2016新课标创新人教化学选修3 第二节 分子晶体与原子晶体

1．了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。 2．掌握分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。 3．了解氢键及其对物质性质的影响。

细读教材记主干

1．共价键是怎样形成的？其作用强度与分子间作用力相比较哪种更大？

提示：共价键是通过共用电子对形成的，共价键的强度比分子间作用力要大。

2．冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同，干冰升华只克服范德华力，而冰融化除克服范德华力外还克服氢键。

3．二氧化硅的结构是怎样的？其熔、沸点高低如何？ 提示：二氧化硅是原子之间以共价键结合而形成的立体网状结构。其中一个硅原子与四个氧原子相连，一个氧原子与两个硅原子相连。熔、沸点较高。

4．在分子晶体中，分子内的原子间以共价键相结合，分子间以分子间作用力相吸引，因此分子晶体熔点较低。

5．在原子晶体里，所有原子都以共价键相结合，形成三维的网状结构，因此原子晶体熔点高、硬度大。

[新知探究]

1．概念及粒子间作用力 (1)概念：只含分子的晶体。 (2)粒子间的作用力

2．物理性质及物质类别 (1)物理性质

分子晶体熔、沸点较低、硬度较小。

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(2)物质类别

物质种类 所有非金属氢化物 部分非金属单质 部分非金属氧化物 几乎所有的酸 绝大多数有机物 举例 H2O、NH3、CH4等 O2、N2、P4等 CO2、SO2、SO3等 H2SO4、HNO3、H3PO4等 乙醇、乙酸、苯等 3.晶体结构模型 (1)分子间作用力是范德华力

晶体中分子堆积方式为分子密堆积，即以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。

如干冰的晶胞结构如图

①每个晶胞中有12个原子。

②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。 (2)分子间还有其他作用力

水分子之间的主要作用力是氢键，在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。 冰的晶体结构如图

[对点演练]

1．(2016·宜昌高二检测)已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ℃，则下列结论错误的是( )

A．氯化铝是电解质

B．固体氯化铝是分子晶体

C．可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝 D．氯化铝为非极性分子 解析：选C 根据已知条件可知氯化铝是共价化合物，易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ℃，则说明AlCl3是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合。根据相似相溶原理可知AlCl3

＋－

是非极性分子，在水中在水分子的作用下电离产生Al3、Cl，所以AlCl3是电解质，在水溶液中能够导电，在熔融状态没有离子不能导电，因此不能通过电解熔融氯化铝的办法制取金属铝，应该通过电解熔融的Al2O3的方法冶炼铝。

2．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“＞”或“＜”)。 ①CO2________SO2 ②NH3________PH3 ③O3________O2 ④Ne________Ar

⑤CH3CH2OH________CH3OH

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⑥CO________N2

(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.202×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答： ①AlCl3固体是________晶体。

②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_____________________。

解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，存在分子间氢键，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物质熔、沸点的高低。(2)由AlCl3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。

答案：(1)①＜ ②＞ ③＞ ④＜ ⑤＞ ⑥＞

(2)①分子 ②在熔融状态下，检测其是否导电，若不导电是共价化合物

[新知探究]

1．结构特点

(1)构成微粒及微粒间的作用力

(2)微粒堆积方式

整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个小分子，是一个“巨分子”，又称共价晶体。

2．物理性质及物质类别 (1)物理性质

①原子晶体一般熔点高、硬度大。

②结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 (2)物质类别 类型 举例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅和金刚石等 某些非金 金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅属化合物 (Si3N4)等 3.晶体结构模型——金刚石

①在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。 ②晶体中C—C键夹角为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键数之比为：

1

1∶(4×)＝1∶2。

2

[名师点拨]

1．分子晶体和原子晶体的比较 晶体类型 原子晶体 分子晶体 版权所有:中国好课堂www.zghkt.cn

相邻原子间以共价键相结合而形只含分子的晶体 成空间网状结构的晶体 组成粒子 原子 分子 粒子间作用力 共价键 分子间作用力 熔点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 一般不溶于各种溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分水溶液导电 熔化时破坏的作用力 破坏共价键 破坏分子间作用力 举例 金刚石、二氧化硅等 冰、干冰等 2.分子晶体与原子晶体熔、沸点高低比较 (1)不同类型的晶体 原子晶体＞分子晶体。 (2)同一类型的晶体 ①分子晶体

a．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。

b．组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4＞GeH4

＞SiH4＞CH4。

c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。

d．同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。

含义 如

。

②原子晶体 晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

[对点演练]

3．(2016·南昌高二检测)能够解释CO2比SiO2的熔、沸点低的原因是( ) A．CO2的相对分子质量比SiO2的相对分子质量小 B．C—O键能小于Si—O键能 C．C的原子半径小于Si

D．破坏CO2晶体只需克服分子间作用力，破坏SiO2晶体要破坏Si—O共价键 解析：选D CO2是分子晶体，CO2的熔化与C===O键能

没有关系，其熔化只需要克服范德华力(分子间作用力)，SiO2是原子晶体，其熔化要破坏Si－O共价键，共价键的强度远远大于范德华力，故A、B、C错误，D正确。

4.二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图所示，请认真观察该模型后回答下列问题：

(1)二氧化硅晶体中最小环上有________个原子，晶体结构中存在以________原子为中

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