【高中化學】四類典型晶體的比較及應用 2022-2023學年高二化學 人教版2019選擇性必修2

走進奇妙的化學世界2022-2023選擇性必修2第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

金屬晶體與離子晶體構(gòu)成微粒微粒間作用力常見實例物理特性分子晶體

H2、CO2

原子晶體

SiO2

、金剛石

金屬晶體

Na、Fe

離子晶體

NaCl、CsCl

分子原子金屬陽離子與自由電子陰陽離子分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵熔沸點低熔沸點很高，難溶固體導電固體不導電，融熔導電

學習

目標第4課時四類典型晶體的比較及應用PART01PART02掌握形成四類典型晶體的作用力與熔沸點的關(guān)系，提升宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。掌握各類化學鍵、分子間作用力強弱的本質(zhì)原因，能從宏觀與微觀角度分析、解決問題一、晶體類型的判斷(4)離子晶體的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，微粒間的作用是離子鍵。(2)共價晶體的構(gòu)成微粒是原子，微粒間的作用是共價鍵。(1)分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，微粒間的作用為分子間作用力。(3)金屬晶體的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，微粒間的作用是金屬鍵。1.依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用判斷分析:(1)離子晶體與化學鍵的關(guān)系:①離子晶體中一定含有離子鍵,可能含有共價鍵。注意,可以再細化:離子晶體中一定含有離子鍵,可能含有極性共價鍵、非極性共價鍵、配位鍵。②含有離子鍵的化合物一定是離子化合物。③離子晶體一定是由陰、陽離子構(gòu)成的,但晶體中可以含有分子,如結(jié)晶水合物。④離子晶體中一定含有陽離子,但含有陽離子的晶體不一定是離子晶體。(2)分子晶體與分子間作用力及化學鍵的關(guān)系:①分子晶體中一定含有分子間作用力。②稀有氣體形成的晶體是分子晶體,而稀有氣體是單原子分子,其晶體中只含有分子間作用力。③除稀有氣體外的其他分子晶體均含有分子間作用力和分子內(nèi)共價鍵。④分子晶體中的分子間作用力決定物質(zhì)的物理性質(zhì)(如熔點、硬度、溶解性等),而共價鍵決定分子的化學性質(zhì)。(3)共價晶體與化學鍵的關(guān)系:①共價晶體中一定有共價鍵,且只有共價鍵,無分子間作用力。②共價晶體一定是由原子構(gòu)成的,可以是同種元素的原子,也可以是不同種元素的原子。③共價化合物形成的晶體可能是共價晶體,也可能是分子晶體。(4)金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。(2)金剛石、晶體硅、晶體硼、碳化硅、二氧化硅等是共價晶體。(1)大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅等)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2等外)、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。(3)金屬單質(zhì)（除汞外）和合金是金屬晶體2.依據(jù)物質(zhì)的分類判斷3.根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)判斷晶體的類型(1)在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài)的物質(zhì),其晶體應屬于分子晶體(Hg除外),如H2O、H2等。對于稀有氣體,雖然構(gòu)成物質(zhì)的微粒為原子,但應看作單原子分子,因為微粒間的相互作用力是范德華力,而非共價鍵。(2)在熔融狀態(tài)下能導電的晶體(化合物)是離子晶體。如:NaCl熔融后電離出Na+和Cl-,能自由移動,所以能導電。(3)有較高的熔點,硬度大,并且難溶于水的物質(zhì)大多為共價晶體,如晶體硅、二氧化硅、金剛石等。(4)易升華的物質(zhì)大多為分子晶體?！疽族e提醒】判斷晶體類型,既可以從結(jié)構(gòu)入手,也可以從物理性質(zhì)入手:(1)由非金屬元素組成的二元化合物不是離子晶體(二元以上未必正確,如NH4Cl、NH4NO3)。(2)熔點在一千攝氏度以下無共價晶體。(3)固態(tài)不導電,熔融態(tài)導電的是離子晶體。(4)熔點低,能溶于有機溶劑的晶體是分子晶體。(5)金屬元素與非金屬元素組成的化合物未必都是離子晶體,一般用元素電負性差來判斷。組成元素電負性差大于1.7的一般是離子晶體,但不全符合,還與元素化合價有關(guān)。(4)離子晶體溶于水及熔融狀態(tài)時能導電(2)共價晶體一般為非導體，但硅為半導體(1)分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(zhì)(主要是酸和強極性非金屬氫化物)溶于水，使分子內(nèi)的化學鍵斷裂形成自由移動的離子，也能導電(3)金屬晶體是電的良導體4.依據(jù)導電性判斷[例1]

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2200℃，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________。[解題思路]

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都能導電。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。共價晶體分子晶體

分子晶體

離子晶體練1.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2200℃，熔融態(tài)不導電：________。(2)溴化鋁，無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電：________。(3)五氟化礬，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，熔融時或溶于水中都能導電：________。(5)SiI4：熔點120.5℃，沸點287.4℃，易水解：________。(6)硼：熔點2300℃，沸點2550℃，硬度大：________。(7)硒：熔點217℃，沸點685℃，溶于氯仿：________。(8)銻：熔點630.74℃，沸點1750℃，導電：________。共價晶體分子晶體分子晶體離子晶體分子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體練2．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KClC

[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。]練3．美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是(

)A．該共價晶體中含有極性鍵B．該共價晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價晶體有很高的熔點、沸點D．該共價晶體硬度大，可用作耐磨材料二、物質(zhì)熔點、沸點高低的比較1.首先看物質(zhì)狀態(tài)一般情況下，固體>液體>氣體2.其次看物質(zhì)所屬晶體類型一般情況下，共價晶體>離子晶體>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點差別很大，如鎢、鉑等金屬的熔、沸點很高，汞、銫等金屬的熔、沸點很低。例如:

SiO2>NaCl>I2練習:①二氧化硅晶體比干冰熔點原因是

高二氧化硅共價原子晶體，干冰屬于分子晶體

結(jié)構(gòu)粒子：分子，

分子間的作用：是氫鍵或范德華力）A.氫鍵：含N--H，O--H，F(xiàn)--H鍵的分子之間產(chǎn)生的一種靜電作用。B.范德華力：是分子之間普遍存在的相互作用力C.影響范德華力大小的因素：

相對分子質(zhì)量越大分子的極性越大解釋范德華力越強3.同種類型晶體的熔、沸點的比較分子晶體:分子晶體:①看是否含有氫鍵有分子間氫鍵的熔沸點高有相同的分子間氫鍵，看氫鍵的個數(shù)，個數(shù)越多，熔沸點越高②比較范德華力組成和結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高③比較分子極性相對分子質(zhì)量相近，分子極性越大，熔沸點越高。

④同分異構(gòu)體的支鏈越多，熔、沸點越低。根據(jù)下面圖中信息，解釋圖中曲線的形狀為什么H2O的沸點比H2S高？為什么H2S,H2Se,H2Te沸點依次升高？

液態(tài)時H2O分子之間存在氫鍵，而H2S分子之間只存在范德華力23451007550250-25-50-75-100-125-150-175沸點(℃)CH4SiH4GeH4SnH4H2OH2SH2SeH2Te周期數(shù)分子之間無氫鍵，組成和結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，熔沸點越高

結(jié)構(gòu)粒子：非金屬原子，

原子之間作用：共價鍵共價鍵鍵長越短

共價鍵鍵能越大鍵越牢固該物質(zhì)熔點越高例如：金剛石比晶體硅熔點高，因為C---C比Si---Si鍵長短，鍵能大。

常見的原子晶體有：金剛石，晶體Si,碳化硅（SiC),氮化硅（Si3N4),二氧化硅，氮化硼等3.同種類型晶體的熔、沸點的比較共價晶體：共價晶體：①晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵長和鍵能。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點越高。②若沒有告知鍵長或鍵能數(shù)據(jù)時，可比較原子半徑的大小。一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。3.同種類型晶體的熔、沸點的比較離子晶體：

①一般地，離子所帶的電荷數(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②離子所帶的電荷數(shù)的影響大于離子半徑的影響陰、陽離子所帶電荷數(shù)越大陰、陽離子半徑越小離子鍵越強熔點越高3.同種類型晶體的熔、沸點的比較金屬晶體：

①金屬離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，其金屬鍵越強，金屬的熔、沸點越高②合金的熔點比組成合金的純金屬低結(jié)構(gòu)粒子：金屬陽離子，自由電子；

粒子之間的作用：金屬鍵

金屬陽離子所帶電荷越大金屬陽離子半徑越小金屬鍵越強熔沸點越高[例2]金剛石的熔點為a℃，晶體硅的熔點為b℃，足球烯(分子式為C60)的熔點為c℃，a、b、c的大小關(guān)系是(

)A．a(chǎn)>b>c

B．b>a>c

C．c>a>b

D．c>b>a[解題思路]

A

金剛石和晶體硅均為共價晶體，二者晶體結(jié)構(gòu)相似，熔點高，由于碳原子半徑小于硅原子半徑，所以碳碳鍵的鍵能高于硅硅鍵的鍵能，則金剛石的熔點高于晶體硅；足球烯(分子式為C60)為分子晶體，熔化時只需要克服分子間作用力，故熔點低。綜上所述，三者熔點：金剛石＞晶體硅＞足球烯，A項符合題意。[例3](1)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__________________________[解析]

(1)TiF4為離子化合物，熔點高，TiCl4、TiBr4、TiI4為共價化合物，是分子晶體，其組成和結(jié)構(gòu)相似，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，故熔點由高到低的順序為TiF4>TiI4>TiBr4>TiCl4。TiF4為離子化合物，熔點高，其他三種均為共價化合物，其組成和結(jié)構(gòu)相似，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[解析](2)氧化鋰、氧化鎂是離子晶體，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶體，離子鍵比分子間作用力強。Li2O、MgO為離子晶體，P4O6、SO2為分子晶體，離子鍵MgO>Li2O，分子間作用力(相對分子質(zhì)量)P4O6>SO2

(3)GaF3的熔點高于1000℃，GaCl3的熔點為77.9℃，其原因是__________

[解析](3)晶體類型是決定物質(zhì)熔、沸點的主要因素，從GaF3的熔點較高知其為離子晶體，從GaCl3的熔點較低知其為分子晶體。一般來說，離子晶體的熔點高于分子晶體的熔點。GaF3是離子晶體，GaCl3為分子晶體[解析](4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出，三種鍺鹵化物都是分子晶體，其熔、沸點依次增高，而熔、沸點的高低與分子間作用力強弱有關(guān)，分子間作用力強弱與相對分子質(zhì)量的大小有關(guān)。GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子的組成和結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增強不同類晶體熔沸點比較答題策略不同類型晶體的熔、沸點高低的一般規(guī)律：原子晶體>離子晶體>分子晶體答題模板×××為×××晶體，而×××晶體1金剛石的熔點比NaCl高，原因是：金剛石是原子晶體，而NaCl是離子晶體2SiO2的熔點比CO2高，原因是：SiO2是原子晶體，CO2而是分子晶體3Na的氯化物的熔點比Si的氯化物的熔點高，理由是：NaCl為離子晶體而SiCl4為分子晶體答題指導

共價晶體

答題策略看共價鍵的強弱，取決于鍵長；即：成鍵原子半徑大小答題模板同為原子晶體，×××晶體的鍵長短，鍵能大，熔沸點高1Si單質(zhì)比化合物SiC的熔點低，理由是：晶體硅與SiC均屬于原子晶體，晶體硅中的Si—Si比SiC中Si—C的鍵長長，故鍵能也低，所以SiC熔點低分子晶體答題策略一般先氫鍵后范德華力最后分子的極性答題模板同為分子晶體，×××存在氫鍵，而×××僅存在較弱的范德華力同為分子晶體，×××的相對分子質(zhì)量大，范德華力強，熔、沸點高同為分子晶體，兩者的相對分子質(zhì)量相同(或相近)，×××的極性大，熔、沸點高同為分子晶體，×××形成分子間氫鍵，而×××形成的則是分子內(nèi)氫鍵，形成分子間氫鍵會使熔、沸點增大2NH3的沸點比PH3高，原因是：同為分子晶體，NH3分子間存在較強的氫鍵，而PH3分子間僅有較弱的范德華力3CO2比CS2的熔沸點低，其理由是：同為分子晶體，CS2的相對分子質(zhì)量大，范德華力強，熔沸點高4CO比N2的熔沸點高，其理由是：同為分子晶體，兩者相對分子質(zhì)量相同，CO的極性大，熔沸點高的沸點比高，原因是：形成分子內(nèi)氫鍵，形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大離子晶體答題策略看離子鍵(或晶格能)的強弱，取決于陰、陽離子半徑的大小和電荷數(shù)答題模板陰、陽離子電荷數(shù)相等，則看陰、陽離子半徑：同為離子晶體，Rn－(或Mn+)半徑小于Xn－(或Nn+)，故×××晶體晶格能大(離子鍵強)，熔沸點高陰離子(或陽離子)電荷數(shù)不相等，陰離子半徑(或陽離子半徑)不相同：同為離子晶體，Rn－(或Mn+)半徑小于Xm－(或Nm+)，Rn－(或Mn+)電荷數(shù)大于Xm－(或Nm+)，故×××晶體晶格能大(或離子鍵強)，熔沸點高9ZnO和ZnS的晶體結(jié)構(gòu)相似，熔點較高的是ZnO，理由是：同屬于離子晶體，O2－半徑小于S2－，故ZnO晶格能大(或離子鍵強)，熔點高10FeO的熔點小于Fe2O3的熔點，原因是：同為離子晶體，F(xiàn)e2+半徑比Fe3+大，所帶電荷數(shù)也小于Fe3+，F(xiàn)eO的晶格能比Fe2O3小金屬晶體答題策略看金屬鍵的強弱，取決于金屬陽離子半徑和所帶電荷數(shù)，即：金屬原子的價電子數(shù)答題模板陽離子電荷數(shù)相等，則看陽離子的半徑：同主族金屬元素同為金屬晶體，Mn+半徑小于Nn+，故M晶體的金屬鍵強，熔、沸點高陽離子電荷數(shù)不相等，陽離子半徑也不相等：同周期金屬元素同為金屬晶體，Mm+半徑小于Nn+，Mm+電荷數(shù)大于Nn+，故M晶體的金屬鍵強，熔、沸點高11K的熔沸點小于Na，原因是：同為金屬晶體，K+的半徑大于Na+，故金屬鍵Na的強，熔沸點也高12Mg的熔沸點小于Al，原因是：同為金屬晶體，Mg2+的半徑大于Al3+，Mg2+的陽離子所帶的電荷數(shù)小于Al3+，故金屬鍵Al