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第二节 分子晶体与原子晶体,一、分子晶体 1.结构特点： (1)构成微粒及作用力。,分子,分子间作用力,(2)堆积方式。,密堆积,氢键,密堆积,2.分子晶体与物质的类别：,非金属氢化物,非金属单质,非金属氧化物,酸,有机物,3.两种典型的分子晶体的组成和结构： (1)干冰。 每个晶胞中有_个CO2分子，_个原子。 每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为_个。,4,12,12,(2)冰。 水分子之间的作用力有_，但主要是_。 由于_的方向性，使四面体中心的每个水分子与四面体 顶点的_个相邻的水分子相互吸引。,范德华力,氢键,氢键,4,二、原子晶体 1.结构特点： (1)构成微粒及作用力。 (2)空间构型：整块晶体是一个三维的共价键_结构，不 存在_的小分子，是一个“巨分子”，又称_晶体。,原子,共价键,网状,单个,共价,2.原子晶体与物质的类别：,单质,非金属化合物,氧化物,3.金刚石晶体的结构特点： (1)在晶体中每个碳原子以4个_对称地与相邻的4个 碳原子相结合，形成_结构。,共价单键,正四面体,(2)晶体中碳碳键之间的夹角为_，碳原子采取了 _杂化。 (3)最小环上有_个碳原子。,10928,sp3,6,1.辨析下列说法的正误： (1)分子晶体中一定存在共价键。 ( ) 分析：稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键。 (2)干冰升华的过程中破坏了共价键。 ( ) 分析：干冰升华的过程中破坏了分子间作用力，分子内部的共价键并没有被破坏。,(3)二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的 晶体类型。 ( ) 分析：二氧化硅属于原子晶体，干冰属于分子晶体。 (4)分子晶体的熔、沸点比较低，原子晶体的熔、沸点比较 高。 ( ) 分析：分子晶体熔化时破坏的只是分子间作用力，原子晶体 熔化时破坏的是共价键，由于共价键的键能远远大于分子间 作用力，所以原子晶体的熔、沸点比较高，分子晶体的熔、 沸点比较低。,2.下列关于原子晶体的说法不正确的是 ( ) A.原子晶体中的成键微粒是原子 B.原子晶体中原子之间全部以共价键结合 C.原子晶体均是化合物 D.原子晶体的熔、沸点都比较高 【解析】选C。原子晶体可能是单质，如金刚石、晶体硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。,3.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,【解析】选B。稀有气体形成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D项错误。,4.下列晶体中，前者属于原子晶体，后者属于分子晶体的 是 ( ) A.硅晶体、二氧化硅晶体 B.足球烯(C60)、天然气水合物 C.金刚石、冰 D.干冰、碳化硅 【解析】选C。本题考查物质组成与晶体类型的关系。硅、二氧化硅、碳化硅和金刚石都是原子晶体，冰、干冰、天然气水合物、C60都是分子晶体。,5.下列有关物质的结构和性质的叙述错误的是 ( ) A.水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键 B.由极性键形成的分子可能是非极性分子 C.水、冰中都含氢键 D.分子晶体中一定存在分子间作用力，可能有共价键,【解析】选A。本题考查分子间作用力与氢键的相关知识。水是一种稳定的化合物，是因为含有OH共价键；CO2是由极性键构成的非极性分子；水和冰分子中都存在氢键；分子晶体中也有无共价键的，如稀有气体的晶体。,一、原子晶体和分子晶体的比较,【警示】 (1)由原子组成的晶体不一定是原子晶体，如稀有气体组成的晶体。 (2)原子晶体中只含有共价键，不存在范德华力。 (3)原子晶体中没有单个的小分子，其化学式仅代表原子的个数比。 (4)分子晶体中分子内部可能含有共价键，分子间一定没有共价键。,【微思考】 (1)冰晶体融化和水分子分解破坏的作用力相同吗？ 提示：不相同。冰晶体融化时所破坏的作用力是分子间作用力，即范德华力和氢键，而水分解所破坏的是共价键。,(2)如图为SiO2晶体的结构模型，观察此图并思考： 含1 mol硅原子的SiO2晶体中，含SiO键多少摩尔？含氧原子多少摩尔？硅原子与氧原子的比例是多少？,提示：由图可知，1个硅原子与4个氧原子相连，1个氧原子与2个硅原子相连，因此含1 mol硅原子的二氧化硅晶体中，SiO键为4 mol，含氧原子2 mol，硅原子与氧原子的比例是12。,【典题训练】(2014福州高二检测)下列说法正确的是 ( ) A.原子晶体中只存在非极性共价键 B.稀有气体形成的晶体属于分子晶体 C.干冰升华时，分子内共价键会发生断裂 D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 【解题指南】解答本题时要注意以下两点： (1)知道组成原子晶体和分子晶体的微粒； (2)物质进行三态变化时破坏的作用力。,【解析】选B。本题主要考查常见晶体的相关知识。单质类型为原子晶体(如晶体硅、金刚石)的物质，只有非极性共价键，而化合物类型的原子晶体(如SiO2)中则含有极性共价键，A项不正确；稀有气体为单原子分子，故B项正确；干冰升华时破坏的是CO2分子之间的作用力，分子内的CO共价键没有变化，C项不正确；只有活泼金属与活泼非金属才能形成离子化合物，而AlCl3等物质则为共价化合物，D项不正确。,【方法规律】非金属单质晶体类型的判断方法 (1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断：原子晶体的组 成粒子是原子，粒子间的作用是共价键；分子晶体的组成粒 子是分子，粒子间的作用是分子间作用力。 (2)熟记常见的、典型的原子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断：原子晶体熔、沸点高，常在1 000 以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百摄氏度以下至很低的 温度。,(4)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、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。,【变式训练】用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松， 同时用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化 合物薄膜，这种化合物可以比金刚石更坚硬，其原因可能是 ( ) A.碳、氮原子构成空间网状结构的原子晶体 B.该晶体为分子晶体 C.碳、氮键比金刚石中的碳碳键长 D.氮原子最外层电子数比碳原子多,【解析】选A。碳氮化合物薄膜比金刚石更坚硬，根据原子晶体的特点可以判断此薄膜属于原子晶体范畴；因为原子半径NC，故此原子晶体中共价键的键长应该比金刚石中的CC键短，而氮原子最外层电子数比碳原子多不是根本原因。,二、分子晶体和原子晶体熔、沸点的比较 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；含有氢键的分子晶体，熔、沸点反常得高。如H2OH2TeH2SeH2S。 不含氢键且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。 同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 如CH3CH2CH2CH2CH3,(2)原子晶体。 晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。,【点拨】 原子晶体熔、沸点高低的判断方法 原子晶体熔、沸点高低主要看原子半径。因为原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，原子半径越大，键长越长，共价键越不稳定，对应物质的熔、沸点越低。,【微思考】 (1)干冰和冰相比，哪一种晶体的熔点高？为什么？ 提示：冰的熔点比干冰的熔点高。因为干冰中分子间只存在范德华力，而冰中分子间存在范德华力和氢键。,(2)若不知道共价键键长或键能数据，如何利用原子结构的知识判断原子晶体的熔、沸点？ 提示：若没有告知键长或键能数据时，可以通过比较原子半径的大小的方法来比较共价键。原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔、沸点就越高。,【典题训练】(2013武汉高二检测)下列有关物质的熔点高低顺序正确的是 ( ) A.HFSiO2 D.H2OH2S，SO2SeO2,【解题指南】解答本题要注意以下两点： (1)影响分子晶体熔、沸点高低的因素是分子间作用力，判断时要注意是否含有氢键。 (2)原子晶体的熔、沸点高低取决于分子内共价键的强弱。,【解析】选D。HCl、HBr；SO2、SeO2均为组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔点越高。HF、H2O分子中均存在氢键，所以熔点出现“反常”现象。金刚石、碳化硅和晶体硅中，共价键键长：CC键CSi键SiSi键，共价键键长越短，键能越大，则原子晶体的熔点越高。所以三者的熔点由高到低的顺序是金刚石、碳化硅、晶体硅。,【方法规律】原子晶体、分子晶体熔、沸点高低的比较方法,【变式训练】SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行的下列推测不正确的是 ( ) A.SiCl4晶体是分子晶体 B.常温、常压下SiCl4是气体 C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 D.SiCl4的熔点高于CCl4,【解析】选B。由于SiCl4分子结构与CCl4相似，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子之间都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力比CCl4大，熔、沸点应该比CCl4高一些。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。,【加固训练】下列性质适合于分子晶体的是 ( ) 熔点1 070，易溶于水，水溶液导电 熔点10.31，液态不导电，水溶液导电 能溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6 熔点97.81，质软，导电，密度为0.97 gcm-3 A. B. C. D. 【解析】选C。分子晶体的熔点较低，中熔点高，不是分子晶体，是金属钠的性质。,
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