3.2 共价晶体 课件 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.2 共价晶体 课件 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-10-13 17:04:49 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第二课时 共价晶体
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。
1.共价晶体的概念
一、共价晶体
2.构成共价晶体的微粒
共价晶体是由原子构成的，微粒间的作用力是共价键，气化或熔化时破坏的作用力为共价键。
3.常见的共价晶体
①某些单质：如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等
②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等
③极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)
原子
共价键
4.共价晶体的物理性质
①熔点很高
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
②硬度很大
③一般不导电，但晶体硅是半导体
④难溶于一般溶剂
二、典型共价晶体
1．金刚石
在金刚石晶体里
①每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。
②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。
③所有的C—C键长相等，键角相等（109°28’）；
④最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；
⑤每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1 ：（4 x ）= 1：2
金刚石的结构特征：
109 28
金刚石的晶体结构示意图
共价键
2．二氧化硅晶体
把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英的左、右型晶体
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链
在SiO2晶体中
①每个Si原子都采取SP3杂化和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。
②最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。
③1mol SiO2中含4mol Si—O键
SiO2的结构特征：
180
109 28
Si
o
二氧化硅的晶体结构示意图
共价键
晶体SiO2的多种重要用途：
制造： 水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维
三、分子晶体与共价晶体的比较
晶体类型 分子晶体 共价晶体
定 义 相邻分子通过分子间作用力结合形成的晶体 相邻原子间以共价键结合而形成的三维网状结构的晶体
构成微粒 分子或原子(稀有气体) 原子
微粒间的 作用力 分子间作用力(氢键、范德华力) 共价键(极性键、非极性键)
晶体类型 分子晶体 共价晶体
物理性质 熔点 较低 很高
硬度 较小 很大
导电性 固态和熔融时都不导电,但某些分子晶体溶于水能导电,如HCl 固态和熔融时一般都不导电,但Si、Ge为半导体
溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂
影响熔点高低的因素 分子间作用力的强弱 共价键的强弱
晶体类型 分子晶体 共价晶体
典型实例 除共价晶体外的绝大多数非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物 ①某些单质:金刚石、晶体硅、硼、锗、灰锡等。
②某些非金属化合物:SiO2、SiC、BN、Si3N4等
(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或原子(稀有气体),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;而分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。
(3)还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。
共价晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。
(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电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、锗是半导体。
四、分子晶体和共价晶体的判断方法
五、分子晶体与共价晶体的熔、沸点比较
1.不同类型的晶体熔、沸点：共价晶体>分子晶体
理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O>H2Te>H2Se> H2S。
2.晶体类型相同
（1）共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅。
（2）分子晶体
④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
②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。
③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CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
⑤ 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。
比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路
(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式
提示:不能。因为共价晶体是一个三维的空间网状结构,晶体中无小分子存在。
思考与讨论
(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同
提示:①构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有小分子。②微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。
(3)分析二氧化硅晶体结构模型,判断晶体中最小的环上有多少个原子 1 mol SiO2中含有多少摩尔Si—O键
提示:SiO2晶体中最小环上有12个原子;1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
1.分子晶体中一定存在共价键。 ( )
2.干冰升华的过程中破坏了共价键。( )
3.二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型。( )
4.分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高。( )
5.含有共价键的晶体都是共价晶体。( )
6.SiO2是二氧化硅的分子式。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
√
×
×
×
×
2．下列有关共价晶体的叙述错误的是( )A．共价晶体中，只存在共价键B．共价晶体具有空间网状结构C．共价晶体中不存在独立的分子D．共价晶体熔化时不破坏共价键
解析:A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
D
3.下列说法正确的是( )
A.共价晶体中只存在非极性共价键
B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl晶体的熔点高于HF
C.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂
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
解析:共价晶体中可能存在极性共价键,如SiO2、SiC等,A项不正确;HF晶体中存在氢键,熔点高于HCl晶体,B项不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C项正确;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D项不正确。
C
4.在学习分子晶体后,某化学兴趣小组的同学查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:
根据这些数据分析,你认为属于分子晶体的是( )
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4 C.NaCl、CaCl2 D.全部
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2
熔点/℃ 801 712 190 -68 782
沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600
B
解析:由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低;由表中数据可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,故不属于分子晶体;AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。B项符合题目要求。
5.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出的如下推断正确的是( )
①SiCl4晶体是分子晶体 ②常温、常压下SiCl4是液体 ③SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 ④SiCl4的熔点高于CCl4
A.只有① B.只有①②
C.只有②③ D.①②③④
解析:CCl4在常温下是液体,形成的晶体是分子晶体,而SiCl4的结构与CCl4相似,都是由极性键形成的非极性分子,故SiCl4形成的晶体也是分子晶体。由于相对分子质量SiCl4>CCl4,故SiCl4的熔点高于CCl4。
D
6.碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似于金刚石的结构,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体:①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅,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同为第ⅣA族元素,三种晶体的相似性表现在金刚石是共价晶体,晶体硅、碳化硅也是共价晶体。根据硅的原子半径比碳大,可知Si—Si键的键能比C—C键小,而C—Si键键能应在二者之间,三种共价晶体空间结构相似,熔点取决于它们的键长与键能大小,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅,正确答案为A。
A
7．有下列物质：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩 ⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化钙 碳化硅 干冰 过氧化氢。根据要求填空：(1)属于共价晶体的化合物是________(填序号，下同）。(2)直接由原子构成的晶体是________。(3)直接由原子构成的分子晶体是________。(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
解析： 属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。
①
①⑤⑧
②
⑤
④⑤
8.硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。
(1)基态硅原子的核外电子排布式为 。
(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小为 。
(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。
(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点回答以下问题。
简要解释熔点产生差异的原因:
①SiO2和SiCl4: 。
②SiCl4和SiF4: 。
物质 SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1 710 -70.4 -90.2
1s22s22p63s23p2
109°28'
SiO2是共价晶体,微粒间作用力为共价键;SiCl4是分子晶体,分子间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4
SiCl4和SiF4均为分子晶体,分子间作用力均为范德华力,根据分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,可知SiCl4熔点高于SiF4
解析:(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以Si—Si键之间的键角为109°28'。(3)图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)不同类型的晶体,其熔点具有较大的差别,一般共价晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。
规律总结 共价晶体具有三维网状结构,是一个“巨分子”;共价晶体的化学式不表示分子的实际组成,只表示组成原子的个数比;由原子构成的晶体不一定是共价晶体,如由稀有气体的原子组成的晶体属于分子晶体;共价晶体中不存在范德华力。
9.有下列几种晶体:A.水晶;B.冰醋酸;C.白磷;D.金刚石;E.晶体氩;F.干冰。
(1)属于分子晶体的是 ,直接由原子构成的分子晶体是 。
(2)属于共价晶体的化合物是 。
(3)直接由原子构成的晶体是 。
(4)受热熔化时,需克服共价键的是 。
解析:不同晶体的构成微粒不同,分子晶体由分子构成,共价晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F,注意晶体氩是由单原子分子构成的分子晶体;共价晶体和稀有气体形成的晶体都是由原子直接构成的;共价晶体有A、D,但属于化合物的只有A;分子晶体熔化时一般不破坏化学键;共价晶体熔化时,破坏共价键。
BCEF
E
A
ADE
AD
10.现有两组物质的熔点数据如下表所示:
根据表中数据回答下列问题:
(1)A组物质属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组物质中HF熔点比HCl、HBr高是由于 。
(3)B组晶体不可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④液体状态能导电
A组 熔点/℃ B组 熔点/℃
金刚石 >3 550 HF -83
晶体硅 1 410 HCl -115
晶体硼 2 300 HBr -89
二氧化硅 1 710 HI -51
共价
共价键
HF分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多
③④
解析:A组物质熔点很高,应是共价晶体,共价晶体熔化时破坏的是共价键;B组物质形成的晶体是分子晶体,且结构相似,一般情况下相对分子质量越大,熔点越高,HF的相对分子质量最小但熔点比HCl、HBr高的原因是HF分子间可形成氢键,HF熔化时除了破坏范德华力外,还要破坏氢键,所需能量更高,因而熔点更高;分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第二课时 共价晶体
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。
1.共价晶体的概念
一、共价晶体
2.构成共价晶体的微粒
共价晶体是由原子构成的，微粒间的作用力是共价键，气化或熔化时破坏的作用力为共价键。
3.常见的共价晶体
①某些单质：如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等
②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等
③极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)
原子
共价键
4.共价晶体的物理性质
①熔点很高
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。
②硬度很大
③一般不导电，但晶体硅是半导体
④难溶于一般溶剂
二、典型共价晶体
1．金刚石
在金刚石晶体里
①每个碳原子都采取SP3杂化，被相邻的4个碳原子包围，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体，被包围的碳原子处于正四面体的中心。
②这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。
③所有的C—C键长相等，键角相等（109°28’）；
④最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内；
⑤每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1 ：（4 x ）= 1：2
金刚石的结构特征：
109 28
金刚石的晶体结构示意图
共价键
2．二氧化硅晶体
把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
石英的左、右型晶体
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链
在SiO2晶体中
①每个Si原子都采取SP3杂化和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。
②最小的碳环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。
③1mol SiO2中含4mol Si—O键
SiO2的结构特征：
180
109 28
Si
o
二氧化硅的晶体结构示意图
共价键
晶体SiO2的多种重要用途：
制造： 水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维
三、分子晶体与共价晶体的比较
晶体类型 分子晶体 共价晶体
定 义 相邻分子通过分子间作用力结合形成的晶体 相邻原子间以共价键结合而形成的三维网状结构的晶体
构成微粒 分子或原子(稀有气体) 原子
微粒间的 作用力 分子间作用力(氢键、范德华力) 共价键(极性键、非极性键)
晶体类型 分子晶体 共价晶体
物理性质 熔点 较低 很高
硬度 较小 很大
导电性 固态和熔融时都不导电,但某些分子晶体溶于水能导电,如HCl 固态和熔融时一般都不导电,但Si、Ge为半导体
溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂
影响熔点高低的因素 分子间作用力的强弱 共价键的强弱
晶体类型 分子晶体 共价晶体
典型实例 除共价晶体外的绝大多数非金属单质、非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物 ①某些单质:金刚石、晶体硅、硼、锗、灰锡等。
②某些非金属化合物:SiO2、SiC、BN、Si3N4等
(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或原子(稀有气体),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;而分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。
(3)还可以依据晶体的硬度与机械性能判断。
共价晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。
(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电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、锗是半导体。
四、分子晶体和共价晶体的判断方法
五、分子晶体与共价晶体的熔、沸点比较
1.不同类型的晶体熔、沸点：共价晶体>分子晶体
理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O>H2Te>H2Se> H2S。
2.晶体类型相同
（1）共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞二氧化硅＞碳化硅＞晶体硅。
（2）分子晶体
④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。
②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。
③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CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
⑤ 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。
比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路
(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式
提示:不能。因为共价晶体是一个三维的空间网状结构,晶体中无小分子存在。
思考与讨论
(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同
提示:①构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有小分子。②微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。
(3)分析二氧化硅晶体结构模型,判断晶体中最小的环上有多少个原子 1 mol SiO2中含有多少摩尔Si—O键
提示:SiO2晶体中最小环上有12个原子;1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。
1.分子晶体中一定存在共价键。 ( )
2.干冰升华的过程中破坏了共价键。( )
3.二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型。( )
4.分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高。( )
5.含有共价键的晶体都是共价晶体。( )
6.SiO2是二氧化硅的分子式。( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
√
√
×
×
×
×
2．下列有关共价晶体的叙述错误的是( )A．共价晶体中，只存在共价键B．共价晶体具有空间网状结构C．共价晶体中不存在独立的分子D．共价晶体熔化时不破坏共价键
解析:A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
D
3.下列说法正确的是( )
A.共价晶体中只存在非极性共价键
B.因为HCl的相对分子质量大于HF,所以HCl晶体的熔点高于HF
C.干冰升华时,分子内共价键不会发生断裂
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
解析:共价晶体中可能存在极性共价键,如SiO2、SiC等,A项不正确;HF晶体中存在氢键,熔点高于HCl晶体,B项不正确;干冰升华是物理变化,分子间作用力被破坏,但分子内共价键不断裂,C项正确;金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,也可能是共价化合物,如AlCl3等,D项不正确。
C
4.在学习分子晶体后,某化学兴趣小组的同学查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:
根据这些数据分析,你认为属于分子晶体的是( )
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4 C.NaCl、CaCl2 D.全部
氯化物 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2
熔点/℃ 801 712 190 -68 782
沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600
B
解析:由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低;由表中数据可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,故不属于分子晶体;AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。B项符合题目要求。
5.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出的如下推断正确的是( )
①SiCl4晶体是分子晶体 ②常温、常压下SiCl4是液体 ③SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 ④SiCl4的熔点高于CCl4
A.只有① B.只有①②
C.只有②③ D.①②③④
解析:CCl4在常温下是液体,形成的晶体是分子晶体,而SiCl4的结构与CCl4相似,都是由极性键形成的非极性分子,故SiCl4形成的晶体也是分子晶体。由于相对分子质量SiCl4>CCl4,故SiCl4的熔点高于CCl4。
D
6.碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似于金刚石的结构,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体:①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅,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同为第ⅣA族元素,三种晶体的相似性表现在金刚石是共价晶体,晶体硅、碳化硅也是共价晶体。根据硅的原子半径比碳大,可知Si—Si键的键能比C—C键小,而C—Si键键能应在二者之间,三种共价晶体空间结构相似,熔点取决于它们的键长与键能大小,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅,正确答案为A。
A
7．有下列物质：①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩 ⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化钙 碳化硅 干冰 过氧化氢。根据要求填空：(1)属于共价晶体的化合物是________(填序号，下同）。(2)直接由原子构成的晶体是________。(3)直接由原子构成的分子晶体是________。(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
解析： 属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。
①
①⑤⑧
②
⑤
④⑤
8.硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。
(1)基态硅原子的核外电子排布式为 。
(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小为 。
(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。
(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点回答以下问题。
简要解释熔点产生差异的原因:
①SiO2和SiCl4: 。
②SiCl4和SiF4: 。
物质 SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1 710 -70.4 -90.2
1s22s22p63s23p2
109°28'
SiO2是共价晶体,微粒间作用力为共价键;SiCl4是分子晶体,分子间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4
SiCl4和SiF4均为分子晶体,分子间作用力均为范德华力,根据分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,可知SiCl4熔点高于SiF4
解析:(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以Si—Si键之间的键角为109°28'。(3)图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)不同类型的晶体,其熔点具有较大的差别,一般共价晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。
规律总结 共价晶体具有三维网状结构,是一个“巨分子”;共价晶体的化学式不表示分子的实际组成,只表示组成原子的个数比;由原子构成的晶体不一定是共价晶体,如由稀有气体的原子组成的晶体属于分子晶体;共价晶体中不存在范德华力。
9.有下列几种晶体:A.水晶;B.冰醋酸;C.白磷;D.金刚石;E.晶体氩;F.干冰。
(1)属于分子晶体的是 ,直接由原子构成的分子晶体是 。
(2)属于共价晶体的化合物是 。
(3)直接由原子构成的晶体是 。
(4)受热熔化时,需克服共价键的是 。
解析:不同晶体的构成微粒不同,分子晶体由分子构成,共价晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F,注意晶体氩是由单原子分子构成的分子晶体;共价晶体和稀有气体形成的晶体都是由原子直接构成的;共价晶体有A、D,但属于化合物的只有A;分子晶体熔化时一般不破坏化学键;共价晶体熔化时,破坏共价键。
BCEF
E
A
ADE
AD
10.现有两组物质的熔点数据如下表所示:
根据表中数据回答下列问题:
(1)A组物质属于 晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是 。
(2)B组物质中HF熔点比HCl、HBr高是由于 。
(3)B组晶体不可能具有的性质是 (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④液体状态能导电
A组 熔点/℃ B组 熔点/℃
金刚石 >3 550 HF -83
晶体硅 1 410 HCl -115
晶体硼 2 300 HBr -89
二氧化硅 1 710 HI -51
共价
共价键
HF分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多
③④
解析:A组物质熔点很高,应是共价晶体,共价晶体熔化时破坏的是共价键;B组物质形成的晶体是分子晶体,且结构相似,一般情况下相对分子质量越大,熔点越高,HF的相对分子质量最小但熔点比HCl、HBr高的原因是HF分子间可形成氢键,HF熔化时除了破坏范德华力外,还要破坏氢键,所需能量更高,因而熔点更高;分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。