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)第2課時(shí)共價(jià)晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性教案魯科版選擇性必修2

PAGE14-第2課時(shí)共價(jià)晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的困難性發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.通過(guò)金剛石、晶體硅、SiO2晶體的結(jié)構(gòu)模型相識(shí)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能說(shuō)明共價(jià)晶體的性質(zhì)。2.通過(guò)干冰、冰、碘晶體的結(jié)構(gòu)模型，相識(shí)由范德華力和氫鍵形成分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，能說(shuō)明分子晶體的性質(zhì)。3.通過(guò)相識(shí)石墨晶體的特別結(jié)構(gòu)，知道介于典型晶體之間的過(guò)渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。一、共價(jià)晶體1．共價(jià)晶體的概念及特點(diǎn)(1)概念相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體稱為共價(jià)晶體。(2)特點(diǎn)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)很高，硬度很大。對(duì)結(jié)構(gòu)相像的共價(jià)晶體來(lái)說(shuō)，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)就越高。共價(jià)晶體中的原子聽(tīng)從緊密積累排列嗎？說(shuō)明理由。提示：不聽(tīng)從。由于共價(jià)鍵具有方向性和飽和性，共價(jià)晶體中每個(gè)原子四周排列的原子的數(shù)目是有限的，故原子的排列不聽(tīng)從緊密積累方式。2．幾種共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)(1)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)在晶體中，碳原子以sp3雜化軌道與四周4個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，C—C鍵間的夾角為109°28′。因?yàn)橹行脑铀闹芘帕械脑拥臄?shù)目是有限的，所以這種比較松散的排列與金屬晶體和離子晶體中的緊密積累排列有很大的不同。(2)SiC晶體的結(jié)構(gòu)SiC晶體的結(jié)構(gòu)類似于金剛石晶體結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，所以在整個(gè)晶體中硅原子與碳原子個(gè)數(shù)比為1∶1。(3)SiO2晶體的結(jié)構(gòu)水晶是由Si和O構(gòu)成的空間立體網(wǎng)狀的二氧化硅晶體，一個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子形成兩個(gè)共價(jià)鍵，從而形成以硅氧四面體為骨架的結(jié)構(gòu)，且只存在Si—O鍵。二氧化硅晶體中硅原子和氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2，不存在單個(gè)分子，可以把整個(gè)晶體看成巨型分子。二、分子晶體1．分子之間通過(guò)分子間作用力結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。非金屬單質(zhì)、非金屬的氧化物和氫化物等無(wú)機(jī)物以及多數(shù)有機(jī)化合物形成的晶體大都屬于分子晶體。2．性質(zhì)(1)分子晶體在熔化時(shí)，破壞的只是分子間作用力，所以只須要外界供應(yīng)較少的能量。因此，分子晶體的熔點(diǎn)通常較低，硬度也較小，有較強(qiáng)的揮發(fā)性。(2)對(duì)組成和結(jié)構(gòu)相像且晶體中沒(méi)有氫鍵的分子晶體來(lái)說(shuō)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增加，熔點(diǎn)上升。(3)一般來(lái)說(shuō)，分子間作用力無(wú)方向性，也使得分子在積累時(shí)，會(huì)盡可能利用空間并實(shí)行緊密積累方式，但是，分子的形態(tài)、分子的極性以及分子之間是否存在氫鍵等，都會(huì)影響分子的積累方式。3．幾種常見(jiàn)的分子晶體(1)碘晶體碘晶體的晶胞是一個(gè)長(zhǎng)方體，碘分子除了占據(jù)長(zhǎng)方體的每個(gè)頂點(diǎn)外，在每個(gè)面上還有一個(gè)碘分子。(2)干冰干冰晶胞呈立方體型，其中二氧化碳分子因分子之間的相互作用，在晶胞中呈現(xiàn)有規(guī)律的排列(如圖所示)。干冰的結(jié)構(gòu)模型(晶胞)(3)冰晶體冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的。由于氫鍵具有肯定的方向性，中心的水分子與四周四個(gè)水分子結(jié)合，邊緣的四個(gè)水分子也依據(jù)同樣的規(guī)律再與其他水分子結(jié)合，每個(gè)氧原子四周都有四個(gè)氫原子。這種排列類似于蜂巢結(jié)構(gòu)，比較松散。因此水由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)，密度變小。三、晶體結(jié)構(gòu)的困難性1．石墨晶體石墨晶體具有層狀結(jié)構(gòu)，同一層中的每個(gè)碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，形成無(wú)限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參加雜化的2p軌道，并含有一個(gè)未成對(duì)電子，因此能夠形成遍及整個(gè)平面的大π鍵。大π鍵具有金屬鍵的性質(zhì)。石墨晶體中既有共價(jià)鍵，又有范德華力，同時(shí)還有金屬鍵的特性，所以稱為混合型晶體。(1)石墨晶體為什么具有導(dǎo)電性？提示：石墨晶體中每個(gè)C原子未參加雜化的軌道中含有1個(gè)未成對(duì)電子，能形成遍及整個(gè)平面的大π鍵，由于電子可以在整個(gè)六邊形網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，因此石墨沿層平行方向?qū)щ姟?2)稀有氣體由單原子構(gòu)成，它屬于共價(jià)晶體嗎？提示：不是，它屬于分子晶體。2．Na2SiO3晶體在Na2SiO3固體中并不存在單個(gè)的簡(jiǎn)潔SiOeq\o\al(2－,3)，Si通過(guò)共價(jià)鍵與4個(gè)O原子相連，形成硅氧四面體。硅氧四面體通過(guò)共用頂角O原子而連成較大的鏈狀硅酸鹽{SiOeq\o\al(2－,3)}∞單元(如圖所示)，帶負(fù)電的鏈狀硅酸鹽{SiOeq\o\al(2－,3)}∞單元與金屬陽(yáng)離子以離子鍵相互作用。3．過(guò)渡晶體原子之間形成的化學(xué)鍵往往是介于典型模型(金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵)之間的過(guò)渡狀態(tài)。由于微粒間的作用存在鍵型過(guò)渡，即使組成簡(jiǎn)潔的晶體，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(guò)渡狀態(tài)，形成過(guò)渡晶體。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)金剛石的晶胞構(gòu)型為正四面體。 (×)(2)二氧化硅的分子式是SiO2。 (×)(3)通常狀況下，分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較低，原子晶體的熔、沸點(diǎn)比較高。 (√)(4)水是一種特別穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵。 (×)2．下列說(shuō)法中正確的是()A．冰溶化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂B．共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高C．分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子晶體的熔、沸點(diǎn)肯定越高D．稀有氣體形成的晶體屬于共價(jià)晶體B[冰屬于分子晶體，冰晶體中存在分子間作用力，所以冰溶化時(shí)克服分子間作用力，共價(jià)鍵不變，A錯(cuò)誤；共價(jià)晶體中共價(jià)鍵的強(qiáng)弱確定其熔點(diǎn)的凹凸，所以共價(jià)晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高，B正確；分子晶體的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān)，與分子內(nèi)的共價(jià)鍵的鍵能強(qiáng)弱無(wú)太大關(guān)系，C錯(cuò)誤；稀有氣體分子是單原子分子，形成的晶體為分子晶體，D錯(cuò)誤。]3．分子晶體具有的本質(zhì)特征是()A．組成晶體的基本構(gòu)成微粒是分子B．熔融時(shí)不導(dǎo)電C．晶體內(nèi)微粒間以分子間作用力相結(jié)合，這種作用很弱D．熔點(diǎn)一般比共價(jià)晶體低C[分子晶體相對(duì)于其他晶體來(lái)說(shuō)，熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，導(dǎo)致這些性質(zhì)特征的本質(zhì)緣由是基本構(gòu)成微粒間的相互作用——范德華力及氫鍵相對(duì)于化學(xué)鍵來(lái)說(shuō)是極其微弱的。]共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見(jiàn)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識(shí)與微觀探析)水晶是一種古老的寶石，晶體完好時(shí)呈六棱柱鉆頭形，它的成分是二氧化硅。水晶的結(jié)構(gòu)可以看成是硅晶體中每個(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子形成的。1．在水晶中“Si—O—Si”鍵是否是直線型？提示：不是，“Si—O—Si”鍵呈V形。2．在SiO2晶體中，1molSiO2含幾摩爾“Si—O”鍵？提示：4mol。1．共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)構(gòu)成共價(jià)晶體的基本微粒：原子。晶體中不存在單個(gè)分子，共價(jià)晶體的化學(xué)式僅僅表示物質(zhì)中的原子個(gè)數(shù)關(guān)系，不是分子式。(2)形成共價(jià)晶體的作用力：共價(jià)鍵。在共價(jià)晶體中只存在共價(jià)鍵(極性鍵或非極性鍵)，沒(méi)有分子間作用力和其他相互作用。(3)共價(jià)晶體中的原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，共價(jià)鍵有方向性和飽和性，因此在共價(jià)晶體中，每個(gè)原子四周的其他原子的數(shù)目是肯定的，原子之間的相對(duì)位置也是確定的，彼此連接形成穩(wěn)定的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。原子的積累不遵循緊密積累原則。2．金剛石和二氧化硅結(jié)構(gòu)金剛石(1)每個(gè)碳與相鄰4個(gè)碳以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)鍵角均為109°28′(3)最小碳環(huán)由6個(gè)C組成且六個(gè)原子不在同一平面內(nèi)(4)每個(gè)C參加4條C—C鍵的形成，C原子數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2(5)每個(gè)晶胞含8個(gè)CSiO2(1)每個(gè)Si與4個(gè)O以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)每個(gè)正四面體占有1個(gè)Si,4個(gè)“eq\f(1,2)O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小環(huán)上有12個(gè)原子，即6個(gè)O,6個(gè)Si微點(diǎn)撥：(1)若把金剛石中的碳原子換成硅原子，便可得到晶體硅的結(jié)構(gòu)，跟金剛石不同的是，硅晶體中Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)大于金剛石晶體中C—C鍵的鍵長(zhǎng)。(2)碳化硅晶體的結(jié)構(gòu)類似于金剛石晶體的結(jié)構(gòu)，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，每個(gè)碳原子結(jié)合4個(gè)硅原子，同時(shí)每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)碳原子，所以在整個(gè)晶體中硅與碳的原子個(gè)數(shù)比是1∶1，碳化硅的化學(xué)式是SiC。碳化硅晶體中的Si—C鍵的鍵長(zhǎng)小于硅晶體中Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)，大于金剛石晶體中C—C鍵的鍵長(zhǎng)。(3)SiO2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將金剛石中的C原子全都改換為Si原子，同時(shí)在每?jī)蓚€(gè)Si原子中心連線的中間增加一個(gè)O原子，在晶體中只存在Si—O鍵，不存在Si—Si鍵和O—O鍵?！纠?】我們可以將SiO2的晶體結(jié)構(gòu)想象為在晶體硅的Si—Si鍵之間插入O原子。依據(jù)SiO2晶體結(jié)構(gòu)圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．石英晶體中每個(gè)Si原子通過(guò)Si—O極性鍵與4個(gè)O原子作用B．每個(gè)O原子也通過(guò)Si—O極性鍵與2個(gè)Si原子作用C．石英晶體中Si原子與O原子的原子個(gè)數(shù)比為1∶2，可用“SiO2”D．在晶體中存在石英分子，故石英的分子式為SiO2D[由題圖可知每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子相連，而每個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子相連，在晶體中Si原子與O原子的個(gè)數(shù)比為1∶2，“SiO2”僅表示石英的組成，不存在單個(gè)的SiO21．依據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)，推斷其屬于共價(jià)晶體的是()A．熔點(diǎn)2700℃，導(dǎo)電性強(qiáng)，延展性強(qiáng)B．無(wú)色晶體，熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為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B[共價(jià)晶體一般不導(dǎo)電，沒(méi)有延展性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；共價(jià)晶體難溶于水，C項(xiàng)錯(cuò)誤；共價(jià)晶體一般熔點(diǎn)很高，硬度很大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2.二氧化硅是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體模型如圖所示，請(qǐng)仔細(xì)視察該晶體模型后回答以下問(wèn)題：(1)二氧化硅晶體中最小環(huán)為_(kāi)_______元環(huán)。(2)每個(gè)硅原子為_(kāi)_______個(gè)最小環(huán)共有；每個(gè)最小環(huán)中有________個(gè)硅原子，________個(gè)氧原子。(3)每個(gè)最小環(huán)平均擁有________個(gè)硅原子，________個(gè)氧原子。(4)1molSiO2中含有________molSi—O鍵。[解析](1)SiO2晶體中Si原子的排列方式和金剛石晶體中碳原子的排列方式是相同的。在金剛石晶體中，每個(gè)最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，因此SiO2晶體中每個(gè)最小環(huán)上有6個(gè)Si原子，另外六邊形的每條邊上都插入了1個(gè)氧原子，所以最小環(huán)為12元環(huán)。(2)據(jù)圖可知，每個(gè)硅原子四周有四條邊，而每條邊又被6個(gè)環(huán)所共有，同時(shí)由于每個(gè)環(huán)上有兩條邊是同一個(gè)硅原子四周的，因此還要除以2以剔除重復(fù)。所以最終計(jì)算式為eq\f(4×6,2)＝12。(3)由于每個(gè)硅原子被12個(gè)環(huán)共有，因此每個(gè)環(huán)只占有該硅原子的eq\f(1,12)，又因?yàn)槊總€(gè)最小環(huán)上有6個(gè)硅原子，所以每個(gè)最小環(huán)平均擁有的硅原子數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)。又因?yàn)镾iO2晶體是由硅原子和氧原子按1∶2的比例所組成，因此氧原子的數(shù)目為eq\f(1,2)×2＝1。(4)據(jù)圖可知，1個(gè)Si原子四周有4條Si—O鍵，無(wú)共用，所以1molSiO2中有4molSi—O鍵。[答案](1)12(2)1266(3)eq\f(1,2)1(4)4四種晶體比較(素養(yǎng)養(yǎng)成——證據(jù)推理與模型認(rèn)知)類型項(xiàng)目離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體的微粒陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子和自由電子微粒間的作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(范德華力或氫鍵)金屬鍵作用力強(qiáng)弱(一般地)較強(qiáng)很強(qiáng)弱一般較強(qiáng)，有的較弱確定作用力強(qiáng)弱的一般推斷方法離子電荷、半徑鍵長(zhǎng)(原子半徑)組成和結(jié)構(gòu)相像時(shí)比較相對(duì)分子質(zhì)量離子半徑、價(jià)電子數(shù)熔、沸點(diǎn)較高高低差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點(diǎn)為3410℃)硬度略硬而脆大較小差別較大導(dǎo)熱和導(dǎo)電性不良導(dǎo)體(熔化后或溶于水導(dǎo)電)不良導(dǎo)體不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電)良導(dǎo)體溶解性(水)多數(shù)易溶一般不溶相像相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)組成微粒積累方式非等徑圓球緊密積累不聽(tīng)從緊密堆積原理緊密積累(與分子形狀有關(guān)且分子間不存在氫鍵)等徑圓球緊密積累(A1、A2、A3)【例2】下列分子晶體，關(guān)于熔點(diǎn)、沸點(diǎn)凹凸的敘述中，正確的是()A．Cl2>I2B．SiCl4<CCl4C．NH3>PH3D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3C[A、B項(xiàng)屬于無(wú)氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相像的狀況，相對(duì)分子質(zhì)量大的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高；C選項(xiàng)屬于分子結(jié)構(gòu)相像的狀況，但存在氫鍵的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高；D項(xiàng)屬于相對(duì)分子質(zhì)量相同，但分子結(jié)構(gòu)不同的狀況，支鏈多的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。]推斷分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)凹凸時(shí)，主要從以下兩個(gè)方面去考慮：一是有無(wú)氫鍵，有氫鍵的分子晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高；二是看分子間作用力，主要是結(jié)構(gòu)相像的狀況下，看物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量大小，相對(duì)分子質(zhì)量大者，其分子間作用力強(qiáng)，對(duì)應(yīng)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。1．下列表述不正確的是()A．熔點(diǎn)：CF4<CCl4<CBr4<CI4B．硬度：金剛石>碳化硅>晶體硅C．晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaID．熔點(diǎn)：Na>Mg>AlD[A項(xiàng)中均為分子晶體，其熔點(diǎn)和分子間作用力有關(guān)，分子間作用力越大，熔點(diǎn)越高，對(duì)組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體而言，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，A項(xiàng)正確。B項(xiàng)中均為共價(jià)晶體，形成共價(jià)鍵的原子半徑越小，共價(jià)鍵越強(qiáng)，硬度越大，B項(xiàng)正確。C項(xiàng)中均為離子晶體，形成離子晶體的離子半徑越小，離子所帶電荷越多，離子鍵越強(qiáng)，晶格能越大，離子半徑：F－<Cl－<Br－<I－，晶格能：NaF>NaCl>NaBr>NaI，C項(xiàng)正確。D項(xiàng)中均為金屬晶體，形成金屬鍵的金屬陽(yáng)離子半徑越小，所帶電荷越多，金屬鍵越強(qiáng)，金屬晶體的熔點(diǎn)就越高，離子半徑：Na＋>Mg2＋>Al3＋，熔點(diǎn)：Al>Mg>Na，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．下列物質(zhì)的性質(zhì)改變規(guī)律與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)的是()A．鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升，硬度漸漸增大B．金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)C．KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低D．CF4、SiF4、GeF4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升D[A項(xiàng)，鈉、鎂、鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升，硬度漸漸增大，這是因?yàn)樗鼈兯慕饘冁I漸漸增加，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；B項(xiàng)，金剛石的硬度大于晶體硅的硬度，其熔點(diǎn)也高于晶體硅的熔點(diǎn)，這是因?yàn)镃—C鍵的鍵長(zhǎng)比Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)短，C—C鍵的鍵能比Si—Si鍵的鍵能大，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；C項(xiàng)，KF、KCl、KBr、KI的熔點(diǎn)依次降低，這是因?yàn)樗鼈兯碾x子鍵的強(qiáng)度漸漸減弱，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)；D項(xiàng)，CF4、SiF4、GeF4的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)漸漸上升，這是因?yàn)榉肿娱g作用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。]石墨不同于金剛石，它的碳原子不像金剛石的碳原子那樣呈sp3雜化，而是呈sp2雜化，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)(如下圖①)，因此，石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)的，層內(nèi)的碳原子的核間距為142pm，層間距離為335pm(比鍵長(zhǎng)大得多)說(shuō)明層間沒(méi)有化學(xué)鍵相連，是靠范德華力維系的(如圖②)①石墨晶體中的二維平面結(jié)構(gòu)②石墨的層狀結(jié)構(gòu)1．金剛石與石墨的熔點(diǎn)均很高，那么二者熔點(diǎn)是否相同？若不相同，哪種更高一些？為什么？提示：不相同。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。金剛石中C原子雜化方式為sp3雜化，C原子之間存在σ鍵，而石墨中C原子雜化方式為sp2雜化，C原子之間存在σ鍵和π鍵，石墨中化學(xué)鍵的鍵能大，故熔點(diǎn)高。2．視察冰的晶體結(jié)構(gòu)，思索下列問(wèn)題：(1)冰晶體中微粒間的作用力有哪幾種？(2)冰晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如何？冰中水分子的排列是否實(shí)行緊密積累的方式？為什么？(3)由水變?yōu)楸拿芏热绾胃淖?？為什么？提示?1)范德華力和氫鍵。(2)冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的。因氫鍵具有肯定的方向性，故冰中水分子不能實(shí)行緊密積累方式。(3)密度減?。灰虮兴肿拥拈g距較大，分子的排列比較松散。通過(guò)本情境素材中對(duì)不同晶體的作用力分析，明確各類晶體物理性質(zhì)與形成晶體的作用力間的關(guān)系，提升了“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。1．關(guān)于金剛石的下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．晶體中不存在獨(dú)立的分子B．碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合C．是硬度最大的物質(zhì)之一D．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)D[金剛石在高溫下與O2反應(yīng)生成CO2。]2．SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4的相像，下列對(duì)SiCl4的推想不正確的是()A．SiCl4晶體是分子晶體B．常溫、常壓下SiCl4是氣體C．SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子D．SiCl4為正四面體結(jié)構(gòu)B[由于SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4的相像，所以SiCl4屬于分子晶體。CCl4分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與其結(jié)構(gòu)相像，因此也是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。]3．(素養(yǎng)題)氮化鋁(AlN)常用作砂輪及高溫爐襯材料，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，可知它屬于()A．離子晶體 B．共價(jià)晶體C．分子晶體 D．無(wú)法推斷B[熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電的化合物必定是共價(jià)化合物，又因?yàn)榫哂心透邷氐男阅?，所以必定是共價(jià)晶體。]4．當(dāng)SO3晶體熔化時(shí)，下述各項(xiàng)發(fā)生改變的是()A．化學(xué)鍵B．硫與氧的原子個(gè)數(shù)之比C．分子構(gòu)型D．分子間作用力D[當(dāng)SO3晶體熔化時(shí)，分子間作用力被破壞，故選D項(xiàng)。]5．單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)：金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)/℃335014152573沸點(diǎn)/℃482726282823摩氏硬度107.09.5(1)晶體硼的晶體類型屬于________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，如圖所示，其中有20個(gè)等邊三角形的面和肯定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)硼原子。通過(guò)視察圖形及推算，得出此基本結(jié)構(gòu)單元由________個(gè)硼原子構(gòu)成，其中B—B鍵的鍵角為_(kāi)_______，共含有________個(gè)B—B鍵。[解析](1)晶體硼的熔沸點(diǎn)和硬度都介于晶體硅和金剛石之間，而金剛石和晶體硅均為共價(jià)晶體，且從周期表中位置看硼與碳相鄰，與硅處于對(duì)角線處(相像)，也能推知晶體硼屬于共價(jià)晶體。(2)均攤法：B原子個(gè)數(shù)為20×eq\f(1,5)×3＝12(個(gè))，正三角形鍵角為60°，B—B鍵鍵數(shù)為20×eq\f(1,2)×3＝30。[答案](1)共價(jià)晶體晶體硼的熔沸點(diǎn)和硬度均介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石和晶體硅都是共價(jià)晶體(2)1260°30微專題4不同結(jié)構(gòu)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)比較物質(zhì)沸點(diǎn)凹凸是由構(gòu)成物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間作用力大小確定的。物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間作用力包括分子間作用力和各種化學(xué)鍵。以下是常見(jiàn)的幾種比較物質(zhì)沸點(diǎn)凹凸的方法。1．依據(jù)物質(zhì)狀態(tài)推斷即物質(zhì)沸點(diǎn)凹凸按常溫下的狀態(tài)：固體＞液體＞氣體。如：NaCl＞H2O＞CO2。2．依據(jù)物質(zhì)不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推斷(1)共價(jià)晶體：共價(jià)晶體間鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如：金剛石(C—C)＞晶體硅(Si—Si)。(2)離子晶體：離子晶體中陰、陽(yáng)離子半徑越小，電荷數(shù)越多，則離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。如KCl＞KBr。(3)分子晶體：分子晶體分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，反之越低。①組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。②因?yàn)闅滏I＞范德華力，所以存在分子間氫鍵的物質(zhì)沸點(diǎn)高于只存在范德華力的物質(zhì)。如：乙醇＞氯乙烷；HF＞HCl。1．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．鹵族元素的氫化物中HF的沸點(diǎn)最高，是由于HF分子間存在氫鍵B．鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)低C．H2O的沸點(diǎn)比HF的沸點(diǎn)高，是由于水中氫鍵的鍵能大D．氨氣極易溶于水與氨氣分子和水分子間形成氫鍵有關(guān)C[HF分子間存在氫鍵，故沸點(diǎn)相對(duì)較高，A項(xiàng)正確；能形成分子間氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)較高，鄰羥基苯甲醛易形成分子內(nèi)氫鍵，對(duì)羥基苯甲醛易形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)低，B項(xiàng)正確；H2O分子中的O可與四周H2O分子中的兩個(gè)H原子形成兩個(gè)氫鍵，而HF分子中的F原子只能形成一個(gè)氫鍵，氫鍵越多，沸點(diǎn)越高，所以H2O的沸點(diǎn)高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氨氣分子和水分子間形成氫鍵，導(dǎo)致氨氣極易溶于水，D項(xiàng)正確。]2．(雙選)下列關(guān)于金屬晶體的敘述正確的是()A．常溫下，金屬單質(zhì)都以金屬晶體形式存在B．金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的劇烈作用，在肯定外力作用下，不因形變而消逝C．鈣的熔、沸點(diǎn)高于鉀D．溫度越高，金屬的導(dǎo)電性越好BC[常溫下，Hg為液態(tài)，A錯(cuò)；因?yàn)榻饘冁I無(wú)方向性，故金屬鍵在肯定范圍內(nèi)不因形變而消逝，B正確；鈣的金屬鍵強(qiáng)于鉀，故熔、沸點(diǎn)高于鉀，C正確；溫度上升，金屬的導(dǎo)電性減弱，D錯(cuò)。]3．美國(guó)《科學(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們勝利制得了共價(jià)晶體CO2，下列對(duì)該物質(zhì)的推斷肯定不正確的是()A．該共價(jià)晶體中含有極性鍵B．該共價(jià)晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價(jià)晶體有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)D．該共價(jià)晶體硬度大，可用作耐磨材料B[CO2由分子晶體變?yōu)楣矁r(jià)晶體，其成鍵狀況也發(fā)生了改變，由原來(lái)的C=O變?yōu)镃—O，但化學(xué)鍵依舊為極性共價(jià)鍵，故A項(xiàng)正確。由于晶體類型及分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)也發(fā)生了改變，CO2共價(jià)晶體具有高硬度、高熔、沸點(diǎn)等特點(diǎn)，故C、D選項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．某化學(xué)愛(ài)好小組在學(xué)習(xí)分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔點(diǎn)，記錄如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點(diǎn)/℃801712190－68782依據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，他們認(rèn)為屬于分子晶體的是()A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部B[分子晶體中，分子與分子之間以分子間作用力相互作用，而分子間作用力較小，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔點(diǎn)較低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔點(diǎn)均很高，不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4的熔點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，所以B項(xiàng)正確。]5．現(xiàn)有幾組物質(zhì)的熔點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)：A組B組C組D組金剛石：3550Li：181HF：－83NaCl硅晶體：141