子的p型半導體。n型和p型半導體相互疊加形成p-n結,此時自由電子發生擴散運動,在交界面處形成電場。下列說法正確的是(　　)
A.1molSi晶體中含有的Si—Si鍵數目為4NA(設NA為阿伏加德羅常數的值)
B.若在Si晶體中摻入P元素,可得n型半導體
C.p-n結中,n型一側帶負電,p型一側帶正電
D.光伏電池的能量轉化形式:光能→化學能→電能
能力提升練
題組一　共價晶體的結構與性質
1.氮化硅(Si3N4)常用作飛船返回艙耐高溫結構材料,可由石英和焦炭在高溫的氮氣中通過以下反應制備:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。下列說法錯誤的是(　　)
A.SiO2和Si3N4均屬于共價晶體
B.基態硅原子核外電子有8種空間運動狀態
C.對石英進行X射線衍射可確定其是否為晶體
D.C3N4與Si3N4結構相似,硬度:C3N42.下列有關金剛石晶體和SiO2晶體的敘述正確的是(　　)
金剛石及其晶胞　二氧化硅
A.金剛石晶體和SiO2晶體均屬于共價晶體
B.金剛石晶胞中含有6個碳原子
C.60gSiO2晶體中所含共價鍵數目為6NA(設NA為阿伏加德羅常數的值)
D.金剛石晶體熔化時破壞共價鍵,SiO2晶體熔化時破壞分子間作用力
3.下列關于共價晶體、分子晶體的敘述中,正確的是(　　)
A.在SiO2晶體中,1個硅原子和2個氧原子形成2個共價鍵
B.分子晶體中分子間作用力越大,分子越穩定
C.HI的相對分子質量大于HF,所以HI的沸點高于HF
D.金剛石為空間網狀結構,由共價鍵形成的碳原子環中,最小環上有6個碳原子
4.我國科學家預測并成功合成了新型碳材料:T-碳。它可以看作金剛石結構中的每個碳原子被四個碳原子構成的正四面體單元替代,
金剛石晶胞如圖所示,小球代表碳原子。下列說法不正確的是(　　)
A.T-碳中碳原子數與共價鍵數之比為10∶4
B.每個T-碳晶胞中碳原子數為32
C.T-碳與金剛石中碳原子采取的雜化方式相同
D.T-碳與金剛石晶體類型相同,熔化時均需破壞共價鍵
5.我國“玉兔二號”月球車通過砷化鎵太陽能電池提供能量。
(1)GaAs、GaN結構相似,都為共價晶體,沸點GaAs　　　GaN(填“>”或“<”)。
(2)已知圖甲晶胞沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖如A所示,則金剛石晶胞沿其體對角線垂直在紙平面上的投影圖應該是圖
　　　　(從A~D圖中選填)。
　　
　　　
題組二　共價晶體的有關計算
6.砷化鎵是一種立方晶系,晶胞結構如圖甲所示,將Mn摻雜到晶體中得到稀磁性半導體材料,晶胞結構如圖乙所示,砷化鎵的晶胞參數為xpm,密度為ρg·cm-3。下列說法錯誤的是(　　)
A.砷化鎵中As的配位數為4
B.Ga和As的最近距離是xpm
C.砷化鎵中與一個As原子距離最近且相等的Ga構成的結構為四面體形
D.Mn摻雜到砷化鎵晶體中,與Mn最近且等距離的As的數目為6
7.一種廣譜性熏蒸殺蟲劑,其晶體熔點約2000℃,晶胞結構如圖所示。已知該晶體的密度為ρg·cm-3,NA表示阿伏加德羅常數的值。下列有關該晶體的說法錯誤的是(　　)
A.化學式為AlP
B.晶體類型為共價晶體
C.晶胞中Al原子的配位數為8
D.兩個P原子間的最近核間距為×1010pm
8.立方砷化硼的晶胞結構如圖所示,請回答下列問題:
(1)As在元素周期表中的位置是　　　　　　　　;As屬于　　　　區元素。
(2)該晶胞的化學式為　　　　;2、3、4、5四個原子所圍成的空間結構為　　　　形。
(3)晶胞有兩個基本要素。
①原子坐標參數,表示晶胞內部各原子的相對位置,圖中1號原子的坐標參數為(0,0,0),6號原子的坐標參數為(1,1,1),則2號原子的坐標參數為　　　　　　。
②晶胞參數是用來描述晶胞大小和形狀的,設該晶胞的晶胞參數為apm,阿伏加德羅常數的值為NA,則B、As原子之間的最短距離為　　　　pm,該晶胞的密度為　　　g·cm-3。
9.氮化硼晶體的結構與金剛石相似,其晶胞如圖所示。
(1)在一個晶胞中,含有硼原子　　　　個,氮原子　　　　個。
(2)已知氮化硼晶胞參數為γcm,則在此晶胞中,任意兩個原子之間的最短距離是　　cm,D、E原子之間的距離是　　　　cm。
(3)以晶胞邊長為單位長度建立的坐標系可以表示晶胞中各原子的位置,稱作原子分數坐標。已知三個原子分數坐標參數:A為(0,0,0)、B為(0,1,1)、C為(1,1,0),則E原子為　　　　。
(4)氮化硼晶胞的俯視投影圖是　　　　。
(5)設NA為阿伏加德羅常數的值,則氮化硼晶體的密度為　　　　g/cm3(用代數式表示)。
答案與分層梯度式解析
第三章　晶體結構與性質
第二節　分子晶體與共價晶體
第2課時　共價晶體
基礎過關練
1.B　共價晶體是原子間通過共價鍵結合形成的空間網狀結構的晶體,具有三維骨架結構,熔化時破壞共價鍵,具有很高的熔點,A、C、D正確;金剛石能在O2中燃燒生成CO2,B錯誤。
2.C　金剛石晶體中C—C鍵之間的夾角為109°28',晶胞中最小的環為六元環,每個環中有4個碳原子在同一平面內,每個碳原子與其他4個碳原子相連,形成正四面體結構,A、B錯誤,C正確;金剛石晶體中每個碳原子和周圍4個碳原子形成碳碳鍵,每2個碳原子形成一個碳碳鍵,碳原子與碳碳鍵數目之比為1∶(4×)=1∶2,D錯誤。
3.D　
頂點和面心的原子個數為8×=4,晶胞內部的原子個數為4,則1個晶胞中含有4個B和4個N,B正確。
4.A　
該晶體是由B原子之間以共價鍵形成的空間立體結構,是共價晶體,D正確。
5.C　由方英石(SiO2)的結構單元可知,所含硅原子數為8×+4=8,故A錯誤;由方英石的結構單元可知,1個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵,則1molSi形成4molSi—O鍵,故B錯誤;1個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵,說明Si原子的價層電子對數為4,采用sp3雜化,故C正確;由于Si原子采用sp3雜化,且沒有孤電子對,則Si—O鍵之間的夾角為109°28',故D錯誤。
6.C　Si3N4的硬度很大,屬于共價晶體,晶體Si、金剛石均是共價晶體,A正確;一個晶胞中含有Ga的個數為8×=4,含有N的個數為4,化學式為GaN,B正確;鉆石璀璨奪目與其是否為共價晶體無關,C錯誤;共價晶體中共價鍵越強,熔點越高,D正確。
7.B　SiC晶體中硅、碳元素的質量比為28∶12=7∶3,A錯誤;SiC晶體結構與金剛石相似,屬于共價晶體,熔點較高,硬度較大,B正確,C、D錯誤。
8.B　冰是分子晶體,A錯誤;金剛石、碳化硅、晶體硅都是共價晶體,原子半徑CC—Si>Si—Si,硬度:金剛石>碳化硅>晶體硅,B正確;SiO2晶體中Si原子的價層電子對數為4,采用sp3雜化,晶體中最小環上有6個Si原子和6個O原子,共12個原子,C、D錯誤。
歸納總結
共價晶體熔點和硬度的比較
　　對結構相似的共價晶體來說,一般原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,熔點越高,硬度越大。以金剛石、硅、鍺為例,同主族從碳元素到鍺元素,原子核外電子層數增多,原子半徑依次增大,C—C鍵、Si—Si鍵、Ge—Ge鍵的鍵長依次變長,鍵能依次減小,故金剛石、硅、鍺的熔點和硬度依次下降。
9.D　高聚氮晶體中每個N原子和另外3個N原子相連形成空間網狀結構,屬于共價晶體,配位數為3,A、B正確;由于高聚氮晶體中有大量的N—N鍵,并且N—N的鍵能比的鍵能低得多,易破壞,所以高聚氮可能做成炸藥,C正確;高聚氮轉變成N2會釋放大量能量,高壓下N2發生聚合得到高聚氮是吸熱反應,D錯誤。
10.B　SiCl4是分子晶體,在熔化過程中克服的是分子間作用力,化學鍵不斷裂。Si3N4是共價晶體,具有共價鍵三維骨架結構。根據C、Si的原子半徑推知C—N鍵的鍵能比Si—N鍵的鍵能大,故C3N4的熔點比Si3N4的高。
11.C　共價晶體的硬度很大,熔點很高,大多不導電,加壓不易變形,難溶于水和有機溶劑,C符合題意。
12.B　硅晶體中,1個硅原子與4個硅原子形成4個Si—Si鍵,1個Si—Si鍵為2個硅原子共用,平均1molSi晶體中含有的Si—Si鍵數目為2NA,故A錯誤;若在Si晶體中摻入P元素,P最外層是5個電子,可形成多電子的n型半導體,故B正確;n型一側失電子,帶正電,p型一側得電子,帶負電,故C錯誤;光伏電池利用太陽光直接發電,能量轉化形式為光能→電能,故D錯誤。
能力提升練
1.D　SiO2和Si3N4均是由原子通過共價鍵形成的共價晶體,A正確;基態硅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,核外電子占有原子軌道數為1+1+3+1+2=8,則有8種空間運動狀態,B正確;X射線衍射實驗是檢驗晶體最科學的方法,C正確;C3N4與Si3N4都是共價晶體,鍵能:C—N>Si—N,硬度:C3N4>Si3N4,D錯誤。
2.A　金剛石晶體和SiO2晶體均屬于共價晶體,A正確;金剛石的晶胞中含有碳原子數為8×+4=8,B錯誤;60gSiO2晶體的物質的量為1mol,1molSi原子與4molO原子形成4mol硅氧鍵,1molSiO2中含4mol硅氧鍵,即共價鍵數為4NA,C錯誤;SiO2晶體屬于共價晶體,熔化時破壞共價鍵,D錯誤。
3.D　在SiO2晶體中,1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵,A錯誤;分子晶體中分子間作用力越大,其熔、沸點越高,與分子的穩定性沒有關系,B錯誤;HF分子之間可以形成氫鍵,HF的沸點高于HI,C錯誤;金剛石為空間網狀結構,由共價鍵形成的碳原子環中,最小環上有6個碳原子,D正確。
4.A　T-碳中每個碳原子形成的C—C鍵數是4個,每個共價鍵被兩個碳原子共用,所以碳原子數與共價鍵數之比為1∶2,A錯誤;金剛石晶胞中碳原子的個數為8×+4=8,T-碳晶胞結構可看作金剛石晶胞中的每個碳原子被四個碳原子構成的正四面體單元替代,則每個T-碳晶胞中碳原子個數為8×4=32,B正確;T-碳與金剛石中的碳原子采取的雜化方式均為sp3,C正確;T-碳可以看作金剛石結構中的每個碳原子被四個碳原子構成的正四面體結構單元替代,屬于共價晶體,熔化時需破壞共價鍵,D正確。
5.答案　(1)<　(2)D
解析　(1)GaAs和GaN結構相似,均屬于共價晶體,原子半徑NGa—As,沸點GaAs(2)根據題圖甲晶胞的投影圖可知,金剛石晶胞沿體對角線垂直在紙平面的投影圖為D。
6.D　由圖甲知,1個As與4個Ga形成共價鍵,即砷化鎵中As的配位數為4,A正確;由砷化鎵晶胞結構可知,Ga和As的最近距離為晶胞體對角線長的,則Ga和As的最近距離是xpm,B正確;砷化鎵中與一個As原子距離最近且相等的Ga有4個,構成的結構為四面體形,C正確;由圖乙晶胞結構可知,與Mn最近且等距離的As的數目為4,D錯誤。
7.C　根據題圖可知,該晶胞中Al原子的數目為4,P原子的數目為8×=4,則化學式為AlP,A正確;該晶體的熔點很高,約為2000℃,為共價晶體,B正確;由晶胞結構可知,晶胞中Al原子的配位數是4,C錯誤;晶胞體積為cm3,則晶胞的邊長為×1010pm,兩個P原子間的最近核間距為面對角線長的一半,即×1010pm,D正確。
8.答案　(1)第四周期第ⅤA族　p　(2)BAs　四面體　(3)①(×1030
解析　(1)As核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3,As在元素周期表中的位置是第四周期第ⅤA族;As屬于p區元素。(2)該晶胞中灰球有4個,白球個數為8×=4,其化學式為BAs。2、3、4、5四個原子所圍成的空間結構為四面體形。(3)①題圖中1號原子的坐標參數為(0,0,0),6號原子的坐標參數為(1,1,1),2號原子在體對角線的處,則其坐標參數為()。②B、As原子之間的最短距離為體對角線長的,即apm,該晶胞的密度為g·cm-3=×1030g·cm-3。
9.答案　(1)4　4　(2))
(4)b　(5)
解析　(1)硼原子位于晶胞內,氮原子位于頂點和面心,則在一個晶胞中,含有硼原子4個,氮原子個數為8×=4。(2)已知氮化硼晶胞參數為γcm,則在此晶胞中,任意兩個原子之間的最短距離為N與B之間的距離,即最短距離為晶胞體對角線長的,則是γcm,D、E原子之間的距離為晶胞邊長的,即γcm。(3)已知三個原子分數坐標參數:A為(0,0,0)、B為(0,1,1)、C為(1,1,0),則由E原子的位置知,E的原子分數坐標為()。(4)由晶胞示意圖知,氮化硼晶胞的俯視投影圖是b。(5)1個氮化硼晶胞內含有的氮原子和硼原子均為4個,則晶胞的質量為g,氮化硼晶胞的邊長為γcm,則晶胞體積為γ3cm3,晶體的密度為g/cm3。
17第三章　晶體結構與性質
第二節　分子晶體與共價晶體
第1課時　分子晶體
基礎過關練
題組一　分子晶體及其判斷
1.下列物質在常溫常壓下密度比水大,能溶于水,形成的晶體屬于分子晶體的是(　　)
A.CH3CH2OH　　　　B.CCl4
C.O2　　　　D.CO(NH2)2
2.下列說法正確的是(　　)
A.干冰升華時,分子中CO鍵發生斷裂
B.所有非金屬氫化物都屬于分子晶體
C.分子晶體中,分子間作用力越大,對應的物質越穩定
D.所有分子晶體中都存在化學鍵
3.(易錯題)下列各組晶體都屬于化合物組成的分子晶體的是(　　)
A.H2O、O3、CCl4　　　　
B.CCl4、HD、H2O2
C.SO2、NaCl、CS2　　　　
D.P2O5、CO2、H3PO4
題組二　常見分子晶體的結構
4.甲烷晶體的晶胞結構如下圖,下列有關說法不正確的是(　　)
A.甲烷晶體屬于分子晶體
B.晶體中1個CH4分子有12個緊鄰的CH4分子
C.CH4晶體熔化時需克服共價鍵
D.可燃冰(CH4·8H2O)是在低溫、高壓下形成的晶體
5.黃砷(As4)是砷元素的一種單質,其分子結構與白磷(P4)相似。下列關于黃砷和白磷的敘述不正確的是(　　)
A.黃砷分子中共價鍵鍵角為60°
B.黃砷分子比白磷分子更穩定
C.黃砷和白磷形成的晶體都為分子晶體
D.黃砷的熔點高于白磷
6.富勒烯(C60)具有許多優異性能,如超導性、強磁性、耐高壓、抗化學腐蝕等。C60的晶胞結構如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.晶胞中C60分子沿體對角線緊密排列
B.晶體中每個C60分子等距且最近的C60分子有12個
C.該晶體熔、沸點高,硬度大
D.每個C60晶胞中含有14個C60分子
7.干冰(固態CO2)在-78℃時可直接升華,其晶胞結構如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.CO2中有CO鍵,中心原子C是sp2雜化
B.每個晶胞中含有4個CO2分子
C.每個CO2分子周圍有12個緊鄰的CO2分子
D.干冰升華時需克服分子間作用力
8.下圖為冰晶體的結構模型,大球代表O,小球代表H。下列有關說法正確的是(　　)
A.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體結構
B.冰晶體和干冰晶體之間的作用力一樣
C.水分子間通過H—O鍵形成冰晶體
D.冰融化后,水分子之間的空隙增大
9.(1)德國和美國科學家制出了由20個碳原子構成的空心籠狀分子C20,該籠狀結構是由許多正五邊形構成的(如圖所示)。1個C20分子共有　　　　個正五邊形,共有　　　　個共價鍵;C20晶體屬于　　　　晶體。
(2)白磷的分子結構及其晶胞結構如圖所示,晶胞參數為anm。
①P4中磷原子的雜化方式為　　　　　。
②白磷晶體中,距離一個P4最近的P4的個數為　　　　　。
③該晶體的密度=　　　　　g·cm-3(設NA為阿伏加德羅常數的值)。
題組三　分子晶體的性質
10.氦、冰晶體均為分子晶體,氦晶體的升華能是0.105kJ·mol-1,而冰的升華能則為46.9kJ·mol-1,能解釋這一事實的是(　　)
①氦分子間僅存在范德華力　②冰中有氫鍵?、酆ぴ又g的化學鍵很弱?、芩肿又g的共價鍵強
A.①②　　B.②③　　C.①④　　D.③④
11.我國科學家通過電化學與生物技術將CO2轉化為乙酸(CH3COOH),再轉化成葡萄糖(C6H12O6)等有機物,實現了CO2的資源化利用。下列說法錯誤的是(　　)
A.該研究有利于我國實現“碳中和”
B.乙酸溶于水能電離出H+,但乙酸屬于分子晶體
C.葡萄糖是分子晶體
D.乙酸晶體中共價鍵的鍵能大,故熔點和沸點高
12.SiH4的分子結構與CH4類似,對SiH4作出如下推測,其中不正確的是(　　)
A.SiH4晶體是分子晶體
B.SiH4的熱穩定性比CH4弱
C.SiH4是由極性鍵形成的非極性分子
D.SiH4的沸點低于CH4
13.醫院在進行外科手術時,常用HgCl2稀溶液作為手術刀的消毒劑,已知HgCl2有如下性質:①HgCl2晶體熔點較低;②HgCl2熔融狀態下不導電;③HgCl2在水溶液中可發生微弱電離。下列關于HgCl2的敘述中正確的是(　　)
A.HgCl2晶體屬于分子晶體
B.HgCl2屬于離子化合物
C.HgCl2屬于電解質,且屬于強電解質
D.HgCl2屬于非電解質
能力提升練
題組一　分子晶體的結構與性質P169定點1
1.干冰、冰的結構模型如圖所示,下列說法正確的是(　　)
干冰的結構模型(晶胞)　　冰的結構模型
A.構成干冰的微粒是碳、氧原子
B.每個干冰晶胞中含4個CO2分子
C.冰晶體中每個水分子周圍有2個緊鄰的水分子
D.冰融化時,H2O分子中H—O鍵斷裂
2.乙醚(CH3CH2—O—CH2CH3)做溶劑時,可以改變某些物質的氧化性或還原性,比如:SO3和H2S在乙醚中可以共存,現將SO3和H2S按照物質的量1∶1通入乙醚中,出現無色晶體A,該晶體由C、H、O、S四種元素組成,反應前后C—H鍵、C—O鍵沒有被破壞,且晶體中的C—H鍵數是SO3分子個數的20倍。則下列說法正確的是　(　　)
A.H2S形成的晶體,有較高的熔點
B.SO3晶體中只含σ鍵
C.分子晶體中都存在化學鍵
D.該晶體的化學式為H2S2O3·2(C2H5)2O
3.三聚氰胺是一種有機合成劑。下列說法錯誤的是(　　)
A.晶體類型為分子晶體
B.1mol該分子中存在15molσ鍵
C.三聚氰胺晶體中含氫鍵,硬度大、熔點高
D.分子中所有化學鍵均為極性鍵
題組二　分子晶體的相關計算
4.自從合成了第一種稀有氣體的化合物XePtF6以來,人們又相繼發現了Xe的一系列化合物,如XeF2、XeF4等。圖甲為XeF4的結構示意圖,圖乙為XeF2晶體的晶胞結構圖。下列有關說法錯誤的是(　　)
圖甲　　圖乙
A.XeF4是由極性鍵構成的非極性分子
B.XeF2晶體屬于分子晶體
C.一個XeF2晶胞中平均含有4個XeF2分子
D.XeF2晶體中距離最近的兩個XeF2之間的距離為(a為晶胞邊長)
5.在C60的晶體空隙中插入金屬離子可獲得超導體。一種超導體的面心立方晶胞如圖1所示,已知:晶胞參數為apm,各點的原子分數坐標分別為A(0,0,0),B(0,)。下列說法錯誤的是(　　)
圖1　　圖2
A.沿圖1虛線切割后得到的截面如圖2所示
B.相鄰兩個K+的最短距離為apm
C.晶胞中C點原子分數坐標為()
D.該晶體的密度表達式為g·cm-3
答案與分層梯度式解析
第三章　晶體結構與性質
第二節　分子晶體與共價晶體
第1課時　分子晶體
基礎過關練
1.D　CH3CH2OH的密度小于水,CCl4不溶于水,O2不易溶于水,A、B、C錯誤;CO(NH2)2是尿素,密度比水大,能溶于水,是分子晶體,D正確。
2.B　干冰升華時,分子間作用力被破壞,分子中CO鍵不發生斷裂,A錯誤;所有非金屬氫化物都是分子晶體,B正確;分子晶體的穩定性與分子間作用力的大小無關,C錯誤;稀有氣體如He等單原子分子形成的分子晶體中不存在化學鍵,D錯誤。
3.D　O3、HD是單質,不是化合物,A、B錯誤;NaCl中不存在分子,不是分子晶體,C錯誤;P2O5、CO2、H3PO4都是共價化合物,它們的晶體均是分子晶體,D正確。
易錯分析
　　對化合物的概念和HD的組成理解不透徹而錯選B項,實際上HD是由氫元素的兩種原子(H、D)構成的單質,屬于分子晶體。
4.C　CH4屬于分子晶體,熔化時需克服分子間作用力,A項正確、C項錯誤;由晶胞圖可知,與每個CH4分子距離相等且最近的CH4分子有12個,B項正確;可燃冰是甲烷分子被包進水分子形成的籠狀結構中,在海底低溫、高壓下形成的,D項正確。
5.B　黃砷分子結構與白磷(P4)相似,鍵角均為60°,A正確;原子半徑:As>P,鍵長:As—As>P—P,鍵能:As—As6.B　晶胞中C60分子沿面對角線緊密排列,故A錯誤;晶體中每個C60分子等距且最近的C60分子有12個,故B正確;該晶體為分子晶體,熔、沸點較低,硬度較小,故C錯誤;每個C60晶胞中含有8×=4個C60分子,故D錯誤。
7.A　CO2中有CO鍵,中心原子C是sp雜化,A錯誤;干冰在-78℃時可直接升華,干冰是分子晶體,升華時需克服分子間作用力,每個晶胞中含有8×=4個CO2分子,B、D正確;每個CO2分子周圍有×(3×8)=12個緊鄰的CO2分子,C正確。
8.A　干冰晶體主要是靠范德華力結合在一起,冰晶體中的水分子間主要是靠氫鍵結合在一起,B、C錯誤;冰晶體中每個水分子可以與4個水分子形成氫鍵,從而形成四面體結構,這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高,留有相當大的空隙,因此冰融化后,水分子之間空隙減小,A正確、D錯誤。
9.答案　(1)12　30　分子
(2)①sp3?、?2?、?br/>解析　(1)根據題給信息可判斷C20晶體屬于分子晶體。根據其結構可知每個碳原子形成3個碳碳鍵,每個碳碳鍵被2個碳原子共用,所以1個C20分子含有的共價鍵數是=30。因為每個共價鍵被2個正五邊形共用,所以平均每個正五邊形含有的共價鍵數是2.5,故1個C20分子共有=12個正五邊形。
(2)①白磷分子為正四面體結構,分子中磷原子的價層電子對數為4,原子的雜化方式為sp3。②白磷晶體中,距離一個P4最近的P4的個數為12。③晶胞中白磷分子的個數為8×=4,晶體的密度為g·cm-3。
10.A　氦分子間僅存在范德華力,冰中存在氫鍵,冰升華需要的能量高,兩者的升華過程不涉及共價鍵,故選A。
11.D　通過電化學與生物技術將CO2轉化為乙酸,該研究有利于我國實現“碳中和”,A正確;葡萄糖、乙酸都是由分子構成的分子晶體,共價鍵的鍵能大小與晶體的熔點和沸點高低無關,B、C正確,D錯誤。
12.D　SiH4是分子晶體,A正確;C、Si位于同一主族,非金屬性:C>Si,熱穩定性:SiH4CH4,則SiH4的沸點高于CH4,C正確、D錯誤。
13.A　由HgCl2的性質可知,HgCl2晶體屬于分子晶體,屬于共價化合物,是弱電解質。
能力提升練
1.B　干冰是分子晶體,構成干冰的微粒是二氧化碳分子,A不正確;從晶胞圖中可以看出,每個干冰晶胞中含CO2分子的個數為8×=4,B正確;從題圖中可以看出,冰晶體中每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子,C不正確;冰融化時,H2O分子中H—O鍵沒有被破壞,D不正確。
2.D　H2S形成分子晶體,熔點較低,A錯誤;SO3晶體中既含σ鍵又含π鍵,B錯誤;稀有氣體形成的晶體中,不存在任何化學鍵,C錯誤;反應前后,C—H鍵、C—O鍵沒有被破壞說明A物質中存在乙醚分子,由于A中的C—H鍵數是SO3分子個數的20倍,1mol乙醚分子中含10molC—H鍵,則SO3與乙醚的物質的量之比為1∶2,A的分子式為H2S2O3·2(C2H5)2O,D正確。
3.C　三聚氰胺晶體是由分子構成的分子晶體,硬度小、熔點較低,A正確、C錯誤;1個三聚氰胺分子中含6個N—Hσ鍵、9個碳氮σ鍵,1mol該分子中存在15molσ鍵,B正確;該分子中化學鍵均為極性鍵,D正確。
4.C　Xe和F之間形成的是極性鍵,根據XeF4的結構示意圖可知,該分子為平面正方形結構,正電中心和負電中心重合,該分子是由極性鍵構成的非極性分子,A正確;XeF2晶體是由XeF2分子通過范德華力構成的分子晶體,B正確;一個XeF2晶胞中平均含有XeF2分子的個數為8×+1=2,C錯誤;立方體體心的XeF2與每個頂點的XeF2之間的距離相等且最近,該距離為晶胞體對角線長的一半,即,D正確。
5.D　C60位于頂點和面心,K+位于棱上、體心、體對角線,所以沿圖1虛線切割后得到的截面如圖2所示,故A正確;根據圖示,相鄰兩個K+的最短距離為體對角線長的,即apm,故B正確;A點原子分數坐標為(0,0,0),A點是坐標原點,根據坐標系,晶胞中C點原子分數坐標為(),故C正確;根據均攤法,該晶胞中C60數目為8×=4、K+數目為12×+9=12,該晶體的密度表達式為g·cm-3,故D錯誤。
12

展開更多......

收起↑