(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。 ①有金属光泽 ②导电性 ③导热性 ④延展性
(3)C组中HF熔点反常是由于______________________________。 (4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl>KCl>RbCl>CsCl,其原因为_____________________________________________。
解析 (1)A组熔点很高,为原子晶体,是由原子通过共价键形成的。(2)B组为金属晶体,具有①②③④四条共性。(3)HF中含有分子间氢键,故其熔点反常。(4)D组属于离子晶体,具有②④两条性质。(5)D组属于离子晶体,其熔点与晶格能有关。 答案 (1)原子 共价键 (2)①②③④
(3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多(只要答出HF分子间能形成氢键即可) (4)②④
(5)D组晶体都为离子晶体,r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs),在离子所带电荷数相同的情况下,半径越小,晶格能越大,熔点就越高
2.在下列物质中:NaCl、NaOH、Na2S、H2O2、Na2S2、(NH4)2S、CO2、CCl4、C2H2、SiO2、SiC、晶体硅、金刚石。
(1)其中只含有离子键的离子晶体是________;
(2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是________; (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是________; (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________; (5)其中含有极性共价键的非极性分子是________;
(6)其中含有极性共价键和非极性共价键的非极性分子是________; (7)其中含有极性共价键和非极性共价键的极性分子是________。 (8)其中含有极性共价键的原子晶体是________。 答案 (1)NaCl、Na2S (2)NaOH、(NH4)2S (3)(NH4)2S (4)Na2S2 (5)CO2、CCl4、C2H2 (6)C2H2 (7)H2O2 (8)SiO2、SiC 【方法归纳】
晶体类型的5种判断方法
1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断
(1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。 (2)原子晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。 (3)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。
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(4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。 2.依据物质的分类判断
(1)金属氧化物(如K2O等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。
(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等)、非金属氢化物、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。
(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。
(4)金属单质(注:汞在常温为液体)与合金是金属晶体。 3.依据晶体的熔点判断
(1)离子晶体的熔点较高,常在数百至一千摄氏度以上。 (2)原子晶体熔点高,常在一千摄氏度至几千摄氏度。 (3)分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下至很低温度。 (4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。 4.依据导电性判断
(1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状态时能导电。 (2)原子晶体一般为非导体。
(3)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金属氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电。 (4)金属晶体是电的良导体。 5.依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大且脆。 原子晶体硬度大。 分子晶体硬度小且较脆。
金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。
注意:(1)常温下为气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。
(2)石墨属于混合型晶体,但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10 m,比金刚石中碳碳共价键的键长(键长为1.54×10 m)短,所以熔、沸点高于金刚石。 (3)AlCl3晶体中虽含有金属元素,但属于分子晶体,其熔、沸点低(熔点190 ℃)。 (4)合金的硬度比成分金属大,但熔、沸点比成分金属低。 题组二 晶体熔、沸点高低的判断
3.下列各组物质中,按熔点由低到高的顺序排列正确的是( ) ①O2、I2、Hg ②CO、KCl、SiO2 ③Na、K、Rb ④Na、Mg、Al A.①③ C.②③
B.①④ D.②④
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-10
解析 ①中Hg在常温下为液态,而I2为固态,故①错;②中SiO2为原子晶体,其熔点最高,CO是分子晶体,其熔点最低,故②正确;③中Na、K、Rb价电子数相同,其原子半径依次增大,金属键依次减弱,熔点逐渐降低,故③错;④中Na、Mg、Al价电子数依次增多,原子半径逐渐减小,金属键依次增强,熔点逐渐升高,故④正确。 答案 D
4.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体:①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰,它们的熔点由高到低的顺序是________(填序号)。
(2)继C60后,科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象:熔点Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量N60>C60>Si60,其原因是__________________
_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
解析 (1)这些晶体属于原子晶体的有①③④、离子晶体的有②、分子晶体的有⑤⑥。一般来说,原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点;对于原子晶体,键长Si—Si>Si—C>C—C,相应键能Si—Si<Si—C<C—C,故它们的熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。(2)熔点与分子间作用力大小有关,而破坏分子则是破坏分子内的共价键。 答案 (1)③④①②⑥⑤
(2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点:Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素电负性越强其形成的化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量大小顺序为N60>C60>Si60 【方法规律】
分类比较晶体的熔、沸点
首先看物质的状态,一般情况下固体>液体>气体;二是看物质所属类型,一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体(注意:不是绝对的,如氧化铝熔点大于晶体硅),结构类型相同时再根据相应规律进行判断。
同类晶体熔、沸点比较思路为:原子晶体→共价键键能→键长→原子半径;分子晶体→分子间作用力→相对分子质量;离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径。
考点二 五类常见晶体模型与晶胞计算 (考点层次B→共研、理解、整合)
1.典型晶体模型
(1)原子晶体(金刚石和二氧化硅)
①金刚石晶体中,每个C与另外4个C形成共价键,C—C键之间的夹角是109°28′,最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有2 mol。
②SiO2晶体中,每个Si原子与4个O成键,每个O原子与2个硅原子成键,最小的环是十二元环,在“硅氧”四面体中,处于中心的是Si原子,1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。 (2)分子晶体
①干冰晶体中,每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个。
②冰的结构模型中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接,含1 mol H2O的冰中,最多可形成2 mol“氢键”。 (3)离子晶体
①NaCl型:在晶体中,每个Na同时吸引6个Cl,每个Cl同时吸引6个Na,配位数为6。每个晶胞含4个Na和4个Cl。
②CsCl型:在晶体中,每个Cl吸引8个Cs,每个Cs吸引8个Cl,配位数为8。 (4)石墨晶体
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