高中化学专题1微观结构与物质的多样性第3单元从微观结构看物质的多样性第2课时教学案苏教版必修2.docx

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高中化学专题1微观结构与物质的多样性第3单元从微观结构看物质的多样性第2课时教学案苏教版必修2

第2课时　不同类型的晶体

[学习目标定位]　1.熟知晶体的类型及其分类依据，学会判断晶体类型的方法。

2.知道晶体类型与物质性质的关系，会比较晶体的熔、沸点。

一、不同类型的晶体结构

1．晶体

（1）晶体具有规则的几何外形，构成晶体的微粒有离子、分子、原子。

（2）常见的晶体类型有离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。

（3）晶体有固定的熔、沸点。

2.下图为氯化钠晶体结构示意图，回答下列问题：

（1）构成氯化钠晶体的微粒是Na＋和Cl－，微粒间的相互作用力是离子键，晶体类型是离子晶体。

（2）氯化钠晶体中不存在氯化钠分子，所以NaCl不表示氯化钠的分子式，仅表示在NaCl晶体中钠离子与氯离子的个数比是1∶1。

3．下图为干冰晶体结构示意图。

回答下列问题：

（1）构成干冰晶体的微粒是CO2分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力，晶体类型是分子晶体。

（2）干冰汽化时只需克服分子间作用力，对其分子内的共价键无影响。

4．下图为石英晶体结构示意图。

回答下列问题：

（1）构成石英晶体的微粒是Si原子和O原子。

微粒间的相互作用力是共价键，晶体类型是原子晶体。

（2）在石英晶体中，每个硅原子与4个氧原子结合，每个氧原子形成2个Si—O键。

（3）石英晶体的空间结构是正四面体型的空间网状结构。

（4）在石英晶体中，不存在SiO2分子，SiO2表示的意义是晶体中硅原子与氧原子的个数比为1∶2。

1.根据晶体结构判断晶体类型

（1）先看晶体结构微粒种类：

离子、分子、原子。

（2）再看微粒间的相互作用力：

离子键、分子间作用力、共价键。

2．物质类别与晶体类型

（1）离子化合物（强碱和大多数盐）都是离子晶体；

（2）共价分子（单质或化合物）是分子晶体；

（3）常见的原子晶体，如二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。

1．在下列有关晶体的叙述中，错误的是（　　）

A．离子晶体中一定含有离子键

B．原子晶体中，只存在共价键

C．构成分子晶体的物质中不存在共价键

D．稀有气体的原子易形成分子晶体

答案　C

解析　化学键与晶体类型往往是一起考查的，注意理解化学键与物质类别的关系。

如含有离子键的晶体一定是离子晶体等。

2．下列各晶体中，含有的化学键类型相同且晶体类型也相同的一组是（　　）

A．SiO2和SO2B．SiO2和NaCl

C．NaCl和HClD．CCl4和CH4

答案　D

解析　SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键，除SiO2外形成的晶体为分子晶体；SiO2形成的晶体为原子晶体，NaCl形成的晶体为离子晶体。

思维启迪　原子晶体和分子晶体中不可能有离子键，离子晶体中可能有共价键；原子晶体和离子晶体中不可能存在分子间作用力。

二、不同类型晶体的特征

1．请分析下表中所列的几种晶体的熔点、硬度，指出它们各属于哪一类晶体，并归纳出各类晶体性质的特点。

晶体

氯化钠

氯化钡

金刚石

二氧化硅

硫

白磷

熔点/℃

801

1560

>3550

1723

112.8

44.1

硬度

较硬

较硬

很硬

硬而脆

脆

软

晶体类型

离子晶体

原子晶体

分子晶体

晶体特性

熔点较高

硬度较大

熔点很高

硬度很大

熔点较低

硬度较小

2．不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何？

答案　一般地，晶体熔点、硬度的大小顺序为原子晶体>离子晶体>分子晶体。

3．为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异？

答案　原子晶体、离子晶体、分子晶体中的结构微粒间的相互作用力分别为共价键、离子键、分子间作用力，且依次减弱，这就决定了要改变微粒的位置或状态所需能量的多少，也就造成了性质上的差异。

因此，一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体>离子晶体>分子晶体。

　晶体熔、沸点的比较

（1）若晶体类型不同时，一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体。

（2）若晶体类型相同时：

①离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，熔、沸点越高。

②原子晶体中，原子的半径越小，共价键的键长越短，熔、沸点越高。

③分子晶体中若分子结构相似，相对分子质量越大，熔、沸点越高（若形成氢键，其熔、沸点反常高）。

3．分子晶体的熔点通常都在200℃以下，下列数据是对应物质的熔点。

据此作出的下列判断中正确的是（　　）

物质

熔点/℃

Na2O

920

NaCl

801

AlF3

1291

AlCl3

190

BCl3

－107

Al2O3

2073

CO2

－57

SiO2

1723

A.NaCl晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键

B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体

C．碳和硅是同一主族，故CO2和SiO2的晶体类型相同

D．两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体

答案　A

解析　A项，NaCl晶体属于离子晶体，吸收的热量用于破坏离子键，故A正确；B项，表中AlCl3、BCl3和干冰的熔点都在200℃以下，都属于分子晶体，故B错误；C项，C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故C错误；D项，氧化钠、氯化钠属于离子晶体，但AlCl3属于分子晶体，故D错误。

4．下列有关晶体的说法中，正确的是（　　）

A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

B．原子晶体中共价键越强，其熔点越高

C．冰融化时，水分子中的共价键发生断裂

D．氯化钠熔化时离子键没被破坏

答案　B

解析　分子间作用力主要影响物质的物理性质，而与分子的稳定性无关，分子的稳定性取决于构成分子的化学

键的强弱，故A不正确；原子晶体熔、沸点的高低，取决于晶体内共价键的强弱，所以B正确；冰融化时，克服的是分子间作用力，而不是共价键，C不正确；NaCl是离子晶体，熔化时Na＋和Cl－之间的距离发生变化，晶体中的离子键被破坏，D错误。

1．离子晶体、分子晶体、原子晶体比较

晶体类型

离子晶体

分子晶体

原子晶体

结构微粒

阴、阳离子

分子

原子

微粒间作用

离子键

分子间作用力

共价键

主要特性

熔、沸点较高略硬而脆

熔、沸点低硬度小

熔、沸点很高硬度很大

导电性

熔化或溶于水导电

部分溶于水导电

不导电

2.金属单质（如铜、铝等）为金属晶体，其结构微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的相互作用力是金属键，其晶体具有良好导电性的原因是晶体中含有自由电子。

1．下列不属于晶体的特点的是（　　）

A．具有规则的几何外形

B．具有固定的沸点

C．具有固定的熔点

D．一定是无色透明的固体

答案　D

2．下列化学式表示物质分子的是（　　）

A．Na2SO4B．SiO2C．H2SO4D．Al

答案　C

解析　在四种晶体中，只有分子晶体才存在真正的分子，四个选项中只有H2SO4是分子晶体。

3．氮氧化铝（AlON）属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是（　　）

A．AlON和石英的化学键类型相同

B．AlON和石英晶体类型相同

C．AlON和Al2O3的化学键类型不同

D．AlON和Al2O3晶体类型相同

答案　D

解析　本题考查化学键、物质结构的相关知识，意在考查学生对晶体类型和化学键等概念的掌握。

AlON与石英（SiO2）均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故A、B正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故C项正确、D项错误。

4．下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确的是（　　）

A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅

B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4

C．MgO＞O2＞N2＞H2O

D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠

答案　B

解析　A中同属原子晶体，熔、沸点高低主要看共价键强弱，显然晶体硅＜碳化硅，A错误；B中都是组成结构相似的分子晶体，熔、沸点高低取决于相对分子质量的大小，B正确；C中水在常温下是液体，很明显H2O＞O2＞N2，C错误；D中生铁为铁合金，熔点低于纯铁，错误。

5．

（1）①NaCl、②干冰、③冰、④Na2O2、⑤白磷（P4）、⑥硫黄、⑦Na2CO3

以上物质中属于离子晶体的是________（填序号，下同）；属于分子晶体的是________。

（2）氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点963℃，沸点1560℃。

它可能属于________晶体。

答案　

（1）①④⑦　②③⑤⑥　

（2）离子

解析　

（1）NaCl、Na2O2、Na2CO3均为离子化合物，形成离子晶体；干冰、冰、白磷、硫黄均由分子构成，形成分子晶体。

（2）据BaCl2的性质可知BaCl2应为离子晶体。

[基础过关]

题组一　晶体的结构微粒及其相互作用

1．下列说法错误的是（　　）

A．含有离子键的晶体一定是离子晶体

B．离子晶体中一定不含共价键

C．Na2O和SiO2的晶体中都不存在单个分子

D．干冰与氖晶体熔化时克服的微粒间的作用力的类型相同

答案　B

解析　不是能写出化学式的物质中就存在分子，例如离子晶体、原子晶体中都不存在分子。

干冰与氖晶体都是分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力。

2．下表列出的对晶体的说明中，错误的是（　　）

选项

A

B

C

D

晶体名称

碘化钾

干冰

石墨

碘

晶体中的粒子

阴、阳离子

分子

原子

分子

粒子间的作用

离子键

分子间作用力

共价键

分子间作用力

答案　C

解析　干冰和碘都是分子晶体，熔化时克服分子间作用力；石墨是混合型晶体，呈层状结构，层与层之间为分子间作用力，碳原子与碳原子之间形成共价键，熔化时两种作用力都需克服，故C错。

3．下列说法正确的是（　　）

A．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1

B．只有非金属元素之间才能形成共价化合物

C．分子晶体中一定含有共价键，离子晶体不可能存在共价键

D．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子答案　D

解析　A项中Na2O2的电子式为Na＋[

2－Na＋，晶体中阴、阳离子数目之比为1∶2，不是1∶1，A项错误；B项中如BeCl2和AlCl3均为共价化合物，B项错误；C项中稀有气体元素的原子本身已达到稳定结构，当其呈现晶体状态时，没有共价键，只存在分子间作用力，离子晶体中也可能存在共价键，如过氧化钠，故C项也错误；D项晶体中只要有阴离子存在，那么就一定存在阳离子，故D项正确。

题组二　晶体类型的判断

4．下列物质属于分子晶体的化合物的是（　　）

A．石英B．氯化钠

C．干冰D．钠

答案　C

5．下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是（　　）

A．Na2O和SiO2熔化B．冰和金刚石熔化

C．氯化钠和蔗糖熔化D．碘和干冰升华

答案　D

解析　A项，Na2O熔化克服离子键、SiO2熔化克服共价键，类型不同，故A错误；B项，冰是分子晶体、金刚石是原子晶体，晶体类型不同，克服的作用力不同，故B错误；C项，氯化钠熔化克服离子键，蔗糖熔化克服分子间作用力，类型不同，故C错误；D项，碘和干冰均属于分子晶体，升华时均克服分子间作用力，类型相同，故D项正确。

6．下列说法一定正确的是（　　）

A．其水溶液导电的一定是离子晶体

B．固态导电的一定是金属晶体

C．共价化合物形成的晶体一定是分子晶体

D．固态不导电、熔融态导电的一定是离子晶体

答案　D

解析　部分分子晶体和离子晶体的水溶液能导电；石墨固体不是金属晶体，但能导电；固态不导电、熔融态导电是离子晶体区别于其他晶体的性质；共价化合物形成的晶体可能是分子晶体，如干冰，也可能是原子晶体，如石英。

题组三　晶体的性质比较

7．下列各组物质中前者的熔点高于后者的是（　　）

A．干冰与固态二硫化碳

B．NaCl晶体与KCl晶体

C．晶体硅与金刚石

D．干冰与碘晶体

答案　B

解析　离子半径Na＋KCl；原子半径C晶体硅。

8．下表给出几种氯化物的熔、沸点：

NaCl

MgCl2

CaCl2

SiCl4

熔点（℃）

801

712

782

－68

沸点（℃）

1465

1412

1600

57.6

则下列各项中与表中数据一致的有（　　）

①CaCl2属于离子晶体　②SiCl4是分子晶体　③1500℃时，NaCl可汽化　④MgCl2水溶液不能导电

A．仅①B．仅②

C．①②④D．①②③

答案　D

解析　熔、沸点的差异说明了晶体中微粒间作用力的不同，即晶体类型不同。

判断出晶体类型，然后根据各晶体的性质特点进行判断。

9．下列物质性质的变化规律，与化学键的强弱无关的是（　　）

A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高

B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱

C．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅

D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低

答案　A

解析　F2、Cl2、Br2、I2形成的晶体为分子晶体，熔化时仅破坏分子间作用力，与共价键无关，A正确；热稳定性是指物质受热分解的难易程度，而HX分解时要破坏H—X键，从HF到HI，其共价键强弱依次减小，故其稳定性减弱，B错误；由于金刚石中碳碳键的强度大于晶体硅中硅硅键的强度，因此金刚石的硬度、熔点、沸点较晶体硅高，C错误；NaX为离子晶体，熔化时破坏离子键，故D错误。

10．在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。

后来人们相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。

21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。

下列有关碳元素单质的说法错误的是（　　）

A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高

B．熔点：

C60

C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都是分子晶体，都是碳的同素异形体

D．金刚石、石墨晶体以非分子的粒子存在，属于原子晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质不互为同素异形体

答案　D

解析　石墨是一种介于原子晶体和分子晶体之间的过渡类型的晶体；金刚石、石墨、C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体。

[能力提升]

11．现有几组物质的熔点数据如表所示。

A组

B组

C组

D组

金刚石：

3550℃

Li：

181℃

HF：

－83℃

NaCl：

801℃

硅晶体：

1410℃

Na：

98℃

HCl：

－115℃

KCl：

776℃

硼晶体：

2300℃

K：

64℃

HBr：

－89℃

RbCl：

718℃

二氧化硅：

1723℃

Rb：

39℃

HI：

－51℃

CsCl：

645℃

请回答下列问题：

（1）A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是________。

（2）B组晶体共同的物质性质是________（填字母）。

A．有金属光泽B．导电性

C．导热性D．延展性

（3）C组中酸性最弱的是________，最不稳定的是________。

（4）D组晶体可能具有的性质是________（填字母）。

A．硬度小B．水溶液能导电

C．固体能导电D．熔融状态下能导电

答案　

（1）原子　共价键　

（2）ABCD　（3）HF　HI　（4）BD

解析　根据表中物质的熔点数据，结合晶体的熔、沸点规律可判断各晶体的类型，再根据各类晶体的组成和结构特点，即可解答有关问题。

（1）A组晶体熔点高，属于原子晶体，原子间通过共价键连接成空间网状结构。

（2）B组晶体都是金属单质（碱金属），有很多共同的性质，如有金属光泽、不透明、容易导电、导热、有延展性等。

（3）C组物质是卤化氢，从上往下，其稳定性减弱，氢卤酸的酸性增强。

（4）D组晶体是典型的离子晶体，属于电解质，在溶于水或熔融状态下能导电。

12．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D>C>A>B。

已知：

A、B处于同一周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。

试回答下列问题：

（1）这四种元素分别是（填名称）：

A________，B________，C________，D________。

（2）C的单质是________晶体，B的单质和D的单质在常温下反应的生成物属于________晶体。

答案　

（1）碳　氧　硅　钠　

（2）原子　离子

解析　

（1）C为主族元素且C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，故C位于第ⅣA族，D位于第ⅠA族。

因为A、B处于同一周期，A、C处于同一主族，原子半径C>A>B，则C位于第3周期，A、B位于第2周期。

故C为硅，A为碳，B为氧。

由于原子半径D>C，且D为短周期元素，故D为钠。

（2）Si的单质是原子晶体，O2和Na反应生成物Na2O属于离子晶体。

13．X、Y、Z是三种短周期元素。

已知三种元素的原子序数按X、Y、Z的顺序依次增大，且原子序数之和为33，最外层电子数之和为11。

在周期表中，X、Z上下相邻，Y、Z左右相邻。

（1）X、Y、Z的元素符号分别为________、________、________。

（2）Y的氧化物是________性氧化物。

（3）X和Z分别能与氧形成XO2和ZO2，XO2在固态时属于________晶体，ZO2在固态时属于________晶体。

（4）分别写出X、Y、Z的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：

____________________________，____________________，______________________。

答案　

（1）C　Al　Si　

（2）两　（3）分子　原子　

（4）CO2＋2OH－===CO

＋H2O　Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O　SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

解析　设Z的原子序数为x，则X的原子序数为x－8，Y的原子序数为x－1，可得（x－8）＋x＋（x－1）＝33，解得x＝14，所以X、Y、Z分别为C、Al、Si。

Y的氧化物是Al2O3，是两性氧化物，CO2固态时是分子晶体，SiO2是原子晶体。

14．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

熔点/℃

2852

2072

714

190（2.5

×105Pa）

沸点/℃

3600

2980

1412

182.7

请参考上述数据填空和回答问题：

（1）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。

为什么不用电解MgO的方法生产镁，也不用电解AlCl3的方法生产铝？

________________________________________________________________________。

（2）设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是______________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）因为MgO的熔点太高，电解MgO消耗能量多，经济效益低；AlCl3晶体为分子晶体，在熔融状态不电离，不导电，无法进行电解

（2）将MgCl2晶体、AlCl3晶体分别加热熔化并做熔融体的导电性实验。

若熔融体导电，则物质的晶体为离子晶体；若熔融体不导电，则物质的晶体为分子晶体

解析　本题应运用各种晶体的性质差异解答。

因为MgO的熔点远高于MgCl2，所以电解熔融的MgO需提供更多的能量，更高的温度，从而不易于操作。

从表中数据可以发现，AlCl3晶体的熔点很低，且沸点比熔点低，易升华，属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。