专题复习 化学键和晶体结构 - 图文

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考点二：晶体类型和性质的比较

晶体：是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。 非晶体：是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。 【思考】决定晶体物理性质的因素是什么？

答：构成晶体微粒之间的结合力。结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。

1.几种晶体的比较

(1)离子晶体

①定义：离子间通过离子键结合而成的晶体。 ②特点：无单个分子存在；NaCl不表示分子式。

熔沸点较高，硬度较大，难压缩,但质地较脆. 水溶液或者熔融状态下均导电。

③常见的离子晶体有：强碱、部分金属氧化物、大部分盐类。

(2)分子晶体

①定义：分子间通过分子间作用力结合成的晶体。 ②特点：有单个分子存在；化学式就是分子式。 熔沸点较低，硬度较小，易升华。 ③哪些物质可以形成分子晶体？

卤素、氧气、等多数非金属单质、稀有气体、非金属氢化物、多数非金属氧化物、酸、多数有机物等。

(3)原子晶体

①定义：原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体。 ②特点：熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。

③常见的原子晶体有：金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等

2.晶体类型的判断

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(1)从物质的分类上判断：

离子晶体：强碱、大多数盐类、活泼金属氧化物；

分子晶体：大多数非金属单质（金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼除外）及氧化物（ SiO2除 外），所有的酸及非金属氢化物，大多数有机物等。 原子晶体：金刚石、晶体硅、晶体硼、SiO2、SiC、BN、Si3N4 金属晶体：金属单质（液态Hg除外）及合金 (2)从性质上判断：

熔沸点和硬度 高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体 物质的导电性 固态时不导电熔融状态时能导电：离子晶体； 固态时导电熔融状态时也导电：金属晶体及石墨；

固态时不导电熔融状态时也不导电：分子晶体、原子晶体。

3.物质熔沸点高低的比较

1)晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高，只有分子晶体熔化时不破坏化学键 2)不同晶体（一般）：原子晶体>离子晶体>分子晶体

熔点范围 ： 上千度~几千度 > 近千度~几百度 > 多数零下最多几百度 3)

【注意】若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体强，故熔、沸点特别高．

【例1】有关晶体的下列说法中正确的是( )

A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．原子晶体中共价键越强，熔点越高 C．冰融化时水分子中共价键发生断裂 D．氯化钠熔化时离子键未被破坏

【解析】晶体中分子间的作用力越大，说明晶体的熔沸点越高，而分子的稳定性取决于化学键的强弱和体系能量的高低，故A选项错误。冰融化时水分子中部分氢键断裂，共价键不断裂。氯化钠熔化时离子键被破坏。 答案：B

【点拨】晶体中的作用力影响晶体的性质，若是分子晶体，影响熔沸点的是分子间作用力与氢键，但影响分子稳定性的是化学键的强度；若是原子晶体、离子晶体、金属晶体，熔沸点与化学键强度有关。 【巩固练习】下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )

A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl

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【解析】判断化学键类型是否相同，主要是看成键两原子是直接通过共价键结合的，还是通过互相得失电子后形成阴、阳离子靠离子键结合的。主要是分析成键两原子通过何种形式才能使双方都达到稳定结构(一般的是最外层达到8个电子)。判断晶体类型是否相同，主要是看构成晶体的“基本微粒”属于分子、离子还是原子，或者是分析晶体中基本微粒间作用力是范德华力、离子键还是共价键，这两个角度实质是一致的。由上述可知化学键的类型和晶体类型两者既有联系也有区别，切勿混为一谈。如SO2和SiO2，从成键两原子之间结合力分析，都是只能通过共价键结合，化学键类型相同，但从构成晶体类型来看，SO2熔点低，溶于一些溶剂中，硬度小、沸点低等性质说明SO2在晶体中只能是以分子形式存在，基本微粒间的作用力是分子间作用力，所以是分子晶体。SiO2上述性质与SO2截然相反，说明SiO2在晶体中不是以分子的形式存在，基本微粒是原子，微粒间作用力是共价键，所以为原子晶体。同理分析B、C、D选项。 答案：B

【例2】右图是已合成的硫氮化合物的一种分子结构，下列说法正确的是( )

A．该物质的分子式为SN B．该物质具有很高的熔沸点 C．该物质的分子中只有共价键 D．该物质的固体是离子晶体

【解析】根据题意是一种分子结构，说明该物质是分

子晶体，熔沸点低，分子内只有共价键，该物质的分子式为S4N4。 答案：C

【点拨】首先要分析晶体类型，若题中明显有分子的描述，其熔沸点不会很高，晶体也一定是分子晶体。 【巩固练习】HgCl2的稀溶液可用作手术刀的消毒剂，已知熔融的HgCl2不导电，而HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，下列关于HgCl2的叙述正确的是( )

A．HgCl2属于离子化合物 B．HgCl2属于共价化合物 C．HgCl2属于非电解质

D．HgCl2不能使蛋白质变性

【解析】根据题目所给有关的HgCl2性质资料，熔融的HgCl2不导电，而HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，可知HgCl2为共价化合物，属于分子晶体，属于电解质。HgCl2属于重金属盐，能使蛋白质变性。 答案：B

【例3】(2009·安徽)石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下)，可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是( )

A．石墨烯与石墨互为同位素

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B．0.12 g石墨烯中含6.02×10个碳原子 C．石墨烯是一种有机物

D．石墨烯中碳原子间以共价键结合

【解析】同位素的研究对象是原子，A选项错误；0.12 g石墨烯的物质的量

为0.01 mol，所含碳原子个数为0.01NA，B选项错误；有机物一般含有碳、氢元素，C选项错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均为共价键结合，D选项正确。 【点拨】最易混淆的就是同素异形体与同位素的概念。同位素是指同种元素的不同核素的互称，是指原子，而同素异形体是指单质。

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【巩固练习】(2010·修远中学模拟)最近医学界通过用C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则有14

关C的正确叙述是( )

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A．与C60碳原子化学性质不同

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B．与N含有的中子数相同

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C．是C60的同素异形体

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D．与C、C互为同位素

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【解析】A选项中C与C的质子数和核外电子排布相同，所以化学性质也相同；

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B选项中C中的中子数为8,N中的中子数为7；

C选项中，同素异形体是相对于单质而言，所以错误；

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D选项中，根据同位素的概念，C、C与C互为同位素。 答案：D

4.晶体的空间构型及求解方法

晶体之所以具有规则的几何外形，是因其内部的质点作规则的排列，实际上是晶体中最基本的结构单元重复出现的结果。

我们把晶体中重复出现的最基本的结构单元叫晶体的基本单位——晶胞 （1）、晶胞对组成晶胞的各质点的占有率

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（2）、有关晶体的计算

①当题给信息为晶体中最小重复单元——晶胞（或平面结构）中的微粒排列方式时，要运用空间想象力，将晶胞在三维空间内重复延伸，得到一个较完整的晶体结构，形成求解思路。

【小结】立方体晶胞中各位置上原子总数的计算方法分别是： 顶角上的原子总数=1/8×顶角原子数 棱上的原子总数=1/4×棱边原子数 面心上的原子总数=1/2×面心原子数 体心上的原子总数=1×体心原子数

②当题给信息为晶体中微粒的排列方式时，可在晶体结构中确定一个具有代表性的最小重复单元——晶胞为研究对象，运用点、线、面的量进行解答。

【例4】某离子晶体部分结构如图

(1)晶体中每个Y同时吸引着最近的________个X，每个X同时吸引着最近的________个Y，该晶体的化学式为________

(2)晶体中每个X周围与它最近且距离相等的X共有________个．

(3)晶体中距离最近的2个X与一个Y形成的夹角∠XYX的角度________

(4)设该晶体的摩尔质量为Mg·cm离最近的X中心间距离为_____cm-

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，晶ρg·cm，阿佛加法罗常数为NA，则晶体中两个距

-3

解析：(1)从图中可知，Y位于立方体中心，X位于立方体相向的四个项点，故一个Y同时吸引着最近

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