第2課時(shí)　分子晶體 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.了解分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見的分子晶體。2.能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性。3.會(huì)比較判斷晶體類型。 一、分子晶體及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1．概念及微粒間的作用 (1)概念：分子間通過分子間作用力相結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。 (2)微粒間的作用：分子晶體中相鄰分子之間以分子間作用力相互吸引。 2．分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 　 (1)碘晶體的晶胞是一個(gè)長方體，在它的每個(gè)頂點(diǎn)上有1個(gè)碘分子，每個(gè)面上有1個(gè)碘分子，每個(gè)晶胞從碘晶體中分享到4個(gè)碘分子。 氯單質(zhì)、溴單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與碘晶體的結(jié)構(gòu)非常相似，只是晶胞的大小不同而已。 (2)干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)，在它的每個(gè)頂點(diǎn)和面心上各有1個(gè)CO2分子，每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子。干冰晶體每個(gè)CO2分子周圍，離該分子最近且距離相等的CO2分子有12個(gè)。 (3) 在冰晶體中，由于水分子之間存在具有方向性的氫鍵，迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引，這樣的排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，比較松散。 在冰晶體中，每個(gè)水分子中的每個(gè)氧原子周圍都有4個(gè)氫原子，氧原子與其中的兩個(gè)氫原子通過共價(jià)鍵結(jié)合，而與屬于其他水分子的另外兩個(gè)氫原子靠氫鍵結(jié)合在一起。 (1)分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 若分子間不存在氫鍵，則分子晶體的微粒排列時(shí)盡可能采用緊密堆積方式；若分子間存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性和飽和性，則晶體不能采用緊密堆積方式。 (2)常見的分子晶體 ①所有非金屬氫化物：H2O、NH3、CH4、H2S等。 ②多數(shù)非金屬單質(zhì)：鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、紅磷、硫、稀有氣體等。 ③多數(shù)非金屬氧化物：CO2、SO2、SO3、P2O5等。 ④幾乎所有的酸：H2SO4、CH3COOH、H3PO4等。 ⑤絕大多數(shù)有機(jī)物：乙醇、蔗糖等。 (3)分子晶體的性質(zhì) ①分子晶體一般具有較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，較小的硬度、較強(qiáng)的揮發(fā)性。 ②分子晶體在固態(tài)、熔融時(shí)均不導(dǎo)電。 ③不同的分子晶體在溶解度上存在較大差別，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解度也有較大差別。 提醒　(1)稀有氣體固態(tài)時(shí)形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作用力，分子內(nèi)不存在化學(xué)鍵。 (2)分子晶體汽化或熔融時(shí)，克服分子間作用力，不破壞化學(xué)鍵。 例1　下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是(　　) A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 答案　B 解析　A中HD是單質(zhì)，不是化合物；C中SiO2為原子晶體，不是分子晶體；D中Na2S是離子晶體，不是分子晶體。 例2　下表列舉了幾種物質(zhì)的性質(zhì)，據(jù)此判斷屬于分子晶體的物質(zhì)是________。 物質(zhì) 性質(zhì) X 熔點(diǎn)為10.31 ℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電 Y 易溶于CCl4，熔點(diǎn)為11.2 ℃，沸點(diǎn)為44.8 ℃ Z 常溫下為氣態(tài)，極易溶于水，溶液pH>7 W 常溫下為固體，加熱變?yōu)樽霞t色蒸氣，遇冷變?yōu)樽虾谏腆w M 熔點(diǎn)為1 170 ℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電 N 熔點(diǎn)為97.81 ℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97 gcm－3 答案　X、Y、Z、W 解析　分子晶體熔、沸點(diǎn)一般比較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電。M的熔點(diǎn)高，肯定不是分子晶體；N是金屬鈉的性質(zhì)；X、Y、Z、W均為分子晶體。 規(guī)律總結(jié) 分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，固態(tài)、熔融態(tài)不導(dǎo)電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。 例3　下圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O，小球代表H。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．冰晶體中每個(gè)水分子與另外四個(gè)水分子形成四面體 B．冰晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是原子晶體 C．水分子間通過H—O鍵形成冰晶體 D．冰融化時(shí)，水分子之間空隙增大 答案　A 解析　冰中的水分子是靠氫鍵結(jié)合在一起，氫鍵不是化學(xué)鍵，而是一種分子間作用力，故B、C兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；H2O分子形成氫鍵時(shí)沿O的四個(gè)sp3雜化軌道形成氫鍵，可以與4個(gè)水分子形成氫鍵，這4個(gè)水分子形成空間四面體構(gòu)型，A項(xiàng)正確；水分子靠氫鍵連接后，分子間空隙變大，因此融化時(shí)，水的體積縮小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 易錯(cuò)警示 (1)冰和水中存在氫鍵，水蒸氣中不存在氫鍵。 (2)冰中每個(gè)水分子能與4個(gè)H2O分子形成氫鍵，平均每個(gè)水分子有(4)個(gè)氫鍵。 (3)水結(jié)成冰體積膨脹與氫鍵有關(guān)。 (4)冰融化時(shí)破壞氫鍵和范德華力，不破壞共價(jià)鍵。水分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)，水的熔、沸點(diǎn)與共價(jià)鍵無關(guān)。 二、石墨晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 石墨的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 1．在石墨晶體中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價(jià)鍵，每一個(gè)碳原子以3個(gè)共價(jià)鍵與另外三個(gè)原子相連。六個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上形成了正六邊形的環(huán)，伸展成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 2．在同一平面的碳原子還各剩下一個(gè)2p軌道，并含有一個(gè)未成對電子形成π鍵。電子比較自由，相當(dāng)于金屬中的自由電子，所以石墨能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，這正是金屬晶體的特征。 3．石墨晶體中網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)以范德華力結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，距離較大，結(jié)合力較弱，層與層間可以相對滑動(dòng)，使之具有潤滑性。 　 石墨晶體中碳原子間形成共價(jià)鍵，層與層間的結(jié)合力為范德華力，同時(shí)還有金屬鍵特性。因此，石墨晶體既不是原子晶體，也不是金屬晶體、分子晶體，而是一種混合鍵型晶體。 例4　碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖： 回答下列問題： (1)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式分別為________、________。 (2)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。 (3)在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為________________________________； 在石墨晶體中，平均每個(gè)最小的碳原子環(huán)所擁有的化學(xué)鍵數(shù)為________，該晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為________。 (4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154 pm。推測金剛石的熔點(diǎn)____(填“>”“<”或“＝”)石墨的熔點(diǎn)。 答案　(1)sp3雜化　sp2雜化　(2)分子　混合鍵型　(3)1∶2　3　2∶3　(4) < 解析　(1)金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵(即C原子采取sp3雜化方式)，構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子采取sp2雜化方式，形成平面六元環(huán)結(jié)構(gòu)。(2)C60中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨晶體有共價(jià)鍵、金屬鍵和范德華力，所以石墨屬于混合鍵型晶體。(3)金剛石晶體中每個(gè)碳原子平均擁有的化學(xué)鍵數(shù)為4＝2，則碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為1∶2。石墨晶體中，平均每個(gè)最小的碳原子環(huán)所擁有的碳原子數(shù)和化學(xué)鍵數(shù)分別為6＝2和6＝3，其比值為2∶3。(4)石墨中的C—C鍵比金剛石中的C—C鍵鍵長短，鍵能大，故石墨的熔點(diǎn)高于金剛石。 規(guī)律總結(jié)——金剛石與石墨比較 晶體 金剛石 石墨 碳原子雜化方式 sp3 sp2 碳原子成鍵數(shù) 4 3 有無未成對價(jià)電子 無 有 最小環(huán)碳原子個(gè)數(shù) 6 6 鍵角 109.5 120 含有1 mol C的晶體中所含化學(xué)鍵數(shù)目 2 mol 1.5 mol 四種晶體類型的比較 離子晶體 原子晶體 分子晶體 金屬晶體 構(gòu)成晶體的粒子 陰、陽離子 原子 分子 金屬陽離子 和自由電子 粒子間的作用 離子鍵 共價(jià)鍵 分子間作用力(有的有氫鍵) 金屬鍵 作用力強(qiáng)弱 (一般情況下) 較強(qiáng) 很強(qiáng) 弱 較強(qiáng) 確定作用力強(qiáng)弱的一般判斷方法 離子所帶電荷總數(shù)、離子半徑 鍵長(原子半徑) 分子間的氫鍵增大分子間作用力，組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)比較相對分子質(zhì)量 離子半徑、離子所帶電荷數(shù) 熔、沸點(diǎn) 較高 高 低 差別較大(如汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點(diǎn)為3 410℃) 硬度 硬而脆 大 較小 差別較大 導(dǎo)熱和 導(dǎo)電性 不良導(dǎo)體(熔化后或溶于水導(dǎo)電) 不良導(dǎo)體 不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電) 良導(dǎo)體 溶解性 多數(shù)易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng) 機(jī)械加工性 不良 不良 不良 優(yōu)良 延展性 差 差 差 優(yōu)良 1．下列有關(guān)分子晶體的說法中一定正確的是(　　) A．分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵 B．分子間一定存在范德華力 C．分子間一定存在氫鍵 D．其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積 答案　B 解析　稀有氣體元素組成的分子晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的N、O、F原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi)，所以B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．下列物質(zhì)呈固態(tài)時(shí)，一定屬于分子晶體的是(　　) A．非金屬單質(zhì) B．非金屬氧化物 C．含氧酸 D．金屬氧化物 答案　C 解析　非金屬單質(zhì)中的金剛石、非金屬氧化物中的SiO2均為原子晶體；金屬氧化物通常為離子化合物，屬離子晶體。 3．SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，對其進(jìn)行下列推測，不正確的是(　　) A．SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4 B．SiCl4晶體是分子晶體 C．常溫、常壓下，SiCl4是氣體 D．SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子 答案　C 解析　由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間的作用力，在這兩種分子中都只有范德華力，SiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4的相對分子質(zhì)量，所以SiCl4的分子間作用力強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)比CCl4高。CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。 4．甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．甲烷晶胞中的球只代表1個(gè)C原子 B．晶體中1個(gè)CH4分子中有12個(gè)緊鄰的CH4分子 C．甲烷晶體熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵 D．1個(gè)CH4晶胞中含有8個(gè)CH4分子 答案　B 解析　題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個(gè)甲烷分子，并不是1個(gè)C原子，A錯(cuò)誤；甲烷晶體是分子晶體，熔化時(shí)克服范德華力，C錯(cuò)誤；甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的個(gè)數(shù)為8＋6＝4，D錯(cuò)誤。 5．根據(jù)下列性質(zhì)判斷所描述的物質(zhì)可能屬于分子晶體的是(　　) A．熔點(diǎn)1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電 B．熔點(diǎn)1 128 ℃，沸點(diǎn)4 446 ℃，硬度很大 C．熔點(diǎn)10.31 ℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電 D．熔點(diǎn)97.81 ℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97 gcm－3 答案　C 解析　A項(xiàng)，熔點(diǎn)1 070 ℃，熔點(diǎn)高，不符合分子晶體的特點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，熔點(diǎn)1 128 ℃，沸點(diǎn)4 446 ℃，硬度很大，屬于離子晶體或原子晶體或金屬晶體的特點(diǎn)，分子晶體分子間只存在分子間作用力，熔、沸點(diǎn)低，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，熔點(diǎn)10.31 ℃，熔點(diǎn)低，符合分子晶體的熔點(diǎn)特點(diǎn)，液態(tài)不導(dǎo)電，只存在分子，水溶液能導(dǎo)電，溶于水后，分子被水分子離解成自由移動(dòng)的離子，如CH3COOHCH3COO－＋H＋，有自由移動(dòng)的離子，就能導(dǎo)電，故C正確；D項(xiàng)，熔點(diǎn)97.81 ℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97 gcm－3，是金屬鈉的物理性質(zhì)，金屬鈉屬于金屬晶體，故D錯(cuò)誤。 6．晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復(fù)出現(xiàn)的最小的結(jié)構(gòu)單元，C60晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列說法正確的是(　　) A．C60摩爾質(zhì)量是720 B．C60與苯互為同素異形體 C．在C60晶胞中有14個(gè)C60分子 D．每個(gè)C60分子周圍與它距離最近且等距離的C60分子有12個(gè) 答案　D 7．請回答下列問題： (1)下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是________(填字母，下同)。 a．由于石墨晶體導(dǎo)電，所以它是金屬晶體 b．由于石墨的熔點(diǎn)很高，所以它是原子晶體 c．由于石墨質(zhì)軟，所以它是分子晶體 d．石墨晶體是一種混合鍵型晶體 (2)據(jù)報(bào)道，科研人員應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)模擬出來類似C60的物質(zhì)N60，試推測下列有關(guān)N60的說法正確的是________。 a．N60易溶于水 b．N60是一種分子晶體，有較高的熔點(diǎn)和硬度 c．N60的熔點(diǎn)高于N2 d．N60的穩(wěn)定性比N2強(qiáng) (3)已知碘晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，請回答下列問題： ①碘晶體屬于________晶體。 ②碘晶體熔化過程中克服的作用力為______________。 ③假設(shè)碘晶胞中立方體的長為a cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則碘單質(zhì)的密度為__________________。 答案　(1)d　(2)c　(3)①分子?、诜肿娱g作用力?、?gcm－3 解析　(1)石墨晶體中存在共價(jià)鍵、范德華力、大π鍵，故為混合鍵型晶體。(2)C60是一種單質(zhì)，屬于分子晶體，而N60類似于C60，所以N60也是單質(zhì)，屬于分子晶體，即具有分子晶體的一些性質(zhì)，如硬度較小和熔、沸點(diǎn)較低。分子晶體的相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。單質(zhì)一般是非極性分子，難溶于水等極性溶劑，因此a、b項(xiàng)錯(cuò)誤，c項(xiàng)正確；N2分子以N≡N鍵結(jié)合，N60分子中只存在N—N鍵，而N≡N鍵比N—N鍵牢固得多，所以d項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)I2分子之間以分子間作用力結(jié)合，所以I2晶體屬于分子晶體。觀察碘的晶胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)晶胞中含有I2分子的數(shù)目為8＋6＝4，碘原子為8個(gè)。一個(gè)晶胞的體積為a3 cm3，質(zhì)量為 g，則碘單質(zhì)的密度為 gcm－3。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 題組1　分子晶體的判斷 1．下列各組物質(zhì)均屬于分子晶體的是(　　) A．SO2，SiO2，P2O5 B．PCl3，CO2，H2SO4 C．SiC，H2O，NH3 D．HF，CO2，Si 答案　B 解析　SiO2、SiC、Si均為原子晶體。 2．下列晶體由原子直接構(gòu)成，且屬于分子晶體的是(　　) A．固態(tài)氫 B．固態(tài)氖 C．磷 D．三氧化硫 答案　B 解析　稀有氣體分子都屬于單原子分子，因此稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體且由原子直接構(gòu)成。其他分子晶體一般由分子構(gòu)成，如干冰、冰等。 3．某化學(xué)興趣小組，在學(xué)習(xí)分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔點(diǎn)/℃ 801 712 190 －68 782 沸點(diǎn)/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600 根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是(　　) A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 答案　B 解析　由于由分子構(gòu)成的晶體，分子與分子之間以分子間作用力相互作用，而分子間作用力較小，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸點(diǎn)很高，很明顯不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(2017合肥六中月考)AB型化合物形成的晶體結(jié)構(gòu)多種多樣。下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)所表示的物質(zhì)最有可能是分子晶體的是(　　) A．①③ B．②⑤ C．⑤⑥ D．③④⑤⑥ 答案　B 解析　從各圖中可以看出②⑤都不能再以化學(xué)鍵與其他原子結(jié)合，所以最有可能是分子晶體。 題組2　分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 5．BeCl2熔點(diǎn)較低，易升華，溶于醇和醚，其化學(xué)性質(zhì)與AlCl3相似。由此可推測BeCl2(　　) A．熔融態(tài)不導(dǎo)電 B．水溶液呈中性 C．熔點(diǎn)比BeBr2高 D．不與NaOH溶液反應(yīng) 答案　A 解析　由題知BeCl2熔點(diǎn)較低，易升華，溶于醇和醚，應(yīng)屬于分子晶體，所以熔融態(tài)不導(dǎo)電；對于組成相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，其熔、沸點(diǎn)越高，因此BeCl2的熔點(diǎn)比BeBr2的低；BeCl2的化學(xué)性質(zhì)與AlCl3相似，根據(jù)AlCl3能和NaOH溶液反應(yīng)，則BeCl2也可與NaOH溶液反應(yīng)；AlCl3水溶液中由于鋁離子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性質(zhì)。 6．下列說法正確的是(　　) A．分子晶體都具有分子密堆積的特征 B．分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點(diǎn)越高 C．分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，分子的熔、沸點(diǎn)越高 D．分子晶體中，分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定 答案　B 解析　含有氫鍵的分子晶體不具有分子密堆積的特征，如冰，A錯(cuò)誤；分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低與分子間作用力的大小有關(guān)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無關(guān)，B正確，C錯(cuò)誤；分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，與分子間作用力的大小無關(guān)，D錯(cuò)誤。 7．水的沸點(diǎn)是100 ℃，硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點(diǎn)卻很低，是－60.7 ℃，引起這種差異的主要原因是(　　) A．范德華力 B．共價(jià)鍵 C．氫鍵 D．相對分子質(zhì)量 答案　C 解析　水分子之間存在氫鍵，氫鍵是一種較強(qiáng)的分子間作用力，氫鍵的存在使水的沸點(diǎn)比硫化氫的高。 8．下列關(guān)于分子晶體的說法不正確的是(　　) A．晶體的構(gòu)成微粒是分子 B．干燥或熔融時(shí)均能導(dǎo)電 C．分子間以分子間作用力相結(jié)合 D．熔、沸點(diǎn)一般比較低 答案　B 解析　A項(xiàng)，分子晶體是由分子構(gòu)成的；B項(xiàng)，干燥或熔融時(shí)，分子晶體既不電離也沒有自由移動(dòng)的電子，均不能導(dǎo)電；C項(xiàng)，分子間以分子間作用力相結(jié)合；D項(xiàng)，分子晶體的熔、沸點(diǎn)一般比較低。 題組3　常見晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合 9．下列有關(guān)晶體的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．分子晶體熔化時(shí)化學(xué)鍵一般不被破壞 B．白磷晶體中，結(jié)構(gòu)粒子之間通過共價(jià)鍵結(jié)合 C．構(gòu)成分子晶體的結(jié)構(gòu)粒子中可能存在共價(jià)鍵 D．石英晶體是直接由硅原子和氧原子通過共價(jià)鍵所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 答案　B 解析　分子晶體是通過分子間作用力將分子結(jié)合在一起的，所以熔化時(shí)，分子內(nèi)部的化學(xué)鍵未發(fā)生變化，破壞的只是分子間作用力，A正確；白磷晶體是分子晶體，在P4內(nèi)部存在共價(jià)鍵，而結(jié)構(gòu)粒子(P4)之間是通過分子間作用力結(jié)合的，B錯(cuò)誤；稀有氣體在固態(tài)時(shí)也屬于分子晶體，而稀有氣體是單原子分子，在分子內(nèi)部不存在共價(jià)鍵，在干冰晶體中，CO2分子內(nèi)存在共價(jià)鍵，C正確；石英晶體是原子晶體，D正確。 10．石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，每一層均為碳原子與周圍其他3個(gè)碳原子相結(jié)合而成的平面片層，同層相鄰碳原子間距為142 pm、相鄰片層間距為335 pm。如圖是其晶體結(jié)構(gòu)片層俯視圖。下列說法不正確的是(　　) A．碳原子采用sp2雜化 B．每個(gè)碳原子形成3個(gè)σ鍵 C．碳原子數(shù)與σ鍵鍵數(shù)之比為2∶3 D．片層之間的碳形成共價(jià)鍵 答案　D 解析　每個(gè)碳原子形成3個(gè)σ鍵，采取sp2雜化，故A、B正確；每個(gè)碳原子平均含有3＝個(gè)σ鍵，所以碳原子數(shù)與σ鍵鍵數(shù)之比為2∶3，故C正確；石墨片層之間的碳以范德華力結(jié)合而不是共價(jià)鍵，故D錯(cuò)誤。 11．根據(jù)下表中給出的有關(guān)數(shù)據(jù)，判斷下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) AlCl3 SiCl4 晶體硼 金剛石 晶體硅 熔點(diǎn)/℃ 190 －60 2 300 3 550 1 410 沸點(diǎn)/℃ 183 57 2 550 4 827 2 355 A.SiCl4是分子晶體 B．晶體硼是原子晶體 C．AlCl3是分子晶體，加熱能升華 D．金剛石中的C—C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵弱 答案　D 解析　SiCl4、AlCl3的熔、沸點(diǎn)低，都是分子晶體，AlCl3的沸點(diǎn)低于其熔點(diǎn)，即在未熔化的溫度下它就能汽化，故AlCl3加熱能升華，A、C項(xiàng)正確；晶體硼的熔、沸點(diǎn)高，所以晶體硼是原子晶體，B項(xiàng)正確；碳原子的半徑比硅的原子半徑小，金剛石中的C—C鍵鍵長比晶體硅中的Si—Si鍵鍵長短，金剛石中的C—C鍵鍵能比晶體硅中的Si—Si鍵鍵能大，金剛石中的C—C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12.中學(xué)教材上介紹的干冰晶體是一種立方面心結(jié)構(gòu)，如圖所示，即每8個(gè)CO2構(gòu)成立方體，且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)CO2分子，在每個(gè)CO2周圍距離 a(其中a為立方體棱長)的CO2有(　　) A．4個(gè) B．8個(gè) C．12個(gè) D．6個(gè) 答案　C 解析　如圖在每個(gè)CO2周圍距離a的CO2即為每個(gè)面心上的CO2分子，共有8(3)＝12個(gè)。 [綜合強(qiáng)化] 13．參考下表中物質(zhì)的熔點(diǎn)，回答有關(guān)問題： 物質(zhì) NaF NaCl NaBr NaI NaCl KCl RbCl CsCl 熔點(diǎn)/℃ 995 801 750 622 801 776 715 646 物質(zhì) SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 SiCl4 GeCl4 SnCl4 PbCl4 熔點(diǎn)/℃ －90.4 －70.4 5.2 120 －70.4 －49.5 －36.2 －15 (1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與鹵離子及堿金屬離子的________有關(guān)，隨著________的增大，熔點(diǎn)依次降低。 (2)硅的鹵化物熔點(diǎn)及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點(diǎn)與________有關(guān)，隨著________的增大，________增大，故熔、沸點(diǎn)依次升高。 (3)鈉的鹵化物的熔點(diǎn)比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點(diǎn)高得多，這與________有關(guān)，因?yàn)橐话鉥_______比__________熔點(diǎn)高。 答案　(1)半徑　半徑　(2)相對分子質(zhì)量　相對分子質(zhì)量　分子間作用力　(3)晶體類型　離子晶體　分子晶體 14．決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)。請回答下列問題： (1)上圖是石墨的結(jié)構(gòu)，其晶體中存在的作用力有______(填字母)。 A．σ鍵　B．π鍵　C．氫鍵　D．配位鍵　E．范德華力　F．金屬鍵　G．離子鍵 (2)碳鈉米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，每個(gè)碳原子通過________雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠________結(jié)合在一起。 (3)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。 ①關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是________(填字母)。 a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大 b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟 c．兩種晶體中的B—N鍵均為共價(jià)鍵 d．兩種晶體均為分子晶體 ②六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為_______________，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導(dǎo)電，原因是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼鈉米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________ mol配位鍵。 答案　(1)ABEF　(2)sp2　范德華力　(3)①bc?、谄矫嫒切巍訝罱Y(jié)構(gòu)中沒有自由移動(dòng)的電子　③2 解析　(1)石墨晶體是介于原子晶體、金屬晶體、分子晶體之間的一種特殊晶體，含有金屬鍵，層與層之間存在范德華力，層內(nèi)存在共價(jià)鍵。在石墨晶體中同層的每一個(gè)碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合；每個(gè)碳原子有一個(gè)未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面，形成了大π鍵，因此石墨晶體中既存在σ鍵又存在π鍵。(3)①立方相氮化硼晶體的硬度大小與是否含有σ鍵和π鍵無關(guān)，與晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即立方相氮化硼晶體為原子晶體，硬度較大，a錯(cuò)誤；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，根據(jù)石墨晶體可知其層和層之間是靠范德華力結(jié)合的，故其作用力小，質(zhì)地較軟，b正確；B和N都是非金屬元素，兩種晶體中的B—N鍵都是共價(jià)鍵，c正確；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，屬于混合鍵型晶體，立方相氮化硼晶體為原子晶體，d錯(cuò)誤。②六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，同一層上的原子在同一平面內(nèi)，根據(jù)六方相氮化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個(gè)B原子與3個(gè)N原子相連，故為平面三角形結(jié)構(gòu)；由于B最外層有3個(gè)電子都參與了成鍵，層與層之間沒有自由移動(dòng)的電子，故不導(dǎo)電。③NH中有1個(gè)配位鍵，BF中有1個(gè)配位鍵，故1 mol NH4BF4含有2 mol配位鍵。 15．(1)水分子的立體結(jié)構(gòu)是____________，水分子能與很多金屬離子形成配合物，其原因是在氧原子上有____________。 (2)冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞(其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)或面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi))類似。每個(gè)冰晶胞平均占有____________個(gè)水分子。冰晶胞與金剛石晶胞中微粒排列方式相同的原因是_________ _______________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)測得冰中氫鍵的作用能為18.5 kJmol－1，而冰的熔化熱為5.0 kJmol－1，這說明________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)V形(或角形)　孤電子對　 (2)8　碳原子與氧原子都為sp3雜化，且氫鍵和共價(jià)鍵都具有方向性和飽和性(每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵)　 (3)冰熔化為液態(tài)水時(shí)只是破壞了一部分氫鍵，也說明液態(tài)水中仍存在氫鍵