3.组成相似的分子,极性分子的熔、沸点大于非极性分子,如:
SO2>CO2。
一、选择题
1.下列物质在变化过程中,只需克服分子间作用力的是()
(A)食盐溶解(B)铁的熔化(C)干冰升华(D)氯化铵的“升华”
2.下列化学式能真实表示物质分子组成的是()
(A)NaOH(B)SO3(C)CsCl(D)NaCl
3.最近科学家发现了一种新分子,它具有空心的类似足球的结构,分子式为C60,下列说法正确的是()
(A)C60是一种新型的化合物
(B)C60和石墨都是碳的同素异形体
(C)C60中虽然没有离子键,但固体为离子晶体
(D)C60相对分子质量为720
4.当SO3晶体熔化或气化时,下述各项中发生变化的是()
(A)分子内化学键(B)分子间距离
(C)分子构型(D)分子间作用力
1.A2.B3.BD4.BD
第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(三)
(一)基本知识点
1.原子晶体:
相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
2.构成粒子:
______________;
3.粒子间的作用______________;
4.原子晶体的物理性质
熔、沸点__________,硬度___________;______________一般的溶剂;_____导电。
原子晶体具备以上物理性质的原因____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式______________。
为什么?
5.常见的原子晶体有____________________________等。
6.判断晶体类型的依据
(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________,微粒间的相互作用是___________;
对于离子晶体,构成晶体的是微粒是______________,微粒间的相互作__________键。
对于原子晶体,构成晶体的微粒是_______,微粒间的相互作用是___________键。
(2)看物质的物理性质(如:
熔、沸点或硬度)。
一般情况下,不同类晶体熔点高低顺序是________晶体>_______晶体>_______晶体。
原子晶体、离子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多
(二)重点点拨
1.晶体
晶体是指具有规则几何外形的固体。
其结构特征是其内的原子或分子在主维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。
重复的单位可以是单个原子或分子,也可以是多个分子或原子团。
重复的单位必须具备3个条件,化学组成相同,空间结构(包括化学键)相同,化学环境和空间环境相同。
2.晶胞的概念
在晶体结构中具有代表性的基本的重复单位称为晶胞。
晶胞在三维空间无限地重复就产生了宏观的晶体。
可以说,晶体的性质是由晶胞的大小,形状和质点的种类(分子、原子或离子)以及它们之间的作用力所决定的。
4.各类晶体主要特征
类型
比较
离子晶体
原子晶体
分子晶体
构成晶体微粒
阴、阳离子
原子
分子
形成晶体作用力
离子键
共价键
范德华力
物理性质
熔沸点
较高
很高
低
硬度
硬而脆
大
小
导电性
不良(熔融或水溶液中导电)
绝缘、半导体
不良
传热性
不良
不良
不良
延展性
不良
不良
不良
溶解性
易溶于极性溶剂,难溶于有机溶剂
不溶于任何溶剂
极性分子易溶于极性溶剂;非极性分子易溶于非极性溶剂中
典型实例
NaOH、NaCl
金刚石
P4、干冰、硫
在离子晶体、原子晶体均不存在分子,因此NaCl、SiO2等均为化学式。
只有分子晶体中才存在分子。
(三)讲练(先练后讲)
[例1]下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是()
(A)SO2与SiO2B.C02与H2O(C)NaCl与HCl(D)CCl4与KCl
[解析]抓住晶体粒子的化学键去判断晶体类型这一关键进行对比。
如SO2与SiO2都是共价化合物,但是,晶体内的作用力是分子间作用力,SO2为分子晶体,而SiO2中硅与氧以共价键结合形成网状的原子晶体。
[答案]B
[例2]碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中C原子和S原子的位置是交替的。
在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是()
(A)①③②(B)②③①(C)③①②(D)②①③
[解析]C与Si同为IVA族元素,它们的相似性表现在金刚石是原子晶体,硅晶体,碳化硅也是原子晶体。
从碳到硅原子半径逐渐增大,形成共价键的键能逐渐减弱。
可推断碳化硅应在Si与C之间。
三种原子晶体,空间结构相似,熔点决定于它们的键长与键能,故熔点从高到低分别是金刚石碳化硅、晶体硅。
[答案]A
[例3]下列晶体分类中正确的一组是()
离子晶体
原子晶体
分子晶体
A
NaOH
Ar
SO2
B
H2SO4
石墨
S
C
CH3COONa
水晶
D
Ba(OH)2
金刚石
玻璃
[解析]从晶体中结构粒子的性质去判断晶体的类型。
NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是通过离子键相互结合的离子晶体,纯H2S04,无H+,系分子晶体。
Ar是气体,分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是过渡型或混合型晶体,水晶Si02与金刚石是典型原子晶体。
硫的化学式以1个S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合的分子晶体。
玻璃无一定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体,是无定形物质。
[答案]C
[例4]单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点
>3823
1683
2573
沸点
5100
2628
2823
硬度
10
7.0
9.5
①晶体硼的晶体类型属于____________晶体,理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体,其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个项点上各有1个B原子。
通过视察图形及推算,此晶体体结构单元由
____________________个硼原子构成。
其中B—B键的键角为____________。
[解析]①原子,理由:
晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为原予晶体,B与C相邻与Si处于对角线处,亦为原于晶体。
②每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。
又因晶体B中的三角形面为正三角形,所以键角为60°
[例5]1999年美国《科学》杂志报道:
在40GPa高压下,用激光器加热到1800K,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断中不正确的是()。
(A)原子晶体干冰有很高的熔点、沸点,有很大的硬度
(B)原子晶体干冰易气化,可用作制冷材料
(C)原子晶体干冰的硬度大,可用作耐磨材料
(D)每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键
[解析]解答前,应先弄清命题者是要考查干冰的性质、还是要考查原子晶体的性质。
有的同学没有分析清楚这一点,认为是考查干冰的性质,因而造成错解。
通过“原子晶体干冰”来考测解题者对“原子晶体性质”的理解程度。
原子晶体硬度大、熔点和沸点高,所以A和C两种说法正确。
联想到二氧化硅晶体结构,可得出D说法也是正确的。
答案应选B。
(四)总结
1.相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于离子晶体。
2.构成原子晶体的微粒是原子。
原子间以较强共价键相结合,而且形成空间网状结构。
键能大。
原子晶体的熔点和沸点高。
3.同种晶体:
若同为原子晶体,成键的原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高:
如金刚石>SiC>Si。
第三课时(原子晶体)针对性训练
1.下列晶体中不属于原子晶体的是()
(A)干冰(B)金刚砂(C)金刚石(D)水晶
2.在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上,碳原子数是()
(A)2个(B)3个(C)4个(D)6个
3.下列各物质中,按熔点由低到高排列正确的是()
(A)O2、I2、Hg(B)CO2、KCl、SiO2
(C)Na、K、Rb(D)SiC、NaCl、SO2
4.下列各晶体申琪中任御一个原子都被相邻的4个原子所包围;似共价键潞戒正四面体结构,并向空间伸展虞网状结构的是()
(A)甲烷(B)石墨(C)晶体硅(D)水晶
5.在xmol石英晶体中,含有Si-O键数是()
(A)xmol(B)2xmol(C)3xmol(D)4xmol
1.A2.D3.B4.C5.D
《总结》
1.四种基本晶体类型
分类
晶体质点间作用力
物理性质
熔化时的变化
代表物
离子晶体
原子晶体
分子晶体
金属晶体
2.四种基本晶体类型的判断方法
(1)从概念,物质分类上看,由__________组成,通过_________和_________强烈相互作用而形成的晶体为金属晶体。
构成晶体质点为_________,这些质点间通过_________间作用力,而形成的晶体为分子晶体。
共价化合物一般为_________晶体,但SiO2、SiC为_________晶体;离子化合物一定为_________晶体
(2)由晶体的物理性质来看
①根据导电性,一般地:
熔融或固态时都不导电的是_________晶体或_________晶体,熔融或固态都能导电的为_________晶体;固态时不导电,熔化或溶于水时能导电的一般为_________晶体;液态、固态、熔融都不能导电,但溶于水后能导电的晶体是_________晶体。
一种称为过渡型或混合型晶体是_________,该晶体_________导电
②根据机械性能:
具有高硬度,质脆的为_________晶体,较硬且脆的为_________晶体,硬度较差但较脆的为_________晶体,有延展性的为_________晶体。
③根据熔、沸点:
_________晶体与_________晶体高于_________晶体。
_________晶体熔沸点有的高,有的低。
3.典型晶体的粒子数
物质
晶型
重复单位几何形状
粒子数
NaCl
每个Cl-周围与它最近等距的Na+有______个
CsCl
立方体
每个Cs+(Cl-)等距的Cl-(Cs+)有______个
金刚石
最小环上有______个C原子
石墨
每个六边形独占______个C原子
SiO2
硅氧四面体
最小环上有______个原子
干冰CO2
面心立方
等距相邻有______个CO2分子
4.四种晶体熔、沸点对比规律
①离子晶体:
结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中,离子半径小(或阴、阳离子半径之和越小的),键能越强的熔、沸点就越高。
如NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低。
离子所带电荷大的熔点较高。
如:
MgO熔点高于NaCl
②分子晶体:
在组成结构均相似的分子晶体中,式量大的分子间作用力就大熔点也高。
如:
F2、Cl2、Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。
熔、沸点升高。
但结构相似的分子晶体,有氢键存在熔、沸点较高。
③原子晶体:
在原子晶体中,只要成键原子半径小,键能大的,熔点就高。
如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。
④金属晶体:
在元素周期表中,主族数越大,金属原子半径越小,其熔、沸点也就越高。
如ⅢA的Al,ⅡA的Mg,IA的Na,熔、沸点就依次降低。
而在同一主族中,金属原子半