内容正文:
第三章 晶体结构与性质
微专题5 四种晶体类型及其性质
1.四种晶体类型的比较
晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体
定义 阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体 金属阳离子和自由电子之间的较强作用形成的单质晶体
构成粒子 阴、阳离子 分子 原子 金属阳离子、自由电子
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高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 R
晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体
粒子间
作用力 离子间肯定有离子键,可能有原子间的共价键 分子间:分子间作用力。可能有分子内共价键(稀有气体例外) 共价键 金属键
代表物 NaCl、NaOH、MgSO4 干冰、I2、P4、H2O 金刚石、SiC、晶体硅、SiO2 镁、铁、金、钠
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晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体
熔点、沸点 熔点、沸点较高 熔点、沸点低 熔点、沸点高 熔点、沸点差异较大
导热性 不良 不良 不良 良好
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晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体
导电性 固态不导电,熔化或溶于水导电 固态和液态不导电,溶于水可能导电 一般不导电。有的能导电,如晶体硅,但金刚石不导电 固态、熔化时都导电
硬度 硬度较大 硬度很小 硬度很大 硬度差异较大
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晶体类型 离子晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体
溶解性 多数易溶于水等极性溶剂 相似相溶 难溶解 难溶于水(钠、钙等与水反应)
决定熔点、沸点高低主要因素 离子键强弱 分子间作用力大小 共价键强弱 金属键强弱
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【例1】 几种单质的沸点如图所示,下列推断正确的是 ( )
A.d可能为共价晶体,h可能为分子晶体
B.g可能为离子晶体
C.f一定是金属晶体
D.b一定是离子晶体
A
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解析:
共价晶体的熔、沸点高,分子晶体的熔、沸点较低,图中d的沸点很高(超过2 500 ℃)、h的沸点较低,故d可能为共价晶体,h可能为分子晶体,A正确;单质中不含离子键,故b、g不可能是离子晶体,B错误、D错误;金属晶体的熔、沸点有的很高,有的较低,而分子晶体的熔、沸点普遍较低,图中f的沸点较低,不一定是金属晶体,可能是分子晶体,C错误。
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2.不同晶体的熔、沸点的比较
(1)不同晶体类型的物质的熔、沸点高低顺序一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体。
同一晶体类型的物质,则晶体内部粒子间的作用力越强,熔、沸点越高。
(2)比较共价晶体中共价键的强弱
一般情况下,原子半径越小,形成的共价键的键长越短,则键能越大,其晶体熔、沸点越高。如:金刚石>碳化硅>晶体硅。
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(3)比较离子晶体中离子键的强弱
一般情况下,阴、阳离子所带的电荷数越多、离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高。如:NaCl>KCl>RbCl>CsCl。
(4)分子晶体
①结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高(注意氢键影响),如:HF>HI>HBr>HCl。
②相对分子质量接近的物质,分子的极性越强,熔、沸点越高,如:CO>N2。
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③在同分异构体中,一般地说,支链越多(越对称),熔、沸点越低,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
(5)金属晶体
金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点越高。如:Al>Mg>Na,Li>Na>K>Rb>Cs。
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【例2】 观察表中数据,下列说法错误的是 ( )
A.金属晶体的熔点一定高于分子晶体
B.CaO的熔点介于1 923 ℃和2 800 ℃之间
C.向离子晶体中引入有机基团可显著降低其熔点
D.离子晶体的熔点与离子所带电荷数、离子半径、是否含有机基团等因素都有关
A
化合物 MgO BaO NH4NO3 C2H5NH3NO3
熔点/℃ 2 800 1 923 170 12
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解析:
金属晶体的熔点有高有低,不一定比分子晶体的高,A错误;离子晶体的熔点与离子键有关,离子键的强弱与离子所带电荷数成正比、与离子半径成反比,离子半径大小为Mg2+< Ca2+<Ba2+,则离子键的强度大小为MgO>CaO>BaO,故CaO的熔点应介于MgO和BaO之间,B正确;根据表中数据分析,C2H5NH3NO3的熔点低于NH4NO3,说明在NH4NO3中引入有机基团(—C2H5),熔点降低,C正确;离子晶体的熔点与离子所带电荷数成正比、与离子半径成反比,由表中数据推知,引入有机基团也会对离子晶体的熔点产生影响,D正确。
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1.下列对物质所属晶体类型的判断不正确的是 ( )
A.石英是共价晶体
B.干冰是共价晶体
C.银是金属晶体
D.氯化钠是离子晶体
B
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解析:
石英主要成分是二氧化硅,属于共价晶体,A正确;干冰是固体CO2,属于分子晶体,B错误;银是金属,属于金属晶体,C正确;氯化钠是离子化合物,含有离子键,属于离子晶体,D正确。
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2.下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是 ( )
A.熔点:NaF>MgF2>AlF3
B.熔点:NaF>NaCl>NaBr
C.阴离子的配位数:CsCl>NaCl>CaF2
D.硬度:MgO>CaO>BaO
A
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解析:
离子半径:Na+>Mg2+>Al3+,离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键越强,晶体的熔点越高,故熔点大小为NaF<MgF2<AlF3,A错误;离子半径:F-<Cl-<Br-,离子半径越小,离子键越强,故熔点大小为NaF>NaCl>NaBr,B正确;CsCl、NaCl、CaF2的阴离子的配位数分别是8、6、4,则阴离子的配位数为CsCl>NaCl>CaF2,C正确;离子半径大小为Ba2+>Ca2+>Mg2+,离子键的强度大小为MgO>CaO>BaO,故硬度:MgO>CaO>BaO,D正确。
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3.下表是钠、硅的卤化物及其熔点:
物质 NaF NaCl NaBr
熔点/℃ 995 801 775
物质 SiF4 SiCl4 SiBr4
熔点/℃ -90.2 -70.4 5.2
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下列说法不正确的是 ( )
A.钠的卤化物都是离子晶体,硅的卤化物都是分子晶体
B.钠的卤化物的熔点与离子键的强弱有关
C.硅的卤化物的熔点与范德华力的大小有关
D.据此推测,熔点:NaI>NaBr,SiI4>SiBr4
D
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解析:
由表中物质的熔点可知,钠的卤化物的熔点较高,都是离子晶体,其熔点与离子键的强弱有关;硅的卤化物的熔点较低,都是分子晶体,其熔点与范德华力的大小有关,A、B、C均正确;根据熔点变化规律,熔点:NaBr>NaI,SiI4>SiBr4,D错误。
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4.下列有关晶体性质的排序不正确的是 ( )
A.晶体的熔点:CF4<CCl4<CBr4<CI4
B.晶体的硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
C.晶体的沸点:HI>HBr>HCl>HF
D.晶体的熔点:NaF>NaCl>NaBr>NaI
C
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解析:
CF4、CCl4、CBr4、CI4均形成分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,由于CF4、CCl4、CBr4、CI4的相对分子质量逐渐增大,故熔点大小为CF4<CCl4<CBr4<CI4,A正确;金刚石、碳化硅和晶体硅均形成共价晶体,共价键越短,晶体的硬度越大,由于键长大小为C—C<C—Si<Si—Si,故硬度为金刚石>碳化硅>晶体硅,B正确;HF能形成氢键,其沸点高于同主族其他元素的氢化物,C错误;各离子所带电荷数相同,而F-、Cl-、Br-、I-半径逐渐增大,则离子键强度逐渐减弱,熔点逐渐降低,故晶体的熔点大小为NaF>NaCl>NaBr>NaI,D正确。
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