1、微专题微专题 5 5 分子晶体分子晶体、共价晶体的比较与应用共价晶体的比较与应用 1共价晶体和分子晶体的比较 类型 比较 分子晶体 共价晶体 概念 分子间以分子间作用力相结合而形 成的晶体 相邻原子间以共价键相 结合而形成共价键三维 骨架结构的晶体 构成晶体微粒 分子 原子 微粒之间的作用力 分子间作用力 共价键 物理性质 熔、沸点 较低 很高 硬度 较小 很大 导电性 本身不导电，溶于水时发生电离后 可导电 绝缘体(或半导体) 延展性 无 无 溶解性 极性分子易溶于极性溶剂；非极性 分子易溶于非极性溶剂 不溶于任何常见溶剂 典型实例 部分非金属单质(如 P4、硫等)、部 分非金属氧化物(如
2、CO2、SO2等)、 酸(如 H2SO4等)、所有非金属氢化 物(如甲烷、 硫化氢等)、 绝大多数有 机物(有机盐除外) 金刚石、晶体硅、二氧 化硅等 2.判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒 间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在 1 000 以上，而分子晶体的熔点低，常在数百度以下甚至温度更 低。 (3)依据晶体的硬度与机械性能判断 共价晶体的硬度大，分子晶体的硬度小且较脆。 (4)依据导电性判断 分子晶体为非导体，但部分溶于水后能导
3、电；共价晶体多数为非导体，但晶体硅、锗是半导 体。 (5)记忆常见的共价晶体、分子晶体 常见的共价晶体有：单质：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等；化合物：SiO2、SiC、 BN、AlN、Si3N4等。除共价晶体外的绝大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、 酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都属于分子晶体。 1下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( ) SiO2和 SO3 晶体硼和 HCl CO2和 SO2 晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫黄和碘 A B C D 答案 C 解析 属于分子晶体的有 SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶 体的
4、有 SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原 子分子，分子间不存在化学键。 2下列晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是( ) SiC Si HCl HBr HI CO N2 H2 A B C D 答案 B 解析 SiC 和 Si 为共价晶体，熔、沸点高，因为 SiC 晶体中 SiC 比 Si 晶体中 SiSi 更牢 固， 则 SiC 的熔、 沸点大于 Si 的熔、 沸点， 剩余晶体均为分子晶体， 熔、 沸点低于共价晶体， 结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力就越大，熔、沸点越高，相对分子质量 相同的分子晶体，极性分子的熔、沸点大于非极性分子的熔、沸
5、点，所以熔、沸点由高到低 的顺序正确的是，故 B 项正确。 3现有以下 8 种晶体： A干冰 BCS2 C金刚石 DSiC E晶体硅 F水晶 G冰 H晶体氩 (1)属于分子晶体，且分子的空间结构为直线形的是_(填字母，下同)。 (2)通过非极性键形成的共价晶体是_；晶体内不含化学键的是_。 (3)直接由原子构成的晶体是_。 (4)受热熔化时，化学键发生变化的是_，干冰的熔点比冰的熔点低得多，原因是 _。 (5)金刚石、 SiC、 晶体硅都是同主族元素组成的晶体， 它们的熔点高低顺序为_ _(用名称填空)，其原因是_。 答案 (1)AB (2)CE H (3)CDEFH (4)CDEF 干冰中
6、CO2分子之间只存在范德华力，冰 中 H2O 分子之间存在范德华力和氢键， 且氢键的强度比范德华力大 (5)金刚石 碳化硅 晶 体硅 金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，键长：CCCSiCSiSiSi 解析 (1)A、B、G、H 属于分子晶体，其中 CO2、CS2为直线形分子，H2O 为 V 形分子，Ar 属于单原子分子。(2)非极性键形成的共价晶体应为单质，有金刚石和晶体硅，题述物质中只 有晶体氩不含化学键。(3)直接由原子构成的晶体为共价晶体和由稀有气体组成的分子晶体。 (4)受热熔化时，分子晶体只是破坏分子间的作用力，而不会破坏分子内的化学键；共价晶体 会破坏其中的共价键，干冰和冰均为分
7、子晶体，但是冰中水分子间存在氢键，使熔点升高。 (5)金刚石、SiC 和晶体硅都是共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的键能。由于原子半 径 SiC，故键长：SiSiSiCCC，所以键能的大小顺序为 CCSiCSiSi，所以 三种晶体的熔点高低顺序：金刚石碳化硅晶体硅。 4现有两组物质的熔点数据如表所示： A 组 B 组 金刚石：3 500 HF：83 晶体硅：1 410 HCl：115 晶体硼：2 300 HBr：89 二氧化硅：1 710 HI：51 根据表中数据回答下列问题。 (1)A 组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_ _。 (2)B 组中 HF 熔点反常是由于_。 (3)
8、B 组晶体不可能具有的性质是_(填序号)。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 液体状态能导电 答案 (1)共价 共价键 (2)HF 分子间能形成氢键，熔化时需要消耗更多的能量 (3) 解析 A 组熔点很高，应是共价晶体，共价晶体熔化时破坏的是共价键；B 组是分子晶体， 且结构相似，一般是相对分子质量越大，熔点越高；HF 的相对分子质量最小，但熔点比 HCl 高，出现反常的原因是 HF 分子间存在氢键，HF 熔化时除了破坏分子间作用力，还要破坏氢 键，所需能量更高，因而熔点更高。分子晶体在固态和熔化状态时都不导电。 5通常人们把断开(或形成)1 mol 某化学键所吸收(或放出)的能量看成该化学键
9、的键能。键能 的大小可以衡量化学键的强弱，也可以估算化学反应的反应热(H)。化学反应的 H 等于反 应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。 SiO SiCl HH HCl SiSi SiC 键能/(kJ mol 1) 460 360 436 431 176 347 请回答下列问题： (1)比较下列两组物质的熔点高低(填“”或“”) SiCl4_ SiO2; Si_ SiC。 (2)如图每个“”表示硅晶体中的一个硅原子，每个硅原子与 SiSi 数目之比为_， 属于_晶体。 答案 (1) CSi 30 解析 (1)从图上看，3p 轨道上的 1 个电子应排布在 3s 轨道上，
10、且自旋方向相反，该同学 所画的电子排布图违背了能量最低原理。从 A 的第一至第四电离能看，A 的第三电离能发 生突变，因此 A 最外层有 2 个电子，且 A 的第一电离能比 B 大，则 A 为 Be，B 为 Mg。则 A 和氯元素形成的简单分子为 BeCl2，则分子中价层电子对数为 2212 2 2，因此为直线 形，中心原子的杂化方式为 sp 杂化。(2)结构决定性质，对于物质熔、沸点的分析应从物 质的晶体类型来分析。C60属于分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键， 而分子间作用力较弱，所需能量较低，故 C60的熔点低于金刚石的熔点。晶胞中的 K 原子 在面上，对晶胞的贡献为1 2，每个晶胞中含有 K 原子的个数为 12 1 26 个；C60在晶胞的顶 角和中心，因此每个晶胞中 C60的分子数是 181 82 个，因此 K 原子和 C60分子的个数之 比为 6231。同一周期元素电负性自左向右呈增大趋势，同一主族元素电负性自上向 下逐渐减小，因此电负性由大到小的顺序为 NCSi。根据题意可知每个 Si 原子形成 4 个共 价键，其中 3 个 键，1 个 键，每个化学键为两个原子形成，则 键为化学键总数的1 4，60 个原子可形成化学键总数为 604 2 120 个，因此 键数为120 4 30 个。