第10讲 分子晶体和共价晶体-【寒假自学课】2025年高二化学寒假提升精品讲义（人教版2019）

第10讲 分子晶体和共价晶体 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 核心考点精准练 模块四 小试牛刀过关测 1．能结合实例描述分子晶体中微粒排列的周期性规律。 2．知道分子晶体中物质的聚集状态会影响物质的性质。 3．能借助冰、干冰等模型认识分子晶体中的微粒特点及其微粒间的相互作用。 4．借助金刚石和二氧化硅晶体等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 【学习新知】 知识点一 分子晶体 1．分子晶体 (1)定义：只含________的晶体称为分子晶体。 (2)微粒间的相互作用力： 在分子晶体中，相邻分子靠________________相互吸引，分子内原子之间以________结合。 2．分子晶体常见堆积方式 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有范德华力，无________ 有范德华力和氢键，氢键具有________性 空间特点 每个分子周围一般有________个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有____________ H2O、NH3、CH4等 部分________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分__________ CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的_____ HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数________ 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的物理性质 (1)一般熔、沸点________，硬度________，易挥发，易升华。 (2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。 (3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于________溶剂，极性溶质易溶于________溶剂。 5．典型分子晶体的结构 (1)冰晶体的结构 ①水分子之间的主要作用力是________，也存在___________。 ②________有方向性，它的存在迫使在___________的每个水分子与四面体顶角方向的_____个相邻水分子相互吸引。 (2)干冰晶体的结构 (1)干冰中的CO2分子间只存在________，不存在________。 (2)①每个晶胞有________个CO2分子，________个原子。 ②每个CO2分子周围有________个紧邻分子，密度比冰的________。 【交流讨论】 1．电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是什么？ 2．为什么液态水的密度大于冰的密度？ 3．干冰升华过程中破坏共价键吗？为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？ 知识点二 共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 构成微粒：________，粒子间作用力：________。 (2)空间结构：整块晶体是共价键三维骨架结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些________ 金刚石、硼、硅、锗和灰锡等 某些____________ 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 3．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有________的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越________，键能越________，晶体的熔点越________。 4．金刚石晶体的结构 (1)在晶体中每个碳原子以________个共价单键对称地与相邻的________个碳原子相结合，成为正四面体。 (2)晶体中C—C—C夹角为______，碳原子采取了______杂化。 (3)最小环上有________个碳原子。 (4)晶体中碳原子个数与C—C个数之比为1∶＝1∶2。 5．二氧化硅晶体的结构 (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(α-SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的___________形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【归纳小结】 1．金刚石的结构 ①每个碳原子都采取sp3杂化，与相邻的4个碳原子以共价键相结合，正四面体形结构，键角109°28′。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。 ③每个C形成4个C—C，每个C占有2个C—C，即C原子与C—C之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C被6个六元环共用。 2．二氧化硅晶体的结构 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O。 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。 ⑤每个Si—O被6个12元环共用。 核心考点一：分子晶体 【例1】下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性 B．在分子晶体中一定存在氢键 C．冰和Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 【归纳小结】 1．分子晶体的物理特性 (1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。 (2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2．分子晶体熔、沸点低的原因 分子晶体中分子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，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。 3．分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。 (2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。 ②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 【变式训练1】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 【变式训练2】如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体和干冰晶体之间的作用力一样 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 核心考点二：共价晶体 【例2】下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　) A．共价晶体中可能存在非极性共价键 B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高 C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体 【归纳小结】 1．分子晶体与共价晶体的判断 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl；共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断 ①所有非金属氢化物、部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 2．共价晶体熔、沸点的高低比较 (1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键能。一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 (2)若未告知键长和键能的数据时，可以通过比较原子半径的大小来确定共价键的强弱。如比较金刚石(C—C)、晶体硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半径：Si＞C，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 【变式训练1】下列晶体性质的比较中不正确的是(　　) A．沸点：NH3>PH3 B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4 C．硬度：白磷>冰>二氧化硅 D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅 【变式训练2】金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是(　　) A．金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B．金刚石的熔点高与C—C的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为1∶2 D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 【基础练】 1．下列说法中，错误的是( )。 A．只含分子的晶体一定是分子晶体 B．碘晶体升华时破坏了共价键 C．几乎所有的酸都属于分子晶体 D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体 2．下列说法中，正确的是( )。 A．冰融化时，分子中H—O发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定 3．下列事实能说明刚玉（）是共价晶体的是( )。 ①是两性氧化物；②硬度很大；③它的熔点为2045℃；④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 4．下列说法中，正确的是( )。 A．分子晶体中一定存在分子间作用力和共价键 B．分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点高 C．稀有气体形成的晶体属于分子晶体 D．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体 5．下列有关分子晶体的叙述正确的是( ) A．分子内均存在共价键 B．非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体 C．分子晶体中一定存在氢键 D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力 6．根据下列性质判断所描述的物质可能属于分子晶体的是( ) A．熔点为1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点为10．31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．熔点为1128℃，沸点为4446℃，硬度很大 D．熔点为97．81℃，质软，可导电密度为 7．下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的分子式的是( ) A． B． C． D．Cu 8．下列说法中正确的是( ) A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高 C．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键 D．稀有气体形成的晶体属于共价晶体 9．下列说法中，正确的是( ) A．共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高 B．碘单质升华时，分子中I—I键发生断裂 C．分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 10．水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，故冰晶体结构有多种。其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。 （1）水分子的空间结构是__________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个，形成水合氢离子，应用价层电子对互斥模型推测的空间结构为__________。 （2）如图冰晶体中每个水分子与周围__________个水分子以氢键结合，该晶体中1mol水形成__________mol氢键。 （3）实验测得冰中氢键的键能为，而冰的熔化热为，这说明__________。 【提升练】 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 2．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A －268.8 B －249.5 C －185.8 D －151.7 第二组 F2 －187.0 Cl2 －33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3 第四组 H2O 100.0 H2S －60.2 H2Se －42.0 H2Te －1.8 下列各项判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 3．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中基本的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是(　　) A．磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体 B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C．磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 4．已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法错误的是(　　) A．氮化碳属于共价晶体，比金刚石的硬度更大 B．该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4 C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构 D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 5．(1)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是________(填字母)。 a．N60易溶于水 b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 c．N60的熔点高于N2 d．N60的稳定性比N2强 (2)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题： ①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 ③假设碘晶胞中立方体的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲 分子晶体和共价晶体 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 核心考点精准练 模块四 小试牛刀过关测 1．能结合实例描述分子晶体中微粒排列的周期性规律。 2．知道分子晶体中物质的聚集状态会影响物质的性质。 3．能借助冰、干冰等模型认识分子晶体中的微粒特点及其微粒间的相互作用。 4．借助金刚石和二氧化硅晶体等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 【学习新知】 知识点一 分子晶体 1．分子晶体 (1)定义：只含分子的晶体称为分子晶体。 (2)微粒间的相互作用力： 在分子晶体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。 2．分子晶体常见堆积方式 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有范德华力，无氢键 有范德华力和氢键，氢键具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 3．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 4．分子晶体的物理性质 (1)一般熔、沸点较低，硬度较小，易挥发，易升华。 (2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。 (3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于非极性溶剂，极性溶质易溶于极性溶剂。 5．典型分子晶体的结构 (1)冰晶体的结构 ①水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力。 ②氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。 (2)干冰晶体的结构 (1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 (2)①每个晶胞有4个CO2分子，12个原子。 ②每个CO2分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。 【交流讨论】 1．电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是什么？ 提示：共价键。 2．为什么液态水的密度大于冰的密度？ 提示：由于在冰的晶体中，水分子之间形成氢键，水分子之间以缔合分子形式存在，占据的空间增大，密度减小。 3．干冰升华过程中破坏共价键吗？为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？ 提示：干冰升华过程中只破坏范德华力，不破坏共价键。冰中水分子间除范德华力外还有氢键作用，而干冰中CO2分子间只有范德华力，所以冰的熔点比干冰高；由于水分子之间形成的氢键具有方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，冰晶体中有较大的空隙，所以相同状况下冰的密度较小，而干冰中CO2分子采取分子密堆积方式形成晶体，所以干冰的密度较大。 知识点二 共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 构成微粒：原子，粒子间作用力：共价键。 (2)空间结构：整块晶体是共价键三维骨架结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些单质 金刚石、硼、硅、锗和灰锡等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 3．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 4．金刚石晶体的结构 (1)在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。 (2)晶体中C—C—C夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。 (3)最小环上有6个碳原子。 (4)晶体中碳原子个数与C—C个数之比为1∶＝1∶2。 5．二氧化硅晶体的结构 (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(α-SiO2)。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，这一结构决定了它具有手性。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【归纳小结】 1．金刚石的结构 ①每个碳原子都采取sp3杂化，与相邻的4个碳原子以共价键相结合，正四面体形结构，键角109°28′。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。 ③每个C形成4个C—C，每个C占有2个C—C，即C原子与C—C之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C被6个六元环共用。 2．二氧化硅晶体的结构 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O。 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。 ⑤每个Si—O被6个12元环共用。 核心考点一：分子晶体 【例1】下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性 B．在分子晶体中一定存在氢键 C．冰和Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 答案：C 解析：分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力中的氢键也有方向性，故A错误；在分子晶体中不一定存在氢键，如甲烷分子间及分子内都不存在氢键，故B错误；冰和Br2均由分子构成，均属于分子晶体，故C正确；稀有气体构成微粒是单原子分子，可形成分子晶体，故D错误。 【归纳小结】 1．分子晶体的物理特性 (1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。 (2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 2．分子晶体熔、沸点低的原因 分子晶体中分子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，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。 3．分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。 (2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。 ②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 【变式训练1】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 答案：C 解析：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故选C。 【变式训练2】如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体和干冰晶体之间的作用力一样 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 答案：A 解析：由图可知，冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体，A项正确；水分子间通过氢键和范德华力形成冰晶体，而干冰晶体通过范德华力形成CO2晶体，B、C两项错误；冰融化后，氢键数目减少，水分子间的空隙减少，体积变小，D项错误。 核心考点二：共价晶体 【例2】下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　) A．共价晶体中可能存在非极性共价键 B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高 C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体 答案：C 解析：同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确；共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确；SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误；金刚砂晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。 【归纳小结】 1．分子晶体与共价晶体的判断 (1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 (3)依据晶体的导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl；共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 (4)依据晶体的硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 (5)依据物质的分类判断 ①所有非金属氢化物、部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 2．共价晶体熔、沸点的高低比较 (1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键能。一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 (2)若未告知键长和键能的数据时，可以通过比较原子半径的大小来确定共价键的强弱。如比较金刚石(C—C)、晶体硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半径：Si＞C，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 【变式训练1】下列晶体性质的比较中不正确的是(　　) A．沸点：NH3>PH3 B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4 C．硬度：白磷>冰>二氧化硅 D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅 答案：C 解析：A项中NH3分子间存在氢键，故沸点：NH3＞PH3，正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错误；D项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径：C<Si，所以键长：C—C<C—Si<Si—Si，故键能：C—C>C—Si>Si—Si，而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。 【变式训练2】金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是(　　) A．金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B．金刚石的熔点高与C—C的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为1∶2 D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 答案：C 解析：选项A，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项B，金刚石熔化过程中C—C断裂，因C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；选项C，金刚石中每个C都参与了4条C—C的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键数之比为∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 【基础练】 1．下列说法中，错误的是( )。 A．只含分子的晶体一定是分子晶体 B．碘晶体升华时破坏了共价键 C．几乎所有的酸都属于分子晶体 D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体 答案：B 解析：分子晶体的构成粒子是分子，故只含分子的晶体一定是分子晶体，A正确；碘晶体升华变成碘蒸气，破坏了范德华力，共价键未被破坏，B错误；酸都是由分子构成的，在固态时形成分子晶体，C正确；稀有气体中只含原子，单个原子就是一个分子，故稀有气体的晶体属于分子晶体，D正确。 2．下列说法中，正确的是( )。 A．冰融化时，分子中H—O发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定 答案：B 解析：冰融化时，破坏了氢键，分子内H—O键未断裂，A错误；共价晶体的熔点与共价键的强弱有关，共价键越强，晶体的熔点越高，B正确；分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键无关，分子间作用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，C错误；分子晶体对应物质的稳定性与共价键有关，与分子间作用力无关，共价键越强，物质的稳定性就越强，D错误。 3．下列事实能说明刚玉（）是共价晶体的是( )。 ①是两性氧化物；②硬度很大；③它的熔点为2045℃；④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 答案：B 解析：共价晶体的特征物理性质是熔点很高，硬度很大，故选B项。 4．下列说法中，正确的是( )。 A．分子晶体中一定存在分子间作用力和共价键 B．分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点高 C．稀有气体形成的晶体属于分子晶体 D．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体 答案：C 解析：分子晶体中一定存在分子间作用力，但不一定存在共价键，如稀有气体形成的晶体，A错误；分子晶体中的分子间作用力比共价晶体中的共价键要弱，故分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点低，B错误；晶体是分子晶体，晶体是共价晶体，D错误。 5．下列有关分子晶体的叙述正确的是( ) A．分子内均存在共价键 B．非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体 C．分子晶体中一定存在氢键 D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力 答案：D 解析：稀有气体分子内不存在化学键，A项错误；非金属氧化物中的由原子构成，不是分子晶体，B项错误；分子晶体中不一定存在氢键，如晶体，C项错误；分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能存在氢键，所以分子晶体熔化时一定破坏了范德华力，D项正确。 6．根据下列性质判断所描述的物质可能属于分子晶体的是( ) A．熔点为1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点为10．31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．熔点为1128℃，沸点为4446℃，硬度很大 D．熔点为97．81℃，质软，可导电密度为 答案：B 解析：分子晶体中分子间只存在分子间作用力，熔、沸点低，硬度小，而该物质熔点为1070℃，熔点高，不符合分子晶体的特点，故A错误；熔点为10．31℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，说明组成微粒中不存在离子，水溶液能导电，说明溶于水后可以电离出能够自由移动的离子，如属于分子晶体，故B正确；熔点为1128℃，沸点为4446℃，熔、沸点高，不符合分子晶体的特点，故C错误；可导电，不符合分子晶体的特点，故D错误。 7．下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的分子式的是( ) A． B． C． D．Cu 答案：C 解析：在四种类型的晶体中，除分子晶体的化学式表示其中存在的分子外，其余三种类型晶体的化学式仅代表物质中微粒的最简组成，而不能表示真正的分子。C项中属于分子晶体，故C正确。 8．下列说法中正确的是( ) A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高 C．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键 D．稀有气体形成的晶体属于共价晶体 答案：B 解析：冰属于分子晶体，构成冰晶体的微粒间存在分子间作用力，所以冰融化时克服的是分子间作用力，A错误；共价晶体中共价键的强弱决定其熔点的高低，所以共价晶体中共价键越强，其熔点越高，B正确；晶体中Si、O原子间形成极性键，C错误；稀有气体分子是单原子分子，形成的晶体为分子晶体，D错误。 9．下列说法中，正确的是( ) A．共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高 B．碘单质升华时，分子中I—I键发生断裂 C．分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 答案：A 解析：共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高，A正确；碘单质是分子晶体，升华时，只发生物质状态的改变，而化学键没有改变，所以分子中I—I键不发生断裂，B错误；分子晶体中，分子间作用力越大，该物质的熔、沸点就越高，与共价键无关，C错误；分子的稳定性与分子内的共价键有关，与分子间作用力无关，D错误。 10．水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，故冰晶体结构有多种。其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。 （1）水分子的空间结构是__________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个，形成水合氢离子，应用价层电子对互斥模型推测的空间结构为__________。 （2）如图冰晶体中每个水分子与周围__________个水分子以氢键结合，该晶体中1mol水形成__________mol氢键。 （3）实验测得冰中氢键的键能为，而冰的熔化热为，这说明__________。 答案：（1）V；三角锥形 （2）4；2 （3）冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键 解析：（1）水分子中O原子的价层电子对数为，孤电子对数为2，所以水分子的空间结构为V形。中O原子的价层电子对数为，含有1个孤电子对，故的空间结构为三角锥形。 （2）观察题图中晶体结构可知，每个水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子共用1个氢键，故1mol水可形成氢键。 （3）冰中氢键的键能为，而冰的熔化热为，说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键。 【提升练】 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 答案：D 解析：A中C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水时破坏的是共价键。 2．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A －268.8 B －249.5 C －185.8 D －151.7 第二组 F2 －187.0 Cl2 －33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3 第四组 H2O 100.0 H2S －60.2 H2Se －42.0 H2Te －1.8 下列各项判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 答案：B 解析：第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子之间可以形成氢键，A不正确；Se和Br同为第四周期元素，Br的非金属性较强，故氢化物的稳定性：HBr＞H2Se，B正确；第三组物质溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正确；第一组物质是分子晶体，但分子中不一定含有共价键，如稀有气体分子中无共价键，D不正确。 3．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中基本的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是(　　) A．磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体 B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C．磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 答案：C 解析：由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，数目为×8＋6×＝4，B位于晶胞内部，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A项错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C项正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。 4．已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法错误的是(　　) A．氮化碳属于共价晶体，比金刚石的硬度更大 B．该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4 C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构 D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 答案：D 解析：氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成的，因此该晶体为共价晶体，又因为C—C的键长大于C—N的键长，故C—N的键能大于C—C的键能，硬度更大的是氮化碳，A正确；每个C原子与4个N原子形成共价单键，每个N原子与3个C原子形成共价单键，C原子和N原子的最外层都达到8电子稳定结构，所以氮化碳的化学式为C3N4，N的非金属性大于C的非金属性，氮化碳中C显＋4价，N显－3价，B和C均正确；氮化碳晶体原子间以N—C极性键形成空间网状结构，D不正确。 5．(1)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是________(填字母)。 a．N60易溶于水 b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 c．N60的熔点高于N2 d．N60的稳定性比N2强 (2)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题： ①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 ③假设碘晶胞中立方体的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________。 答案：(1)c　(2)①分子　②分子间作用力 ③ g·cm－3 解析：(1)C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小和熔、沸点较低，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，单质一般是非极性分子，难溶于水等极性溶剂，a、b错误，c正确；N2分子以N≡N结合，N60分子中只存在N—N，而N≡N比N—N牢固得多，d错误。 (2)①I2分子之间以分子间作用力结合，所以I2晶体属于分子晶体。②碘晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。③观察碘的晶胞结构发现，一个晶胞中含有I2分子的数目为8×＋6×＝4，一个晶胞的体积为a3 cm3，质量为 g，则碘单质的密度为 g·cm－3。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$