②寒假预习-第05讲 分子晶体和共价晶体-2025年高二化学寒假衔接讲练 (人教版)

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【学习新知】
知识点一 分子晶体
1．分子晶体
(1)定义：只含________的晶体称为分子晶体。
(2)微粒间的相互作用力：
在分子晶体中，相邻分子靠________________相互吸引，分子内原子之间以________结合。
2．分子晶体常见堆积方式
3．常见分子晶体及物质类别
4．分子晶体的物理性质
(1)一般熔、沸点________，硬度________，易挥发，易升华。
(2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。
(3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于________溶剂，极性溶质易溶于________溶剂。
5．典型分子晶体的结构
(1)冰晶体的结构
①水分子之间的主要作用力是________，也存在___________。
②________有方向性，它的存在迫使在___________的每个水分子与四面体顶角方向的_____个相邻水分子相互吸引。
(2)干冰晶体的结构
(1)干冰中的CO2分子间只存在________，不存在________。
(2)①每个晶胞有________个CO2分子，________个原子。
②每个CO2分子周围有________个紧邻分子，密度比冰的________。
【交流讨论】
1．电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是什么？
2．为什么液态水的密度大于冰的密度？
3．干冰升华过程中破坏共价键吗？为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？
知识点二 共价晶体
1．共价晶体的结构特点
(1)构成粒子及作用力
构成微粒：________，粒子间作用力：________。
(2)空间结构：整块晶体是共价键三维骨架结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。
2．共价晶体与物质的类别
3．共价晶体的熔、沸点
(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有________的熔点。
(2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越________，键能越________，晶体的熔点越________。
4．金刚石晶体的结构
(1)在晶体中每个碳原子以________个共价单键对称地与相邻的________个碳原子相结合，成为正四面体。
(2)晶体中C—C—C夹角为______，碳原子采取了______杂化。
(3)最小环上有________个碳原子。
(4)晶体中碳原子个数与C—C个数之比为1∶ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(1,2))) ＝1∶2。
5．二氧化硅晶体的结构
(1)二氧化硅的结构
二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α-SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的___________形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。
(2)二氧化硅的用途
二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
【归纳小结】
1．金刚石的结构

①每个碳原子都采取sp3杂化，与相邻的4个碳原子以共价键相结合，正四面体形结构，键角109°28′。
②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。
③每个C形成4个C—C，每个C占有2个C—C，即C原子与C—C之比为1∶2。
④每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。
⑤每个C—C被6个六元环共用。
2．二氧化硅晶体的结构

①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。
②1 ml SiO2中含4 ml Si—O。
③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。
④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。
⑤每个Si—O被6个12元环共用。
核心考点一：分子晶体
【例1】下列关于分子晶体的说法正确的是( )
A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性
B．在分子晶体中一定存在氢键
C．冰和Br2都是分子晶体
D．稀有气体不能形成分子晶体
【归纳小结】
1．分子晶体的物理特性
(1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。
(2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
2．分子晶体熔、沸点低的原因
分子晶体中分子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。
3．分子晶体的熔、沸点比较
(1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。
(2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。
①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。
②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。
③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。
【变式训练1】下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是( )
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥
C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①
【变式训练2】如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有关说法正确的是( )
A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B．冰晶体和干冰晶体之间的作用力一样
C．水分子间通过H—O形成冰晶体
D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
核心考点二：共价晶体
【例2】下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．共价晶体中可能存在非极性共价键
B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高
C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体
【归纳小结】
1．分子晶体与共价晶体的判断
(1)依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断
构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。
(2)依据晶体的熔点判断
共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。
(3)依据晶体的导电性判断
分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl；共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。
(4)依据晶体的硬度和机械性能判断
共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。
(5)依据物质的分类判断
①所有非金属氢化物、部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、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。
②常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。
2．共价晶体熔、沸点的高低比较
(1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键能。一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。
(2)若未告知键长和键能的数据时，可以通过比较原子半径的大小来确定共价键的强弱。如比较金刚石(C—C)、晶体硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半径：Si＞C，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。
【变式训练1】下列晶体性质的比较中不正确的是( )
A．沸点：NH3>PH3
B．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅
【变式训练2】金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是( )
A．金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B．金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C．金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为1∶2
D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
【基础练】
1．下列说法中，错误的是( )。
A．只含分子的晶体一定是分子晶体
B．碘晶体升华时破坏了共价键
C．几乎所有的酸都属于分子晶体
D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体
2．下列说法中，正确的是( )。
A．冰融化时，分子中H—O发生断裂
B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定
3．下列事实能说明刚玉（）是共价晶体的是( )。
①是两性氧化物；②硬度很大；③它的熔点为2045℃；④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石。
A．①②B．②③C．①④D．③④
4．下列说法中，正确的是( )。
A．分子晶体中一定存在分子间作用力和共价键
B．分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点高
C．稀有气体形成的晶体属于分子晶体
D．晶体是分子晶体，可推测晶体也是分子晶体
5．下列有关分子晶体的叙述正确的是( )
A．分子内均存在共价键
B．非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体
C．分子晶体中一定存在氢键
D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
6．根据下列性质判断所描述的物质可能属于分子晶体的是( )
A．熔点为1070℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点为10．31℃，液态不导电，水溶液能导电
C．熔点为1128℃，沸点为4446℃，硬度很大
D．熔点为97．81℃，质软，可导电密度为
7．下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的分子式的是( )
A．B．C．D．Cu
8．下列说法中正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高
C．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
D．稀有气体形成的晶体属于共价晶体
9．下列说法中，正确的是( )
A．共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高
B．碘单质升华时，分子中I—I键发生断裂
C．分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定
10．水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，故冰晶体结构有多种。其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。
（1）水分子的空间结构是__________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个，形成水合氢离子，应用价层电子对互斥模型推测的空间结构为__________。
（2）如图冰晶体中每个水分子与周围__________个水分子以氢键结合，该晶体中1ml水形成__________ml氢键。
（3）实验测得冰中氢键的键能为，而冰的熔化热为，这说明__________。
【提升练】
1．下列说法中正确的是( )
A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同
B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体
2．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
下列各项判断正确的是( )
A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大
B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se
C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI
D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键
3．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中基本的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是( )
A．磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体
B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键
D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
4．已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法错误的是( )
A．氮化碳属于共价晶体，比金刚石的硬度更大
B．该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
5．(1)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是________(填字母)。
a．N60易溶于水
b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度
c．N60的熔点高于N2
d．N60的稳定性比N2强
(2)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题：
①碘晶体属于________晶体。
②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。
③假设碘晶胞中立方体的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________。
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理（吃透教材）
模块三 核心考点精准练
模块四 小试牛刀过关测
1．能结合实例描述分子晶体中微粒排列的周期性规律。
2．知道分子晶体中物质的聚集状态会影响物质的性质。
3．能借助冰、干冰等模型认识分子晶体中的微粒特点及其微粒间的相互作用。
4．借助金刚石和二氧化硅晶体等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
分子密堆积
分子非密堆积
作用力
只有范德华力，无________
有范德华力和氢键，氢键具有________性
空间特点
每个分子周围一般有________个紧邻的分子
空间利用率不高，留有相当大的空隙
举例
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
物质种类
实例
所有____________
H2O、NH3、CH4等
部分________
卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分__________
CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的_____
HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数________
苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
物质种类
实例
某些________
金刚石、硼、硅、锗和灰锡等
某些____________
碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等
第一组
A －268.8
B －249.5
C －185.8
D －151.7
第二组
F2 －187.0
Cl2 －33.6
Br2 58.7
I2 184.0
第三组
HF 19.4
HCl －84.0
HBr －67.0
HI －35.3
第四组
H2O 100.0
H2S －60.2
H2Se －42.0
H2Te －1.8