3.3 共价晶体和分子晶体-2023-2024学年高二化学必备【考点·考法】讲与练（沪科版2020选择性必修第二册）

3.3 共价晶体和分子晶体 学习聚焦 知识精讲 知识点01 共价晶体 · 定义 所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 · 构成微粒及微粒间的作用力 共价晶体 【点拨】①共价晶体中不存在单个分子，因此，共价晶体的化学式不代表其实际组成，只表示其组成的原子个数比。 ②共价晶体融化时被破坏的作用力是共价键。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 · 常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 二氧化硅(SiO2)等 · 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结合，融化时破坏共价键，需要很高的能量。 (2)硬度很大。共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 (3)一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 (4)难溶于一般的溶剂。 【点拨】结构相似的共价晶体，其原子半径越小，键长越短，键能越大，键越稳定，共价晶体的熔点越高，硬度越大。 · 典型的共价晶体 (1)金刚石 ①碳原子采取 sp3 杂化，C—C—C夹角为 109°28′。 ②每个碳原子与周围紧邻的 4 个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构。 ③最小碳环由 6 个碳原子组成，且最小环上有 4 个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 ④晶体中每个碳原子都参与了4条C—C的形成，在每条键中的贡献只有一半，故晶体中碳原子数目之比为 1：2 。 (2)二氧化硅晶体 ①二氧化硅的结构 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(α­SiO2)。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。 石英晶体中的硅氧四面体 石英的左、右型晶体 相连构成的螺旋链 ①Si原子采取 sp3 杂化，正四面体内O—Si—O键角为 109°28′。 ②每个Si原子与 4 个O原子形成 4 个共价键， Si 原子位于正四面体的中心， O 原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被 2 个硅氧正四面体共用；每个O原子和 2个Si原子形成 2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为 1∶2 。 ③最小环上有 12 个原子，包括 6 个O原子和 6 个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅电电池、芯片和光导纤维的原料。 【点拨】二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为SiO2，不存在分子式。 【即学即练1】硅与碳同主族，是构成地壳的主要元素之一，下列说法不正确的是 A．单质硅和金刚石中的键能： B．和中C、Si化合价均为价 C．中Si原子的杂化方式为 D．碳化硅硬度很大，属于共价晶体 知识点02 分子晶体 · 概念 只含分子的晶体。 · 粒子间的作用 分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。 · 常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 【注】稀有气体为的分子为单原子分子，因此，有稀有气体单质形成的晶体也是分子晶体。 · 物理特性 (1)分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发，部分分子晶体易升华，（如干冰、碘、红磷等）。 (2)一般是绝缘体。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)溶解性符合“相似相溶规律”。 【注】分子晶体熔、沸点高低的比较规律 ①分子晶体中分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低。 ②具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。 · 分子晶体的常见堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用密堆积， 每个分子周围有12个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华力、氢键 分子不采用密堆积， 每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 · 常见分子晶体的结构分析 (1)冰 ①水分子之间的主要