2019高中化学 专题1 第三单元第2课时 不同类型的晶体导学案 苏教版必修2.doc

- 1 -第第 2 2 课时课时 不同类型的晶体不同类型的晶体知识条目必考要求加试要求1.NaCl、金刚石、足球烯、干冰、石英中微粒的空间排列方式及相互间作用力aa2.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的形成方式aa3.离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体的主要特性a能力要求1.熟知晶体的类型及其分类依据，学会判断晶体类型的方法。2.知道晶体类型与物质性质的关系，会比较晶体的熔、沸点。一、不同类型的晶体结构1晶体(1)晶体具有规则的几何外形，构成晶体的微粒有离子、分子、原子。(2)常见的晶体类型有离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。(3)晶体有固定的熔、沸点。2下图为氯化钠晶体结构示意图，回答下列问题：(1)构成氯化钠晶体的微粒是 Na和 Cl，微粒间的相互作用力是离子键，晶体类型是离子晶体。(2)氯化钠晶体中不存在氯化钠分子，所以 NaCl 不表示氯化钠的分子式，仅表示在 NaCl 晶体中钠离子与氯离子的个数比是 11。3下图为干冰晶体结构示意图。回答下列问题：- 2 -(1)构成干冰晶体的微粒是 CO2分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力，晶体类型是分子晶体。(2)干冰汽化时只需克服分子间作用力，对其分子内的共价键无影响。4下图为石英晶体结构示意图。回答下列问题：(1)构成石英晶体的微粒是 Si 原子和 O 原子。微粒间的相互作用力是共价键，晶体类型是原子晶体。(2)在石英晶体中，每个硅原子与 4 个氧原子结合，每个氧原子形成 2 个 SiO 键。(3)石英晶体的空间结构是正四面体型的空间网状结构。(4)在石英晶体中，不存在 SiO2分子，SiO2表示的意义是晶体中硅原子与氧原子的个数比为12。1.根据晶体结构判断晶体类型(1)先看晶体结构微粒种类：离子、分子、原子。(2)再看微粒间的相互作用力：离子键、分子间作用力、共价键。2物质类别与晶体类型(1)离子化合物(强碱和大多数盐)都是离子晶体；(2)共价分子(单质或化合物)是分子晶体；(3)常见的原子晶体，如二氧化硅、碳化硅、金刚石、晶体硅等。1下列有关晶体的叙述中，错误的是( )A离子晶体中一定含有离子键- 3 -B原子晶体中，只存在共价键C构成分子晶体的物质中不存在共价键D稀有气体的原子易形成分子晶体答案 C解析 化学键与晶体类型往往是一起考查的，注意理解化学键与物质类别的关系。如含有离子键的晶体一定是离子晶体等。2下列各晶体中，含有的化学键类型相同且晶体类型也相同的一组是( )ASiO2和 SO2 BSiO2和 NaClCNaCl 和 HCl DCCl4和 CH4答案 D解析 SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键，除 SiO2外形成的晶体为分子晶体；SiO2形成的晶体为原子晶体，NaCl 形成的晶体为离子晶体。思维启迪 原子晶体和分子晶体中不可能有离子键，离子晶体中可能有共价键；原子晶体和离子晶体中不可能存在分子间作用力。二、不同类型晶体的特征1请分析下表中所列的几种晶体的熔点、硬度，指出它们各属于哪一类晶体，并归纳出各类晶体性质的特点。晶体氯化钠氯化钡金刚石二氧化硅硫白磷熔点/8011 560>3 5501 723112.844.1硬度较硬较硬很硬硬而脆脆软晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体晶体特性熔点较高硬度较大熔点很高硬度很大熔点较低硬度较小2.不同类型晶体之间熔点、硬度大小关系如何？答案 一般地，晶体熔点、硬度的大小顺序为原子晶体>离子晶体>分子晶体。3为什么不同类型的晶体熔点、硬度有较大差异？答案 原子晶体、离子晶体、分子晶体中的结构微粒间的相互作用力分别为共价键、离子键、分子间作用力，且依次减弱，这就决定了要改变微粒的位置或状态所需能量的多少，也就造成了性质上的差异。因此，一般来说晶体熔点、硬度是原子晶体>离子晶体>分子晶体。晶体熔、沸点的比较(1)若晶体类型不同时，一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体。(2)若晶体类型相同时：离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷数越多，熔、沸点越高。- 4 -原子晶体中，原子的半径越小，共价键的键长越短，熔、沸点越高。分子晶体中若分子结构相似，相对分子质量越大，熔、沸点越高(若形成氢键，其熔、沸点反常高)。3分子晶体的熔点通常都在 200 以下，下列数据是对应物质的熔点。据此作出的下列判断中正确的是( )物质熔点/Na2O920NaCl801AlF31 291AlCl3190BCl3107Al2O32 073CO257SiO21 723A.NaCl 晶体熔化时，吸收的热量用于破坏离子键B表中只有 BCl3和干冰是分子晶体C碳和硅是同一主族，故 CO2和 SiO2的晶体类型相同D两种含钠化合物是离子晶体，三种含铝化合物也是离子晶体答案 A解析 A 项，NaCl 晶体属于离子晶体，吸收的热量用于破坏离子键，故 A 正确；B 项，表中AlCl3、BCl3和干冰的熔点都在 200 以下，都属于分子晶体，故 B 错误；C 项，C 和 Si 同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故 C 错误；D 项，氧化钠、氯化钠属于离子晶体，但 AlCl3属于分子晶体，故 D 错误。4下列有关晶体的说法中，正确的是( )A分子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，其熔点越高C冰融化时，水分子中的共价键发生断裂D氯化钠熔化时离子键没被破坏答案 B解析 分子间作用力主要影响物质的物理性质，而与分子的稳定性无关，分子的稳定性取决于构成分子的化学键的强弱，故 A 不正确；原子晶体熔、沸点的高低，取决于晶体内共价键- 5 -的强弱，所以 B 正确；冰融化时，克服的是分子间作用力，而不是共价键，C 不正确；NaCl是离子晶体，熔化时 Na和 Cl之间的距离发生变化，晶体中的离子键被破坏，D 错误。1离子晶体、分子晶体、原子晶体比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体结构微粒阴、阳离子分子原子微粒间作用离子键分子间作用力共价键主要特性熔、沸点较高略硬而脆熔、沸点低硬度小熔、沸点很高硬度很大导电性熔化或溶于水导电部分溶于水导电不导电2.金属单质(如铜、铝等)为金属晶体，其结构微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间的相互作用力是金属键，其晶体具有良好导电性的原因是晶体中含有自由电子。1下列不属于晶体的特点的是( )A具有规则的几何外形B具有固定的沸点C具有固定的熔点D一定是无色透明的固体答案 D2已知 C3N4晶体很可能具有比金刚石还大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于 C3N4晶体的说法正确的是( )ACN 键是非极性共价键BC3N4晶体中 CN 键的键长比金刚石中 CC 键的键长要长CC3N4燃烧过程包括共价键的断裂和生成DC3N4晶体中微粒间通过离子键结合答案 C解析 CN 键是由不同种原子形成的共价键，是极性共价键，A 项错误；N 的原子半径比 C小，故 CN 键的键长比金刚石中 CC 键的键长要短，B 项错误；化学反应的实质是旧键断裂和新键生成，C 项正确；C3N4晶体中 C 与 N 之间以共价键结合，D 项错误。3氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是( )AAlON 和石英的化学键类型相同BAlON 和石英晶体类型相同- 6 -CAlON 和 Al2O3的化学键类型不同DAlON 和 Al2O3晶体类型相同答案 D解析 本题考查化学键、物质结构的相关知识，意在考查学生对晶体类型和化学键等概念的掌握。AlON 与石英(SiO2)均为原子晶体，所含化学键均为共价键，故 A、B 正确；Al2O3是离子晶体，晶体中含离子键，不含共价键，故 C 项正确、D 项错误。4如表所示的五种元素中，W、X、Y、Z 为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为 22。下列说法正确的是( )XYWZTAX、Y、Z 三种元素最低价氢化物的沸点依次升高B由 X、Y 和氢三种元素形成的化合物中只有共价键C物质 WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性DT 元素的单质具有半导体的特性，T 与 Z 元素可形成化合物 TZ4答案 D解析 由 W、X、Y、Z 为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为 22，及W、X、Y、Z、T 在元素周期表中的位置关系，确定这五种元素分别是 X 为氮、Y 为氧、Z 为氯、W 为硅、T 为锗。A 项，NH3、H2O、HCl 三种氢化物沸点的高低顺序为 H2O>NH3>HCl，错误；B项，由 N、O、H 三种元素形成的化合物 NH4NO3中存在离子键，错误；C 项，SiO2、Si3N4、SiCl4中 SiO2、Si3N4为原子晶体，熔点高、硬高大，SiCl4为分子晶体，熔点低、硬度小，错误；D 项，锗为半导体材料，可以形成 GeCl4，正确。5(1)NaCl、干冰、冰、Na2O2、白磷(P4)、硫黄、Na2CO3以上物质中属于离子晶体的是_(填序号，下同)；属于分子晶体的是_。(2)氯化钡是无色晶体，溶于水，水溶液能导电，熔点 963 ，沸点 1 560 。它可能属于_晶体。答案 (1) (2)离子解析 (1)NaCl、Na2O2、Na2CO3均为离子化合物，形成离子晶体；干冰、冰、白磷、硫黄均由分子构成，形成分子晶体。(2)据 BaCl2的性质可知 BaCl2应为离子晶体。基础过关- 7 -题组一 晶体的结构微粒及其相互作用1下列说法错误的是( )A含有离子键的晶体一定是离子晶体B离子晶体中一定不含共价键CNa2O 和 SiO2的晶体中都不存在单个分子D干冰与氖晶体熔化时克服的微粒间的作用力的类型相同答案 B解析 不是能写出化学式的物质中就存在分子，例如离子晶体、原子晶体中都不存在分子。干冰与氖晶体都是分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力。2已知 X、Y、Z、W、N、U、V 是短周期的主族元素，原子序数依次增大。X 与 N 同主族，且与 W 都能形成 A2B、A2B2型化合物；Z、W 的单质常温下均为无色气体；Y 原子的 L 层电子数是K 层电子数的 2 倍；U 原子的最外层电子数是其电子层数的 2 倍。下列说法不正确的是( )AN 的单质的晶体属于金属晶体；U 的氢化物的球棍模型示意图为B工业上 V 的单质的制备可以电解熔融的 NVCZ 的最高价氧化物对应的水化物能与其气态氢化物反应生成盐DX、Y、Z、W 四种元素(按顺序)可组成原子个数比为 5113 的化合物，也可形成结构式为的化合物答案 B解析 由题干信息推断：X、Y、Z、W、N、U、V 分别为 H、C、N、O、Na、S、Cl。工业制 Cl2是通过电解饱和 NaCl 溶液实现的，B 项不正确。Na 的单质的晶体属于金属晶体，H2S 分子为“V”形；NH3与 HNO3反应生成 NH4NO3；H、C、N、O 形成的 NH4HCO3中原子个数比为5113，HNCO 的结构式为，A、C、D 项正确。3下列说法正确的是( )ANa2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为 11B只有非金属元素之间才能形成共价化合物C分子晶体中一定含有共价键，离子晶体不可能存在共价键D在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子答案 D解析 A 项中 Na2O2的电子式为，晶体中阴、阳离子数目之比为12，不是 11，A 项错误；B 项中如 BeCl2和 AlCl3均为共价化合物，B 项错误；C 项中稀有气体元素的原子本身已达到稳定结构，当其呈现晶体状态时，没有共价键，只存在分子间作用力，离子晶体中也可能存在共价键，如过氧化钠，故 C 项错误；D 项晶体中只要有阴离子存在，那么就一定存在阳离子，故 D 项正确。- 8 -题组二 晶体类型的判断4下列物质属于分子晶体的化合物的是( )A石英 B氯化钠 C干冰 D钠答案 C5下列各组物质熔化或升华时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是( )ANa2O 和 SiO2熔化 B冰和金刚石熔化C氯化钠和蔗糖熔化 D碘和干冰升华答案 D解析 A 项，Na2O 熔化克服离子键、SiO2熔化克服共价键，类型不同，故 A 错误；B 项，冰是分子晶体、金刚石是原子晶体，晶体类型不同，克服的作用力不同，故 B 错误；C 项，氯化钠熔化克服离子键，蔗糖熔化克服分子间作用力，类型不同，故 C 错误；D 项，碘和干冰均属于分子晶体，升华时均克服分子间作用力，类型相同，故 D 项正确。6下列说法错误的是( )A含有阴离子的化合物一定含有阳离子B原子晶体中只存在共价键，不存在其他类型的化学键C晶体中分子间作用力越大，分子越稳定D构成分子晶体的微粒中不一定含有共价键答案 C解析 A 项，化合物呈电中性，含有阴离子的化合物一定含有阳离子，正确；B 项，原子晶体中所有原子间均以共价键相结合，不存在其他类型的化学键，正确；C 项，晶体中分子间作用力大小与分子稳定性无关，分子稳定性与分子内共价键有关，错误；D 项，稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，正确。题组三 晶体的性质比较7下列各组物质中前者的熔点高于后者的是( )A干冰与固态二硫化碳BNaCl 晶体与 KCl 晶体C晶体硅与金刚石D干冰与碘晶体答案 B解析 离子半径 NaKCl；原子半径 C晶体硅。8下表给出几种氯化物的熔、沸点：NaClMgCl2CaCl2SiCl4熔点()80171278268- 9 -沸点()1 4651 4121 60057.6则下列各项中与表中数据一致的有( )CaCl2属于离子晶体 SiCl4是分子晶体 1 500 时，NaCl 可汽化 MgCl2水溶液不能导电A仅 B仅C D答案 D解析 熔、沸点的差异说明了晶体中微粒间作用力的不同，即晶体类型不同。判断出晶体类型，然后根据各晶体的性质特点进行判断。9下列物质性质的变化规律，与化学键的强弱无关的是( )AF2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高BHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱C金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅DNaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低答案 A解析 F2、Cl2、Br2、I2形成的晶体为分子晶体，熔化时仅破坏分子间作用力，与共价键无关，A 正确；热稳定性是指物质受热分解的难易程度，而 HX 分解时要破坏 HX 键，从 HF到 HI，其共价键强弱依次减小，故其稳定性减弱，B 错误；由于金刚石中碳碳键的强度大于晶体硅中硅硅键的强度，因此金刚石的硬度、熔点、沸点较晶体硅高，C 错误；NaX 为离子晶体，熔化时破坏离子键，故 D 错误。10在 20 世纪 90 年代末，科学家发现碳有新的单质形态 C60存在。后来人们相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21 世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是( )A金刚石和石墨的熔点肯定比 C60高B熔点：C60<C70<C90- 10 -C球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都是分子晶体，都是碳的同素异形体D金刚石、石墨晶体以非分子的粒子存在，属于原子晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质不互为同素异形体答案 D解析 石墨是一种介于原子晶体和分子晶体之间的过渡类型的晶体；金刚石、石墨、C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体。- 11 -能力提升11现有几组物质的熔点数据如表所示。A 组B 组C 组D 组金刚石：3 550 Li：181 HF：83 NaCl：801 硅晶体：1 410 Na：98 HCl：115 KCl：776 硼晶体：2 300 K：64 HBr：89 RbCl：718 二氧化硅：1 723 Rb：39 HI：51 CsCl：645 请回答下列问题：(1)A 组属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B 组晶体共同的物质性质是_(填字母)。A有金属光泽 B导电性C导热性 D延展性(3)C 组中酸性最弱的是_，最不稳定的是_。(4)D 组晶体可能具有的性质是_(填字母)。A硬度小 B水溶液能导电C固体能导电 D熔融状态下能导电答案 (1)原子 共价键 (2)ABCD (3)HF HI (4)BD解析 根据表中物质的熔点数据，结合晶体的熔、沸点规律可判断各晶体的类型，再根据各类晶体的组成和结构特点，即可解答有关问题。(1)A 组晶体熔点高，属于原子晶体，原子间通过共价键连接成空间网状结构。(2)B 组晶体都是金属单质(碱金属)，有很多共同的性质，如有金属光泽、不透明、容易导电、导热、有延展性等。(3)C 组物质是卤化氢，从上往下，其稳定性减弱，氢卤酸的酸性增强。(4)D 组晶体是典型的离子晶体，属于电解质，在溶于水或熔融状态下能导电。12A 是有机羧酸盐 HCOONa，B、C、D 是常见化合物；A、B、C、D 焰色反应呈黄色，水溶液均呈碱性，其中 B 的碱性最强。X、Y 是最常见的氧化物且与生命息息相关，它们的晶体类型相同。C 受热分解得到 Y、D 和 X，B 与 C 反应生成 D 和 X。E 由两种元素组成，相对分子质量为 83，将 E 投入 X 中得到 B 和气体 Z，Z 在标准状况下的密度为 0.76 g·L1。(1)E 晶体中含有的化学键是_。Y 的电子式是_。(2)X 的沸点比同主族同类型物质要高，原因是_。(3)写出 E 和 X 反应的化学方程式：_- 12 -_。(4)写出在 D 的饱和溶液中不断通入 Y 析出 C 的离子方程式：_；B 与 C 反应生成 D 和 X 的离子方程式：_。(5)A 的一个重要应用是根据 2A=PH2得到 P，P 溶液中的阴离子通常用 CaCl2使之沉淀，P 的化学式为_，此反应是不是氧化还原反应_(填“是”或“否”)。答案 (1)离子键 (2)水分子间存在氢键(3)Na3N3H2O=3NaOHNH3(4)2NaCOH2OCO2=2NaHCO3 HCOOH=COH2O23 323(5)Na2C2O4 是解析 A 是有机羧酸盐 HCOONa，B、C、D 是常见化合物；A、B、C、D 焰色反应呈黄色，水溶液均呈碱性，则可推知化合物 A、B、C、D 均为含有 Na 元素的碱或强碱弱酸盐，B 的碱性最强，则 B 为 NaOH；X、Y 是最常见的氧化物且与生命息息相关，它们的晶体类型相同，则X、Y 分别为 H2O 和 CO2中的一种，由 C 受热分解得到 Y、D 和 X，B 与 C 反应生成 D 和 X 可推知，C 为 NaHCO3，D 为Na2CO3,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，NaHCO3NaOH=Na2CO3H2O，故 X 为=H2O，Y 为 CO2；E 由两种元素组成，将 E 投入 H2O 中得到 NaOH 和气体 Z，Z 在标准状况下的密度为 0.76 g·L1，可知气体 Z 的相对分子质量0.76×22.417，则 Z 为 NH3，由反应：EH2ONaOHNH3可推知，E 由 Na 和 N 两种元素组成，又因为其相对分子质量为 83，所以 E 是 Na3N。(1)由上述分析可知 E 为 Na3N，含有离子键；Y 为 CO2，电子式为。(2)X 是 H2O，水分子间存在氢键，沸点高于同主族同类型其他物质。(3)E 与 X 反应的化学方程式为 Na3N3H2O=3NaOHNH3。(4)D 为 Na2CO3，向其饱和溶液中不断通入 CO2，析出 C 为 NaHCO3，反应的离子方程式为2NaCOH2OCO2=2NaHCO3；B 与 C 反应生成 D 和 X 是氢氧化钠与碳酸氢钠反应生23碳酸钠与水，离子方程式为 HCOOH=COH2O。 323(5)由反应 2HCOONa=PH2得到 P，P 溶液中的阴离子通常用 CaCl2使之沉淀，由原子守恒可知 P 为 Na2C2O4，反应中有单质氢气生成，属于氧化还原反应。13X、Y、Z 是三种短周期元素。已知三种元素的原子序数按 X、Y、Z 的顺序依次增大，且原子序数之和为 33，最外层电子数之和为 11。在周期表中，X、Z 上下相邻，Y、Z 左右相邻。(1)X、Y、Z 的元素符号分别为_、_、_。- 13 -(2)Y 的氧化物是_性氧化物。(3)X 和 Z 分别能与氧形成 XO2和 ZO2，XO2在固态时属于_晶体，ZO2在固态时属于_晶体。(4)分别写出 X、Y、Z 的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：_，_，_。答案 (1)C Al Si (2)两 (3)分子 原子(4)CO22OH=COH2O Al2O32OH=2AlOH2O SiO22OH=SiOH2O23 223解析 设 Z 的原子序数为x，则 X 的原子序数为x8，Y 的原子序数为x1，可得(x8)x(x1)33，解得x14，所以 X、Y、Z 分别为 C、Al、Si。Y 的氧化物是 Al2O3，是两性氧化物，CO2固态时是分子晶体，SiO2是原子晶体。14已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/2 8522 072714190(2.5×105Pa)沸点/3 6002 9801 412182.7请参考上述数据填空和回答问题：(1)工业上常用电解熔融 MgCl2的方法生产金属镁，电解 Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解 MgO 的方法生产镁，也不用电解 AlCl3的方法生产铝？_。(2)设计可靠的实验证明 MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是_。答案 (1)因为 MgO 的熔点太高，电解 MgO 消耗能量多，经济效益低；AlCl3晶体为分子晶体，在熔融状态不电离，不导电，无法进行电解(2)将 MgCl2晶体、AlCl3晶体分别加热熔化并做熔融体的导电性实验。若熔融体导电，则物质的晶体为离子晶体；若熔融体不导电，则物质的晶体为分子晶体解析 本题应运用各种晶体的性质差异解答。因为 MgO 的熔点远高于 MgCl2，所以电解熔融 的 MgO 需提供更多的能量，更高的温度，从而不易于操作。从表中数据可以发现，AlCl3晶 体的熔点很低，且沸点比熔点低，易升华，属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电， 不能被电解。