高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体精品导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体精品导学案，共8页。学案主要包含了选择题等内容，欢迎下载使用。

知道共价晶体的结构特点，能辨识常见的共价晶体。
认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体的晶体结构模型说明共价晶体中粒子间的相互作用，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
重点：共价晶体的结构与物理性质。
难点：共价晶体的结构与物理性质。
共价晶体
(1)相邻原子间以共价键结合形成 结构的晶体，不存在单个的小分子。
(2)
(3)物理性质
共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以一般熔点 ，硬度 。
金刚石的晶体结构
(1)金刚石是典型的 ，天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形。C—C—C夹角为 ，即金刚石中的碳以 杂化轨道形成共价键。
(2)金刚石里的C—C共价键的键长 ，键能很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度 ，而且熔点也 。
SiO2的结构及应用
(1)SiO2是另一种典型的共价晶体，熔点为1713 ℃，有多种结构，最常见的是 ，其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 ，被广泛用作压电材料。
(2)SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
其他常见的共价晶体
(1)某些单质，如硼、 、锗和灰锡等。
(2)某些非金属化合物，如 (俗称金刚砂)、氮化硼(BN)等。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)共价晶体中共价键越强，熔点越高。( )
(2)共价晶体可能含有离子键。( )
(3)共价晶体的原子间只存在共价键，而分子晶体内只存在范德华力。( )
(4)SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连。( )
(5)通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。( )
(6)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。( )
2．根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是( )
A.SiCl4是分子晶体
B．晶体硼是共价晶体
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
3．有下列几种晶体：A.无色水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金刚石，E.晶体氩，F.干冰。
(1)属于分子晶体的是________(填字母，下同)。
(2)属于共价晶体的化合物是________。
(3)受热熔化时化学键不发生变化的晶体是________，受热熔化时需克服共价键的晶体是________。
(4)晶体中存在氢键的是________。
(5)晶体中不存在化学键的是________。
考点1分子晶体的结构特点和物理性质
典型共价晶体的结构模型
注意：(1)二氧化硅晶体中，没有独立存在的SiO2分子，所以SiO2仅是代表二氧化硅晶体的元素组成的化学式，而不是二氧化硅晶体的分子式。
(2)金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目：①金刚石(或晶体硅)中，1 ml C(或Si)形成2 ml C—C(或Si—Si)键；②碳化硅晶体中，1 ml碳或1 ml硅均形成4 ml C—Si键；③SiO2晶体中，1 ml SiO2晶体中有4 ml Si—O键。
共价晶体的物理特性及熔点比较
(1)共价晶体的物理性质
①一般熔点都很高、硬度都很大。
②一般不导电，但晶体硅是半导体。
③难溶于常见的溶剂。
(2)共价晶体熔点比较
对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。如金刚石、碳化硅、晶体硅的物理性质见下表：
由于金刚石、碳化硅、晶体硅的结构相似，C原子半径小于Si原子半径，键能：C—C键>C—Si键>Si—Si键，所以三者的熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
氮化碳部分结构如下图所示，其中β-氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是( )
A．β­氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定
B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
C．β­氮化碳的化学式为C3N4，其中氮显－3价，碳显＋4价
D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键形成的空间网状结构
下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是
A．键能 C-C＞Si-Si、C-H＞Si-H ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度和熔点
C．常温下C、Si的最高价氧化物晶体类型相同，性质相同。
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列物质属于共价晶体的是( )
①干冰 ②SiO2 ③晶体硅 ④白磷 ⑤氨基乙酸 ⑥固态He
A．①③④⑤⑥ B．②③④⑥
C．②③ D．①②⑤⑥
2．下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是( )
A．共价晶体硬度通常比分子晶体大
B．共价晶体的熔点较高
C．分子晶体中有的水溶液能导电
D．金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体
3．为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．1 ml 被CO还原成Fe，转移个电子
B．标准状况下，11.2 L H2O含有的共价键总数为
C．常温下，将0.5 ml Fe投入浓硫酸中，反应转移的电子数为
D．2 ml 中含个分子
4．下列说法正确的是
A．相同条件下，PH3 比 NH3易溶于水、易液化
B．NCl3的空间结构和 VSEPR 模型都为四面体形
C．基态气态25Mn2+再失去1个电子比基态气态26Fe2+再失去1个电子难
D．AlN 和 GaN的成键结构与金刚石相似，为共价晶体，GaN 的熔点高于AlN
5．氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述错误的是( )
A．AlON和SiO2所含化学键的类型相同
B．电解熔融AlON可得到Al
C．AlON中N元素的化合价为－1
D．AlON和SiO2的晶体类型相同
6．下列晶体性质的比较中错误的是( )
A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅
B．沸点：NH3>PH3
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
7．下列说法正确的是(NA代表阿伏加德罗常数的值)( )
A．在含2 ml Si—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA
B．30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子
C．金刚石的熔点高与C—C键的键能有关
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体
8．将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是( )
A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同
B．Si3N4晶体是立体网状结构
C．C3N4的熔点比Si3N4的低
D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂
9．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体说法正确的是
A．C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子
B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C．C3N4晶体是分子晶体
D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
10．中外科学家团队共同合成了T­碳。T­碳是将金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子形成的正四面体结构单元取代形成的碳的一种新型三维立方晶体，结构如图1所示。下列说法错误的是( )
A．每个T­碳晶胞中含32个碳原子
B．T­碳结构中的最小夹角为109°28′
C．T­碳属于共价晶体
D．如图2是T­碳晶胞的俯视图
11.已知SiC晶体具有较大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于SiC晶体的说法正确的是（ ）
A.SiC晶体是分子晶体
B.SiC晶体中C—Si键的键长比金刚石中C—C键的键长要短
C.SiC晶体中粒子间通过离子键结合
D.SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子
12．单质硼有无定型和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：
(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体，理由是________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图。其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有一个硼原子。通过观察及推算，此基本结构单元由________个硼原子构成，其中B—B键的键角为________，B—B键的键数为________。
13．请回答下列问题：
(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是________________。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成，该半导体材料的化学式是________，其晶体结构类型可能为________。
(2)如图是氮化镓的晶胞结构：
氮化镓中镓原子的杂化方式为________，每个氮原子共与________个镓原子相结合。
(3)立方氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为a cm，立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子。
14．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为________；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为________；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为______________。
(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为______________。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为________cm(用代数式表示即可)。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
物质
晶体结构
结构特点
金刚石
a.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，形成正四面体结构
b．晶体中C—C—C夹角为
109°28′，碳原子采取sp3杂化
c．最小环上有6个碳原子且六个碳原子不在同一平面内
d．晶体中C原子个数与C—C键个数之比为1∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(1,2)))＝1∶2
二氧化硅
a.每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构
b．每个正四面体占有1个Si，4个“eq \f(1,2)O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2
c．最小环上有12个原子，即6个O，6个Si
晶体
键能/(kJ·ml－1)
熔点/℃
硬度
金刚石
(C—C)347
3350
10
碳化硅
(C—Si)301
2600
9
晶体硅
(Si—Si)226
1415
7
物质
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/K
大于3 828
1 683
2 573
沸点/K
5 100
2 628
2 823
硬度/Mb
10
7.0
9.5