第二节 分子晶体与共价晶体（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

第二节 分子晶体与共价晶体 题型01 分子晶体的结构 题型02 分子晶体的性质 题型03 分子晶体的判断 题型04 共价晶体的结构 题型05 共价晶体的性质 题型06 共价晶体的判断 题型07 分子晶体与共价晶体的比较 题型01 分子晶体的结构 1.分子晶体的结构特征 项目 分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 范德华力 范德华力和氢键 空间特点 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 2.两种典型的分子晶胞 物质 晶胞或结构模型 结构特点 干冰 a.相邻分子间只存在范德华力 b．每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子 c．每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有12个 冰 a.水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要作用力是氢键 b．由于氢键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个相邻的水分子相互吸引 【典例1】（24-25高二下·江苏盐城·期中）晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．C60摩尔质量是720 B．C60与苯互为同素异形体 C．在C60晶胞中有14个C60分子 D．每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个 【答案】D 【解析】A、C60的相对分子质量是12×60=720，所以摩尔质量为720g/mol，选项A错误；B、由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，而苯是碳氢形成的化合物，选项B错误；C．C60分子构成的晶胞为面心立方，根据均摊法可知，在C60晶胞中含有有C60分子的个数为：8×+6×＝4，选项C错误；D．根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上，每个C60分子被8个立方体共用，有12个面与之相连，所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个，选项D正确；答案选D。 【变式1-1】（24-25高二下·江苏南通·月考）晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如右图所示(一个小黑点代表一个C60分子)，下列说法正确的是 A．C60摩尔质量是720 B．C60与金刚石都是碳元素形成的单质分子 C．在C60晶胞中有14个C60分子 D．每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个 【答案】D 【解析】A．C60摩尔质量是720 g∙mol−1，故A错误；B．C60是碳元素形成的单质分子，金刚石是原子晶体，不能说分子，故B错误；C．在C60晶胞中有个C60分子，故C错误；D．根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心，每个C60分子被8个立方体共用，有12个面与之相连，因此C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个，故D正确。综上所述，答案为D。 【变式1-2】（22-23高二下·江苏淮安·月考）磷元素有白磷、红磷等单质，白磷()分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)    ；下列说法正确的是    A．分子中的P-P-P键角为109°28＇ B．白磷和红磷互为同位素 C．白磷晶体中1个分子周围有8个紧邻的分子 D．白磷和红磷在中充分燃烧生成等量(s)，白磷放出的热量更多 【答案】D 【解析】A．白磷分子为正四面体结构，每个顶点1个P原子，P4分子中的P-P-P键角为60°，A错误；B．白磷和红磷互为同素异形体，B错误；C．白磷为面心立方最密堆积，配位数为12，白磷晶体中1个P4分子周围有12个紧邻的P4分子，C错误；D．从题中可知，白磷转化为红磷放热，说明相等质量的白磷能量高于红磷，白磷和红磷在氧气中充分燃烧生成等量的P2O5(s)，白磷放出的能量更多，D正确；故选D。 【变式1-3】（22-23高二下·江苏江阴·期中）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是    A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 【答案】B 【解析】A．甲烷晶体的构成微粒是甲烷分子，所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子，A错误；B．晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数，B正确；C．甲烷晶体为分子晶体，所以甲烷晶体熔化时需要克服分子间作用力，C错误；D．1个CH4晶胞中CH4分子个数，D错误；故选B。 题型02 分子晶体的性质 1.分子晶体及其物理特性 只含分子的晶体称为分子晶体。在分子晶体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子晶体有低熔沸点、硬度较小、固态和熔融状态均不导电等物理特性。 2.分子晶体熔、沸点规律 (1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。 (2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 (3)相对分子质量相等或相近的分子晶体，分子的极性越大，熔、沸点越高。如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 (4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 【典例2】（24-25高二下·江苏常州·月考）下列说法正确的有 ①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征 ②冰融化时，分子中H-O键发生断裂 ③分子晶体在干燥或熔融时，均能导电 ④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高 ⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高 ⑥分子晶体的熔、沸点一般比较低 ⑦分子晶体中，分子间以分子间作用力相结合，分子间作用力越大，分子越稳定 A．2项 B．3项 C．4项 D．5项 【答案】A 【解析】①分子晶体的构成微粒是分子，但只含有分子间作用力的分子晶体具有分子密堆积的特征，含有氢键的分子晶体不是密堆积，故①错误；②冰熔化克服氢键，属于物理变化，水分子中H-O键没有断裂，故②错误；③分子晶体在干燥或熔融时，均不能导电，故③错误；④分子晶体中，分子间作用力越大，分子的熔、沸点越高，故④正确；⑤分子晶体熔化时破坏分子间作用力，不破坏分子内共价键，即说明分子内共价键键能大小与该分子晶体的熔点高低无关，故⑤错误；⑥分子晶体熔化时破坏分子间作用力，而分子间作用力一般较弱，导致其熔沸点较低，故⑥正确；⑦分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，故⑦错误；只有④、⑥正确，故答案为A。 【变式2-1】（23-24高二上·江苏连云港·期末）元素O、S、Se位于周期表中VIA族。下列说法正确的是 A．原子半径： B．第一电离能： C．沸点大小： D．氧单质、晶体硫、均为分子晶体 【答案】D 【解析】A．已知同一主族从上往下随电子层数的递增原子半径依次增大，则原子半径：，A错误；B．已知同一主族从上往下元素的第一电离能依次减小，则第一电离能：，B错误；C．H2O分子间存在氢键，导致沸点异常升高，而H2S、H2Se均为分子晶体，且H2Se的相对分子质量比H2S大，故沸点大小：，C错误；D．氧单质、晶体硫、是均由分子通过分子间作用力形成的晶体，均为分子晶体，D正确；故选：D。 【变式2-2】（23-24高二下·江苏苏州·期中）下列说法正确的是 A．用电子云轮廓图表示的键形成的示意图： B．的电子式为 C．共价键的键能越大，分子晶体的熔沸点越高 D．同一周期中，与族元素原子的核电荷数都相差1 【答案】A 【解析】A．中H原子的1s轨道“头碰头”形成键，形成过程为：，A正确；B．是离子化合物，电子式为：，B错误；C．分子晶体中，分子间作用力越大，熔沸点越高；共价键的键能越大，分子越稳定，则分子晶体的熔沸点越键能无关，C错误；D．第四周期中，Ca和Ga元素原子的核电荷数相差11，D错误；故选A。 【变式2-3】（24-25高二下·江苏苏州·月考）下列说法正确的是 A．电负性： B．熔点：邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛 C．熔点：金刚石>晶体硅>碳化硅 D．熔沸点： 【答案】A 【解析】A．同周期从左到右电负性逐渐增大，因此电负性：Na＜P＜Cl，故A正确；B．由于对羟基苯甲醛含有分子间氢键，邻羟基苯甲醛含有分子内氢键，分子间氢键使得熔点升高，因此熔点：对羟基苯甲醛＞邻羟基苯甲醛，故B错误；C．三者都为共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高，因此熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故C错误；D．HF含有分子间氢键，分子间氢键使得熔点升高，因此熔沸点HF最高，HCl、HBr、HI三者，结构和组成相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，故熔沸点：，故D错误；故选A。 题型03 分子晶体的判断 1.依据物质的类别判断：部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 2.依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断：组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力(包括范德华力和氢键)。 3.依据物质的性质判断：分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。 【典例3】（23-24高二上·江苏江阴·月考）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。 【变式3-1】（23-24高二上·江苏靖江·月考）下列说法正确的是 A．分子式为CCl4、NH3、SiO2的三种物质都是共价晶体 B．FeCl3熔点较低，易升华，易溶于水和乙醇，由此可推测其属于分子晶体 C．HCl分子间作用力强于HBr分子间作用力，因而HCl的热稳定性强于HBr D．相对原子质量：Li＜Na＜K＜Rb，因而熔点：Li＜Na＜K＜Rb 【答案】B 【解析】A．CCl4、NH3为分子晶体，SiO2是共价晶体，SiO2不是分子式，A错误；B．离子键远远强于分子间作用力，导致分子晶体熔沸点往往较低，离子晶体熔沸点往往较高，FeCl3熔点较低，易升华，易溶于水和乙醇，由此可推测其属于分子晶体，B正确；C．HCl分子间作用力强于HBr分子间作用力，因而HCl的熔沸点比HBr高，HCl、HBr的稳定性与分子间作用力无关，与共价键强弱有关，C错误；D．碱金属是金属晶体，金属晶体内存在金属正离子和自由电子之间强烈的相互作用，即金属键，阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，熔沸点越高，故熔点：Li＞Na＞K＞Rb，D错误；答案选B。 【变式3-2】（24-25高二下·江苏无锡·期中）近年来，科学家合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物（AlH3）n。已知，最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150℃，燃烧热极高。Al2H6球棍模型如下图。下列有关说法肯定错误的是    A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体 B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水 D．Al2H6中含有离子键和极性共价键 【答案】D 【解析】根据Al2H6分子的球棍模型可判断，该化合物形成的晶体属于分子晶体，含有的化学键是极性键，A正确，D不正确。由于燃烧热极高，所以B正确。根据Al2H6的组成元素可判断，其燃烧产物是氧化铝和水，C正确。答案选D。 【变式3-3】（24-25高二下·江苏南京·期末）反应2H2S+SO2=3S+2H2O可用于制取硫单质。下列说法正确的是 A．H2S的电子式为 B．SO2分子的空间构型为直线形 C．S6、S8、S12等硫单质互为同素异形体 D．冰是含极性键的共价晶体 【答案】C 【解析】A．H2S为共价化合物，其电子式为，A错误；B．SO2分子的中心S原子价层电子对数为，有1对孤电子对，采取sp2杂化，空间构型为V形，B错误；C．S6、S8、S12等均为硫元素组成的不同单质，互为同素异形体，C正确；D．冰是含极性键的分子晶体，D错误；故选C。 题型04 共价晶体的结构 1．共价晶体 (1)相邻原子间以共价键结合形成空间网状结构的晶体，不存在单个的小分子。 (2)共价晶体构成微粒为原子，微粒间作用力是共价键。 2．两种典型的共价晶体 (1)金刚石，C—C—C夹角为109°28′，即金刚石中的碳以sp3杂化轨道形成共价键。金刚石里的C—C共价键的键长很短，键能很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点也很高。 (2)SiO2，熔点为1713 ℃，有多种结构，最常见的是低温石英，其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，被广泛用作压电材料。 3．其它常见的共价晶体 (1)某些单质，如硅、硼、锗和灰锡等。 (2)某些非金属化合物，如碳化硅(俗称金刚砂)、Si3N4、氮化硼(BN)等。 【典例4】（24-25高二下·江苏常州·月考）下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是 A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B．金刚石晶胞中含有6个碳原子 C．晶体中所含共价键数目为(是阿伏加德罗常数的值) D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力 【答案】A 【解析】A．依据晶胞结构可知，金刚石晶体和二氧化硅晶体都是由原子通过共价键结合而成的空间网状结构，都是共价晶体，故A正确；B．根据均摊法可计算出晶胞中碳原子数为，故B错误；C．晶体的物质的量为，原子与原子形成硅氧键，所含共价键数目为，故C错误；D．金刚石和二氧化硅都是共价晶体，熔化时都破坏共价键，故D错误；答案选A。 【变式4-1】（23-24高二下·江苏常州·月考）石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是    A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C．(CF)x中的键长比短 D．1mol(CF)x中含有2xmol共价单键 【答案】B 【解析】A．石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；B．(CF)x中C原子的所有价键均参与成键，未有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；C．已知C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中的键长比长，C错误；D．由题干结构示意图可知，在(CF)x 中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C-C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1mol(CF)x中含有2.5xmol共价单键，D错误；故答案为：B。 【变式4-2】（2024·江苏南通·二模）是一种无机非金属材料，立方的硬度仅次于金刚石，其晶胞如下图所示．下列说法不正确的是 A．立方属于共价晶体 B．1个晶胞中含有4个B和4个N C．距离每个B最近的N有4个 D．立方中含有共价键 【答案】D 【解析】A．立方的硬度仅次于金刚石，属于共价晶体，A正确；B．根据均摊法，该晶胞中位于顶点和面心的原子个数为，位于晶胞内部的原子个数为4，则1个晶胞中含有4个B和4个N，B正确；C．根据晶胞结构可知，每个B最近的N有4个，每个N最近的B有4个，C正确；D．立方中每个B形成4个B-N键，立方中含有共价键，D错误；故选D。 【变式4-3】（24-25高三·江苏·开学考试）下列关于氮、磷、砷的单质及化合物的说法正确的是 A．磷肥与草木灰混合施肥效果更佳 B．肼的沸点为113.5℃，说明肼分子间可能存在氢键 C．白磷分子(P4)是极性分子，白磷可保存在水中 D．砷化镓的晶胞结构如上图所示，镓原子配位数为8 【答案】B 【解析】A． 磷肥与草木灰混合生成难溶于水的磷酸钙，施肥效果差，故A错误；B． 肼沸点高达l13℃，说明分子间作用力大，可推测肼分子间能形成氢键，故B正确；C． 白磷分子(P4)是正四面体结构，属于非极性分子，故C错误；D． 根据砷化镓的晶胞结构图，镓原子配位数为4，故D错误；故选B。 题型05 共价晶体的性质 1.共价晶体中，共价键既影响物质的化学性质，也影响物质的物理性质，共价晶体一般都是熔、沸点高，硬度大，耐磨性好，共价晶体不具有导电性。 2.共价晶体的熔、沸点的比较 (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、沸点。 (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。 【典例5】（24-25高二下·江苏泗阳·月考）碳化硅的一种晶体(SiC)具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是 A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③ 【答案】A 【解析】在共价晶体中，原子半径越小、键长越短、键能越大，熔、沸点越高，题目中所给的信息是有关SiC的结构知识，通过加工信息，并比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－C键比C－C键的键长长，所以键能由高到低的顺序应该是：C－C键＞C－Si键＞Si－Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是：① ③ ②，故选A。 【变式5-1】（24-25高二·江苏淮安·学业考试）碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，俗称金刚砂。下列说法正确的是 A．SiC晶体中硅、碳元素的质量比为1∶1 B．SiC晶体的熔点较高 C．SiC晶体的硬度较小 D．SiC属于分子晶体 【答案】B 【解析】A．SiC晶体中硅、碳元素的质量比为28∶12=7∶3，A项错误；B．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点较高，B项正确；C．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，硬度较大，C项错误；D．SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，D项错误；答案选B。 【变式5-2】（24-25高二下·江苏·月考）、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是 A．的熔点高于 B．晶体中所有化学键均为极性键 C．晶体中所有原子均采取杂化 D．晶体中所有原子的配位数均相同 【答案】A 【分析】Al和Ga均为第ⅢA元素，N属于第ⅤA元素，AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，则其为共价晶体，且其与金刚石互为等电子体，等电子体之间的结构和性质相似。AlN、GaN晶体中，N原子与其相邻的原子形成3个普通共价键和1个配位键。 【解析】A．因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的，则N—Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说错误；B．不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B说法正确；C．金刚石中每个C原子形成4个共价键（即C原子的价层电子对数为4），C原子无孤电子对，故C原子均采取sp３杂化；由于AlN、GaN与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子均采取sp3杂化，C说法正确；D．金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，由于AlN、GaN与金刚石互为等电子体，则其晶体中所有原子的配位数也均为4，D说法正确。综上所述，本题选A。 【变式5-3】（23-24高二上·江苏南京·月考）下列晶体熔化时，需要破坏共价键的是 A．Cu B．SiO2 C．NaHSO4 D．干冰 【答案】B 【解析】A．Cu属于金属晶体，熔化时破坏金属键，A不合题意；B．SiO2属于共价晶体，熔化时破坏共价键，B符合题意；C．NaHSO4属于离子晶体，熔化时破坏离子键，C不合题意； D．干冰属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，D不合题意；故答案为：B。 题型06 共价晶体的判断 1.常见共价晶体及物质类别： (1)某些单质，如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 2. 共价晶体的结构特点：相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架网状结构的晶体。具有熔、沸点高，硬度大，耐磨性好，一般不导电等特点。 3.判断方法 (1)组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键； (2)常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； (3)共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃至几千摄氏度； (4)共价晶体硬度大。 【典例6】（23-24高二下·江苏·期末）氮化镓（GaN）被誉为第三代半导体材料，其结构与金刚石相似。一种制备GaN的方法为，下列说法正确的是 A．Ga基态核外电子排布式为 B．的空间构型为平面三角形 C．GaN晶体属于共价晶体 D．GaN中Ga元素的化合价为-3 【答案】C 【解析】A．Ga原子核外有31个电子，基态Ga原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或，A项错误；B．NH3分子中N的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，NH3分子的空间构型为三角锥形，B项错误；C．GaN具有硬度大、熔点高的特点，结构与金刚石相似，属于共价晶体，C项正确；D．GaN中N为-3价，Ga元素的化合价为+3，D项错误；答案选C。 【变式6-1】（23-24高二下·江苏南通·月考）碳、氮、氧、磷、硫是组成蛋白质的重要元素。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．电负性： C．碳单质、白磷、硫磺均为共价晶体 D．原子半径： 【答案】A 【解析】A．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，同一主族，原子半径越大原子核对核外电子的吸引力越小，越容易失去电子，电离能越小，则第一电离能：，故A项正确；B．电负性同周期从左到右依次增大，同主族从上到下依次减小，则电负性：，故B项错误；C．碳单质有共价晶体，如金刚石，有分子晶体，如C60，有混合型晶体，如石墨，白磷、硫磺均为分子晶体，故C项错误；D．同周期原子半径从左到右依次减小，同主族原子半径从上到下依次增大，则原子半径：，故D项错误；故本题选A。 【变式6-2】（24-25高二下·江苏泰州·期中）下列各组物质形成的晶体中，晶体类型相同的是 A．晶体硅和SiC B．C60和Mg C．NaCl和HCl D．SO2和SiO2 【答案】A 【解析】A．晶体硅和SiC都属于共价晶体，A正确；B．C60是分子晶体，Mg是金属晶体，晶体类型不同，B错误；C．NaCl是离子晶体，HCl是分子晶体，晶体类型不同，C错误；D．SO2是分子晶体，SiO2是共价晶体，晶体类型不同，D错误；故答案选A。 【变式6-3】（22-23高二上·江苏宿迁·月考）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应，可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是 A．为极性分子 B．的电子式为 C．单晶硅为分子晶体 D．晶体硅中含有键 【答案】B 【解析】A．和CH4的空间构型一样，都是正四面体构型，结构对称，为非极性分子，故A错误；B．为共价化合物，氢原子和氯原子通过共用一个电子对结合，电子式为，故B正确；C．单晶硅与金刚石的晶体结构相似，为空间立体网状结构，为共价晶体，故C错误；D．晶体硅中每个Si原子和其它4个Si原子形成共价键，而2个Si原子共用一条键，每个Si原子实际拥有2条键，所以晶体硅中含有键，故D错误；答案选B。 题型07 分子晶体与共价晶体的比较 1．共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 不溶于大部分溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水后导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 2．比较共价晶体和分子晶体熔、沸点遵循如下规律： 3．判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。 (2)依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。 (4)依据导电性判断 共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。 (5)依据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。 【典例7】（24-25高二下·江苏·月考）根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是（    ） AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －60 2300 3550 1410 沸点/℃ 183 57 2550 4827 2355 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是原子晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱 【答案】D 【解析】A. 由表中数据可知，SiCl4的熔沸点较低，属于分子晶体，故A正确；B. 晶体硼的熔沸点很高，所以晶体硼是原子晶体，故B正确；C. 由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华，故C正确；D. C原子半径小于Si的原子半径，金刚石中的C—C键长比晶体硅中的Si—Si键长短，键能也大，C—C键比Si—Si键强，故D错误。故答案选：D。 【变式7-1】（24-25高二下·江苏淮安·期中）根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断，下列有关说法错误的是 物质 单质B 熔点/℃ 190 2300 沸点/℃ 182.7 57.6 2500 注：熔点在条件下测定。 A．是分子晶体 B．单质B是共价晶体 C．加热能升华 D．单质B和晶体类型相同 【答案】D 【解析】A．由表中数据可知，四氯化硅是熔、沸点较低的分子晶体，故A正确；B．由表中数据可知，单质B是熔、沸点很高的共价晶体，故B正确；C．由表中数据可知，氯化铝的沸点比熔点低，所以氯化铝加热能发生升华，故C正确；D．由表中数据可知，单质B是熔、沸点很高的共价晶体，氯化铝是熔、沸点较低的分子晶体，两者晶体类型不同，故D错误；故选D。 【变式7-2】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) 可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是 A．SiCl4为极性分子 B．每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2(标准状况) C．单晶硅为分子晶体 D．1mol晶体硅中含有4molSi-Si键 【答案】B 【解析】A．SiCl4和CH4的空间构型一样，都是正四面体构型，结构对称，为非极性分子，故A错误；B．根据反应可知，标准状况下，消耗2×22.4LH2为2mol，生成1molSi，故B正确；C．单晶硅与金刚石的晶体结构相似，为空间网状结构，为共价晶体，故C错误；D．由于每个硅原子形成4个共价键，每一个Si-Si共价键为两个Si原子共用，即1mol晶体硅中含有Si-Si键，故D错误；故答案选B。 【变式7-3】（22-23高二上·江苏苏州·月考）下列说法正确的是 A．金刚石与石墨烯中的夹角都是 B．原子基态核外电子排布式为 C．的沸点依次升高 D．与的晶体类型相同 【答案】C 【解析】A．金刚石中每个碳原子形成正四面体结构，C-C-C夹角都是109°28′，石墨烯中碳原子形成平面正六边形结构，C-C-C夹角是120°，A错误；B．Ge为32号元素，原子基态核外电子排布式为，B错误；C．都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大，则沸点依次升高，C正确；D．与的晶体类型分别为分子晶体、共价晶体，D错误；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子晶体与共价晶体 题型01 分子晶体的结构 题型02 分子晶体的性质 题型03 分子晶体的判断 题型04 共价晶体的结构 题型05 共价晶体的性质 题型06 共价晶体的判断 题型07 分子晶体与共价晶体的比较 题型01 分子晶体的结构 1.分子晶体的结构特征 项目 分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 范德华力 范德华力和氢键 空间特点 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 2.两种典型的分子晶胞 物质 晶胞或结构模型 结构特点 干冰 a.相邻分子间只存在范德华力 b．每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子 c．每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有12个 冰 a.水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要作用力是氢键 b．由于氢键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个相邻的水分子相互吸引 【典例1】（24-25高二下·江苏盐城·期中）晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．C60摩尔质量是720 B．C60与苯互为同素异形体 C．在C60晶胞中有14个C60分子 D．每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个 【变式1-1】（24-25高二下·江苏南通·月考）晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如右图所示(一个小黑点代表一个C60分子)，下列说法正确的是 A．C60摩尔质量是720 B．C60与金刚石都是碳元素形成的单质分子 C．在C60晶胞中有14个C60分子 D．每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个 【变式1-2】（22-23高二下·江苏淮安·月考）磷元素有白磷、红磷等单质，白磷()分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)    ；下列说法正确的是    A．分子中的P-P-P键角为109°28＇ B．白磷和红磷互为同位素 C．白磷晶体中1个分子周围有8个紧邻的分子 D．白磷和红磷在中充分燃烧生成等量(s)，白磷放出的热量更多 【变式1-3】（22-23高二下·江苏江阴·期中）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是    A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 题型02 分子晶体的性质 1.分子晶体及其物理特性 只含分子的晶体称为分子晶体。在分子晶体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子晶体有低熔沸点、硬度较小、固态和熔融状态均不导电等物理特性。 2.分子晶体熔、沸点规律 (1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。 (2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 (3)相对分子质量相等或相近的分子晶体，分子的极性越大，熔、沸点越高。如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 (4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 【典例2】（24-25高二下·江苏常州·月考）下列说法正确的有 ①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征 ②冰融化时，分子中H-O键发生断裂 ③分子晶体在干燥或熔融时，均能导电 ④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高 ⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高 ⑥分子晶体的熔、沸点一般比较低 ⑦分子晶体中，分子间以分子间作用力相结合，分子间作用力越大，分子越稳定 A．2项 B．3项 C．4项 D．5项 【变式2-1】（23-24高二上·江苏连云港·期末）元素O、S、Se位于周期表中VIA族。下列说法正确的是 A．原子半径： B．第一电离能： C．沸点大小： D．氧单质、晶体硫、均为分子晶体 【变式2-2】（23-24高二下·江苏苏州·期中）下列说法正确的是 A．用电子云轮廓图表示的键形成的示意图： B．的电子式为 C．共价键的键能越大，分子晶体的熔沸点越高 D．同一周期中，与族元素原子的核电荷数都相差1 【变式2-3】（24-25高二下·江苏苏州·月考）下列说法正确的是 A．电负性： B．熔点：邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛 C．熔点：金刚石>晶体硅>碳化硅 D．熔沸点： 题型03 分子晶体的判断 1.依据物质的类别判断：部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 2.依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断：组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力(包括范德华力和氢键)。 3.依据物质的性质判断：分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。 【典例3】（23-24高二上·江苏江阴·月考）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 【变式3-1】（23-24高二上·江苏靖江·月考）下列说法正确的是 A．分子式为CCl4、NH3、SiO2的三种物质都是共价晶体 B．FeCl3熔点较低，易升华，易溶于水和乙醇，由此可推测其属于分子晶体 C．HCl分子间作用力强于HBr分子间作用力，因而HCl的热稳定性强于HBr D．相对原子质量：Li＜Na＜K＜Rb，因而熔点：Li＜Na＜K＜Rb 【变式3-2】（24-25高二下·江苏无锡·期中）近年来，科学家合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物（AlH3）n。已知，最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6，它的熔点为150℃，燃烧热极高。Al2H6球棍模型如下图。下列有关说法肯定错误的是    A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体 B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水 D．Al2H6中含有离子键和极性共价键 【变式3-3】（24-25高二下·江苏南京·期末）反应2H2S+SO2=3S+2H2O可用于制取硫单质。下列说法正确的是 A．H2S的电子式为 B．SO2分子的空间构型为直线形 C．S6、S8、S12等硫单质互为同素异形体 D．冰是含极性键的共价晶体 题型04 共价晶体的结构 1．共价晶体 (1)相邻原子间以共价键结合形成空间网状结构的晶体，不存在单个的小分子。 (2)共价晶体构成微粒为原子，微粒间作用力是共价键。 2．两种典型的共价晶体 (1)金刚石，C—C—C夹角为109°28′，即金刚石中的碳以sp3杂化轨道形成共价键。金刚石里的C—C共价键的键长很短，键能很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点也很高。 (2)SiO2，熔点为1713 ℃，有多种结构，最常见的是低温石英，其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，被广泛用作压电材料。 3．其它常见的共价晶体 (1)某些单质，如硅、硼、锗和灰锡等。 (2)某些非金属化合物，如碳化硅(俗称金刚砂)、Si3N4、氮化硼(BN)等。 【典例4】（24-25高二下·江苏常州·月考）下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是 A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B．金刚石晶胞中含有6个碳原子 C．晶体中所含共价键数目为(是阿伏加德罗常数的值) D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力 【变式4-1】（23-24高二下·江苏常州·月考）石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是    A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C．(CF)x中的键长比短 D．1mol(CF)x中含有2xmol共价单键 【变式4-2】（2024·江苏南通·二模）是一种无机非金属材料，立方的硬度仅次于金刚石，其晶胞如下图所示．下列说法不正确的是 A．立方属于共价晶体 B．1个晶胞中含有4个B和4个N C．距离每个B最近的N有4个 D．立方中含有共价键 【变式4-3】（24-25高三·江苏·开学考试）下列关于氮、磷、砷的单质及化合物的说法正确的是 A．磷肥与草木灰混合施肥效果更佳 B．肼的沸点为113.5℃，说明肼分子间可能存在氢键 C．白磷分子(P4)是极性分子，白磷可保存在水中 D．砷化镓的晶胞结构如上图所示，镓原子配位数为8 题型05 共价晶体的性质 1.共价晶体中，共价键既影响物质的化学性质，也影响物质的物理性质，共价晶体一般都是熔、沸点高，硬度大，耐磨性好，共价晶体不具有导电性。 2.共价晶体的熔、沸点的比较 (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、沸点。 (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。 【典例5】（24-25高二下·江苏泗阳·月考）碳化硅的一种晶体(SiC)具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是 A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③ 【变式5-1】（24-25高二·江苏淮安·学业考试）碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，俗称金刚砂。下列说法正确的是 A．SiC晶体中硅、碳元素的质量比为1∶1 B．SiC晶体的熔点较高 C．SiC晶体的硬度较小 D．SiC属于分子晶体 【变式5-2】（24-25高二下·江苏·月考）、属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在键、键。下列说法错误的是 A．的熔点高于 B．晶体中所有化学键均为极性键 C．晶体中所有原子均采取杂化 D．晶体中所有原子的配位数均相同 【变式5-3】（23-24高二上·江苏南京·月考）下列晶体熔化时，需要破坏共价键的是 A．Cu B．SiO2 C．NaHSO4 D．干冰 题型06 共价晶体的判断 1.常见共价晶体及物质类别： (1)某些单质，如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 2. 共价晶体的结构特点：相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架网状结构的晶体。具有熔、沸点高，硬度大，耐磨性好，一般不导电等特点。 3.判断方法 (1)组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键； (2)常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； (3)共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃至几千摄氏度； (4)共价晶体硬度大。 【典例6】（23-24高二下·江苏·期末）氮化镓（GaN）被誉为第三代半导体材料，其结构与金刚石相似。一种制备GaN的方法为，下列说法正确的是 A．Ga基态核外电子排布式为 B．的空间构型为平面三角形 C．GaN晶体属于共价晶体 D．GaN中Ga元素的化合价为-3 【变式6-1】（23-24高二下·江苏南通·月考）碳、氮、氧、磷、硫是组成蛋白质的重要元素。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．电负性： C．碳单质、白磷、硫磺均为共价晶体 D．原子半径： 【变式6-2】（24-25高二下·江苏泰州·期中）下列各组物质形成的晶体中，晶体类型相同的是 A．晶体硅和SiC B．C60和Mg C．NaCl和HCl D．SO2和SiO2 【变式6-3】（22-23高二上·江苏宿迁·月考）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应，可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是 A．为极性分子 B．的电子式为 C．单晶硅为分子晶体 D．晶体硅中含有键 题型07 分子晶体与共价晶体的比较 1．共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 不溶于大部分溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水后导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 2．比较共价晶体和分子晶体熔、沸点遵循如下规律： 3．判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。 (2)依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。 (4)依据导电性判断 共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。 (5)依据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。 【典例7】（24-25高二下·江苏·月考）根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是（    ） AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －60 2300 3550 1410 沸点/℃ 183 57 2550 4827 2355 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是原子晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱 【变式7-1】（24-25高二下·江苏淮安·期中）根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断，下列有关说法错误的是 物质 单质B 熔点/℃ 190 2300 沸点/℃ 182.7 57.6 2500 注：熔点在条件下测定。 A．是分子晶体 B．单质B是共价晶体 C．加热能升华 D．单质B和晶体类型相同 【变式7-2】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) 可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是 A．SiCl4为极性分子 B．每生成1 mol Si需消耗2×22.4 L H2(标准状况) C．单晶硅为分子晶体 D．1mol晶体硅中含有4molSi-Si键 【变式7-3】（22-23高二上·江苏苏州·月考）下列说法正确的是 A．金刚石与石墨烯中的夹角都是 B．原子基态核外电子排布式为 C．的沸点依次升高 D．与的晶体类型相同 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $