3.2分子晶體與共價(jià)晶體高二化學(xué)教學(xué)講義（人教版2019選擇性必修2）

第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體知識解讀·必須會知識解讀·必須會知識點(diǎn)一分子晶體的類型和性質(zhì)1.分子晶體的概念只含分子的晶體叫作分子晶體，在分子晶體中，相鄰分子靠分子間作用力相互吸引而結(jié)合在一起。2.分子晶體中的粒子和作用力（1）粒子：分子。（2）作用力：分于間作用力（一般為范德華力，少數(shù)分子間還存在氫鍵）。eq分子晶體—\o\al(微粒間作用力：分子間作用力，一定含有范德華力，可能含有氫鍵；,\s\up11(｜),\s\up22(構(gòu)成粒子：分子；),\s\do11(｜),\s\do22(分子內(nèi)各原子間：共價(jià)鍵。))3.典型的分子晶體（物質(zhì)典型）物質(zhì)種類實(shí)例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金屬氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等所有的含氧酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)有機(jī)物甲烷、乙酸、尿素等4.分子晶體的物理性質(zhì)(1)較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，易升華。原因：分子間作用力較弱。(2)較小的硬度。原因：分子間作用力較弱。(3)固態(tài)都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。原因：沒有自由移動的離子或電子。(4)溶解性：分子晶體的溶解性遵循“相似相溶”規(guī)律。非極性溶質(zhì)一般易溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般易溶于極性溶劑。知識點(diǎn)二典型分子晶體的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子堆積方式密堆積非密堆積空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通常每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子空間利用率不高，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)小于12分子間作用力范德華力范德華力和氫鍵實(shí)例C60、干冰、I2、O2冰、HF、NH32.冰晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（1）冰晶體的結(jié)構(gòu)：在冰晶體中，水分子間存在氫鍵和范德華力，每個(gè)水分子與周圍4個(gè)水分子形成分子間氫鍵。因?yàn)闅滏I有方向性，故冰晶體中形成以1個(gè)水分子為中心，4個(gè)水分子為頂角的四面體結(jié)構(gòu)單元的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如下圖所示）。冰的結(jié)構(gòu)（2）冰晶體的性質(zhì)：①冰晶體的密度比液態(tài)水小，其原因是冰晶體中水分子未采用密堆積，使水分子間的空隙比液態(tài)水更大，冰融化成液態(tài)水時(shí)，分子進(jìn)入空隙使水的密度增大。②冰晶體的硬度小。3.干冰晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)固態(tài)CO2，稱為干冰，其分子內(nèi)存在C=O鍵，分子間只存在范德華力，是CO2的晶體。（1）干冰的結(jié)構(gòu)干冰的晶胞呈面心立方體形，立方體的每個(gè)頂角有一個(gè)CO2分子，每個(gè)面上也有一個(gè)CO2分子。每個(gè)CO2分子與12個(gè)CO2分子等距離相鄰（在三個(gè)互相垂直的平面上各4個(gè)或互相平行的三層上各4個(gè)，如下圖所示）。（2)干冰的性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)低（比冰的熔、沸點(diǎn)低得多），在常溫下易升華；硬度?。幻芏刃。ū缺拿芏却螅８杀捎糜跍缁?，作制冷劑。知識點(diǎn)三共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)1.共價(jià)晶體的概念晶體中相鄰原子間都以共價(jià)鍵結(jié)合，整個(gè)晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵骨架結(jié)構(gòu)，叫作共價(jià)晶體。2.共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）構(gòu)成粒子：直接由原子通過共價(jià)鍵結(jié)合形成晶體。（2）作用力：共價(jià)晶體中只存在（原子間）共價(jià)鍵一種作用力。（3）空間結(jié)構(gòu)：整個(gè)晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵骨架結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)小分子，是一個(gè)“巨分子”。 共價(jià)晶體eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(構(gòu)成粒子：原子,粒子間作用力：共價(jià)鍵))3.常見的共價(jià)晶體物質(zhì)種類實(shí)例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些非金屬化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等4.共價(jià)晶體的物理性質(zhì)（1）熔點(diǎn)和沸點(diǎn)很高。共價(jià)晶體中，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化和氣化就要克服共價(jià)鍵，需要很多的能量。因此，共價(jià)晶體一般都具有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。（2）硬度很大。例如，金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。（3）一般不導(dǎo)電，但晶體硅是半導(dǎo)體。（4）難溶于一些常見的溶劑。知識點(diǎn)四典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)1.金剛石的結(jié)構(gòu)①在金剛石晶體中，每個(gè)碳原子都被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵和4個(gè)碳原子結(jié)合，形成正四面體，被包圍的碳原子處于正四面體的中心。這些正四面體結(jié)構(gòu)向空間伸展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)、彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體（如圖）。②金剛石晶體中所有C—C鍵的鍵長相等（均為154pm），鍵角相等（均為109°28'）。③晶體中最小碳環(huán)由6個(gè)C原子組成，且6個(gè)C原子不在同一平面內(nèi)；每個(gè)碳原子由12個(gè)六碳環(huán)共用，每個(gè)環(huán)上平均擁有6×112=eq\f(1,2)個(gè)碳原子。④晶體中每個(gè)C原子與4個(gè)C原子形成CC鍵，則每個(gè)碳原子平均能形成的CC鍵數(shù)為4×eq\f(1,2)=2。即金剛石中每個(gè)碳原子平均形成2個(gè)CC鍵。金剛石的多面體外形晶體結(jié)構(gòu)和晶胞示意圖（2）金剛石的晶胞：金剛石的晶胞為面心立方晶胞，每個(gè)晶胞平均占有的碳原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8（有6個(gè)C原子位于面心，4個(gè)C原子位于體內(nèi)，8個(gè)C原子位于頂角）。2.二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)（1）在SiO2晶體（如圖所示）中，每個(gè)S原子與4個(gè)O原子結(jié)合，前者在正四面體的中心，后者在正四面體的頂角。同時(shí)，每個(gè)O原子被兩個(gè)正四面體共有，正四面體OSiO的鍵角為109°28'。每個(gè)正四面體中含1個(gè)Si原子，共含O原子個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,2)=2，Si、O原子個(gè)數(shù)比為1:2。故SiO2晶體中并不存在單個(gè)的“SiO2分子”，而是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。（2）在SiO2晶體中，最小的環(huán)為由6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成的十二元環(huán)。（3)每nmolSiO2晶體中，SiO鍵的物質(zhì)的量最接近4nmol，即SiO2晶體中，1molSi可以形成4molSiO鍵。熱點(diǎn)題型·學(xué)解題熱點(diǎn)題型·學(xué)解題【例1】下列屬于分子晶體的化合物是()A．碘 B．金剛石 C．干冰 D．NaCl【答案】C【解析】A．碘是單質(zhì)不是化合物，A錯誤；B．金剛石是單質(zhì)不是化合物，B錯誤；C．干冰由CO2分子組成，屬于分子晶體的化合物，C正確；D．NaCl屬于離子晶體，D錯誤；【變式11】下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2【答案】B【解析】分子晶體的構(gòu)成微粒為分子,分子內(nèi)部以共價(jià)鍵結(jié)合。HD屬于分子晶體,但為單質(zhì),故A錯誤;PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體,且為化合物,故B正確;C60屬于分子晶體,但為單質(zhì),故C錯誤;Na2S中含有離子鍵,不屬于分子晶體,故D錯誤。【例2】下列有關(guān)說法正確的是()A.分子晶體中只存在范德華力 B.分子晶體熔化時(shí)共價(jià)鍵斷裂 C.分子晶體中氫鍵越強(qiáng)，分子越穩(wěn)定 D.分子晶體中一定含有分子間作用力，不一定含有化學(xué)鍵【答案】D【解析】A．分子晶體中除存在分子間作用力，還可能存在氫鍵，故A錯誤；B．分子晶體熔化時(shí)破壞范德華力或氫鍵；故B正確；C．分子穩(wěn)定性與共價(jià)鍵的鍵能有關(guān)，鍵能越大分子越穩(wěn)定，故C錯誤；D．稀有氣體只有分子間作用力，無化學(xué)鍵，故D正確；【變式21】下列敘述與范德華力無關(guān)的是()A．CO2加壓時(shí)形成干冰 B．通常狀況下氯化氫為氣體C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高 D．氯化鉀的熔點(diǎn)較高【答案】D【解析】A．降低氣體的溫度時(shí)，氣體分子的平均動能逐漸減小，隨著溫度降低，當(dāng)分子靠自身的動能不足以克服范德華力時(shí)，分子就會聚集在一起形成液體甚至固體，故A不符合題意；B．氯化氫為分子晶體，分子間范德華力較小，常溫下為氣體，故B不符合題意；C．一般來說，分子組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨著相對分子質(zhì)量的增加，范德華力逐漸增強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸升高，故C不符合題意；D．氯化鉀中存在的作用力是很強(qiáng)的離子鍵，所以熔點(diǎn)較高，與范德華力無關(guān)，故D符合題意；【例3】如圖是冰的晶胞示意圖,冰以此為單位向空間延伸,則冰中的每個(gè)水分子均攤氫鍵()A.2個(gè) B.4個(gè)C.8個(gè) D.12個(gè)【答案】A【解析】每個(gè)水分子中的氧原子可以分別與另外兩個(gè)水分子中的氫原子形成2個(gè)氫鍵;每個(gè)水分子含有的兩個(gè)氫原子也可以分別與另外兩個(gè)水分子中的氧原子形成2個(gè)氫鍵;由于每個(gè)氫鍵都為兩個(gè)水分子所共有,因而每個(gè)水分子均攤氫鍵數(shù)為4×1/2=2?！咀兪?1】干冰晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,即8個(gè)CO2分子占據(jù)立方體的頂點(diǎn),且在6個(gè)面的中心又各有1個(gè)CO2分子。在每個(gè)CO2分子周圍距離a(其中a為立方體棱長)的CO2分子有()A.4個(gè) B.8個(gè)C.12個(gè) D.6個(gè)【答案】C【解析】根據(jù)題圖,以頂點(diǎn)CO2分子為研究對象,在每個(gè)CO2分子周圍距離其a的CO2分子,即每個(gè)面心上的CO2分子,共有8×3×=12個(gè),故C正確。【例4】(雙選)下列物質(zhì)的沸點(diǎn)順序正確的是()A.CH4<SiH4<GeH4<SnH4B.NH3<PH3<AsH3<SbH3C.H2O>H2S>H2Se>H2TeD.HF>HI>HBr>HCl【答案】AD【解析】同主族元素形成的氣態(tài)氫化物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似,且相對分子質(zhì)量隨著原子序數(shù)增大而增大。一般情況下,范德華力隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大,但由于氨、水和HF分子間分別可以形成氫鍵,所以其沸點(diǎn)在同主族元素氫化物中最高,故B、C兩項(xiàng)錯誤,A、D正確?！咀兪?1】正硼酸()是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的通過氫鍵相連(如圖所示)。下列有關(guān)說法正確的是()A．正硼酸晶體屬于離子晶體，熔點(diǎn)很高 B．的化學(xué)性質(zhì)主要與氫鍵有關(guān)C．1mol晶體中有6mol氫鍵 D．分子中硼原子最外層不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)【答案】D【解析】A．層內(nèi)的通過氫鍵相連，正硼酸晶體屬于分子晶體，熔點(diǎn)低，故A錯誤；B．的化學(xué)性質(zhì)主要與分子內(nèi)共價(jià)鍵有關(guān)，與氫鍵無關(guān)，故B錯誤；C．每摩硼酸分子形成6摩氫鍵，每摩氫鍵2摩分子共用，1mol晶體中有3mol氫鍵，故C錯誤；D．分子中硼原子最外層只有6個(gè)電子，不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故D正確；【例5】下列物質(zhì)按熔、沸點(diǎn)由高到低順序排列，正確的一組是()A．HF、HCl、HBr、HIB．F2、Cl2、Br2、I2C．H2O、H2S、H2Se、H2TeD．CI4、CBr4、CCl4、CF4【答案】D【解析】對結(jié)構(gòu)和組成相似的分子晶體，其熔、沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增大而升高，但HF、H2O分子之間都存在氫鍵，熔、沸點(diǎn)反常。所以A中應(yīng)為HF>HI>HBr>HCl；B中應(yīng)為I2>Br2>Cl2>F2；C中應(yīng)為H2O>H2Te>H2Se>H2S；只有D正確。【變式51】水的沸點(diǎn)為100℃，硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點(diǎn)卻很低，是－60.7℃，引起這種差異的主要原因是()A．范德華力 B．共價(jià)鍵C．氫鍵 D．相對分子質(zhì)量【答案】C【解析】水和H2S的結(jié)構(gòu)相似，二者形成的晶體也都是分子晶體。但由于水分子間存在氫鍵，所以導(dǎo)致水的沸點(diǎn)高于H2S的沸點(diǎn)?！纠?】金剛石、石墨、C60互為同素異形體。下列說法錯誤的是（）A．金剛石為共價(jià)晶體，C60為分子晶體B．金剛石中碳原子與共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2C．石墨屬于混合型晶體，石墨層之間靠范德華力維系D．金剛石、石墨、C60中碳原子構(gòu)成的最小碳環(huán)均為6元環(huán)【答案】D【解析】A．金剛石是由共價(jià)鍵結(jié)合形成的共價(jià)晶體，C60是通過分子間作用力形成的分子晶體，A項(xiàng)正確；B．金剛石中每個(gè)碳原子形成4×=2條碳碳鍵，所以金剛石中碳原子與共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2，B項(xiàng)正確；C．石墨屬于混合型晶體，每一層碳原子之間由共價(jià)鍵組成六邊形結(jié)構(gòu)，石墨的層與層之間靠范德華力維系，C項(xiàng)正確；D．C60中碳原子構(gòu)成的最小碳環(huán)均為5元環(huán)，D項(xiàng)錯誤；【變式61】下列關(guān)于SiO2和金剛石的敘述正確的是（）A．SiO2的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Si原子與2個(gè)O原子直接相連B．通常狀況下，1molSiO2晶體中含有的分子數(shù)為NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)C．金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，由共價(jià)鍵形成的最小環(huán)上有6個(gè)碳原子D．1mol金剛石中含有4NA個(gè)CC鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)【答案】C【解析】A．SiO2的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Si原子與4個(gè)O原子直接相連，A錯誤；B．SiO2屬于共價(jià)晶體，不存在SiO2分子，B錯誤；C．金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子與周圍的4個(gè)成鍵碳原子共同組成正四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子都是SP3雜化，鍵角109°28′，由共價(jià)鍵形成的最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，C正確；D．金剛石中每個(gè)C原子與另外四個(gè)C原子形成4個(gè)CC鍵，每個(gè)CC鍵為兩個(gè)C原子共享，因此屬于每個(gè)C原子的成鍵數(shù)目是，1mol金剛石中含有個(gè)C原子，故含有個(gè)CC鍵，D錯誤；【例7】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)，下列敘述正確的是（）共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211莫氏硬度109.59.576.56①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)晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大，共價(jià)鍵的鍵能越大A．①② B．③④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】①共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵鍵能大小有關(guān)，跟原子種類多少無關(guān)，①錯誤；②共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵鍵能大小有關(guān)，鍵能大小與原子半徑關(guān)系是半徑越小，鍵能越大，表中原子半徑C<Si，熔點(diǎn)金剛石>碳化硅>硅，②正確；③從表中數(shù)據(jù)可看出原子半徑C<Si，硬度金剛石>碳化硅>硅，③正確；④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵能越大，④錯誤；綜上分析可得正確組合為②③；【變式71】下列關(guān)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)及解釋均正確的是（）選項(xiàng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)解釋A鍵角：水分子中O上孤電子對數(shù)比氨分子中N上的多B穩(wěn)定性：分子間氫鍵強(qiáng)于分子間作用力C熔點(diǎn)：碳化硅＞金剛石的鍵能大于的鍵能D穩(wěn)定性：CH3CH3＞CH2=CH2CH2=CH2中存在有不穩(wěn)定的π鍵容易斷裂【答案】D【解析】A．隨著孤電子對數(shù)增多，孤電子對與成鍵電子對的斥力增大，鍵角減小，故H2O和NH3的鍵角大小為H2O＜NH3，故A錯誤；B．非金屬氫化物的穩(wěn)定性跟其對應(yīng)的非金屬的非金屬性有關(guān)，非金屬性越強(qiáng)，越穩(wěn)定，所以HF和HCl的穩(wěn)定性大小為HF＞HCl，但解釋錯誤，故B錯誤；C．原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，則的鍵能小于的鍵能，碳化硅和金剛石的熔點(diǎn)大小為金剛石＞碳化硅，故C錯誤；D．CH2=CH2中存在有不穩(wěn)定的π鍵，容易斷裂，故穩(wěn)定性：CH3CH3＞CH2=CH2，故D正確；【例8】下面關(guān)于晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（）A．1molSiO2晶體中SiO鍵為2molB．二氧化硅晶體的分子式是SiO2C．晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D．最小的環(huán)上，有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子【答案】C【解析】A．每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，則1molSiO2晶體中含4molSiO鍵，故A錯誤；B．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)硅原子周圍連有四個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子周圍連有2個(gè)硅原子，則Si、O原子個(gè)數(shù)比為1：2，不存在分子，故B錯誤；C．在晶體中硅原子周圍有4對共用電子對，氧原子有2對共用電子對，而氧原子最外層就是6個(gè)電子，這樣兩種原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，故C正確；D．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，故D錯誤?！咀兪?1】某石英結(jié)構(gòu)如圖，我們可以將此晶體結(jié)構(gòu)想象為：在晶體硅的Si—Si鍵之間插入O原子。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)圖，下列說法不正確的是()A.石英晶體中每個(gè)Si原子通過Si—O極性鍵與4個(gè)O原子作用B.每個(gè)O原子通過Si—O極性鍵與2個(gè)Si原子作用C.1mol二氧化硅晶體中含有4mol硅氧鍵D.在晶體中Si原子與O原子的原子個(gè)數(shù)比為1∶2，故二氧化硅的分子式SiO2【答案】D【解析】SiO2的結(jié)構(gòu)為每個(gè)硅原子周圍有四個(gè)氧原子，而每個(gè)氧原子周圍有兩個(gè)硅原子，A、B正確；SiO2晶體中每個(gè)硅原子與周圍4個(gè)氧原子形成4個(gè)Si—O（這條鍵沒有和另一個(gè)Si共用），故1mol二氧化硅晶體中含有4mol硅氧鍵，C項(xiàng)正確；“SiO2”僅表示石英中Si、O原子個(gè)數(shù)比，沒有單個(gè)的SiO2分子，D項(xiàng)錯誤?！纠?】石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體(結(jié)構(gòu)如圖)。下列有關(guān)說法正確的是()A.固態(tài)時(shí),碳的各種單質(zhì)的晶體類型相同B.石墨烯中含有極性共價(jià)鍵C.從石墨中剝離石墨烯需要破壞氫鍵D.石墨烯具有導(dǎo)電性【答案】D【解析】碳形成的晶體有多種,如石墨、金剛石、C60等,其中金剛石為共價(jià)晶體,C60為分子晶體,A錯誤;石墨烯中含有的C—C為非極性共價(jià)鍵,B錯誤;石墨晶體中不存在氫鍵,C錯誤;石墨烯具有石墨的性質(zhì),具有導(dǎo)電性,D正確?！咀兪?1】最近我國科學(xué)家預(yù)測并合成了新型碳材料：T碳．可以看做金剛石結(jié)構(gòu)中的一個(gè)碳原子被四個(gè)碳原子構(gòu)成的正四面體單元替代（如下圖所示，所有小球代表碳原子）．下列說法不正確的是A．T碳與金剛石互為同分異構(gòu)體B．T碳與金剛石晶體中所含化學(xué)鍵類型相同C．T碳與金剛石中碳原子采取的雜化方式相同D．T碳與金剛石晶體類型相同，熔化時(shí)均需破壞共價(jià)鍵【答案】A【解析】A．根據(jù)題干信息和T碳的晶胞分析可知，T碳是由C元素組成的單質(zhì)，與石墨、金剛石互為同素異形體，A選項(xiàng)錯誤；B．T碳晶體和金剛石晶體中含有的化學(xué)鍵均是共價(jià)鍵，相同，B選項(xiàng)正確；C．T碳與金剛石中的碳原子采取的雜化方式均采取sp3雜化，雜化方式相同，C選項(xiàng)正確；D．T碳可以看作金剛石結(jié)構(gòu)中的一個(gè)碳原子被四個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)單元替代，屬于原子晶體，熔化時(shí)均需破壞共價(jià)鍵，D選項(xiàng)正確；【例10】為踐行社會主義核心價(jià)值觀，創(chuàng)建和諧社會，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)了一種二氧化碳轉(zhuǎn)化新路徑：通過電催化與生物合成相結(jié)合，以二氧化碳和水為原料成功合成了葡萄糖()和脂肪酸，為人工和半人工合成“糧食”提供了新路徑。關(guān)于上述物質(zhì)，下列說法正確的是A．和均為極性分子，故易溶于水B．晶體屬于分子晶體，晶體中一個(gè)分子周圍緊鄰的分子有12個(gè)C．分子中O原子上有2對孤電子對，故分子的VSEPR模型為V型D．葡萄糖和脂肪酸都可以和飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出氣體【答案】B【解析】A．是非極性分子，能溶于水是因?yàn)榕c水發(fā)生反應(yīng)，在水中的溶解度不大，A錯誤；B．是分子晶體，分子間靠范德華力維系，分子采取密堆積，故一個(gè)分子周圍緊鄰的分子有12個(gè)，B正確；C．中O原子價(jià)層電子對數(shù)，O原子含有2個(gè)孤電子對，則該分子VSEPR模型為四面體形，C錯誤；D．葡萄糖不含羧基，不能和飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出氣體，D錯誤；【變式101】已知前四周期主族元素M、W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大。M為地殼中含量最多的元素，且M、Y、Z位于同一族，Y和Z彼此相鄰。W、X、Y為同周期互不相鄰的元素，Y元素原子的最外層電子數(shù)是W和X原子的最外層電子數(shù)之和。下列說法正確的是A．和的晶體類型相同B．簡單氫化物的沸點(diǎn)：C．和分子的中心原子Z的雜化方式不同D．工業(yè)上通常利用電解熔融WM的方法來制備W的單質(zhì)【答案】B【解析】前四周期主族元素M、W、X、Y、Z原子序數(shù)依次增大，M為地殼中含量最多的元素，M為O；M、Y、Z位于同一族，則Y為S，Z為Se；S原子的最外層電子數(shù)是6，W、X、Y為同周期互不相鄰的元素，且W和X原子的最外層電子數(shù)之和等于S原子的最外層電子數(shù)，則W和X的最外層電子數(shù)只能為2和4，W為Mg，X為Si。A．為共價(jià)晶體，為分子晶體，兩者晶體類型不同，A錯誤；B．、、屬于分子晶體，分子間存在氫鍵和范德華力，沸點(diǎn)最高，相對分子質(zhì)量比大，二者均不存在分子間氫鍵，沸點(diǎn)：，故沸點(diǎn)：，B正確；C．中Se原子的孤電子對數(shù)為，價(jià)層電子對數(shù)為3，采取雜化，中Se原子的孤電子對數(shù)為，價(jià)層電子對數(shù)為3，采取雜化，二者中心原子Se的雜化方式相同，C錯誤；D．工業(yè)上通常利用電解熔融的方法來制備Mg單質(zhì)，D錯誤；課后提升·練到位課后提升·練到位1．分子晶體具有某些特征的本質(zhì)原因是()A．組成晶體的基本微粒是分子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D．熔點(diǎn)一般比較低【答案】C【解析】分子晶體相對于其他晶體來說，熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，本質(zhì)原因是其基本構(gòu)成微粒間的相互作用——范德華力及氫鍵相對于化學(xué)鍵來說比較弱。2.下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()A．NH3、P4、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、H2O、Na2O2【答案】C【解析】A選項(xiàng)中，P4(白磷)為單質(zhì)，不是化合物；C選項(xiàng)中，SiO2為共價(jià)晶體；D選項(xiàng)中，Na2O2是離子化合物屬于離子晶體。3．下列性質(zhì)適合于分子晶體的是()A．熔點(diǎn)1070℃,易溶水,水溶液導(dǎo)電B．熔點(diǎn)10.31℃,液態(tài)不導(dǎo)電,水溶液能導(dǎo)電C．熔點(diǎn)3570℃,難溶于水,熔化時(shí)不導(dǎo)電D．熔點(diǎn)97.81℃質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97g/cm3【答案】B【解析】A．熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電，屬于離子晶體的特點(diǎn)，故A錯誤；B．熔點(diǎn)為10.31℃，熔點(diǎn)低，符合分子晶體的特點(diǎn)；液態(tài)不導(dǎo)電，是由于液態(tài)時(shí)，只存在分子，沒有離子；水溶液能導(dǎo)電，溶于水后，分子在水分子的作用下，電離出自由移動的離子；故B正確；C．熔點(diǎn)3570℃，難溶于水，融化時(shí)不導(dǎo)電，屬于原子晶體的特點(diǎn)，故C錯誤；D．金屬鈉熔點(diǎn)為97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97g/cm3，為金屬晶體的特點(diǎn)，故D錯誤；4．下列敘述與范德華力無關(guān)的是()A．氣體物質(zhì)加壓或降溫時(shí)能凝結(jié)或凝固 B．白磷易自燃C．干冰易升華 D．S8的熔、沸點(diǎn)較低【答案】B【解析】A．氣體物質(zhì)加壓或降溫時(shí)能凝結(jié)或凝固，克服了分子間的范德華力，A不符合題意；B．白磷易自燃，是其著火點(diǎn)較低，與范德華力無關(guān)，B符合題意；C．干冰易升華，是二氧化碳分子間的范德華力較弱，C不符合題意；D．S8是分子晶體，其熔、沸點(diǎn)較低，是由于其分子間的范德華力較弱，D不符合題意；5．下列有關(guān)冰和干冰的敘述中不正確的是()A．干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體B．冰是由氫鍵形成的晶體，每個(gè)水分子周圍有4個(gè)緊鄰的水分子C．干冰的熔點(diǎn)比冰的熔點(diǎn)低得多，常壓下易升華D．干冰中只存在范德華力，不存在氫鍵，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子【答案】A【解析】A．干冰是由分子密堆積形成的晶體，冰晶體中水分子間采用非緊密堆積的方式形成晶體，A不正確；B．冰晶體中水分子間除了范德華力之外還有氫鍵，由于氫鍵具有方向性，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，B正確；C．干冰熔化時(shí)只克服范德華力，而冰熔化需要克服范德華力和氫鍵，氫鍵的能量比范德華力大得多，所以干冰的熔點(diǎn)比冰的熔點(diǎn)低得多，且常壓下易升華，C正確；D．干冰晶體中CO2分子間只存在范德華力，分子采用緊密堆積方式，一個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)緊鄰的CO2分子，D正確；6.某化學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)了分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下：NaCl/根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是（）A. B.C.NaCl、 D.全部【答案】B【解析】分子晶體中，分子與分子之間以分子間作用力相結(jié)合，而分子間作用力較弱，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低。表中NaCl、的熔、沸點(diǎn)較高，不屬于分子晶體，的熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，所以B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯誤。7．下列說法正確的是()A．冰融化時(shí)，分子中HO鍵發(fā)生了斷裂B．分子晶體中，分子間作用力越大，對應(yīng)的物質(zhì)越穩(wěn)定C．共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)就越高D．分子晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)就越高【答案】C【解析】A．冰融化時(shí)發(fā)生物理變化，不破壞化學(xué)鍵，分子中HO鍵不發(fā)生斷裂，A錯誤；B．分子晶體中，分子間作用力越大，對應(yīng)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，而分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)化學(xué)鍵強(qiáng)弱有關(guān)，與分子之間的作用力大小無關(guān)，B錯誤；C．共價(jià)晶體熔化克服共價(jià)鍵，共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，C正確；D．分子晶體中分子間作用力越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高，共價(jià)鍵越強(qiáng)，則分子越穩(wěn)定，D錯誤；8．干冰熔點(diǎn)很低是由于()A．CO2是非極性分子 B．C=O的鍵能很小C．CO2化學(xué)性質(zhì)不活潑 D．CO2分子間的作用力較弱【答案】D【解析】干冰是分子晶體，分子晶體的相對分子質(zhì)量越小，分子間的作用力越弱，熔、沸點(diǎn)越低，所以干冰熔點(diǎn)很低是由于CO2分子間的作用力較弱，與鍵能、化學(xué)性質(zhì)等無關(guān)。9．北京冬奧會的雪花造型火炬臺令人耳目一新，有關(guān)雪花的說法正確的是()A．構(gòu)成微粒的空間構(gòu)型為直線型B．晶體類型是分子晶體C．融化時(shí)破壞共價(jià)鍵D．融化后密度會變小【答案】B【解析】A．雪花是固態(tài)水，水分子中氧原子的價(jià)層電子對數(shù)為4、孤對電子對數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形，故A錯誤；B．雪花是固態(tài)水，是由水分子形成的分子晶體，故B正確；C．雪花是固態(tài)水，是由水分子形成的分子晶體，融化時(shí)只會破壞分子間的分子間作用力和氫鍵，不會破壞共價(jià)鍵，故C錯誤；D．雪花是固態(tài)水，融化成液態(tài)水后，水分子間氫鍵數(shù)目減少，水的質(zhì)量不變，但體積變小，所以密度變大，故D錯誤；10．分子和晶胞示意圖如圖所示。下列關(guān)于晶體的說法不正確的是()A．晶體可能具有很高的熔、沸點(diǎn)B．晶體可能易溶于四氯化碳中C．晶體的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)為240D．晶體中每個(gè)分子與12個(gè)C分子緊鄰【答案】A【解析】A.構(gòu)成晶體的基本微粒是分子，因此晶體是分子晶體，不可能具有很高的熔、沸點(diǎn)，A錯誤；B.由于是非極性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正確；C.每個(gè)的晶胞中含有的分子數(shù)為，因此含有的碳原子數(shù)為，C正確；D.如果以晶胞中一個(gè)頂點(diǎn)的分子為研究對象，則共用這個(gè)頂點(diǎn)的面的面心的分子與其距離最近且相等，有個(gè)，D正確；11．美國《科學(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價(jià)晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A．該共價(jià)晶體中含有極性鍵B．該共價(jià)晶體易氣化，可用作制冷材料C．該共價(jià)晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D．該共價(jià)晶體的硬度大，可用作耐磨材料【答案】B【解析】共價(jià)晶體具有高硬度，高熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)，不易氣化，不可用作制冷材料，B項(xiàng)錯誤。12．下列晶體性質(zhì)的比較中不正確的是()A．熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅B．沸點(diǎn)：NH3>PH3C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點(diǎn)：SiI4>SiBr4>SiCl4【答案】C【解析】A項(xiàng)中三種物質(zhì)都是共價(jià)晶體，因原子半徑r(C)<r(Si)，所以鍵長：C—C<C—Si<Si—Si，故鍵能：C—C>C—Si>Si—Si。鍵能越大，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高，A項(xiàng)正確；因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵，所以NH3的沸點(diǎn)大于PH3的沸點(diǎn)，B項(xiàng)正確；二氧化硅是共價(jià)晶體，硬度很大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項(xiàng)錯誤；四鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，D項(xiàng)正確。13.在二氧化硅晶體中原子未排列成緊密堆積結(jié)構(gòu)，其原因是（）A．共價(jià)鍵具有飽和性 B．共價(jià)鍵具有方向性C．二氧化硅是化合物 D．二氧化硅是由非金屬元素原子構(gòu)成的【答案】AB【解析】由于共價(jià)鍵具有方向性和飽和性導(dǎo)致SiO2中Si和O必須按照一定的方向和一定的數(shù)目比例進(jìn)行結(jié)合，故導(dǎo)致在二氧化硅晶體中原子未排列成緊密堆積結(jié)構(gòu)，且不是所有化合物、所有非金屬元素原子構(gòu)成的物質(zhì)都是原子未排列成緊密堆積結(jié)構(gòu)；14．碳有多種同分異構(gòu)體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法不正確的是（）A．在石墨烯晶體中，每個(gè)正六元環(huán)擁有的共價(jià)鍵和碳原子數(shù)之比為3：2B．石墨烯中含碳碳雙鍵C．金剛石晶體中，碳原子采用雜化D．金剛石晶體中最小的碳環(huán)上有6個(gè)碳原子【答案】B【解析】A．在石墨烯晶體中，最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)碳原子連接3個(gè)CC化學(xué)鍵，每個(gè)六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6=2個(gè)，個(gè)數(shù)比為3:2，A正確；B．石墨烯晶體中，單層上的碳原子除形成單鍵外，還形成大鍵，不存在碳碳雙鍵，B錯誤；C．金剛石晶體中，每個(gè)碳原子形成4個(gè)鍵，采用雜化，C正確；D．由金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型可知，最小的環(huán)為6元環(huán)，D正確；15．Al2O3在一定條件下可轉(zhuǎn)化為硬度、熔點(diǎn)都很高的氮化鋁晶體，氮化鋁的晶胞如圖所示。下列說法正確的是（）A．氮化鋁屬于分子晶體B．氮化鋁可用于制造切割金屬的刀具C．1個(gè)氮化鋁晶胞中含有9個(gè)Al原子D．氮化鋁晶體中Al的配位數(shù)為2【答案】B【解析】A．硬度高、熔點(diǎn)高一般不會是分子晶體，描述錯誤，A不符題意；B．硬度高、熔點(diǎn)高正好適合在高溫環(huán)境下切割金屬的道具材料，描述正確，B符合題意；C．根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，頂點(diǎn)和體心有Al原子，故晶胞含有Al原子個(gè)數(shù)為，描述錯誤，C不符題意；D．由晶胞體心的Al原子周圍的N原子個(gè)數(shù)可知，Al原子的配位數(shù)應(yīng)是4，描述錯誤，D不符題意；16．氮化碳結(jié)構(gòu)如下圖所示，其硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說法正確的是（）A．氮化碳屬于分子晶體 B．氮化碳中碳顯4價(jià)，氮顯＋3價(jià)C．氮化碳的化學(xué)式為C3N4 D．每個(gè)碳原子與兩個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與三個(gè)碳原子相連【答案】C【解析】A．氮化碳的硬度超過金剛石晶體，又C和N都屬于非金屬元素，則其是通過共價(jià)鍵形成原子晶體，故A錯誤；B．N元素的非金屬性強(qiáng)于C，則N顯3價(jià)，C顯+4介，故B錯誤；C．由結(jié)構(gòu)圖可知，在一個(gè)晶胞內(nèi)(慮線框)有四個(gè)N原子，有8個(gè)C原子，其中有四個(gè)位于四邊形的頂點(diǎn)上，有四個(gè)位于四邊形的邊上，根據(jù)均攤法，可知C原子數(shù)目為4×+4×=3，化學(xué)式為C3N4，故C正確；D．由結(jié)構(gòu)圖可看出，每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與三個(gè)碳原子相連，故D錯誤；17．碳元素的單質(zhì)有多種形式，如圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題：(1)C60屬于__晶體(填“金屬”、“分子”或“原子”，下同)，金剛石屬于__晶體。(2)在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為__。(3)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。推測金剛石的熔點(diǎn)___(填“>”“<”或“=”)石墨的熔點(diǎn)。【答案】

分子

原子

1：2

<【解析】(1)中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；金剛石晶體中只含有共價(jià)鍵，且組成的晶體結(jié)構(gòu)是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以金剛石屬于原子晶體；故答案為：分子；原子；(2)金剛石晶體中每個(gè)碳原子平均擁有的化學(xué)鍵數(shù)為，則碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為1：2，故答案為：1：2；(3)石墨中的鍵比金剛石中的鍵鍵長短，鍵能大，故石墨的熔點(diǎn)高于金剛石，故答案為：<。18.碳元素和硅元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相似,其中C原子的雜化方式為,微粒間存在的作用力是,SiC和晶體Si的熔點(diǎn)高低順序是。

(2)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2的化學(xué)式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵,SiO2中Si與O原子間不能形成π鍵。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成π鍵,而Si、O原子間不能形成π鍵:。SiO2屬于晶體,CO2屬于晶體,所以熔點(diǎn)CO2SiO2(填“<”“=”或“>”)。

(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CO2四種晶體的構(gòu)成微粒分別是(用“原子”或“分子”回答),熔化時(shí)克服的微粒間的作用力分別是。

【答案】(1)sp3共價(jià)鍵SiC>Si(2)Si的原子半徑較大,Si、O原子間距離較大,p軌道“肩并肩”重疊程度較小,故不能形成穩(wěn)定的π鍵共價(jià)分子<(3)原子、原子、原子