高中化学 专题1 第三单元第2课时 不同类型的晶体导学案 苏教版必修2.docx

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高中化学专题1第三单元第2课时不同类型的晶体导学案苏教版必修2

第2课时　不同类型的晶体

知识条目

必考要求

加试要求

1.NaCl、金刚石、足球烯、干冰、石英中微粒的空间排列方式及相互间作用力

a

a

2.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的形成方式

a

a

3.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的主要特性

a

能力要求

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．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．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合。

下列关于C3N4晶体的说法正确的是（　　）

A．C—N键是非极性共价键

B．C3N4晶体中C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长

C．C3N4燃烧过程包括共价键的断裂和生成

D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合

答案　C

解析　C—N键是由不同种原子形成的共价键，是极性共价键，A项错误；N的原子半径比C小，故C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，B项错误；化学反应的实质是旧键断裂和新键生成，C项正确；C3N4晶体中C与N之间以共价键结合，D项错误。

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．如表所示的五种元素中，W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22。

下列说法正确的是（　　）

X

Y

W

Z

T

A．X、Y、Z三种元素最低价氢化物的沸点依次升高

B．由X、Y和氢三种元素形成的化合物中只有共价键

C．物质WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性

D．T元素的单质具有半导体的特性，T与Z元素可形成化合物TZ4

答案　D

解析　由W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22，及W、X、Y、Z、T在元素周期表中的位置关系，确定这五种元素分别是X为氮、Y为氧、Z为氯、W为硅、T为锗。

A项，NH3、H2O、HCl三种氢化物沸点的高低顺序为H2O>NH3>HCl，错误；B项，由N、O、H三种元素形成的化合物NH4NO3中存在离子键，错误；C项，SiO2、Si3N4、SiCl4中SiO2、Si3N4为原子晶体，熔点高、硬高大，SiCl4为分子晶体，熔点低、硬度小，错误；D项，锗为半导体材料，可以形成GeCl4，正确。

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．已知X、Y、Z、W、N、U、V是短周期的主族元素，原子序数依次增大。

X与N同主族，且与W都能形成A2B、A2B2型化合物；Z、W的单质常温下均为无色气体；Y原子的L层电子数是K层电子数的2倍；U原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。

下列说法不正确的是（　　）

A．N的单质的晶体属于金属晶体；U的氢化物的球棍模型示意图为

B．工业上V的单质的制备可以电解熔融的NV

C．Z的最高价氧化物对应的水化物能与其气态氢化物反应生成盐

D．X、Y、Z、W四种元素（按顺序）可组成原子个数比为5∶1∶1∶3的化合物，也可形成结构式为

的化合物

答案　B

解析　由题干信息推断：

X、Y、Z、W、N、U、V分别为H、C、N、O、Na、S、Cl。

工业制Cl2是通过电解饱和NaCl溶液实现的，B项不正确。

Na的单质的晶体属于金属晶体，H2S分子为“V”形；NH3与HNO3反应生成NH4NO3；H、C、N、O形成的NH4HCO3中原子个数比为5∶1∶1∶3，HNCO的结构式为

，A、C、D项正确。

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

，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．下列说法错误的是（　　）

A．含有阴离子的化合物一定含有阳离子

B．原子晶体中只存在共价键，不存在其他类型的化学键

C．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

D．构成分子晶体的微粒中不一定含有共价键

答案　C

解析　A项，化合物呈电中性，含有阴离子的化合物一定含有阳离子，正确；B项，原子晶体中所有原子间均以共价键相结合，不存在其他类型的化学键，正确；C项，晶体中分子间作用力大小与分子稳定性无关，分子稳定性与分子内共价键有关，错误；D项，稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，正确。

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是有机羧酸盐HCOONa，B、C、D是常见化合物；A、B、C、D焰色反应呈黄色，水溶液均呈碱性，其中B的碱性最强。

X、Y是最常见的氧化物且与生命息息相关，它们的晶体类型相同。

C受热分解得到Y、D和X，B与C反应生成D和X。

E由两种元素组成，相对分子质量为83，将E投入X中得到B和气体Z，Z在标准状况下的密度为0.76g·L－1。

（1）E晶体中含有的化学键是________。

Y的电子式是________。

（2）X的沸点比同主族同类型物质要高，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）写出E和X反应的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）写出在D的饱和溶液中不断通入Y析出C的离子方程式：

____________________________；B与C反应生成D和X的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（5）A的一个重要应用是根据2A===P＋H2↑得到P，P溶液中的阴离子通常用CaCl2使之沉淀，P的化学式为________，此反应是不是氧化还原反应________（填“是”或“否”）。

答案　

（1）离子键　

（2）水分子间存在氢键

（3）Na3N＋3H2O===3NaOH＋NH3↑

（4）2Na＋＋CO

＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓　HCO

＋OH－===CO

＋H2O

（5）Na2C2O4　是

解析　A是有机羧酸盐HCOONa，B、C、D是常见化合物；A、B、C、D焰色反应呈黄色，水溶液均呈碱性，则可推知化合物A、B、C、D均为含有Na元素的碱或强碱弱酸盐，B的碱性最强，则B为NaOH；X、Y是最常见的氧化物且与生命息息相关，它们的晶体类型相同，则X、Y分别为H2O和CO2中的一种，由C受热分解得到Y、D和X，B与C反应生成D和X可推知，C为NaHCO3，D为Na2CO3,2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O，故X为H2O，Y为CO2；E由两种元素组成，将E投入H2O中得到NaOH和气体Z，Z在标准状况下的密度为0.76g·L－1，可知气体Z的相对分子质量＝0.76×22.4≈17，则Z为NH3，由反应：

E＋H2O―→NaOH＋NH3↑可推知，E由Na和N两种元素组成，又因为其相对分子质量为83，所以E是Na3N。

（1）由上述分析可知E为Na3N，含有离子键；Y为CO2，电子式为

。

（2）X是H2O，水分子间存在氢键，沸点高于同主族同类型其他物质。

（3）E与X反应的化学方程式为Na3N＋3H2O===3NaOH＋NH3↑。

（4）D为Na2CO3，向其饱和溶液中不断通入CO2，析出C为NaHCO3，反应的离子方程式为2Na＋＋CO

＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓；B与C反应生成D和X是氢氧化钠与碳酸氢钠反应生碳酸钠与水，离子方程式为HCO

＋OH－===CO

＋H2O。

（5）由反应2HCOONa===P＋H2↑得到P，P溶液中的阴离子通常用CaCl2使之沉淀，由原子守恒可知P为Na2C2O4，反应中有单质氢气生成，属于氧化还原反应。

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