高中化學《分子晶體與原子晶體》學案6 新人教版選修3

1 第二節(jié)第二節(jié) 分子晶體與原子晶體分子晶體與原子晶體 學習目標學習目標 了解分子晶體和原子晶體的晶體結構模型及其性質的一般特點 理解分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質的關系 了解分子間作用力對物質物理性質的影響 了解氫鍵及其物質物理性質的影響 知識梳理知識梳理 1 分子間作用力 1 分子間作用力 又稱范德華力 分子間作用力存在于 之間 2 影響因素 分子的極性 組成和結構相似的 2 分子晶體 1 定義 2 構成微粒 3 粒子間的作用力 4 分子晶體一般物質類別 5 分子晶體的物理性質 3 原子晶體 相鄰原子間以共價鍵相結合而形成的空間網狀結構的晶體 4 構成粒子 5 粒子間的作用 6 原子晶體的物理性質 1 熔 沸點 硬度 2 一般的溶劑 3 導電 原子晶體具備以上物理性質的原因 原子晶體的化學式是否可以代表其分子式 原因 7 常見的原子晶體有 等 方法導引方法導引 1 判斷晶體類型的依據(jù) 1 看構成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用 對分子晶體 構成晶體的微粒是 微粒間的相互作用是 2 對于原子晶體 構成晶體的微粒是 微粒間的相互作用是 鍵 2 看物質的物理性質 如 熔 沸點或硬度 一般情況下 不同類晶體熔點高低順序是 晶體 晶體 原子晶體比分子晶體的熔 沸 點高得多 3 依據(jù)物質的分類判斷 金屬氧化物 如 K2O Na2O2等 強堿 如 NaCl KOH 等 和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體 大多數(shù)非金屬 單質 除金剛石 石墨 晶體硅 晶體硼外 氣態(tài)氫化物 非金屬氧化物 除 SiO2外 酸 絕大多數(shù) 有機物 除有機鹽外 是分子晶體 常見的原子晶體單質有金剛石 石墨 晶體硅 晶體硼等 常見的 原子晶體化合物有碳化硅 二氧化硅等 金屬單質 除汞外 與合金都是金屬晶體 2 晶體熔 沸點比較規(guī)律 1 不同晶體類型的物質 原子晶體 分子晶體 2 同一晶體類型的物質 需比較晶體內部結構粒子間作用力 作用力越大 熔沸點越高 原子晶體 要比較共價鍵的強弱 一般地說 原子半徑越小 形成共價鍵的鍵長越短 鍵能越大 其晶 體熔沸點越高 如熔點 金剛石 碳化硅 晶體硅 分子晶體 組成結構相似的物質 相對分子質量越大 熔沸點越高 如熔沸點 O2 N2 HI HBr HCl 組 成結構不相似的物質 分子的極性越大 其熔沸點就越高 如熔沸點 CO N2 由上述可知 同類晶體熔沸點比較思路為 原子晶體 共價鍵鍵能 鍵長 原子半徑 分子晶體 分子間作用力 相對分子質量 例 1 共價鍵 離子鍵和范德華力是構成物質粒子間的不同作用方式 下列物質中 只含有上述一種作用 的是 A 干冰 B 氯化鈉 C 氫氧化鈉 D 碘 解析 干冰是分子晶體 分于內存在共價鍵 分子間存在范德華力 NaCl 是離子晶體只存在離子鍵 NaOH 是離子晶體 不僅存在離子鍵 還存在 H O 間共價鍵 碘也是分子晶體 分子內存在共價鍵 分子 間存在分子間作用力 答案 B 例 2 單質硼有無定形和晶體兩種 參考下表數(shù)據(jù) 金剛石晶體硅晶體硼 熔點 382316832573 沸點 510026282823 3 硬度 107 09 5 晶體硼的晶體類型屬于 晶體 理由是 已知晶體硼結構單元是由硼原子組成的正二十面體 其中有 20 個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點 每個項點上各有 1 個 B 原子 通過視察圖形及推算 此晶體體結構單元由 個硼原子構成 其中 B B 鍵的鍵角為 解析 原子 理由 晶體的熔 沸點和硬度都介于晶體 Si 和金剛石之間 而金剛石和晶體 Si 均 為原予晶體 B 與 C 相鄰與 Si 處于對角線處 亦為原于晶體 每個三角形的頂點被 5 個三角形所共有 所以 此頂點完全屬于一個三角形的只占到 1 5 每個三 角形中有 3 個這樣的點 且晶體 B 中有 20 個這樣的角形 因此 晶體 B 中這樣的頂點 B 原子 有 3 5 20 12 個 又因晶體 B 中的三角形面為正三角形 所以鍵角為 60 例 3 石墨的片層結構如右圖 1 所示 試回答 1 片層中平均每個六元環(huán)含碳原子數(shù)為 個 2 在片層結構中 碳原子數(shù) C C 鍵數(shù) 六元環(huán)數(shù)之比 為 解析 在石墨的片層結構中 我們以一個六元環(huán)為研究對象 由于碳原子為三個六元環(huán)共用 即屬于 每個六元環(huán)的碳原子數(shù)為 6 1 3 2 另外碳碳鍵數(shù)為二個六元環(huán)共用 即屬于每個六元環(huán)的碳碳鍵數(shù)為 6 1 2 3 答案 1 2 2 2 3 1 基礎訓練基礎訓練 4 1 下列晶體中屬于原子晶體的是 A 氖 B 食鹽 C 干冰 D 金剛石 2 下列晶體由原子直接構成 且屬于分子晶體的是 A 固態(tài)氫 B 固態(tài)氖 C 磷 D 三氧化硫 3 下列晶體中不屬于原子晶體的是 A 干冰 B 金剛砂 C 金剛石 D 水晶 4 在金剛石的網狀結構中 含有共價鍵形成的碳原子環(huán) 其中最小的環(huán)上 碳原子數(shù)是 A 2 個 B 3 個 C 4 個 D 6 個 5 共價鍵 離子鍵和范德華力是構成物質粒子間的不同作用方式 下列物質中 只含有上述一種作用的 是 A 干冰 B 氯化鈉 C 氫氧化鈉 D 碘 6 在解釋下列物質性質的變化規(guī)律與物質結構間的因果關系時 與鍵能無關的變化規(guī)律是 A HF HCI HBr HI 的熱穩(wěn)定性依次減弱 B NaF NaCl NaBr NaI 的熔點依次減低 C F2 C12 Br2 I2的熔 沸點逐漸升高 D H2S 的熔沸點小于 H2O 的熔 沸點 7 在金剛石的晶體中 含有由共價鍵形成的碳原子環(huán) 其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個碳原子上任 意兩個 C C 鍵間的夾角是 A 6 個 120 B 5 個 108 C 4 個 109 28 D 6 個 109 28 8 結合課本上干冰晶體圖分析每個 CO2分子周圍距離相等且最近的 CO2分子數(shù)目為 A 6 B 8 C 10 D 12 9 干冰和二氧化硅晶體同屬 A 元素的最高價氧化物 它們的熔沸點差別很大的原因是 A 二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量 B C O 鍵鍵能比 Si O 鍵鍵能小 C 干冰為分子晶體 二氧化硅為原子晶體 D 干冰易升華 二氧化硅不能 10 最近科學家發(fā)現(xiàn)了一種新分子 它具有空心的類似足球的結構 分子式為 C60 下列說法正確的是 A C60是一種新型的化合物 B C60和石墨都是碳的同素異形體 C C60中雖然沒有離子鍵 但固體為離子晶體 D C60相對分子質量為 720 11 支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是 5 A 氮原子不能形成陽離子 B 銨離子不能單獨存在 C 常溫下 氨是氣態(tài)物質 D 氨極易溶于水 12 石墨晶體是層狀結構 在每一層內 每一個碳原于都跟其他 3 個碳原子相結 合 如圖是其晶體結構的俯視圖 則圖中 7 個六元環(huán)完全占有的碳原子數(shù)是 A 10 個 B 18 個 C 24 個 D 14 個 13 將 SiCl4與過量的液氨反應可生成化合物 Si NH2 4 將該化合物在無氧條件下 高溫灼燒 可得到氮化硅 Si3N4 固體 氧化硅是一種新型的耐高溫 耐磨材料 在工業(yè)上有廣泛的應 用 則氮化硅所屬的晶體類型是 A 原子晶體 B 分子晶體 C 離子晶體 D 金屬晶體 14 2003 年美國 科學 雜志報道 在超高壓下 科學家用激光器將 CO2加熱到 1800K 成功制得了類似 石英的 CO2原子晶體 下列關于 CO2晶體的敘述中不正確的是 A 晶體中 C O 原子個數(shù)比為 1 2 B 該晶體的熔點 沸點高 硬度大 C 晶體中 C O C 鍵角為 180 D 晶體中 C O 原子最外層都滿足 8 電子結構 15 氮化硅是一種新合成的結構材料 它是一種超硬 耐磨 耐高溫的物質 下列各組物質熔化時 所 克服的微粒間的作用力與氮化硅熔化所克服的微粒間的作用力都相同的是 A 硝石和金剛石 B 晶體硅和水晶 C 冰和干冰 D 萘和蒽 16 碳化硅 SiC 的一種晶體具有類似金剛石的結構 其中碳原子和硅原子的位置是交替的 在下列三 種晶體 金剛石 晶體硅 碳化硅中 它們的熔點從高到低的順序是 A B C D 拓展提高拓展提高 17 右圖為金剛石的晶體結構 每個 C 原子 每條 C C 鍵被多少個六元環(huán)共用 18 右圖為晶體硼的基本結構單元 已知它為正二十面體 有二十個等邊三角形和一定 數(shù)目的頂角 每一個頂點各有一個硼原子 通過觀察 此基本結構單元由多少硼原子 構成 6 19 氮化硅是一種高溫陶瓷材料 它的硬度大 熔點高 化學性質穩(wěn)定 工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮 在 13000C 反應獲得 1 氮化硅晶體屬于 晶體 2 已知氮化硅的晶體結構中 原子間都以單鍵相連 且 N 原子和 N 原子 Si 原子與 Si 原子不直接相連 同時每個原子都滿足 8 電子穩(wěn)定結構 請寫出氮化硅的化學式 3 現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下 加強熱發(fā)生反應 可得到較高純度的氮化硅 反應的化學方 程式為 第二節(jié) 分子晶體與原子晶體 答案 1 D 2 B 3 A 4 D 5 D 6 CD 7 D 8 D 9 C 10 BD 11 C 12 D 13 A 14 C 15 B 16 A 5 解析 干冰是分子晶體 分于內存在共價鍵 分子間存在范德華力 NaCl 是離子晶體只存在離子鍵 NaOH 是離子晶體 不僅存在離子鍵 還存在 H O 間共價鍵 碘也是分子晶體 分子內存在共價鍵 分子 間存在分子間作用力 故只有 B 符合題意 6 解析 HF HCl HBr HI 熱穩(wěn)定性依次減弱是它們的共價鍵鍵能逐漸減小的原因 與鍵能有關 NaF NaCl NaBr NaI 的熔點依次減低是它們的離子鍵能隨離子半徑增大逐漸減小的原因 F2 C12 Br2 I2 為分子晶體 熔 沸點逐漸降低由分子間作用力決定 H2S 與 H2O 的熔沸點高低由分子間作用力及分子的 極性決定 故選 C D 7 D 根據(jù)金剛石的棱型結構特點可知最小環(huán)上碳原子數(shù)為 6 個 任意兩個 C C 鍵間夾角為 109 28 8 D 根據(jù)干冰結構特點 干冰晶體是一種立方面心結構 每個 CO2周圍等距離最近的 CO2有 12 個 同層 4 個 上層 4 個 下層 4 個 15 解析 本題考查由物理性質特征推知晶體類型以及如何區(qū)別不同晶體的微粒間作用力 此題為信息 遷移題 解答時先由氮化硅的性質 超硬 耐磨 耐高溫 可推知是原子晶體 原子晶體熔化時 要克 服共價鍵 然后分析比較各選項 答案 B 16 解析 此題是給出新情境的信息遷移題 給出的新情景 是碳化硅的一種晶體具有類似金剛石的結 構 此題的考查內容 是化學鍵與晶體結構 所列三種晶體均是原子晶體 結構相似 晶體內的結合力 是呈空間網狀的共價鍵 共價鍵鍵長 C C 鍵 C S 鍵 C S 鍵 S S 鍵 共價鍵鍵長越短 鍵能越大 則原子晶體的熔點越高 所以三者的熔點由高到低的順序是 金剛石 碳 化硅 晶體硅 答案 A 7 17 解析 任意兩條相鄰的 C C 鍵參加了 2 個六元環(huán)的形成 每個 C 原子可形成 4 條 C C 鍵 兩面相鄰 的組合有 C 6 種 故每個 C 原子被 6 2 12 個六元環(huán)共用 而每條 C C 鍵可以與相鄰的 3 條 C C 鍵 2 4 兩兩相鄰 故每條 C C 鍵被 3 2 6 個六元環(huán)共用 18 解析 該晶體的晶胞由二十個等邊三角形構成 而每個等邊三角形有 3 個頂點 這樣