第三单元 从微观结构看物质的多样性第一课时导学案

第二课时

不同类型的晶体

[课标要求]

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。

1．四种晶体的含义：

(1)离子晶体：阴、阳离子按一定的方式有规则地排列形成的晶体；

(2)分子晶体：由分子构成的物质所形成的晶体；

(3)原子晶体：原子间通过共价键结合而成的空间网状结构的晶体；

(4)金属晶体：由金属单质或合金形成的晶体。

2．四种晶体的判断：

由离子化合物形成的晶体为离子晶体；由金属单质及合金形成的晶体为金属晶体；常见原子晶体有金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅等，除此以外为分子晶体。

3．四种晶体的熔、沸点高低的比较：

原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体熔点差别较大。

离子晶体与分子晶体

1．晶体

2．晶体的结构与性质特点

3．离子晶体

(1)概念：离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列形成的晶体。

(2)性质：

①熔点较高、硬度较大。

②固态时不导电，在熔融状态下或水溶液中能够导电。

(3)实例——NaCl的晶体结构：

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。

4．分子晶体

(1)概念：由分子构成的物质所形成的晶体。分子晶体是分子之间依靠分子间作用力按一定规则排列所形成的。

(2)性质：熔、沸点较低、硬度较小，不能导电。

(3)实例——干冰晶体的结构：

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。

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

解析：选D

晶体有规则的几何外形，有固定的熔、沸点，但却不一定是无色的，如紫黑色晶体碘及蓝色的硫酸铜晶体。

2．下列说法一定正确的是(

) A．其水溶液导电的一定是离子晶体

B．熔融态导电的一定是离子晶体

C．共价化合物形成的晶体一定是分子晶体

D．固态不导电、熔融态导电的一定是离子晶体

解析：选D

部分分子晶体的水溶液也能导电，如HCl晶体，A错误；金属单质在熔融态导电，但不是离子晶体，B错误；共价化合物形成的晶体可能是分子晶体，如干冰，也可能是原子晶体，如石英晶体，C错误；固态不导电、熔融态导电是离子晶体区别其他晶体的性质，D正确。

原子晶体与金属晶体

1．原子晶体

(1)概念：原子间以共价键结合并以一定方式有规则排列成空间网状结构的晶体。

(2)性质：熔点高、硬度大、不能导电。

(3)实例——石英晶体的结构

①构成石英晶体的微粒是硅原子和氧原子。微粒间的相互作用力是共价键，晶体类型是原子晶体。

②石英晶体的空间结构是正四面体型的空间网状结构。

③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1∶2。

2．金属晶体

(1)概念：金属阳离子和自由电子通过强烈的作用结合形成的晶体。

(2)性质：有金属光泽、能导电、传热，具有延展性等。

3．常见晶体的物理性质

晶体

熔点/℃

硬度

晶体类型

晶体特性

氯化钠

801 较硬

氯化钡

1 560 较硬

金刚石

＞3 550 很硬

二氧化硅

1 723 硬而脆

硫

112.8 脆

白磷

44.1 软

钠

97.8 柔软

钨

3 410 硬

离子晶体

熔点较高

硬度较大

原子晶体

熔点很高

硬度很大

分子晶体

熔点较低

硬度较小

金属晶体

不同金属的熔点、

硬度差异大

1．二氧化碳、二氧化硅都是ⅣA族元素的氧化物，但二者的物理性质相差较大，你知道是什么原因吗？试比较二者熔点的高低。

提示：CO2属于分子晶体而SiO2属于原子晶体，故二者物理性质差别较大。SiO2的熔点高于CO2。

2．判断下列物质属于何种晶体类型？

①氯化镁

②干冰

③金刚石

④硫磺

⑤二氧化硅

⑥氧化镁

⑦钠

⑧冰

提示：属于离子晶体的是①、⑥，属于分子晶体的是②、④、⑧，属于原子晶体的是③、⑤，属于金属晶体的是⑦。

1．四种晶体类型的比较

晶体类型

晶体微粒

形成晶体的作用力

硬度

离子晶体

阴、阳离子

原子晶体

原子

分子晶体

分子

分子间作用力(或氢键) 很小

金属晶体

金属阳离子、自由电子

金属键

不同晶体间差别较大

不同晶体间差别较大

离子键

共价键

较大

很大

熔、沸点

较高

很高

很低

晶体不导电，导电性

晶体不导电，熔化状态、水溶液可导电

氯化钠、氢氧化钾

不导电

一部分溶于水可以导电

导电

实例

金刚石、二氧化硅

冰、干冰

Na、Zn 2.晶体熔、沸点高低的比较规律

(1)不同晶体类型物质的熔、沸点

原子晶体>离子晶体>分子晶体；

金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨等，有的则很低，如汞等。

(2)同种晶体类型的物质，晶体内微粒间的作用力越大，熔、沸点越高。

①原子晶体。一般来说，原子半径越小，共价键越牢固，晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石(C)>水晶(SiO2)>晶体硅(Si)。

②离子晶体。一般来说，阴、阳离子电荷数越多，离子半径越小，则熔、沸点越高。如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>CsCl。

③分子晶体。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高。

1．下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是(

) A．SiO2

CsCl

I2

Br2

B．SiO2

CsCl

Br2

I2

C．CsCl

SiO2

I2

Br2

D．Br2

I2

CsCl

SiO2

解析：选A

先区分各选项中各物质的晶体类型，原子晶体的熔点>离子晶体的熔点>分子晶体的熔点。其中I2的熔点高于Br2的熔点。

2．下表中是几种物质的熔点。

物质

熔点/℃

Na2O 920 NaCl 801 AlF3

1 291 AlCl3

190 BCl3

－107 Al2O3

2 073 CO2

－57 SiO2

1 723 I2

113.5 据此作出的下列判断中错误的是

(

) A．铝的化合物的晶体中有的是离子晶体

B．表中只有BCl3、干冰和I2是分子晶体

C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体

解析：选B

AlF3是离子晶体，A项正确；AlCl3的熔点与分子晶体I2的熔点比较接近，而远低于离子晶体Na2O、NaCl、AlF3的熔点，可推知，AlCl3是分子晶体，B项错误；C、Si是同主族元素，但CO2是分子晶体，而SiO2是原子晶体，C项正确；Na和Al是不同主族元素，但它们的氧化物Na2O、Al2O3均为离子晶体，D项正确。

[方法技巧]

四种依据巧判晶体类型

(1)依据晶体的组成微粒及其相互作用力判断

①阴、阳离子―→离子键―→离子晶体。

②原子―→共价键―→原子晶体。

③分子―→分子间作用力―→分子晶体。

④金属阳离子、自由电子―→金属键―→金属晶体。

(2)依据物质的类别判断

①金属氧化物(如K2O等)、强碱(如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、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。

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(汞常温下为液体)与合金是金属晶体。

(3)依据晶体的熔点判断

①离子晶体一般熔点较高，常在几百至1 000多度。

②原子晶体一般熔点高，常在1 000度至几千度。

③分子晶体一般熔点低，常在几百度以下至很低温度。

④金属晶体多数熔点高，部分较低，如汞常温下为液体。

(4)依据导电性判断

①离子晶体固态时不导电，熔融状态能够导电。

②分子晶体固态或熔融状态均不导电。

③原子晶体固态时不导电。

④金属晶体固态或熔融状态均导电。

[三级训练·节节过关]

1．我们熟悉的食盐、金属、刨冰、钻石、水晶等都是晶体；而同样透明的玻璃却是非晶体。下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述中，正确的是(

) A．是否是具有规则几何外形的固体

B．是否是具有固定组成的物质

C．是否是具有美观对称的外形

D．内部构成微粒是否在空间呈有规则的重复排列

解析：选D

有规则几何外形或美观对称的固体不一定都是晶体，如玻璃；具有固定组成的物质也不一定是晶体，如某些无定形体也是有固定的组成。晶体和非晶体的本质区别在于微观结构不同。

2．下列物质中，属于分子晶体的化合物是(

) A．石英

C．干冰

B．硫磺

D．食盐

解析：选C

分子晶体是由分子通过分子间作用力结合而成的晶体，石英是原子晶体，食盐是离子晶体，而硫磺，干冰是分子晶体，但硫磺是单质，干冰是化合物。

3．关于几种常见晶体的说法中错误的是(

) A．分子晶体中一定含有分子间作用力，但不一定含有共价键

B．离子晶体中一定含有离子键，但不一定含有共价键

C．原子晶体中一定含有共价键，硬度大，熔沸点高

D．原子晶体都不导电

解析：选D

晶体硅属于原子晶体，是一种常用的半导体材料，故D项错误。

4．下列各组物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(

) A．C(金刚石)和CO2

C．CH4和H2O

B．NaBr和HBr D．Cl2和KCl 解析：选C

各物质中的化学键和所属晶体类型如下：

化学

键

晶体

类型

5．有下列几种晶体：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金刚石，E.晶体氩，F.干冰。

(1)属于分子晶体的是________，直接由原子构成的分子晶体是________。

(2)属于原子晶体的化合物是________。

(3)直接由原子构成的晶体是________。

(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。

解析：分子晶体由分子构成，有B、C、E、F。晶体氩是单原子分子；原子晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，原子晶体有A、D，但化合物只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，破坏化学键。

答案：(1)B、C、E、F

E

(2)A

(3)A、D、E (4)B、C、F

A、D

一、单项选择题

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：选B

A选项，晶体中分子间作用力大小与分子的稳定性没有关系；C选项中冰融化时水分子中共价键不发生断裂；D选项中氯化钠熔化时离子键被破坏。

2．下列晶体中属于原子晶体的是(

) A．氖

C．干冰

B．食盐

D．金刚石

金刚石

共价

键

原子

晶体

CO2

共价

键

分子

晶体

NaBr 离子

键

离子

晶体

HBr 共价

键

分子

晶体

CH4

共价

键

分子

晶体

H2O 共价

键

分子

晶体

Cl2

共价

键

分子

晶体

KCl 离子

键

离子

晶体

解析：选D

氖、干冰属于分子晶体，食盐属于离子晶体，金刚石属于原子晶体。

3．下列有关晶体的叙述中，错误的是

(

) A．离子晶体中，一定存在离子键

B．原子晶体中，只存在共价键

C．金属晶体的熔沸点都很高

D．稀有气体的原子能形成分子晶体

解析：选C

原子晶体中，只存在共价键，一定不存在离子键，只要晶体中存在离子键，就一定是离子晶体，但在离子内部可能含有共价键；稀有气体的原子能形成分子晶体；在常见的晶体类型中，只有金属晶体的熔沸点差别很大，有的熔沸点很高，如钨，有的熔沸点很低，如汞。

4．下列物质中，属于分子晶体且不能跟氧气反应的是(

) A．石灰石

C．白磷

B．石英

D．固体氖

解析：选D

属于分子晶体的是白磷和固体氖，而白磷易和氧气反应，固体氖不能跟氧气反应。

5．下列晶体属于离子晶体的是

(

) A．镁

C．氟化钾

B．干冰

D．金刚石

解析：选C

A项镁是金属，属于金属晶体；B项干冰是固态二氧化碳，属于分子晶体；D项是原子晶体。

二、不定项选择题

6．具有下列性质的物质属于离子晶体的是

(

) A．熔点1 070 ℃，易溶于水，其水溶液和熔融状态均能导电

B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电

C．能溶于CCl4，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃

D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm3

－解析：选A

溶于水和受热熔化时能导电的化合物是离子化合物，其晶体为离子晶体。再根据晶体的熔沸点、溶解性和导电性等特点，可推断出B中晶体为分子晶体，C中晶体也是分子晶体，D中晶体为金属晶体。

7．下表列出的对晶体的说明中，错误的是(

) 选项

晶体名称

晶体中的微粒

微粒间的A 碘化钾

阴、阳离子

离子键

B 干冰

分子

分子间作用C 石英

原子

离子D 碘

分子

分子

作用

力

键

间作用力

解析：选C

碘化钾为离子晶体，微粒间作用力为离子键；干冰和碘都是分子晶体，微粒间作用力为分子间作用力；石英是原子晶体，微粒间作用力为共价键，C错误。

8．下列叙述正确的是(

) A．离子晶体中，存在离子键，也可能存在其他化学键

B．SiO2与CO2的晶体类型相同

C．NaHSO4、NaOH晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶2 D．晶体熔点：金刚石>食盐>冰>干冰

解析：选AD

离子化合物中一定存在离子键，可能存在共价键(如强碱、Na2O2等)；SiO2是原子晶体，CO2是分子晶体；NaHSO4、NaOH晶体中的阴、阳离子个数比均为1∶1。

三、非选择题

9．根据下表给出的几种物质的熔、沸点数据，回答问题：

名称性质

熔点/℃

沸点/℃

(1)SiCl4是________晶体；单质B可能是________晶体。

(2)NaCl、MgCl2晶体类型均为________晶体。

(3)AlCl3在升华时破坏________________。

解析：由表中所给熔、沸点数据，可知SiCl4熔、沸点最低，应为分子晶体；单质B的熔、沸点最高，因此可能为原子晶体；NaCl、MgCl2的熔、沸点较高，应为离子晶体；AlCl3的熔、沸点较低，为分子晶体，且沸点比熔点低，易升华，升华时，破坏分子间作用力。

答案：(1)分子

原子

(2)离子

(3)分子间作用力

10．原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中，a的最外层电子数为其周期数的二倍；b和d均可形成A2B型氢化物，c的＋1价离子比e的－1价离子少8个电子。

回答下列问题：

(1)元素a为__________，c为__________；

(2)由这些元素形成的双原子分子为__________；

(3)这些元素的单质或由它们形成的AB型化合物中，其晶体类型属于原子晶体的是__________，离子晶体的是__________，金属晶体的是__________，分子晶体的是__________(每空填一种)。

解析：a、b、c、d和e为原子序数依次增大的短周期元素，a的最外层电子数为其周期数的二倍，故a为C。b和d均可形成A2B型氢化物，则b为O，d为S。c的＋1价离NaCl 810 1465 MgCl2

710 1418 AlCl3

180 160 SiCl4

68 57 单质B 2300 2500

子比e的－1价离子少8个电子，c和e均为第3周期元素，故c为Na，e为Cl。

答案：(1)C

Na

(2)CO、O2、Cl2

(3)金刚石

NaCl Na

CO(或O2、Cl2)

一、单项选择题

1．下列化学式表示物质分子的是(

) A．Na2SO4

C．H2SO4

B．SiO2

D．Al 解析：选C

在四种晶体中，只有分子晶体才存在分子，所以四个备选项中只有H2SO4是表示物质分子的化学式。

2．下列说法正确的是

(

)

A．原子晶体中的相邻原子间都以共价键相结合

B．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高

C．干冰升华时，分子内共价键会发生断裂

D．Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶1 解析：选A

金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，如Hg常温下为液体，B错误；干冰为分子晶体，升华时需要克服分子间作用力，但分子内共价键不变，C错误；Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2，D错误。

3．下列说法正确的是

(

) A．水、重水、超重水互为同素异形体

B．C60、C80互为同位素

C．晶体中一定存在化学键

D．NaCl是离子化合物，其晶体是离子晶体

解析：选D

A中水、重水、超重水属于化合物不属于单质，不可能互为同素异形体。B中C60、C80由碳元素构成的不同单质，两者属于同素异形体。稀有气体为单原子分子，其晶体中不含化学键，C项错误。

4．下列各组中，既含有离子晶体、分子晶体，又含有原子晶体的是(

) A．KCl、H2SO4、P4

C．NH4F、C60、金刚石

B．CO2、Na3PO4、Mg D．Si、SiO2、K2CO3

解析：选C

A项中的H2SO4和P4都是分子晶体；B项中的Mg是金属晶体；D项中的Si和SiO2都是原子晶体。

5．一种新型材料B4C，它可用于制作切削工具和高温热交换器。关于B4C的推断正确的是(

) A．B4C是一种分子晶体

B．B4C是一种离子晶体

C．B4C是一种原子晶体

D．B4C分子是由4个硼原子和1个碳原子构成的

解析：选C

根据B4C的用途可知，B4C的熔点高、硬度大，所以应为原子晶体，构成微粒是原子。

二、不定项选择题

6．氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：Al2O3＋N2＋3C=====2AlN＋3CO。下列叙述正确的是

(

) A．在氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂

B．上述反应中每生成2 mol

AlN，N2得到3 mol电子

C．氮化铝中氮元素的化合价为－3价

D．氮化铝晶体属于分子晶体

解析：选C

在反应中Al2O3中两种元素的化合价没有

变化；在反应中N的化合价从0价降到－3价，每生成2

mol AlN应得到6 mol电子；耐高温、抗冲击不是分子晶体所具备的性质；氮是一种非金属元素，与铝结合时，应当显示－3价。

7．已知下表中几种物质的熔、沸点：

物质

熔点/℃

沸点/℃

NaCl 801 1 413 KBr 730 1 380 AlCl3

190 180 单质X 1 415 2 355 SiCl4

－70 53 高温据此判断，下列说法错误的是(

) A．AlCl3晶体加热易升华

B．SiCl4是分子晶体

C．单质X可能是分子晶体

D．AlCl3是原子晶体

解析：选CD

AlCl3的沸点比熔点低，加热易升华；SiCl4的熔、沸点比较低，一定是分子晶体；未知物X熔、沸点很高，有可能是原子晶体；AlCl3是共价化合物，且其熔、沸点较低，是分子晶体。

8．X是第2周期元素，能与氧形成X2O5。则有关X的叙述正确的是(

) A．X的单质可形成分子晶体

B．X的氢化物在固态属于分子晶体

C．XO2晶体中的作用力只有分子间作用力

D．X所在族元素的单质在固态时属于同一类晶体

解析：选AB

X2O5中X的化合价是＋5，X又是第2周期元素，则X是氮元素。N2

形成的晶体是分子晶体，A项正确；NH3的晶体是分子晶体，B项正确；NO2晶体是分子晶体，NO2分子间有分子间作用力，NO2分子内的N、O原子间有共价键，C项不正确；N在第ⅤA族，其中N、P单质的晶体是分子晶体，Sb(锑)、Bi(铋)单质的晶体都是金属晶体，D项不正确。

三、非选择题

9．现有几组物质的熔点数据如下表：

A组

金刚石：3 550 ℃

硅晶体：1 420 ℃

硼晶体：2 300 ℃

二氧化硅：1 723 ℃

据此回答下列问题：

(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是________。

(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

解析：A组熔点高，而且已知金刚石、硅为原子晶体；B组为金属晶体，所以应该具备金属晶体的性质；C组中HF分子间存在氢键；D组为离子晶体，具备离子晶体的性质。

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

10．U、V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的六种常见元素。Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色。Z和W元素形成的化合物Z3W4是具有磁性的黑色固体，U的单质在W2中燃烧可生成UW和UW2两种气体。X的单质是一种金属，该金属在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体。

请回答下列问题：

(1)V的单质分子的结构式为________；Z元素在元素周期表中的位置是________。

(2)U元素形成的同素异形体的晶体类型可能是(填序号)________。

①原子晶体

②离子晶体

③分子晶体

④金属晶体

(3)U、V、W形成的10电子氢化物中，沸点较低的是(填

化学式)________。

(4)YW2气体通入BaCl2和HNO3的混合溶液，生成白色沉淀和无色气体VW，有关反应的离子方程式为________________________，由此可知VW和YW2还原性较强的是(填B组

Li：181 ℃

Na：98

℃

K：64 ℃

Rb：39 ℃

C组

HF：—83 ℃

HCl：－115 ℃

HBr：－89 ℃

HI：－51 ℃

D组

NaCl：801 ℃

KCl：776 ℃

RbCl：718 ℃

CsCl：645 ℃

化学式) ________。

解析：结合元素周期表进行推断。由“Y的单质在W2中燃烧的产物可使品红溶液褪色”可知，Y为S，W为O；由Z3W4是具有磁性的黑色固体可知，Z为Fe；U的原子序数最小，可与W形成UW和UW2两种气体，可推知，U为C；X的单质是一种金属，在UW2中剧烈燃烧生成黑、白两种固体，再由原子序数的顺序可知X为Mg；V的原子序数介于U和W之间，故V只能为N。(1)V的单质为氮气，其结构式为N≡N；Z为Fe，位于第4周期Ⅷ族。(2)U为C，由碳形成的同素异形体中金刚石为原子晶体，C60为分子晶体，故应选①③。(3)U、V、W形成的10电子氢化物分别为CH4、NH3、H2O，因NH3和H2O分子间存在氢键，因此沸点较低的是CH4。(4)3SO2＋2NO3＋3Ba2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋－＋4H，NO和SO2相比，还原性较强的是SO2。

答案：(1)N≡N

第4周期Ⅷ族

(2)①③

(3)CH4

(4)3SO2＋2NO3＋3Ba2＋－＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H

SO2

＋