高考化学一轮复习讲义练习资料 (13)

这是一份高考化学一轮复习讲义练习资料 (13)，共13页。

【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
3．常见分子晶体及物质类别
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
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∶ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(1,2))) ＝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 ml SiO2中含4 ml 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