【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第一册--5.3.2 晶体和非晶体 讲义

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第2课时 晶体和非晶体
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课程标准
课标解读
认识不同类型的晶体。
通过学习晶体的结构等建立认知模型，能分析不同类型晶体的特征等。（科学探究与创新意识）

知识点01 晶体和非晶体
1．晶体和非晶体的特点
晶体具有规则几何外形和固定的熔点。
非晶体没有固定的熔点，一般也不具备规则的几何外形。
常见的非晶体有石蜡、 玻璃、橡胶等。
2．本质
晶体的规则几何外形是由于其内部构成微粒有规则排列的结果。
3．晶体的分类
晶体分为离子晶体、分子晶体、共价晶体和金属晶体。
【即学即练1】在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
B．共价晶体中，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：构成分子的晶体的微粒是分子，构成分子的作用力为共价键（稀有气体除外）。

知识点02 几种常见的晶体类型
1．离子晶体
概念
阴、阳离子按一定方式有规则排列形成的晶体。
构成微粒
阴、阳离子
微粒间的作用
离子键
物理性质
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。
2．分子晶体
概念
分子晶体是分子之间依靠分子间作用力按一定规则排列形成的。
构成微粒
分子
微粒间的作用
分子间作用力
物理性质
硬度小，熔、沸点低，晶体不导电。
3．共价晶体
概念
共价晶体是原子之间以共价键结合，形成空间网状结构的晶体。
构成粒子
原子
微粒间的作用
共价键
物理性质
熔、沸点高，硬度大，一般不导电。
4．金属晶体
金属晶体具有共同的物理特性，如具有金属光泽，能导电和导热，有延展性等。
【即学即练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(　　)
A．SiO2和SO2 B．SiO2和NaCl C．NaCl和HCl D．CCl4和CH4
答案：D
解析：SiO2、SO2、HCl、CCl4、CH4均含有共价键，除SiO2外形成的晶体均为分子晶体；SiO2形成的晶体为共价晶体，NaCl形成的晶体为离子晶体。
【即学即练3】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．共价晶体中共价键越强，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：A选项，分子晶体中分子间作用力小，分子的稳定性与分子间作用力无关，与分子的结构有关，错误；B选项，共价晶体中只有共价键，共价键越强，熔点越高，正确；C选项，冰熔化，只克服分子间作用力（实际是氢键），分子没有被破坏，因此共价键没有断裂，错误；D选项，氯化钠熔化，离子键距离变大，离子键被破坏，错误。故选B。

能力拓展

考法01 几种常见晶体比较
1．几种晶体比较
晶体类型
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
构成微粒
阴、阳离子
原子
分子
阳离子和自由电子
微粒间的作用
离子键
共价键
分子间作用力
金属键
晶体的
物理特性
熔、沸点
较高
很高
较低
差别大，有高有低
导热性
不良
不良
不良
良好
导电性
固态不导电，熔融或溶于水能导电
一般不导电，个别是半导体
固态和熔融态不导电
良好
硬度
较大
很大
较小
相差幅度大
溶解性
多数易溶于水，难溶于有机溶剂
一般不溶于任何溶剂
相似相溶
难溶(少数与水反应)
2．晶体类型判断方法
(1)根据构成微粒和微粒间相互作用力判断
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)根据物质类别判断
离子晶体：都是离子化合物，包括强碱、大多数盐、活泼金属氧化物。
共价晶体：少数非金属单质，如金刚石、晶体硅、晶体硼；少数非金属化合物，如石英（SiO2）、金刚砂（SiC）等。
分子晶体：某些非金属单质；非金属氢化物；多数非金属氧化物；酸；极少数盐；多数有机物等。
金属晶体：金属单质或合金。
(3)根据导电性判断
金属晶体：固态能导电；
离子晶体：固态不导电，水溶液和熔化态都能导电；
分子晶体：液态不导电，水溶液有的能导电，有的不能导电。
共价晶体一般不导电。
(4)根据物质的熔点判断
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，如汞常温下为液态。
一般说来，熔沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体。
共价晶体的熔沸点很高，但有的离子晶体（如MgO、Al2O3）和金属晶体（如W）的熔沸点也很高。
分子晶体熔沸点一般较低。常温下为气态或液态的物质，一般都是分子晶体。有的分子晶体常温下为固态（如磷、硫、碘、葡萄糖、蔗糖等）。
金属晶体的熔沸点有的很高，有的很低（如汞、Cs、K、Na等）。
(5)记住常见的共价晶体。
【典例1】下表给出几种物质的熔、沸点：

NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
801
710
180
68
2 300
沸点/℃
1 465
1 418
160
57
2 500
判断下列有关说法中错误的是(　　)
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3加热能升华
D．NaCl中离子键的强度比MgCl2中的小
答案：D
解析：由表中所给熔、沸点数据，可知SiCl4的熔、沸点最低，应为分子晶体；单质B的熔、沸点最高，因此为原子晶体；AlCl3的沸点低于熔点，故可升华；NaCl的熔点高于MgCl2的熔点，表明NaCl中离子键的强度比MgCl2中的大。

考法02 晶体熔沸点比较
晶体熔化中、汽化时需要克服微粒间的相互作用力，作用力越大，晶体的熔沸点越高。
1．不同晶体类型比较
一般情况下，熔沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体；金属晶体的熔沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯等。
2．同类型晶体的比较
(1)共价晶体：一般情况下，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
(2)离子晶体：一般情况下，阴、阳离子的电荷数越大，离子半径越小，则离子间作用力就越强，其离子晶体熔沸点越高。如熔点：MgO>MgCl2，NaCl>KCl。
(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，如熔沸点：HI>HBr>HCl。
若分子间形成氢键，会使物质的熔沸点升高。如沸点：HF>HI；H2O>H2S等。
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→离子所带电荷多少、离子半径。
【典例2】下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的是(　　)
A．金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅
B．CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4
C．MgO＞O2＞N2＞H2O
D．金刚石＞生铁＞纯铁＞钠
答案：B
解析：A选项，四种物质都是共价键体，键长越短，共价键越强，熔沸点越高，四种物质的键长：C-C< Si-O < C-Si 二氧化硅>碳化硅>晶体硅，错误；B选项，四种物质都是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，正确；C选项，H2O常温下为液态，O2、N2常温下为气态，明显错误；D选项，生铁是铁合金，熔点比铁低，错误。故选B。


分层提分


题组A 基础过关练
1．下列物质呈固态时必定属于分子晶体的是(　　)
A．非金属氧化物 B．金属氧化物
C．非金属单质 D．常温下呈气态的物质
答案：D
解析：二氧化硅是非金属氧化物，属于原子晶体，故A错误；氧化钠是金属氧化物，属于离子晶体，故B错误；金刚石是非金属单质，属于原子晶体，故C错误；常温下呈气态的物质，说明其熔、沸点都很低，属于分子晶体，故D正确。
2．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 B．NaCl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Na＋KCl；原子半径C晶体硅。
3．下列说法正确的是(　　)
A．原子晶体中直接相邻的原子都以共价键相结合
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
答案：A
解析：金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，如Hg常温下为液态，B错；干冰为分子晶体，升华时克服分子间作用力，分子内共价键不变，C错；Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2，D错。
4．下列变化中，吸收的热量用于克服分子间作用力的是（ ）
A．加热金属铝使之熔化 B．液氨受热蒸发
C．加热HI气体使之分解 D．加热硅晶体使之熔化
答案：B
5．常温常压下呈气态的化合物，降温后生成的晶体属于（ ）
A．分子晶体 B．共价晶体 C．离子晶体 D．无法判断
答案：A
6．下列性质中，可以说明某晶体是离子晶体的是（ ）
A．具有较高的熔点 B．固体不导电，水溶液可导电
C．可溶于水 D．固体不导电，熔融状态可导电
答案：D
7．下列说法正确的是（ ）
A．Na2O2中阴离子和阳离子数目之比为1:1
B．只有非金属元素之间才能形成共价化合物
C．分子晶体内一定含有共价键
D．在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
答案：D
解析：A选项，Na2O2中含有2个Na+和1个O22-，阴离子和阳离子数目之比为1:2，错误；B选项，NH4Cl为离子化合物，错误；C选项，稀有气体的晶体是分子晶体，为单原子分子，不存在化学键，错误；D选项，正确。
8．下列叙述正确的是　 (　　)
A．构成分子晶体的微粒一定含有共价键
B．离子晶体中一定只含有离子键
C．同主族元素形成的氧化物的晶体类型一定相同
D．熔化时无须破坏化学键的晶体一定是分子晶体
答案：D
解析：稀有气体形成的分子晶体中无化学键，A项错误；离子晶体中一定含有离子键，也可能含有共价键，如NaOH，B项错误；在ⅣA族中，碳的氧化物CO、CO2形成的晶体为分子晶体，硅的氧化物SiO2属共价晶体，C项错误；分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，无化学键的破坏，D项正确。
9．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．共价晶体中共价键越强，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
答案：B
解析：A选项中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。
10．下列物质中，化学式能准确表示物质的分子组成的是(　　)
A．氯化钠晶体(NaCl) B．干冰(CO2)
C．水晶(SiO2) D．氩气(Ar2)
答案：B
解析：A项，氯化钠晶体是离子晶体，而离子晶体中没有单个分子，错误；C项，SiO2是原子晶体，原子晶体中没有单个分子，错误；D项，氩气是单原子分子，错误。
11．下列物质：①干冰 ②铜 ③碳酸氢钠 ④C60 ⑤石英 ⑥氯化钠 ⑦晶体硅 ⑧钠
属于离子晶体的是_________（填序号，下同）；属于分子晶体的是________；属于共价晶体的是_________；属于金属晶体的是_________。
答案：③⑥ ①④ ⑤⑦ ②⑧
12．(1)下列六种晶体：①CO2、②NaCl、③Na、④Si、⑤CS2、⑥金刚石，它们的熔点从低到高的顺序为　　　　(填序号)。
(2)A、B、C、D四种晶体的性质如下，判断其晶体类型：
A．固态时能导电，能溶于盐酸，　　　　。
B．能溶于CS2，不溶于水，　　　　。
C．固态时不导电，液态时能导电，可溶于水，　　　　。
D．固态、液态时均不导电，熔点为3 500 ℃，　　　　。
答案(1)①⑤③②④⑥　(2)金属晶体　分子晶体　离子晶体　原子晶体
解析：(1)先把六种晶体分类，共价晶体：④⑥；离子晶体：②；金属晶体：③；分子晶体：①⑤。由于C原子半径小于硅原子半径，所以金刚石的熔点高于晶体硅的熔点。CO2和CS2同属于分子晶体，CS2的熔点高于CO2。Na在常温下呈固态，而CS2是液态，CO2是气态，所以Na的熔点高于CS2和CO2的熔点。(2)据四种晶体的性质即可判断四种晶体分别为金属晶体、分子晶体、离子晶体、原子晶体。

题组B 能力提升练
1．近年来，科学家发现一种新分子，它具有空心的类似足球状的结构，化学式为C60。下列说法正确的是（ ）
A．C60是一种新型化合物 B．C60分子内只含共价键
C．C60与金刚石的性质相似 D．C60的摩尔质量为720
答案：B
解析：A选项，C60是单质，不是化合物，错误；B选项，C60分子内只有碳原子和碳原子形成的共价键，正确；C选项，C60是分子晶体，金刚石是共价晶体，性质不同，错误；D选项，摩尔质量的单位是g/mol，错误。
2．科学家在40GPa的高压下，将液态二氧化碳加热到1800℃，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。关于该晶体的说法正确的是（ ）
A．该晶体属于分子晶体
B．该晶体硬度和金刚石相近
C．该晶体的熔点较低
D．该晶体内存在二氧化碳分子
答案：B
解析：该晶体与石英具有相似的结构，因此是共价晶体，熔点高，硬度大，晶体是由C和O原子以共价键结合形成空间网状结构，不存在二氧化碳分子。因此B正确。
3．下列数据是对应物质的熔点：
物质
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
熔点/℃
920
801
1 291
190
－107
2 073
－57
1 723
晶体类型








(1)请指出各物质的晶体类型
(2)AlF3和AlCl3熔点相差很大的原因是______________________。
(3)指出下列变化时需克服的作用力：
干冰晶体升华__________；SiO2晶体熔化__________；Na2O溶于水___________；CO2受热分解__________。
答案：(1)离子晶体 离子晶体 离子晶体 分子晶体 分子晶体 离子晶体 分子晶体 共价晶体
(2)AlF3是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子晶体以离子键结合，作用力大，熔点较高，分子晶体以分子间作用力结合，熔点较低。
(3)分子间作用力 共价键 离子键 共价键
4．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：

MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点/℃
2852
2072
714
190(2．5×105Pa)
沸点/℃
3600
2980
1412
182．7
请参考以上数据回答下面的问题：
（1）判断物质所属的晶体类型：
MgCl2_____________ AlCl3___________
（2）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，用电解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？_________________________________。
电解生产铝时冰晶石的作用是什么？_________________________________。
为什么不用电解AlCl3的方法生产铝？________________________________。
答案：（1）离子晶体 分子晶体
（2）MgO熔点高，能源消耗大，对设备要求高 降低Al2O3的熔化温度 AlCl3是共价化合物，熔化时无自由移动的离子存在
解析：（1）根据各物质的组成和熔、沸点数据，可以推出，MgO、Al2O3、MgCl2为离子晶体，AlCl3熔点较低，且易升华，为分子晶体。

题组C 培优拔尖练
1．元素A和B的原子序数都小于18。已知A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；B元素原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a＋b)，则A、B两元素所形成的化合物的晶体类型为(　　)
A．共价晶体 B．分子晶体
C．离子晶体 D．金属晶体
答案：A
解析：元素A和B的原子序数都小于18，B元素原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a＋b)，则a＋b＝8，A元素原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，则A元素原子的次外层为K层，即b＝2，有2个电子层，所以a＝8－2＝6，故A为氧元素，B原子的M层电子数为6－2＝4，故B为硅元素，A、B两元素所形成的化合物为SiO2，属于共价晶体，故选A。
2．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组
B组
C组
D组
金刚石：>3 550
Li：181
HF：－84
NaCl：801
硅晶体：1 410
Na：98
HCl：－114
KCl：776
硼晶体：2 300
K：64
HBr：－87
RbCl：718
二氧化硅：1 723
Rb：39
HI：－51
CsCl：645
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的作用力是　　 　　。
(2)B组晶体属于　　 　　晶体。
(3)C组晶体属于　　 　　晶体，晶体含有的作用力有　　 　　。
(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
答案：(1)共价　共价键　(2)金属　 (3)分子　分子间作用力、共价键　(4)②④
解析：根据题给各组物质的熔点差异，可判断出A组物质为共价晶体，B组为金属晶体，C组为分子晶体，D组为离子晶体。
3．A、B、C、D都是短周期主族元素，原子半径：D＞C＞A＞B。已知A、B处于同一周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。试回答下列问题：
(1)这四种元素分别是A　　　　，B　　　　，C　　　　，D　　　　(填元素名称)；
(2)B、C、D元素的单质的熔点由高到低的顺序是_______________________(填化学式)；
(3)C的单质是　　　　(填“共价”“离子”或“分子”，下同)晶体，B的单质和D的单质在常温下反应得到的生成物属于　　　　晶体。
答案：(1)碳　氧　硅　钠　(2)Si＞Na＞O2 (3)共价　离子
解析：由A、B、C、D都是短周期主族元素，A、C处于同一主族，且原子半径：C＞A，可知C比A的原子序数大8；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和，则B的原子序数为8，B是氧；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，C原子最外层电子数不应是8，则D原子最外层电子数为1，结合原子半径的大小关系可知D是钠，C是硅，A是碳。
4．如图是几种晶体的结构示意图，它们是NaCl、干冰、金刚石、石墨结构中的一部分。

(1)其中代表金刚石的是　　　　(填序号)，金刚石属于　　　　晶体。
(2)其中代表石墨的是　　　　(填序号)，其晶体中碳原子呈平面层状结构排列。
(3)其中代表NaCl的是　　　　(填序号)，晶体中Na＋与Cl－之间通过　　　　结合。
(4)其中代表干冰的是　　　　(填序号)，它属于　　　　晶体，CO2分子间通过　　　　结合。
(5)A、B、C所代表物质的熔点由高到低的排列顺序为　　　　(填序号)。
答案　(1)B　共价　(2)D　(3)A　离子键　(4)C　分子　分子间作用力　(5)B＞A＞C
解析：金刚石是共价晶体，碳原子间以共价键结合，B是金刚石的结构模型。石墨是层状结构，D是石墨的结构模型。氯化钠是Na＋和Cl－按个数比1∶1堆积而成的离子晶体，A是氯化钠的结构模型。干冰晶体中，CO2分子间依靠分子间作用力结合，C是干冰的结构模型。一般来说，晶体的熔点：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。