2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)幾種簡單的晶體結(jié)構(gòu)模型第2課時(shí)共價(jià)晶體與分子晶體課件魯科版選擇性必修2

第2節(jié)幾種簡單的晶體結(jié)構(gòu)模型第2課時(shí)共價(jià)晶體與分子晶體素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.能用共價(jià)鍵與分子間作用力分別解釋共價(jià)晶體與分子晶體的物理性質(zhì),培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.能夠描述金剛石、二氧化硅等共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系,形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。3.通過了解介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的,培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。兩種晶體:共價(jià)晶體、分子晶體復(fù)雜晶體:過渡晶體、混合型晶體知識(shí)點(diǎn)一共價(jià)晶體基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)點(diǎn)一共價(jià)晶體1.共價(jià)晶體(1)概念:相鄰原子間以

結(jié)合而形成的具有

結(jié)構(gòu)的晶體。

(2)構(gòu)成微粒及微粒間作用共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒為

,相鄰原子間作用力為

。

共價(jià)鍵空間立體網(wǎng)狀原子共價(jià)鍵2.常見共價(jià)晶體及物質(zhì)類別(1)某些非金屬單質(zhì):如晶體硼、晶體硅、金剛石等。(2)某些非金屬化合物:如二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。

鍺是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料(3)晶體鍺(Ge):鍺的化學(xué)性質(zhì)介于金屬和非金屬之間,且鍺原子之間以共價(jià)鍵相連,類似于金剛石的結(jié)構(gòu)。3.典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)分析(1)金剛石晶體金剛石晶體結(jié)構(gòu)圖①碳原子采取

雜化,鍵角為

;

②每個(gè)碳原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成

結(jié)構(gòu),向空間伸展形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);

③最小碳環(huán)由

個(gè)碳原子組成,每個(gè)碳原子被

個(gè)六元環(huán)共用。

sp3109°28'正四面體612(2)二氧化硅晶體SiO2晶體結(jié)構(gòu)圖①Si原子采取

雜化,正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為

;

②每個(gè)Si原子與

個(gè)O原子形成

個(gè)共價(jià)鍵,Si原子位于正四面體的中心,O原子位于正四面體的頂點(diǎn),同時(shí)每個(gè)O原子被

個(gè)硅氧正四面體共用,晶體中Si原子與O原子個(gè)數(shù)比為

;

③最小環(huán)上有

個(gè)原子,包括

個(gè)O原子和

個(gè)Si原子;

④1molSiO2晶體中含Si—O鍵數(shù)目為

。

sp3109°28'4421∶212664NA(3)碳化硅晶體

都采用sp3雜化碳化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似,其空間結(jié)構(gòu)中碳原子和硅原子交替排列。整個(gè)晶體中碳原子和硅原子個(gè)數(shù)之比為

。SiC晶胞中有

個(gè)Si原子位于立方晶胞的頂點(diǎn),有

個(gè)Si原子位于立方晶胞的面心,晶胞內(nèi)部有

個(gè)C原子,內(nèi)部的C在晶胞的體對(duì)角線長的

處,即填充在硅構(gòu)成的

空隙里,上層下層各

個(gè)。每個(gè)SiC晶胞中含有

個(gè)Si原子和

個(gè)C原子。

1∶1864正四面體2444.共價(jià)晶體的物理性質(zhì)由于共價(jià)晶體中原子間以強(qiáng)的

相結(jié)合,且形成

結(jié)構(gòu),使得共價(jià)晶體的熔點(diǎn)一般很高,硬度一般很大,并且難以溶于任何溶劑。

往往脆性也較大5.共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)在共價(jià)晶體中,各原子均以共價(jià)鍵結(jié)合,因?yàn)楣矁r(jià)鍵有方向性和飽和性,所以中心原子周圍的原子數(shù)目是有限的,原子不采取密堆積方式。(2)共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒是原子,不存在單個(gè)分子,其化學(xué)式僅表示晶體中所含原子的個(gè)數(shù)比。(3)空間結(jié)構(gòu):空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵立體網(wǎng)狀名師點(diǎn)撥在金剛石晶體中,由于共價(jià)鍵的飽和性與方向性,使每個(gè)碳原子周圍排列的碳原子只有4個(gè),且這4個(gè)碳原子形成正四面體結(jié)構(gòu)。歸納總結(jié)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度比較對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體來說,原子半徑越小,共價(jià)鍵的鍵長越短,鍵能越大,晶體的穩(wěn)定性越強(qiáng),熔點(diǎn)越高,硬度越大。辨析比較金剛石與二氧化硅晶胞比較(1)金剛石的晶胞晶胞的每個(gè)頂點(diǎn)均有1個(gè)C原子,晶胞內(nèi)部有4個(gè)C原子,內(nèi)部的C在晶胞的體對(duì)角線長的

處,每個(gè)金剛石晶胞中含有8個(gè)C原子。(2)二氧化硅的晶胞SiO2晶胞中有8個(gè)Si原子位于立方晶胞的頂點(diǎn),有6個(gè)Si原子位于立方晶胞的面心,還有4個(gè)Si原子與16個(gè)O原子在晶胞內(nèi)構(gòu)成4個(gè)硅氧四面體。每個(gè)SiO2晶胞中含有8個(gè)Si原子和16個(gè)O原子。深度思考觀察金剛石和二氧化硅的結(jié)構(gòu)模型討論:1

mol

C組成的金剛石中含有多少摩爾C—C鍵?金剛石晶體中C原子數(shù)目與C—C鍵數(shù)目之比為多少?1

mol

SiO2晶體中含有多少摩爾Si—O鍵?提示

在金剛石晶體中,1個(gè)碳原子與周圍4個(gè)碳原子形成4個(gè)C—C鍵,而每2個(gè)碳原子之間形成一個(gè)共價(jià)鍵,所以1

mol

C形成的C—C鍵的物質(zhì)的量為4×mol=2

mol。金剛石晶體中碳原子數(shù)與C—C鍵數(shù)目之比為1∶2。SiO2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將金剛石中的C原子全都換為Si原子,同時(shí)在Si—Si鍵中間插入一個(gè)O原子,所以1

mol

SiO2晶體中含有4

mol

Si—O鍵。正誤判斷(1)凡是由原子構(gòu)成的晶體都是共價(jià)晶體。(

)提示

金屬晶體也是由原子構(gòu)成的晶體。(2)含有共價(jià)鍵的晶體不一定是共價(jià)晶體。(

)(3)二氧化硅晶體的化學(xué)式為SiO2,也可以表示其分子式。(

)提示

二氧化硅晶體為共價(jià)晶體,沒有分子式,SiO2只表示晶體中Si與O原子比例為1∶2。(4)硬度很大、熔點(diǎn)很高的晶體可能是共價(jià)晶體。(

)(5)1

mol金剛石晶體中含有4

mol

C—C鍵。(

)提示

1

mol金剛石晶體中含有2

mol

C—C鍵?！痢獭痢獭林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

共價(jià)晶體及其性質(zhì)例1下列關(guān)于共價(jià)晶體的說法錯(cuò)誤的是(

)A.共價(jià)晶體熔點(diǎn)高低取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱B.共價(jià)晶體中所有原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C.共價(jià)晶體中存在獨(dú)立的“分子”D.共價(jià)晶體中必有共價(jià)鍵,不存在分子間作用力C解析

共價(jià)晶體中所有原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不存在獨(dú)立的分子,也不存在分子間作用力。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度,分析表中的數(shù)據(jù),判斷下列敘述正確的是(

)①構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類越多,晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵的鍵能越大,晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大,晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小,晶體的硬度越大A.①②

B.③④

C.①③

D.②④D解析

共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價(jià)鍵,構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,對(duì)應(yīng)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。探究角度2

共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)例2二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),如圖所示,下列說法正確的是(

)A.n(Si)∶n(O)∶n(Si—O鍵)=1∶2∶4B.CO2和SiO2是等電子體,晶體類型相同C.晶體中Si原子雜化方式為sp3,O原子雜化方式為spD.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為6A解析

根據(jù)圖知,該晶體中每個(gè)Si原子連接4個(gè)O原子、每個(gè)O原子連接2個(gè)Si原子,則Si、O原子個(gè)數(shù)之比為2∶4=1∶2,每個(gè)Si原子對(duì)應(yīng)4個(gè)硅氧鍵,則n(Si)∶n(O)∶n(Si—O鍵)=1∶2∶4,A正確;CO2晶體是由分子構(gòu)成的,SiO2晶體是由原子構(gòu)成的,則前者為分子晶體、后者為共價(jià)晶體,晶體類型不同,B錯(cuò)誤;該晶體中每個(gè)Si原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)O原子形成2個(gè)共價(jià)鍵且每個(gè)O原子還含有2對(duì)孤電子對(duì),則Si、O原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)都是4,則Si、O原子都采用sp3雜化,C錯(cuò)誤;由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知,晶體中最小環(huán)上含有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子,所以最小環(huán)上的原子數(shù)為12,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)提醒

針對(duì)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)的易錯(cuò)點(diǎn):①認(rèn)為氧原子與它連接的兩個(gè)硅原子在同一直線上;②認(rèn)為只有硅原子的原子軌道雜化,氧原子的原子軌道不雜化;③認(rèn)為1

mol二氧化硅晶體中存在2

mol

Si—O鍵。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示,立方BN的結(jié)構(gòu)與金剛石相似,在BN晶體中,B原子周圍最近的N原子所構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為

,一個(gè)BN晶胞中N原子數(shù)目為

。

正四面體4解析

在BN晶體中B原子與N原子交替出現(xiàn),故每個(gè)B原子周圍有4個(gè)N原子,每個(gè)N原子周圍也有4個(gè)B原子,形成正四面體結(jié)構(gòu);在金剛石晶胞中共有碳原子個(gè)數(shù)為8×+6×+4=8,故在BN晶胞中B原子和N原子各4個(gè)。名師點(diǎn)撥

在BN晶體中,每個(gè)B原子通過4個(gè)B—N鍵與N原子連接成正四面體結(jié)構(gòu),其中一個(gè)B—N鍵屬于配位鍵,由N原子提供孤電子對(duì),B原子提供空軌道。該配位鍵與其余3個(gè)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)完全相同。知識(shí)點(diǎn)二分子晶體基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)點(diǎn)二分子晶體1.概念

之間通過

結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。

分子分子間作用力2.常見物質(zhì)類型

類型實(shí)例大部分

鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有氣體等

固態(tài)時(shí)為分子晶體大部分

CO2、P4O6、P4O10、SO2等_____________________H2O、NH3、CH4等幾乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等多數(shù)

苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等

乙酸鈉等有機(jī)鹽為離子晶體非金屬單質(zhì)非金屬氧化物非金屬氫化物有機(jī)化合物3.典型的分子晶體(1)碘晶體碘晶體的晶胞是一個(gè)長方體,在它的每個(gè)頂點(diǎn)和面上各有1個(gè)I2分子,每個(gè)晶胞中有

個(gè)I2分子。I2分子之間以

相結(jié)合。

4范德華力(2)干冰晶體干冰的晶胞為立方體,在它的每個(gè)頂點(diǎn)和面上各有1個(gè)CO2分子,每個(gè)晶胞中有

個(gè)CO2分子。干冰晶體中分子之間通過

相結(jié)合。4范德華力(3)冰晶體水分子之間的主要作用力是

,當(dāng)然也存在

。

具有一定的方向性,它的存在迫使每個(gè)水分子與周圍

個(gè)水分子結(jié)合。

氫鍵范德華力氫鍵4(4)苯甲酸晶體苯甲酸晶體微觀結(jié)構(gòu)如圖在苯甲酸晶體中,苯甲酸分子排列形成層狀結(jié)構(gòu),同一平面內(nèi)分子之間通過

相互作用連接,平面之間的分子依靠

維系。

氫鍵范德華力4.分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子晶體由于以比較弱的

相結(jié)合,因此一般熔點(diǎn)較低,硬度較小。

(2)對(duì)組成和結(jié)構(gòu)

,晶體中又不含氫鍵的分子晶體來說,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大,范德華力

,熔點(diǎn)

。相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近的分子晶體,極性分子間的范德華力大,相應(yīng)晶體的熔、沸點(diǎn)高。如CO>N2。

(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”原理,即極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性溶劑。(4)分子晶體不導(dǎo)電。分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下均不導(dǎo)電。有些分子晶體的水溶液能導(dǎo)電,如HI、乙酸等。

主要指可溶的酸,因其屬于電解質(zhì)分子間作用力相似增強(qiáng)升高名師點(diǎn)撥分子晶體的構(gòu)成微粒為分子,分子間以分子間作用力相結(jié)合,這里分子間作用力可以是范德華力,也可以是氫鍵。辨析比較干冰晶胞與碘晶胞比較(1)干冰晶胞為面心立方最密堆積,每個(gè)CO2分子周圍與之最近且等距離的CO2分子個(gè)數(shù)為12,即CO2的配位數(shù)為12。干冰晶體中CO2的排列有4種不同的取向。晶胞中8個(gè)頂點(diǎn)上的CO2分子是一種取向,3套平行面上CO2分子各是一種取向。(2)碘晶體的晶胞為長方體,碘分子的排列有2種不同的取向。晶胞中8個(gè)頂點(diǎn)和左右面心上的I2是一種取向,上下面心和前后面心上的I2是一種取向。不同取向的碘分子以4為配位數(shù)交替配位形成層結(jié)構(gòu)。深度思考(1)分子晶體結(jié)構(gòu)是否一定遵循緊密堆積原理?(2)冰晶體的密度為什么比液態(tài)水小?提示

由于范德華力沒有方向性和飽和性,故分子間不存在氫鍵的分子晶體一般遵循緊密堆積原理,例如干冰、稀有氣體等;氫鍵有方向性和飽和性,分子間存在氫鍵的分子晶體不遵循緊密堆積原理,例如冰晶體。提示

冰晶體主要是水分子依靠氫鍵結(jié)合形成的。由于氫鍵具有一定的方向性,每個(gè)水分子都與周圍四個(gè)水分子依靠氫鍵結(jié)合,形成許多四面體結(jié)構(gòu)。在這種排列中,分子的間距比較大,有很多空隙,因此,液態(tài)水變成冰晶體時(shí)密度會(huì)變小。(3)金屬化合物一定不屬于分子晶體嗎?提示

AlCl3、BeCl2等一些金屬化合物都屬于分子晶體。

正誤判斷(1)分子晶體的狀態(tài)變化,只需克服分子間作用力,不破壞化學(xué)鍵。(

)(2)分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔、沸點(diǎn)越高。(

)提示

對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似又不含氫鍵的分子晶體來說,相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔、沸點(diǎn)越高。(3)分子晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定。(

)提示

分子的穩(wěn)定性取決于化學(xué)鍵的鍵能,與分子間作用力無關(guān)。(4)互為同素異形體的單質(zhì)的晶體類型一定相同。(

)提示

比如金剛石屬于共價(jià)晶體,C60屬于分子晶體。(5)分子晶體在熔融狀態(tài)或溶于水均不導(dǎo)電。(

)提示

酸分子晶體在溶于水時(shí)可以導(dǎo)電?！獭痢痢痢林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度

分子晶體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)例題

下列說法正確的是(

)A.范德華力普遍存在于分子之間,如液態(tài)水中因范德華力的存在使水分子發(fā)生締合B.H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì),硫酸晶體是能導(dǎo)電的C.冰中1個(gè)H2O分子可通過氫鍵與4個(gè)水分子相連,所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶4D.氫鍵有飽和性和方向性,所以液態(tài)水結(jié)成冰時(shí)體積會(huì)變大D解析

液態(tài)水中因分子間氫鍵的存在使水分子發(fā)生締合,A不正確;雖然H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì),但是硫酸晶體是分子晶體,晶體中不存在自由移動(dòng)的離子,不能導(dǎo)電,B不正確;冰中1個(gè)H2O分子可通過氫鍵與4個(gè)水分子相連,但是每兩個(gè)水分子共用1個(gè)氫鍵,所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶2,C不正確;氫鍵有飽和性和方向性,所以液態(tài)水結(jié)成冰時(shí),水分子之間的空隙變大,故其體積會(huì)變大,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練](2023南京高二期末)冰的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列相關(guān)說法不正確的是(

)A.硫化氫晶體結(jié)構(gòu)和冰相似B.冰晶體中,相鄰的水分子均以氫鍵結(jié)合C.若晶胞中z方向上的兩個(gè)氧原子最短距離為d,則冰晶胞中的氫鍵鍵長為dD.冰晶體中分子間氫鍵存在方向性、飽和性,晶體有較大空隙,因此密度比液態(tài)水小A解析

硫化氫分子間不存在氫鍵,采用緊密堆積,冰中水分子間存在氫鍵,因此兩者結(jié)構(gòu)不相似,故A錯(cuò)誤;在冰晶體中,每個(gè)水分子與四個(gè)相鄰水分子通過氫鍵相結(jié)合,故B正確;氫鍵鍵長可以表示為通過氫鍵相連的兩個(gè)氧原子的核間距,z方向上距離最近的兩個(gè)O原子所在的水分子通過氫鍵相連,故C正確;在冰晶體中,由于氫鍵有方向性和飽和性,迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)方向的4個(gè)相鄰水分子相互作用,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(dāng)大的空隙,其密度比液態(tài)水小,故D正確。知識(shí)點(diǎn)三晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)點(diǎn)三晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性1.混合型晶體——石墨晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(1)結(jié)構(gòu)模型(2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①石墨晶體具有

結(jié)構(gòu),同一層中的每個(gè)碳原子以

雜化軌道與鄰近的

個(gè)碳原子以

相結(jié)合,形成無限的

平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),鍵角為120°。

②每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道,并含有一個(gè)未成對(duì)電子,因此能形成遍及整個(gè)平面的

鍵,具有

的性質(zhì),這就是石墨沿層的平行方向?qū)щ娦詮?qiáng)的原因。

③層與層之間以

相結(jié)合,可以相對(duì)滑動(dòng),使之具有潤滑性。

④石墨晶體中存在的作用力有

、

、類似

的作用力,我們將這類晶體稱為

晶體。

層狀sp23共價(jià)鍵六邊形大π金屬鍵范德華力共價(jià)鍵范德華力金屬鍵混合型(3)性質(zhì)熔點(diǎn)高、質(zhì)軟、有良好的導(dǎo)電性。(4)用途制造電極、潤滑劑、鉛筆芯、原子反應(yīng)堆中的中子減速劑等。2.晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的原因(1)物質(zhì)組成的復(fù)雜性導(dǎo)致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用。例如,BaTiO3含有一種陰離子和多種陽離子,Ca5(PO4)3OH含有一種陽離子和多種陰離子。(2)金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型,但是,原子之間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)。由于微粒間的作用存在鍵型過渡,即使組成簡單的晶體,也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體之間的過渡狀態(tài),形成過渡晶體。(3)金屬晶體、離子晶體、共價(jià)晶體、分子晶體等都是典型的晶體結(jié)構(gòu)模型,大多數(shù)實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多,都是過渡晶體或混合型晶體。辨析比較石墨與金剛石結(jié)構(gòu)比較(1)石墨是層狀結(jié)構(gòu),就一個(gè)片層而言,每1個(gè)碳原子會(huì)與其周圍的3個(gè)碳原子通過強(qiáng)烈的相互作用緊密結(jié)合,緊密結(jié)合的兩個(gè)碳原子之間的距離約為0.142

nm。在石墨中層與層之間相距為0.335

nm,層層距離大且為范德華力,故石墨質(zhì)地很軟,有滑膩感。(2)金剛石的結(jié)構(gòu)模型是每個(gè)碳原子都與周圍的4個(gè)碳原子通過強(qiáng)烈的相互作用緊密結(jié)合。緊密結(jié)合的兩個(gè)碳原子之間的距離約為0.154

nm,從而形成致密的三維結(jié)構(gòu),正是這種致密的結(jié)構(gòu),使得金剛石成為天然存在的最堅(jiān)硬的物質(zhì)。(3)由于金剛石中的C—C鍵的鍵長大于石墨中C—C鍵的鍵長,石墨中的C—C鍵鍵能大于金剛石,故石墨熔點(diǎn)高于金剛石。正誤判斷(1)石墨屬于共價(jià)晶體,能導(dǎo)電,也屬于電解質(zhì)。(

)提示

石墨是混合型晶體,不屬于電解質(zhì)。(2)石墨中含有范德華力,所以石墨的熔點(diǎn)低。(

)提示

石墨的熔點(diǎn)很高。(3)石墨的硬度比金剛石大。(

)提示

石墨質(zhì)地很軟。(4)石墨能導(dǎo)電,所以屬于金屬晶體。(

)提示

石墨是混合型晶體。(5)物質(zhì)組成的復(fù)雜性及微粒間的作用存在鍵型過渡導(dǎo)致了晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。(

)××××√重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度

晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性例題

石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)(如圖),下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的一組是(

)①石墨層與層間靠范德華力維系②石墨中的C為sp2雜化③石墨的熔、沸點(diǎn)都比金剛石低④石墨和金剛石的硬度相同⑤石墨層內(nèi)導(dǎo)電性和層間導(dǎo)電性不同A.全對(duì)

B.①②③C.①②⑤ D.②③④C解析

③不正確,石墨的熔點(diǎn)比金剛石高;④不正確,石墨質(zhì)軟,金剛石的硬度大。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]磷及其化合物在電池、催化等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。黑磷與石墨類似,也具有層狀結(jié)構(gòu)(如圖1)。為大幅度提高鋰電池的充電速率,科學(xué)家最近研發(fā)了黑磷—石墨復(fù)合材料,其單層結(jié)構(gòu)俯視圖如圖2所示。下列說法正確的是(

)A.黑磷中P—P鍵的鍵能完全相同B.黑磷與石墨都屬于混合型晶體C.由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程,未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.復(fù)合材料單層中,P原子與C原子之間的作用力屬于范德華力B解析

據(jù)圖1可知黑磷中P—P鍵的鍵長不完全相等,所以鍵能不完全相同,故A錯(cuò)誤;黑磷與石墨類似,每一層原子之間由共價(jià)鍵組成六元環(huán)結(jié)構(gòu),層與層之間存在范德華力,所以為混合型晶體,故B正確;由石墨與黑磷制備該復(fù)合材料的過程中,P—P鍵和C—C鍵斷裂,形成P—C鍵,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),故C錯(cuò)誤;復(fù)合材料單層中,P原子與C原子之間的作用力為共價(jià)鍵,故D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)123456題組1共價(jià)晶體1.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,下列中可能屬于共價(jià)晶體的物質(zhì)是(

)A.熔點(diǎn)700℃,質(zhì)軟,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng)B.無色晶體,熔點(diǎn)3500℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑C.無色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電D.熔點(diǎn)-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電B123456解析

共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高,但不能導(dǎo)電,因此熔點(diǎn)700

℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng),應(yīng)該是金屬晶體,A錯(cuò)誤;無色晶體,熔點(diǎn)3

500

℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑,符合共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn),B正確;無色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)800

℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電,符合離子晶體的性質(zhì),屬于離子晶體,C錯(cuò)誤;熔點(diǎn)-56.6

℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,符合分子晶體的性質(zhì),屬于分子晶體,D錯(cuò)誤。1234562.金剛石具有硬度大、熔點(diǎn)高等特點(diǎn),大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示,下列判斷正確的是(

)A.金剛石中C—C鍵的鍵角均為109°28',所以金剛石和CH4的晶體類型相同B.金剛石的熔點(diǎn)高與C—C鍵的鍵能無關(guān)C.金剛石中碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)目之比為1∶4D.金剛石中最小的碳環(huán)上平均擁有

個(gè)碳原子D123456解析

金剛石是共價(jià)晶體,CH4是分子晶體,二者的晶體類型不同,A錯(cuò)誤;金剛石熔化過程中C—C鍵斷裂,因C—C鍵的鍵能大,斷裂時(shí)需要的能量多,故金剛石的熔點(diǎn)很高,B錯(cuò)誤;金剛石中碳原子個(gè)數(shù)與C—C鍵數(shù)目之比為1∶2,C錯(cuò)誤;金剛石中每個(gè)碳原子為12個(gè)碳環(huán)共用,最小的碳環(huán)上有6個(gè)碳原子,故最小碳環(huán)上平均擁有的碳原子數(shù)為

,D正確。1234563.回答下列問題:(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,是新型的非金屬高溫陶瓷材料,它們的硬度大、熔點(diǎn)高,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。①氮化硅的硬度

(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是

。②已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連,同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式:

。

小于氮化硅和氮化碳均為共價(jià)晶體,氮化硅中N—Si鍵的鍵長比氮化碳中C—N鍵的鍵長長,鍵能小Si3N4123456(2)ⅢA族、ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料,其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。①在GaN晶體中,每個(gè)Ga原子與

個(gè)N原子相連,與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為

,GaN屬于

晶體。

②三種新型半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?/p>

。

4正四面體形共價(jià)GaN>GaP>GaAs123456解析

(1)②由題意知氮化硅晶體中每個(gè)Si原子連接4個(gè)N原子,每個(gè)N原子連接3個(gè)Si原子,Si和N原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其化學(xué)式為Si3N4。(2)①GaN與單晶硅結(jié)構(gòu)相似,所以每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子形成共價(jià)鍵,每個(gè)N原子與4個(gè)Ga原子形成共價(jià)鍵,與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成正四面體形結(jié)構(gòu),GaN與晶體硅結(jié)構(gòu)相似,屬于共價(jià)晶體;②原子半徑越小,共價(jià)鍵越強(qiáng),共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高,則三種新型半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镚aN>GaP>GaAs。123456