高考化学一轮复习（第六辑）考点九十二 分子晶体与原子晶体（含解析）1

考点九十二 分子晶体与原子晶体聚焦与凝萃1了解分子晶体、原子晶体的概念；2知道分子晶体、原子晶体的构成微粒、微粒间作用力的区别；3了解分子晶体、原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。解读与打通常规考点一、分子晶体1概念：分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。2构成晶体的粒子：分子。3粒子间的作用：分子间作用力。4性质：分子晶体中分子之间是以范德华力结合，分子晶体有低熔点、易升华、硬度小等性质。5分类： （1）所有非金属氢化物，如：水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等。（2）部分非金属单质，如：卤素X2、碘、氧气、硫（S8）、氮（N2）、白磷（P4）、C60等。（3）部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O5、P4O10等。（4）几乎所有的酸，如：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。（5）绝大多数有机物，如：苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。6分子晶体的结构模型：不同的分子晶体其空间构型不同，下图是CO2晶体（即干冰）的空间构型。从结构模型我们可以看出：干冰晶体是一种立方面心结构每8个CO2分子构成立方体，且在六个面的中心又各占据1个CO2分子。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个（同层4个，上层4个，下层4个）。冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1mol H2O的冰中，最多可形成2mol“氢键”。7分子间作用力与分子晶体熔、沸点的关系分子晶体分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低；具有氢键的分子晶体，熔沸点高，如H2OH2TeH2SeH2S，C2H5OHCH3OCH3。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点就越高，如熔沸点：CH4SiH4GeH4SnH4。组成和结构不相似的物质（相对分子质量相近），分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CON2，CH3OHCH3CH3。在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔沸点越低，如熔沸点：C17H35COOH硬脂酸C17H33COOH油酸，(C17H35COO)3C3H5硬脂酸甘油酯(C17H35COO)3C3H5油酸甘油酯。烃、卤代烃、醇、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔沸点升高，如熔沸点：C2H6CH4，C2H5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH。同分异构体中，链烃及其衍生物的同分异构体随支链的增多，熔沸点降低，如熔沸点：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷CH3CH(CH3)CH2CH3异戊烷CH3C(CH3)2CH3新戊烷。芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、邻、间位降低，沸点按邻、间、对位降低。二、原子晶体1概念：形成晶体的所有的原子间以共价键结合形成的立体网格状的“巨分子”。2构成晶体的粒子：原子。3粒子间的作用：共价键。4性质：熔点、沸点很高，硬度很大，固态不导电。5分类： 单质：金刚石、晶体硼、晶体Si、晶体锗；化合物：SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等。6原子晶体的结构模型：（1）金刚石在金刚石晶体里，每个碳原子都被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。这些正四面体结构向空间发展，构成一个坚实的、彼此连接的空间网状晶体（如下图）。金刚石晶体中所有CC键长相等，键角相等（均为10928）；晶体中最小碳环由6个C组成且不在同一平面内；晶体中每个C参与了4条CC键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与CC键数之比为1（41/2）12。金刚石及其晶体结构模型（2）二氧化硅它相当于将立方金刚石中的C原子(全都改换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间增添一个O原子。其配位数比为42。 二氧化硅晶体平面示意图 二氧化硅晶体空间网状示意图 二氧化硅晶胞7共价键与原子晶体熔、沸点的关系原子晶体原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反之越低，如熔沸点：金刚石金刚砂晶体硅。隐性考点一、分子晶体、原子晶体的结构与性质比较晶体类型分子晶体原子晶体定义分子间通过分子间作用力相结合而形成的晶体原子间通过共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体组成晶体的粒子分子原子粒子间的作用分子间作用力(氢键、范德华力)共价键(极性键、非极性键)物理性质熔、沸点较低 很高 硬度较小 很大 导电性固态和熔化时都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电，如HCl 固态和熔化时都不导电(Si除外) 溶解性相似相溶 难溶于一般溶剂 决定熔、沸点高低的因素分子间作用力的强弱 共价键的强弱 典型实例P4、干冰、硫、H2O、CH3COOH、H2、NH3、HCl、He、C60金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅二、分子晶体与原子晶体的熔沸点比较1不同类型的晶体：原子晶体分子晶体。2同一类型的晶体（1）分子晶体分子间作用力越大，物质的熔沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔沸点反常地高。如H2OH2Te H2SeH2S。组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。（2）原子晶体晶体的熔沸点主要取决于组成原子晶体的原子间的共价键的强弱，而共价键的强弱又取决于其键长和键能。一般来说，原子半径越小，形成的共价键的键长越短，键能越大，物质的熔沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。三、判断分子晶体与原子晶体的方法1依据组成晶体的微粒和微粒间的作用判断：构成原子晶体的微粒是原子，质点间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，质点间的作用力是分子间作用力。2依据物质的分类判断：大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体Si、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。3依据晶体的熔点判断：原子晶体熔点高，常在1 000 以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度。4依据导电性能判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能够导电；原子晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体锗是半导体。5依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大；分子晶体硬度小，且较脆。融合与应用例1下列说法中，正确的是 ()A冰融化时，分子中HO键发生断裂B原子晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高C分子晶体中，共价键键能越大，该晶体的熔沸点就越高D分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定解析：冰融化时破坏了分子间作用力，不破坏共价键；分子晶体的共价键主要对分子的稳定性起作用，而对晶体的熔沸点影响不大，分子间作用力影响晶体的熔沸点。答案：B例2HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似,在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子有几个 ()A3B4 C5 D12答案：B例3下列说法正确的是 ()A在含4 mol SiO键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NAB金刚石晶体中，碳原子数与CC键数之比为12C30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子D晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体解析：在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成4个SiO键，故含有4 mol SiO键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol，即含有2NA个氧原子，A项错误;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个CC键，故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol CC键，因此碳原子数与CC键数之比为12，B项正确；二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误；氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D项错误。答案：B扫描与矫正【正误判断】(正确的打“”，错误的打“”)（每个判断2分，共40分）（ ）1分子晶体的熔点一定比金属晶体的低（ ）2分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高（ ）3分子晶体中的每个分子内一定含有共价键（ ）4构成分子晶体的微粒中一定含有共价键（ ）5原子晶体的熔点一定比金属晶体的高（ ）6原子晶体的熔点一定比离子晶体的高（ ）7原子晶体中，共价键越强，熔点越高（ ）8干冰(CO2)晶体中包含的作用力为分子间力和共价键（ ）9原子晶体熔化需要破坏圾性键或非极性键（ ）10SiO2晶体中包含的作用力只有共价键（ ）11原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键（ ）12分子晶体的熔点不一定比金属晶体低（ ）13干冰和冰都属于分子晶体（ ）14金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子（ ）15干冰晶体中，每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子共有12个（ ）16CO2和SiO2是同主族元素的氧化物，它们的晶体结构相似，性质也非常相似（ ）17二氧化硅和干冰晶体熔化时所克服的作用力类型相同（ ）18锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质（2012海南，19-I D）（ ）19原子晶体的原子半径越小，形成共价键的键长越短，共价键的键能越大，其晶体熔沸点越高（ ）20原子晶体是所有原子间通过共价键结合成的晶体或相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体实训与超越【7+1模式】一、单选（76分=42分）1下列有关分子晶体的说法中一定正确的是 ()A分子内均存在共价键 B分子间一定存在范德华力C分子间一定存在氢键 D其结构一定为分子密堆积2SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中不正确的是 ()ASiCl4晶体是分子晶体 B常温、常压下SiCl4是气体CSiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 DSiCl4熔点高于CCl43下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 ()A最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B最小的环上，Si和O原子数之比为12C最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角4水的沸点是100 ，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是60.7 ，引起这种差异的主要原因是 ()A范德华力 B共价键 C氢键 D相对分子质量5六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图)，难溶于水，在高温下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途。下列推测正确的是 ()ASF6各原子均达8电子稳定结构 BSF6易燃烧生成SO2CSF6分子是含有极性键的非极性分子 DSF6是原子晶体6下列说法中错误的是 ()ASO2、SO3都是极性分子 B在NH和Cu(NH3)42+中都存在配位键C元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强D原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 7短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W与Y、X与Z分别位于同一主族，W与X可形成共价化合物WX2，Y原子的内层电子总数是其最外层电子数的2.5倍。下列叙述中不正确的是 ()AWZ2分子中所有原子最外层都为8电子结构 BWX2、ZX2的化学键类型和晶体类型都相同CWX2是以极性键结合成的非极性分子 D原子半径大小顺序为XWY”“”或“”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有 (填元素符号)。（4）石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为 ，该材料的化学式为 。