三河一中高三物质结构系列导学案（七）《分子晶体和原子晶体》

第三章 晶体结构与性质

第2节 分子晶体和原子晶体

一、分子晶体

【自主学习】先阅读课本，回答下列问题 1．分子间作用力

(1)分子间作用力__________；又称范德华力。分子间作用力存在于____________之间。 (2)影响因素：① ② 2．分子晶体

(1)定义： (2)构成微粒_________________ _______________ (3)粒子间的作用力：_______________ _________________ (4)分子晶体一般物质类别_______________ _________________ (5)分子晶体的物理性质________________________________________________ 【合作探究】

1. 分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫做 ，也叫 。

分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响？

2. 在分子晶体中，分子内的原子以 相结合，而相邻分子通过 相

互吸引。分子晶体有哪些特性呢？

【课堂小结】

1、分子晶体：由 构成。相邻分子靠 相互吸引。 2、分子晶体特点： 等。

3、常见分子晶体分类：(1)所有 (2)部分非金属 ， (3)部分非金属 (4)几乎所有的 (5)绝大多数 物的晶体。 4、分子晶体结构特点：

（1）12个紧邻的分子密堆积，如O2和C60。

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（2）冰的晶体：氢键、每个水分子周围只有4个紧邻的水分子、正四面体形。特点：4℃

密度最大。

（3）干冰：CO2的晶体。分子间存在范德华力，熔点低，易升华，制冷剂。

影响分子晶体物理性质的主要因素是存在于晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。

5．分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。对于组成和结构相似的分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力也增大，熔、沸点升高，如I2>Br2>Cl2>2，O2> N2。组成相似的分子，有极性的比无极性的分子间作用力大，熔、沸点高，如SO2>CO2。有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱。

6．结构相似的分子晶体，相对分子质量大的其熔、沸点不一定大。例如：H2O与H2S，H2O的沸点比H2S高，因为水分子间有氢键，H2S分子中只有范德华力，而氢键比范德华力强;常见含氢键的分子晶体，如HF、NH3 、酒精等。 二、原子晶体

【自主学习】先阅读课本，回答下列问题

1．原子晶体： 2．构成粒子：______________；。 3．粒子间的作用______________， 4．原子晶体的物理性质

(1)熔、沸点__________，硬度___________ (2) ______________一般的溶剂。 (3)______________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______________ 原因____________________。

5．常见的原子晶体有____________________________等。 【合作探究】

1、碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2

晶体的熔、沸点很高?

2、形成原子晶体的粒子及粒子间的相互作用是什么？哪些晶体是原子晶体？

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【课堂小结】

原子晶体：原子都以共价键相结合，是三维的共价键网状结构。

金刚石结构：正四面体网状空间结构，C--C--C夹角为109°28′，sp3杂化。 特点：硬度最大、熔点高。

SiO2原子晶体：制水泥、玻璃、宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维等。 常见的原子晶体。

（1）某些非金属单质，如硼(B)、硅(Si)和锗(Ge)等；（2）某些非金属化合物，如碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硼(BN)等；（3）某些氧化物，如氧化铝(A12O3)等。

【课堂检测一】

1．支持固态氨是分子晶体的事实是 （ ） A．氮原子不能形成阳离子 B．铵离子不能单独存在 C．常温下，氨是气态物质 D．氨极易溶于水

2．下列有关共价化合物的说法：①具有较低的熔、沸点 ②不是电解质 ③固态时是分子晶体 ④都是由分子构成 ⑤液态时不导电，其中一定正确的是 A.①③④ B.②⑤ C.①②③④⑤ D.⑤

3．下列分子晶体：①HCl ②HBr ③HI熔沸点由高到低的顺序是 ( ) A.①②③ B.③②① C. ①③② D，②③①

4．下列性质适合于分子晶体的是 ( ) A.熔点1 070℃，易溶于水，水溶液导电 B.熔点10.31 ℃，液态不导电、水溶液能导电 C.能溶于CS2、熔点112.8 ℃，沸点444.6℃ D.熔点97.81℃，质软、导电、密度0.97 g／cm3

5．当S03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

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6．下列物质固态时，一定是分子晶体的是 （ ）

A．酸性氧化物 B．非金属单质 C．碱性氧化物 D．含氧酸 7．石墨晶体中，层与层之间的结合力是

（ ）

A．金属键 B．共价键 C．分子间力 D．离子键

8．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其做出如下推断：①SiCl4晶体是分子晶体；②常温常压SiCl4不是气体；③SiCl4分子是由极性键构成的非极性分子；④SiCl4熔点高于CCl4。其中正确的是 （ ） A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③④ 9．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°C，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 10．CO2晶体中具有相同的距离的CO2分子数最多为

（ ）

A．12 B．8 C．6 D．4

11．在石墨晶体里，每一层由无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C—C键结合，则石墨晶体中碳原子数与C—C键数之比为 （ ） A．1：1 B．2：1 C．2：3 D．3：2 12．乙醇易溶于水中，这可以用以下的理由解释

（ ）

A．相似相溶 B．乙醇分子与水易形成氢键 C．乙醇分子与水之间形成了化学键 D．两者的晶体类型相同

13．已知BBr3的熔点是－46℃，KBr的熔点是734℃，试估计它们各属于哪一类晶体。

14．下图为甲烷晶体的晶胞，每个晶胞含有几个甲 烷分子？此晶体在常温、常压下不能存在的原因 是什么？

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【课堂检测二】

1．构成原子晶体的微粒及作用力是

（ ）

A．原子、共价键 B．分子、共价键 C．原子、分子间作用力 D．分子、分子间作用力 2．下列晶体中由原子直接构成的单质有

（ ）

A．硫 B．氦气 C．金刚石 D．金属镁 3．固体熔化时必须破坏非极性共价键的是

（ ）

Ａ．冰 Ｂ．晶体硅 Ｃ．溴单质 Ｄ．二氧化硅 4．第三周期元素形成的单质中，属于原子晶体的是

（ ）

A．金刚砂 B．金刚石 C．单晶硅 D．二氧化碳

5．碳化硅的一种晶体（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：① 金刚石、②晶体硅、③ 碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是

（ ）

A．① ③ ② B．② ③ ① C．③ ① ② D．② ① ③ 6．1999年美国《科学》杂志报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是 A．该原子晶体中含有极性键

（ ）

B．该原子晶体易气化，可用作制冷材料

C．该原子晶体有很高的熔点、沸点 D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料 7．在60gSiO2晶体中，含有Si—O键的物质的量为

（ ）

A．1mol B．2mol C．3mol D．4mol

8．下列物质的熔点均按由高到低的排列，其原因是由于键能由大到小排列的是（ ） A．铝、钠、干冰

B．金刚石、碳化硅、晶体硅

D．二氧化硅、二氧化碳、一氧化碳

C．碘化氢、溴化氢、氯化氢

9．在金刚石晶体的网状结构中，含有共价键形式的碳原子环，其中最小的碳环中的碳原子数和C－C键之间的夹角是

（ ）

A．6个，1200 B．6个，109.50 10．下列说法正确的是

C．5个，109.50 D．5个，1200

（ ）

A．126g P4含有的P－P键的个数为6NA B．12g石墨中含有的C－C键的个数为2NA C．12g金刚石中含有的C－C键的个数为1.5NA

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D．60gSiO2中含Si－O键的个数为2NA

11．下列数据是对应物质的熔点（0C），据此做出的下列判断中错误的是（ ）

Na2O 920 BCl3 -107 NaCl 801 Al2O3 2073 AlF3 1291 CO2 -57 AlCl3 190 SiO2 1723 A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体 B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

12．《美国化学会志》报道，中国科学家以二氧化碳为碳源，金属钠为还原剂，在470℃、80MPa下合成出金刚石，具有深远意义。下列说法不正确的是 ．．．A．由二氧化碳合成金刚石是化学变化 C．钠被氧化最终生成碳酸钠

（ ）

B．金刚石是碳的一种同位素 D．金刚石中只含有非极性共价键

13．北约轰炸南联盟时，大量投掷了石墨炸弹和贫铀炸弹，贫铀炸弹能穿透坦克和装甲

车，下列有关说法不正确的是

（ ）

A．投掷石墨炸弹破坏供电系统 B．投掷石墨炸弹使部队受到杀伤 C．投掷贫铀炸弹破坏机械化部队战斗力 D．投掷贫铀炸弹造成放射性污染 14. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据，回答下列问题：

熔点（K） 沸点（K） 硬度（moh） 金刚石 3823 5100 10 晶体硅 1683 2628 7.0 晶体硼 2573 2823 9.5 （1）晶体硼的晶体类型属于 晶体。

（2）已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子构成的正二十面体

如图，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点， 每个顶点各有一个硼原子，通过观察图形及推算，可知

此结构单元是由 个硼原子构成，其中B—B键间的键角是 （填度数）。

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15．右图是石英晶体平面示意图,它实际上是立

体的网状结构,其中硅、氧原子数之比为 。原硅酸根离子SiO44-的结构可表示 为右图：

二聚硅酸根离子Si2O76-中,只有硅氧键,它的 结构可表示为 。

16．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍

采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。 ⑴氮化硅晶体属于________晶体（填晶体类型）。

⑵已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式_ ⑶现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度得氮化硅。反应得化学方程式为_______________________________________________。 17．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）：

（1）C60、金刚石和石墨三者互为_____________。

A．同分异构体

B．同素异形体

C．同系物

D．同位素

（2）固态时，C60属于________晶体（填“离子”、“原子”或“分子”）。

（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_______NA

个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是_______。 （4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是_________。

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