1、第2课时共价晶体分子晶体晶体结构的复杂性 课前自主学习课前自主学习学习任务一共价晶体的结构和性质学习任务一共价晶体的结构和性质任务驱动任务驱动: :怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降? ?共价晶体共价晶体键能键能/kJ/kJmolmol-1-1键长键长/pm/pm熔点熔点/摩氏硬度摩氏硬度金刚石金刚石(C(CC) 348C) 348154154355035501010晶体硅晶体硅(Si(SiSi)226Si)226234234141514157.07.0晶体锗晶体锗(Ge(GeGe)188Ge)18824124112
2、1112116.06.01.1.共价晶体的结构特点共价晶体的结构特点(1)(1)构成微粒及作用力构成微粒及作用力 (2)(2)空间构型空间构型: :整块晶体是一个三维的共价键整块晶体是一个三维的共价键_结构结构, ,不存在不存在_的小分子的小分子, ,是一个是一个“巨分子巨分子”。网状网状单个单个2.2.共价晶体与物质的类别共价晶体与物质的类别物质种类物质种类实例实例某些某些_晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等某些某些_碳化硅碳化硅(SiC)(SiC)、氮化硅、氮化硅(Si(Si3 3N N4 4) )、氮化硼、氮化硼(BN)(BN)等等某些某些_二氧化硅二氧化硅
3、(SiO(SiO2 2) )等等非金属单质非金属单质非金属化合物非金属化合物氧化物氧化物3.3.共价晶体的熔、沸点共价晶体的熔、沸点(1)(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合, ,熔化时必需破坏共价键熔化时必需破坏共价键, ,而破而破坏它们需要很高的温度坏它们需要很高的温度, ,所以共价晶体具有所以共价晶体具有_的熔点。的熔点。(2)(2)结构相似的共价晶体结构相似的共价晶体, ,原子半径越原子半径越_,_,键长越键长越_,_,键能越键能越_,_,晶体的熔点晶体的熔点越越_。【想一想想一想】含有共价键的晶体都是共价晶体吗含有共价键的晶体都是共价晶体
4、吗? ?提示提示: :共价晶体中都有共价键共价晶体中都有共价键, ,但含有共价键的不一定是共价晶体。如但含有共价键的不一定是共价晶体。如COCO2 2、H H2 2O O等分子晶体中也含有共价键。等分子晶体中也含有共价键。很高很高小小短短大大高高4.4.典型的共价晶体典型的共价晶体 (1)(1)金刚石金刚石碳原子采取碳原子采取_杂化杂化,C,CC CC C夹角为夹角为_。每个碳原子与周围紧邻的每个碳原子与周围紧邻的_个碳原子以共价键结合成个碳原子以共价键结合成_结构结构, ,向空向空间伸展形成空间网状结构。间伸展形成空间网状结构。spsp3 310910928284 4正四面体正四面体最小碳环
5、由最小碳环由_个碳原子组成个碳原子组成, ,且最小环上有且最小环上有4 4个碳原子在同一平面内个碳原子在同一平面内; ;每个碳每个碳原子被原子被1212个六元环共用。个六元环共用。(2)(2)晶体硅晶体硅把金刚石中的把金刚石中的C C原子换成原子换成SiSi原子原子, ,得到晶体硅的结构得到晶体硅的结构, ,不同的是不同的是SiSiSiSi键长键长_C_CC C键长。键长。6 6 (3)(3)二氧化硅晶体二氧化硅晶体SiSi原子采取原子采取_杂化杂化, ,正四面体内正四面体内O OSiSiO O键角为键角为_。每个每个SiSi原子与原子与_个个O O原子形成原子形成_个共价键个共价键,_,_原
6、子位于正四面体的中心原子位于正四面体的中心,_,_原子位于正四面体的顶点原子位于正四面体的顶点, ,同时每个同时每个O O原子被原子被_个硅氧正四面体共用个硅氧正四面体共用; ;每个每个O O原原子和子和_个个SiSi原子形成原子形成_个共价键个共价键, ,晶体中晶体中SiSi原子与原子与O O原子个数比为原子个数比为_。最小环上有最小环上有_个原子个原子, ,包括包括_个个O O原子和原子和_个个SiSi原子。原子。spsp3 310910928284 44 4SiSiO O2 22 22 2121212126 66 6【想一想想一想】(1)SiO(1)SiO2 2是二氧化硅的分子式吗是二氧
7、化硅的分子式吗? ?提示提示: :不是。二氧化硅为共价晶体不是。二氧化硅为共价晶体, ,晶体中不存在单个分子晶体中不存在单个分子, ,其化学式为其化学式为SiSi与与O O的最简个数比的最简个数比, ,而不是分子式。而不是分子式。(2)(2)在在SiCSiC晶体中晶体中, ,最小的环上有几个原子最小的环上有几个原子?1 mol SiO?1 mol SiO2 2中含有中含有SiSiO O键的物质的键的物质的量是多少量是多少? ?提示提示: :在在SiCSiC晶体中晶体中, ,最小的环上有最小的环上有6 6个原子个原子, ,其中有其中有3 3个硅原子个硅原子,3,3个碳原子个碳原子; ;在在1 m
8、ol SiO1 mol SiO2 2中含中含4 mol Si4 mol SiO O键。键。学习任务二分子晶体的结构与物质类别学习任务二分子晶体的结构与物质类别任务驱动任务驱动: :我们知道冰容易熔化我们知道冰容易熔化, ,干冰容易汽化干冰容易汽化, ,碘晶体容易升华碘晶体容易升华, ,你知道这些晶体为什你知道这些晶体为什么具有上述的特殊性质吗么具有上述的特殊性质吗? ?它们的结构是怎样的呢它们的结构是怎样的呢? ? 1.1.分子晶体的结构特点分子晶体的结构特点(1)(1)构成微粒及作用力构成微粒及作用力(2)(2)堆积方式堆积方式分子间作用分子间作用力力结构特点结构特点实例实例范德华力范德华力
9、分子采用密堆积分子采用密堆积, ,每个分子周围有每个分子周围有1212个紧个紧邻的分子邻的分子如如C C6060、干冰、干冰、I I2 2、O O2 2范德华力、范德华力、_分子不采用密堆积分子不采用密堆积, ,每个分子周围紧邻的每个分子周围紧邻的分子少于分子少于1212个个如如HFHF、NHNH3 3、冰、冰氢键氢键2.2.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质(1)(1)分子间以分子间以_相结合相结合, ,分子晶体熔化时克服分子晶体熔化时克服_,_,不破坏共价键不破坏共价键, ,一般具有一般具有_的熔点、沸点和的熔点、沸点和_的硬度的硬度,_,_的挥发的挥发性。性。(2)(2)组成和结构相似
10、组成和结构相似, ,晶体中不含氢键的物质晶体中不含氢键的物质, ,相对分子质量越大相对分子质量越大, ,分子间作用分子间作用力越力越_,_,熔、沸点越熔、沸点越_。较弱的分子间作用力较弱的分子间作用力分子间作用分子间作用力力较低较低较小较小较强较强强强高高3.3.分子晶体与物质的类别分子晶体与物质的类别物质种类物质种类实例实例所有所有_H H2 2O O、NHNH3 3、CHCH4 4等等部分部分_卤素卤素(X(X2 2) )、O O2 2、N N2 2、白磷、白磷(P(P4 4) )、硫、硫(S(S8 8) )等等部分部分_COCO2 2、P P4 4O O1010、SOSO2 2、SOSO
11、3 3等等几乎所有的几乎所有的_HNOHNO3 3、H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4、H H2 2SiOSiO3 3等等绝大多数绝大多数_苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物的晶体有机物的晶体4.4.三种典型的分子晶体的组成和结构三种典型的分子晶体的组成和结构(1)(1)碘晶体碘晶体 碘晶体的晶胞是一个长方体碘晶体的晶胞是一个长方体, ,在它的在它的_各有各有1 1个个I I2 2分子分子, ,每个每个晶胞中有晶胞中有_个个I I2 2分子。分子。I I2 2分子之间以分子之间以
12、_结合。结合。每个顶点和面心上每个顶点和面心上4 4范德华力范德华力(2)(2)干冰晶体干冰晶体 干冰中的干冰中的COCO2 2分子间只存在分子间只存在_,_,不存在不存在_。每个晶胞中有每个晶胞中有_个个COCO2 2分子分子,_,_个原子个原子; ;每个每个COCO2 2分子周围等距离紧邻的分子周围等距离紧邻的COCO2 2分子数为分子数为_个。个。干冰晶体中分子之间通过干冰晶体中分子之间通过_相结合相结合, ,熔化时分子内的化学键熔化时分子内的化学键_。范德华力范德华力氢键氢键4 412121212范德华力范德华力不断裂不断裂(3)(3)冰晶体冰晶体 水分子之间的主要作用力是水分子之间的
13、主要作用力是_,_,当然也存在当然也存在_。_有方向性有方向性, ,它的存在迫使在它的存在迫使在_的水分子与的水分子与_方向方向的的_个相邻水分子互相吸引。个相邻水分子互相吸引。氢键氢键范德华力范德华力氢键氢键四面体中心四面体中心四面体顶角四面体顶角4 4【想一想想一想】 (1) (1)晶体冰中水分子和氢键数目有什么关系晶体冰中水分子和氢键数目有什么关系? ?提示提示: :晶体冰中每个水分子可以与紧邻的晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4 4个水分子形成氢键个水分子形成氢键( (不是不是2 2个个););每个每个水分子平均形成水分子平均形成2 2个氢键个氢键( (不是不是4 4个个) )。(2)(
14、2)为什么说冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似为什么说冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似? ?提示提示: :冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似, ,每个晶胞平均拥有每个晶胞平均拥有8 8个水分子。个水分子。晶体中晶体中C C、O O均采用均采用spsp3 3杂化杂化, ,均与均与4 4个其他原子形成四面体结构单元个其他原子形成四面体结构单元, ,因此因此, ,冰晶冰晶胞的结构与金刚石的晶胞结构有一定的相似性。胞的结构与金刚石的晶胞结构有一定的相似性。学习任务三晶体结构的复杂性学习任务三晶体结构的复杂性任务驱动任务驱动: :石墨同层中所有碳原子都以共价键相连石墨
15、同层中所有碳原子都以共价键相连, ,构成平面网状结构构成平面网状结构, ,这类似共价晶体这类似共价晶体的结构特点的结构特点, ,层与层之间有范德华力相连层与层之间有范德华力相连, ,这类似于分子晶体这类似于分子晶体, ,石墨中有自由电石墨中有自由电子子, ,能导电能导电, ,这又类似于金属晶体这又类似于金属晶体, ,那么石墨属于什么晶体那么石墨属于什么晶体? ?1.1.石墨晶体石墨晶体晶体模型晶体模型结构特点结构特点(1)(1)石墨晶体是石墨晶体是_结构结构, ,在每一层内在每一层内, ,每个每个C C原子与其他原子与其他3 3个个C C原子以共价键结合原子以共价键结合, ,形成无限的形成无限
16、的_形平面网状结构。每个形平面网状结构。每个C C原子还有原子还有1 1个未参与杂化的个未参与杂化的2p2p轨道并含有轨道并含有1 1个未成对电子个未成对电子, ,能形成能形成遍及整个平面的遍及整个平面的_键。键。(2)C(2)C原子采取原子采取_杂化杂化,C,CC C键之间的夹角为键之间的夹角为_。(3)(3)层与层之间以层与层之间以_结合结合层状层状六边六边大大spsp2 2120120范德华力范德华力晶体类型晶体类型石墨中既含有石墨中既含有_,_,又有又有_,_,同时还有同时还有_的特的特性性, ,因此石墨属于因此石墨属于_晶体晶体物理性质物理性质熔点熔点_、质软、质软、_导电导电共价键
17、共价键范德华力范德华力金属键金属键混合型混合型高高易易【想一想想一想】(1)(1)石墨晶体为什么具有导电性石墨晶体为什么具有导电性? ?提示提示: :石墨晶体中每个石墨晶体中每个C C原子未参与杂化的轨道中含有原子未参与杂化的轨道中含有1 1个未成对电子个未成对电子, ,能形成能形成遍及整个平面的大遍及整个平面的大键键, ,由于电子可以在整个六边形网状平面上运动由于电子可以在整个六边形网状平面上运动, ,因此石因此石墨沿平行的层能导电。墨沿平行的层能导电。(2)(2)稀有气体由单原子构成稀有气体由单原子构成, ,它属于共价晶体吗它属于共价晶体吗? ?提示提示: :不是不是, ,它属于分子晶体。
18、它属于分子晶体。(3)(3)石墨为什么很软石墨为什么很软? ?提示提示: :石墨为层状结构石墨为层状结构, ,各层之间是范德华力结合各层之间是范德华力结合, ,容易滑动容易滑动, ,所以石墨很软。所以石墨很软。(4)(4)石墨的熔沸点为什么很高石墨的熔沸点为什么很高( (高于金刚石高于金刚石)?)?提示提示: :原因之一原因之一: :石墨各层均为平面网状结构石墨各层均为平面网状结构, ,碳原子之间既有碳原子之间既有C CC C键又有大键又有大键键, ,故熔沸点很高。由于金刚石内只有故熔沸点很高。由于金刚石内只有C CC C键没有大键没有大键键, ,所以石墨的熔点高所以石墨的熔点高于金刚石。于金
19、刚石。2.2.黑磷晶体黑磷晶体晶体模型晶体模型 结构特点结构特点(1)(1)正交晶型黑磷晶体是正交晶型黑磷晶体是_结构结构, ,在每一层内在每一层内, ,每个每个P P原子与原子与其他其他3 3个个P P原子相连原子相连, ,形成二维形成二维_结构。结构。(2)(2)层间依靠范德华力结合层间依靠范德华力结合, ,二维的单层黑磷又称二维的单层黑磷又称_。晶体类型晶体类型黑磷中既含有黑磷中既含有_,_,又有又有_,_,同时还有同时还有_的特的特性性, ,因此黑磷属于因此黑磷属于_晶体晶体物理性质物理性质熔点熔点_、导电、导电层状层状褶皱蜂巢型褶皱蜂巢型磷烯磷烯共价键共价键范德华力范德华力金属键金属
20、键混合型混合型低低3.3.结构复杂的晶体结构复杂的晶体硅酸钠晶体硅酸钠晶体 晶体模型晶体模型 结构特点结构特点硅酸钠固体中硅酸钠固体中_单个的简单单个的简单 ,Si,Si通过共价键与通过共价键与4 4个个O O原子相连原子相连, ,形成形成_。硅氧四面体通过共用顶角硅氧四面体通过共用顶角O O原子而连成较大原子而连成较大的的_,_,带负电的带负电的_与金属阳离子以与金属阳离子以_相互作用。相互作用。 晶体类型晶体类型结构复杂的结构复杂的_其他结构复杂的晶体其他结构复杂的晶体举例举例 BaTiO BaTiO3 3、CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3OHOH、由、由 和和PbPb2+2+
21、、SnSn2+2+及及ClCl- -、BrBr- -、I I- -组成的材料组成的材料硅氧四硅氧四面体面体 单元单元 单元单元离子键离子键离子晶体离子晶体23SiO23SiO不存在不存在23SiO33CH NH课堂合作探究课堂合作探究探究任务一四种晶体类型的比较探究任务一四种晶体类型的比较【图片情境图片情境】如图为晶体结构模型如图为晶体结构模型: : 【问题探究问题探究】1.1.观察金刚石和二氧化硅的结构模型讨论观察金刚石和二氧化硅的结构模型讨论:1 mol C:1 mol C组成的金刚石中含有多少组成的金刚石中含有多少摩尔摩尔C CC C键键?1 mol SiO?1 mol SiO2 2晶体
22、中含有多少摩尔晶体中含有多少摩尔SiSiO O键键? ?金刚石晶体中金刚石晶体中C C原子数目原子数目与与C CC C键数目之比为多少键数目之比为多少? ?提示提示: :2,4,122,4,12。在金刚石晶体中。在金刚石晶体中,1,1个个C C原子与原子与4 4个个C C原子形成原子形成4 4个个C CC C键键, ,而每而每2 2个个C C原子之间才形成一个键原子之间才形成一个键, ,所以所以1 mol C1 mol C形成的形成的C CC C键个数为键个数为4 4 mol=2 mol, mol=2 mol,金刚石晶体中金刚石晶体中C C原子个数与原子个数与C CC C键数之比为键数之比为1
23、212。SiOSiO2 2晶体结构相当于将金刚晶体结构相当于将金刚石中的石中的C C原子全都改换为原子全都改换为SiSi原子原子, ,同时在同时在SiSiSiSi键中间增添一个键中间增添一个O O原子原子, ,所以所以1 mol SiO1 mol SiO2 2晶体中含有晶体中含有4 mol Si4 mol SiO O键。键。122.2.为什么共价晶体结构比金属晶体和离子晶体结构松散为什么共价晶体结构比金属晶体和离子晶体结构松散, ,但却比金属晶体和离但却比金属晶体和离子晶体有更强的稳定性子晶体有更强的稳定性? ?提示提示: :共价键具有方向性和饱和性共价键具有方向性和饱和性, ,使共价晶体中某
24、个原子周围结合的其他原使共价晶体中某个原子周围结合的其他原子是有限的子是有限的, ,因此比较松散。由于整个晶体中各原子都以强作用力共价键相互因此比较松散。由于整个晶体中各原子都以强作用力共价键相互结合结合, ,且构成了空间网状结构且构成了空间网状结构, ,所以共价晶体更稳定。所以共价晶体更稳定。3.3.所有分子晶体中是否均存在化学键所有分子晶体中是否均存在化学键? ?提示提示: :不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键, ,如如N N2 2、H H2 2O O、SOSO2 2等分等分子内部都有共价键子内部都有共价键, ,而稀有气体为单原子分子而
25、稀有气体为单原子分子, ,分子内部无化学键分子内部无化学键, ,分子之间以分子之间以范德华力结合范德华力结合, ,所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。4.4.为什么液态水变为冰时为什么液态水变为冰时, ,体积膨胀体积膨胀, ,密度减小密度减小? ? 提示提示: :冰晶体中主要是水分子依靠氢键而形成的冰晶体中主要是水分子依靠氢键而形成的, ,因氢键具有一定的方向性因氢键具有一定的方向性, ,使使水分子间的间距比较大水分子间的间距比较大, ,有很大空隙有很大空隙, ,比较松散。所以水结成冰后比较松散。所以水结成冰后, ,体积膨胀体积膨胀, ,密度
26、减小。密度减小。【探究总结探究总结】1.1.四种晶体类型的组成与性质比较四种晶体类型的组成与性质比较离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体构成晶体的构成晶体的粒子粒子阴、阳离子阴、阳离子原子原子分子分子金属阳离金属阳离子和自由子和自由电子电子粒子间的作粒子间的作用用离子键离子键共价键共价键分子间作分子间作用力用力( (范德范德华力或氢华力或氢键键) )金属键金属键离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体溶解性溶解性多数易溶多数易溶一般不溶一般不溶相似相溶相似相溶一般不溶一般不溶于水于水, ,少数少数与水反应与水反应机械加工性机械加工性不良不良不
27、良不良不良不良优良优良延展性延展性差差差差差差优良优良确定作用力确定作用力强弱的一般强弱的一般判断方法判断方法晶格能晶格能键长键长( (原原子半径子半径) )组成结构相似组成结构相似时时, ,比较相对分比较相对分子质量子质量离子半径、价电子离子半径、价电子数数离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体熔、沸点熔、沸点较高较高很高很高较低较低差别较大差别较大( (汞常温汞常温下为液态下为液态, ,钨溶点钨溶点为为3 410)3 410)硬度硬度略硬而脆略硬而脆很大很大较小较小差别较大差别较大导电性导电性不良导体不良导体( (熔熔化后或溶于化后或溶于水导电水导电) )不良导体
28、不良导体( (个别为个别为半导体半导体) )不良导体不良导体( (部分部分溶于水发生电溶于水发生电离后导电离后导电) )良导体良导体2.2.四种晶体的结构特征四种晶体的结构特征(1)(1)离子晶体的结构特征离子晶体的结构特征离子键无方向性和饱和性离子键无方向性和饱和性, ,在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可在离子晶体中阴、阳离子与异电性离子接触尽可能采用最密堆积能采用最密堆积, ,可以看作是不等径圆球密堆积。可以看作是不等径圆球密堆积。构成微粒构成微粒: :阴离子和阳离子阴离子和阳离子, ,离子晶体中不存在单个分子。离子晶体中不存在单个分子。(2)(2)金属晶体的结构特征金属晶体的结构
29、特征由于自由电子为整个金属所共有由于自由电子为整个金属所共有, ,所以金属键没有方向性和饱和性所以金属键没有方向性和饱和性, ,从而导致从而导致金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大金属晶体最常见的结构型式具有堆积密度大, ,原子配位数高原子配位数高, ,能充分利用空间能充分利用空间等特点。等特点。 (3) (3)共价晶体的结构特征共价晶体的结构特征在共价晶体中在共价晶体中, ,各原子均以共价键结合各原子均以共价键结合, ,因为共价键有方向性和饱和性因为共价键有方向性和饱和性, ,所以所以中心原子周围的原子数目是有限的中心原子周围的原子数目是有限的, ,原子不采取密堆积方式。原子不采取密堆积方
30、式。共价晶体的组成微粒是原子共价晶体的组成微粒是原子, ,不存在单个分子不存在单个分子, ,其化学式仅代表原子的个数其化学式仅代表原子的个数比。比。空间构型空间构型: :空间网状结构。空间网状结构。(4)(4)分子晶体的结构特征分子晶体的结构特征分子间不存在氢键的分子晶体分子间不存在氢键的分子晶体, ,由于范德华力没有方向性和饱和性由于范德华力没有方向性和饱和性, ,所以分所以分子尽可能采取密堆积方式。子尽可能采取密堆积方式。分子间存在氢键的分子晶体分子间存在氢键的分子晶体, ,由于氢键具有方向性和饱和性由于氢键具有方向性和饱和性, ,所以分子不能所以分子不能采取密堆积方式。采取密堆积方式。【
31、探究训练探究训练】下表列举了几种物质的性质下表列举了几种物质的性质, ,据此判断属于分子晶体的是据此判断属于分子晶体的是_。物质物质性质性质X X熔点为熔点为10.31 ,10.31 ,液态不导电液态不导电, ,水溶液导电水溶液导电Y Y易溶于易溶于CClCCl4 4, ,熔点为熔点为11.2 ,11.2 ,沸点为沸点为44.8 44.8 Z Z常温下为气态常温下为气态, ,极易溶于水极易溶于水, ,溶液溶液pH7pH7W W常温下为固体常温下为固体, ,加热变为紫红色蒸气加热变为紫红色蒸气, ,遇冷变为紫黑色固体遇冷变为紫黑色固体M M熔点为熔点为1 170 ,1 170 ,易溶于水易溶于水
32、, ,水溶液导电水溶液导电N N熔点为熔点为97.81 ,97.81 ,质软质软, ,导电导电, ,密度密度0.97 g0.97 gcmcm-3-3【解题指南解题指南】(1)(1)共价晶体的熔、沸点不一定高于金属晶体和离子晶体。如共价晶体的熔、沸点不一定高于金属晶体和离子晶体。如MgO(2 800 )SiOMgO(2 800 )SiO2 2(1 713 )(1 713 )、钨、钨(3 410 )SiO(3 410 )SiO2 2(1 713 )(1 713 )。(2)(2)平面网状结构的晶体不属于共价晶体。平面网状结构的晶体不属于共价晶体。(3)(3)共价晶体中只存在共价键共价晶体中只存在共价
33、键, ,不存在离子键和范德华力。不存在离子键和范德华力。(4)(4)稀有气体原子组成的晶体不是共价晶体。稀有气体原子组成的晶体不是共价晶体。【解析解析】分子晶体熔、沸点一般比较低分子晶体熔、沸点一般比较低, ,硬度较小硬度较小, ,固态不导电。所有在常温固态不导电。所有在常温下呈气态、液态的物质下呈气态、液态的物质( (除汞外除汞外) )、易升华的固体物质都属于分子晶体。、易升华的固体物质都属于分子晶体。M M的熔的熔点高点高, ,肯定不是分子晶体肯定不是分子晶体;N;N是金属钠的性质是金属钠的性质; ;其余其余X X、Y Y、Z Z、W W均为分子晶体。均为分子晶体。答案答案: :X X、Y
34、 Y、Z Z、W W探究任务二四种晶体的熔、沸点比较探究任务二四种晶体的熔、沸点比较【科学情境科学情境】科学研究表明科学研究表明, ,约约3030亿年前亿年前, ,在地壳下在地壳下200 km200 km左右的地幔中处在高温、高压左右的地幔中处在高温、高压岩浆中的碳元素岩浆中的碳元素, ,逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时, ,金刚金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却, ,形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质石具有诸多不同凡响的优良性质: :熔点
35、高熔点高(3 500 ),(3 500 ),不导电不导电, ,硬度极高。而硬度极高。而干冰容易气化干冰容易气化, ,碘晶体容易升华。碘晶体容易升华。【问题探究问题探究】1.1.分子晶体和共价晶体的构成微粒相同吗分子晶体和共价晶体的构成微粒相同吗? ?提示提示: :不同。分子晶体为分子不同。分子晶体为分子, ,共价晶体为原子。共价晶体为原子。2.2.分子晶体和共价晶体受热熔化时克服微粒间作用力相同吗分子晶体和共价晶体受热熔化时克服微粒间作用力相同吗? ?提示提示: :不同不同, ,前者为分子间作用力前者为分子间作用力, ,后者为共价键。后者为共价键。3. 3. 一般情况下分子晶体的熔点为什么比离
36、子晶体和共价晶体低一般情况下分子晶体的熔点为什么比离子晶体和共价晶体低? ?AlClAlCl3 3SiClSiCl4 4晶体硼晶体硼金刚石金刚石晶体硅晶体硅熔点熔点/194194-70-702 5732 5733 5003 5001 4121 412沸点沸点/18118157572 8232 8234 8274 8272 3552 355提示提示: :原子、离子晶体的微粒通过化学键构成原子、离子晶体的微粒通过化学键构成, ,所以熔点高、硬度大所以熔点高、硬度大; ;而分子晶而分子晶体则是通过分子间作用力构成体则是通过分子间作用力构成, ,熔化时熔化时, ,破坏的只是分子间作用力破坏的只是分子间
37、作用力, ,分子内的化分子内的化学键并未破坏学键并未破坏, ,故分子晶体的熔点通常较低。故分子晶体的熔点通常较低。【探究总结探究总结】晶体熔、沸点高低的比较晶体熔、沸点高低的比较1.1.晶体类型不同晶体类型不同一般为共价晶体一般为共价晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高( (如钨如钨),),有的很低有的很低( (如汞如汞) )。理由理由: :共价晶体的熔、沸点与共价键有关共价晶体的熔、沸点与共价键有关, ,离子晶体的熔、沸点与离子键有关离子晶体的熔、沸点与离子键有关, ,金属晶体的熔、沸点与金属键有关金属晶体的熔、沸点与金属键有关,
38、,分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。化学键的作用力远大于分子间作用力。化学键的作用力远大于分子间作用力。2.2.晶体类型相同晶体类型相同(1)(1)共价晶体共价晶体一般来说一般来说, ,对结构相似的共价晶体来说对结构相似的共价晶体来说, ,键长越短键长越短, ,键能越大键能越大, ,晶体的熔、沸点晶体的熔、沸点越高。例如越高。例如: :金刚石金刚石(C(CC)C)二氧化硅二氧化硅(Si(SiO)O)碳化硅碳化硅(Si(SiC)C)晶体硅晶体硅(Si(SiSi)Si)。(2)(2)离子晶体离子晶体离子所带电荷越多离子所带电荷越多, ,离子半径越小离子半径
39、越小, ,则离子键越强则离子键越强, ,熔、沸点越高。如熔熔、沸点越高。如熔点点:MgONaClCsCl:MgONaClCsCl。(3)(3)金属晶体金属晶体金属原子的价电子数越多金属原子的价电子数越多, ,半径越小半径越小, ,金属键越强金属键越强, ,熔、沸点越高。如熔熔、沸点越高。如熔点点:AlMgNa:AlMgNa。(4)(4)分子晶体分子晶体若分子间有氢键若分子间有氢键, ,则分子间作用力比结构相似的同类晶体大则分子间作用力比结构相似的同类晶体大, ,故熔、沸点较故熔、沸点较高。如高。如HFHI;NHHFHI;NH3 3PHPH3 3;H;H2 2OHOH2 2TeTe。组成和结构相
40、似的分子晶体组成和结构相似的分子晶体, ,一般相对分子质量越大一般相对分子质量越大, ,范德华力越大范德华力越大, ,熔、沸熔、沸点越高。如点越高。如I I2 2BrBr2 2ClCl2 2FF2 2;SnH;SnH4 4GeHGeH4 4SiHSiH4 4CHCH4 4。组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质( (相对分子质量接近相对分子质量接近),),分子的极性越大分子的极性越大, ,范德华力范德华力越大越大, ,熔、沸点越高。如熔、沸点越高。如CONCON2 2。同类别的同分异构体同类别的同分异构体, ,支链越多支链越多, ,熔、沸点越低。如正戊烷熔、沸点越低。如正戊烷 异戊烷异戊
41、烷 新戊烷。新戊烷。状态不同的物质在相同条件下状态不同的物质在相同条件下, ,熔、沸点熔、沸点: :固体固体 液体液体 气体。例如气体。例如:SHgO:SHgO2 2。【典例典例】化学探究小组根据指导教师的要求查阅资料化学探究小组根据指导教师的要求查阅资料, ,列出了下表中物质的熔列出了下表中物质的熔点点, ,回答有关问题。回答有关问题。物质物质NaFNaFNaClNaClNaBrNaBrNaINaI熔点熔点/995995801801755755651651物质物质SiFSiF4 4SiClSiCl4 4SiBrSiBr4 4SiISiI4 4熔点熔点/-90.4-90.4-70.4-70.4
42、5.25.2120120物质物质NaClNaClKClKClRbClRbClCsClCsCl熔点熔点/801801776776715715646646物质物质SiClSiCl4 4GeClGeCl4 4SnClSnCl4 4PbClPbCl4 4熔点熔点/-70.4-70.4-49.5-49.5-36.2-36.2-15-15(1)(1)卤化钠及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的卤化钠及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_有关有关, ,随着随着_的增大的增大, ,熔点依次降低。熔点依次降低。(2)(2)硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅
43、的氯化物的熔点与_有关有关, ,随着随着_的增大的增大,_,_增大增大, ,故熔、沸点依次升高。故熔、沸点依次升高。(3)(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多, ,这与这与_有关有关, ,因为一般因为一般_比比_熔点高。熔点高。【解题指南解题指南】晶体熔、沸点比较的两个晶体熔、沸点比较的两个“首先首先”(1)(1)晶体熔、沸点比较时应先分析晶体类型。晶体熔、沸点比较时应先分析晶体类型。(2)(2)分子晶体熔、沸点比较时应先判断分子间是否存在氢键。分子晶体熔、沸点比较时应先判断分子间是否存在氢键。【解析解析】分析表中物质及熔点规律分析
44、表中物质及熔点规律, ,将物质晶体类型合理分类将物质晶体类型合理分类, ,由同类晶型熔由同类晶型熔点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。答案答案: :(1)(1)半径半径半径半径(2)(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)(3)晶体类型离子晶体分子晶体晶体类型离子晶体分子晶体【易错提醒易错提醒】(1)(1)某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。某些离子晶体的熔点高于某些共价晶体的熔点。 (2)(2)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属
45、熔点较低。(3)(3)个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨个别金属的熔点高于某些共价晶体的熔点。如钨(3 410 ) (3 410 ) SiOSiO2 2(1 713 )(1 713 )。(4)(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。合金的熔点一般低于成分金属的熔点。【探究训练探究训练】1.1.透明高硬度防弹铝材料透明高硬度防弹铝材料( (化学式为化学式为AlON)AlON)硬度为石英玻璃的硬度为石英玻璃的4 4倍。氮氧化铝倍。氮氧化铝(AlON)(AlON)属共价晶体属共价晶体, ,是一种超强透明材料。下列描述错误的是是一种超强透明材料。下列描述错误的是( () )A.AlONA.Al
46、ON和石英的化学键类型相同和石英的化学键类型相同B.AlONB.AlON和石英晶体类型相同和石英晶体类型相同C.AlONC.AlON和和AlAl2 2O O3 3的化学键类型不同的化学键类型不同D.AlOND.AlON和和AlAl2 2O O3 3晶体类型相同晶体类型相同【解析解析】选选D D。AlONAlON与石英与石英(SiO(SiO2 2) )均为共价晶体均为共价晶体, ,所含化学键均为共价键所含化学键均为共价键, ,故故A A、B B项正确项正确;Al;Al2 2O O3 3是离子晶体是离子晶体, ,晶体中含离子键晶体中含离子键, ,不含共价键不含共价键, ,故故C C项正确、项正确、
47、D D项错误。项错误。2.(20202.(2020日照高二检测日照高二检测) )下列关于物质熔点的排列顺序下列关于物质熔点的排列顺序, ,不正确的是不正确的是( () )A.HIHBrHClHFA.HIHBrHClHFB.CIB.CI4 4CBrCBr4 4CClCCl4 4CFCF4 4C.NaClNaBrKBrC.NaClNaBrKBrD.D.金刚石金刚石 碳化硅碳化硅 晶体硅晶体硅【解析解析】选选A A。A A中为分子晶体中为分子晶体, ,但由于但由于HFHF分子间存在氢键分子间存在氢键, ,故故HFHF的熔点出现反的熔点出现反常常, ,错误错误;B;B中也为分子晶体中也为分子晶体, ,
48、按相对分子质量由大到小排列按相对分子质量由大到小排列, ,正确正确;C;C中为离子晶中为离子晶体体, ,离子半径离子半径r(Clr(Cl- -)r(Br)NaBr,NaClNaBr,而阳离子而阳离子r(Nar(Na+ +)r(K)KBr,NaBrKBr,正确正确;D;D中为共价晶体中为共价晶体, ,按键长可知按键长可知, ,正确。正确。3.(20203.(2020潍坊高二检测潍坊高二检测) )下表是某些共价晶体的熔点和硬度下表是某些共价晶体的熔点和硬度: :分析表中的数据分析表中的数据, ,判断下列叙述正确的是判断下列叙述正确的是( () )构成共价晶体的原子种类越多构成共价晶体的原子种类越多
49、, ,晶体的熔点越高构成共价晶体的原子间晶体的熔点越高构成共价晶体的原子间的共价键键能越大的共价键键能越大, ,晶体的熔点越高构成共价晶体的原子的半径越大晶体的熔点越高构成共价晶体的原子的半径越大, ,晶晶体的硬度越大构成共价晶体的原子的半径越小体的硬度越大构成共价晶体的原子的半径越小, ,晶体的硬度越大晶体的硬度越大A.A. B.B.C.C. D.D.共价晶体共价晶体金刚石金刚石氮化硼氮化硼碳化硅碳化硅石英石英硅硅锗锗熔点熔点/3 9003 9003 0003 0002 7002 7001 7101 7101 4101 4101 2111 211硬度硬度10109.59.59.59.57 7
50、6.56.56.06.0【解析解析】选选D D。共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能。共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关有关, ,而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。1.(20201.(2020青岛高二检测青岛高二检测) )将将SiClSiCl4 4与过量的液氨反应可生成化合物与过量的液氨反应可生成化合物Si(NHSi(NH2 2) )4 4。将。将该化合物在无氧条件下高温灼烧该化合物在无氧条件下高温灼烧, ,可得到氮化硅可得到氮化硅(Si(Si3 3N N4 4) )固体固体, ,氮化硅是一种新型氮化硅
