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微专题5　四类典型晶体的比较
讲解内容
1.四类典型晶体的比较
　　　类型 项目　　　 离子 晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体的粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子
粒子间的作用 离子键 共价键 分子间作用力 (范德华力、氢键) 金属键
确定作用力强弱 的一般判断方法 离子电荷数、半径 键长(原 子半径) 组成结构相似时,比 较相对分子质量 离子半径、价电子数
熔、沸点 较高 很高 较低 差别较大(汞常温下为液态,
钨熔点为3 410 ℃)
硬度 硬而脆 很大 较小 差别较大
导电性 不良导体(熔化后或溶于水导电) 不良导体(个别为半导体) 不良导体(部分溶于水发生电离后导电) 良导体
溶解性 多数易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水,少数与水反应
机械加工性 不良 不良 不良 优良
延展性 差 差 差 优良
2.晶体熔、沸点高低的比较方法
(1)不同类型晶体熔、沸点的比较
①不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。
②金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
(2)同种类型晶体熔、沸点的比较
①共价晶体
原子半径越小→键长越短→键能越大→熔、沸点越高。如熔点:金刚石>硅晶体。
②离子晶体
一般地说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,其离子晶体的熔、沸点就越高。如熔点:MgO>NaCl>CsCl。
③分子晶体
a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;分子间具有氢键的分子晶体熔、沸点反常高。如沸点:H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。如熔、沸点:SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,其熔、沸点越高。如熔、沸点:CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
④金属晶体
金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。如熔、沸点:Na[典型例题]按要求完成以下题目:
(1)(2021·湖南卷)基态硅原子最外层的电子排布图为　　　　　　　　,
晶体硅和碳化硅熔点较高的是　　　　(填化学式)。
[典型例题]按要求完成以下题目:
解析:(2)由题给熔、沸点数据可知,0 ℃时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四溴化硅、四碘化硅为固态;分子晶体的沸点取决于分子间作用力的大小,SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,则沸点依次升高。
答案 (2) SiCl4　 SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大
(2)(2021·湖南卷)硅和卤素单质反应可以得到SiX4。
SiX4的熔沸点
SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4
熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7
沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7
0 ℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是　　　　(填化学式),沸点依次升高的原因是　 　。
[典型例题]按要求完成以下题目:
答案:(3)TiF4为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量的增大分子间作用力增大,熔点逐渐升高
(3)(2020·全国Ⅱ卷)Ti的四卤化物熔点如表所示,TiF4熔点高于其他三种卤化物,自TiCl4至TiI4熔点依次升高,原因是 　　　　　　　　 　　　　。
化合物 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4
熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155
解析:(3)不同的晶体类型的熔、沸点高低一般规律是共价晶体>离子晶体>分子晶体,TiF4为离子化合物,是离子晶体,其余三种为共价化合物,是分子晶体,故TiF4的熔点高于其余三种物质,TiCl4、TiBr4、TiI4均为分子晶体,对于结构相似的分子晶体,其相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高。
[典型例题]按要求完成以下题目:
(4)(2020·全国Ⅲ卷)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是　　　　　　　　　　。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是　　　　(写分子式),其熔点比NH3BH3　　　　(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在　　　　　　　　　　　　,也称“双氢键”。
解析:(4)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性,说明N的电负性大于H,与B原子相连的H呈负电性,说明H的电负性大于B,因此3种元素电负性由大到小的顺序为N>H>B。NH3BH3分子中有8个原子,其价电子总数为14,N和B的价电子数的平均值为4,依据等量代换的原则,可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子,而CH3CH3属于非极性分子,两者相对分子质量接近,但是极性分子的分子间作用力较大,故CH3CH3熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”,类比氢键的形成原理,说明其分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力。
答案:(4)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ+与Hδ-的静电引力
[典型例题]按要求完成以下题目:
解析:(5)大多数有机物都是分子晶体,除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺比甲苯的熔、沸点都高,同一种晶体类型熔、沸点不同,首先要考虑的就是是否有氢键,苯胺中存在电负性较强的N,所以分子间可以形成氢键,因此比甲苯的熔、沸点高。
答案:(5)分子晶体　苯胺分子之间存在氢键
解析:(6)相对于Cr,K原子半径大且价电子数较少,金属键较弱,故K熔、沸点比Cr低。
答案:(6)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱
[典型例题]按要求完成以下题目:
(6)(2017·全国Ⅰ卷)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是 　。
解析:(7)由于电负性:F大于Cl,故GaF3和GaCl3熔点不同的原因是GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体。
答案:(7)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体
[典型例题]按要求完成以下题目:
(7)(2016·全国Ⅲ卷)GaF3的熔点高于1 000 ℃,GaCl3的熔点为77.9 ℃,其原因是 　。
比较不同晶体熔、沸点的基本思路
首先看物质的状态,一般情况下是固体>液体>气体;之后看物质所属类型,一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意:不是绝对的,如氧化铝的熔点大于晶体硅),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:共价晶体→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。
规律方法
[跟踪训练] 下列各组物质的沸点按由低到高的顺序排列的是(　 　)
A.NH3、CH4、NaCl、Na
B.H2O、H2S、MgSO4、SO2
C.CH4、H2O、NaCl、SiO2
D.Li、Na、K、Rb、Cs
解析:C项中SiO2是共价晶体,NaCl是离子晶体,CH4、H2O都是分子晶体,且常温下水为液态,CH4是气态。
C
1.下列各组物质中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是(　 　)
A.CaCl2和NaOH B.碘、氖
C.CO2和H2O D.CCl4和KCl
专题集训
C
解析:A项都是离子晶体,CaCl2只有离子键,NaOH既有离子键又有共价键;B项都是分子晶体,碘分子中有共价键,氖分子中无化学键;C项都是分子晶体,只有极性共价键;D项CCl4是分子晶体,含有共价键,KCl是离子晶体,含有离子键。
2.下列说法中正确的是(　 　)
A.固态时能导电的物质一定是金属晶体
B.熔融状态能导电的晶体一定是离子晶体
C.水溶液能导电的晶体一定是离子晶体
D.固态不导电而熔融态导电的晶体一定是离子晶体
D
解析:四种晶体在不同状态下的导电性区别如下:
分子晶体 共价 晶体 金属 晶体 离子晶体
固态 不导电 不导电 (晶体硅导电) 导电 不导电
熔融状态 不导电 不导电 导电 可导电
水溶液 有的可导电 - - 可导电
3.下列物质所属晶体类型分类正确的是(　 　)
D
A B C D
共价晶体 石墨 生石灰 碳化硅 金刚石
分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰
离子晶体 氮化铝 食盐 明矾 芒硝
金属晶体 铜 汞 铝 铁
解析:石墨为混合型晶体,生石灰、氯化铯为离子晶体,氮化铝为共价晶体。
4.下表给出几种化合物的熔点和沸点:
C
解析:根据各物质的熔、沸点判断,AlCl3和CCl4为分子晶体;AlCl3的沸点低于熔点,所以可升华;NaCl为离子晶体,但 1 500 ℃高于其沸点,故1 500 ℃时以分子形式存在。
物质 NaCl MgCl2 AlCl3 CCl4
熔点/℃ 801 714 190 -22.9
沸点/℃ 1 465 1 412 178 76.8
关于表中4种化合物有下列说法,其中正确的是(　 　)
①AlCl3在加热时可升华　②CCl4属于分子晶体 ③1 500 ℃时NaCl可形成气体分子　④AlCl3是典型的离子晶体
A.①②④ B.③④
C.①②③ D.①②③④
5.下列物质的熔、沸点高低顺序中,正确的是(　 　)
B
解析:A项,同属于共价晶体,熔、沸点高低主要看共价键的强弱,显然对键能而言,晶体硅<碳化硅<二氧化硅,错误;B项,形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分子内氢键的物质的熔、沸点,正确;C项,对于不同类型的晶体,其熔、沸点高低一般规律为共价晶体>离子晶体>分子晶体,即MgO>H2O>Br2>O2,错误;D项,生铁为铁合金,熔点要低于纯铁,错误。
B
7.分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型:
(1)碳化铝,黄色晶体,熔点2 200 ℃,熔融状态下不导电:　　　　　　。
(2)溴化铝,无色晶体,熔点98 ℃,熔融状态下不导电:　　　　　　。
(3)五氟化钒,无色晶体,熔点19.5 ℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等:　　　　　。
(4)溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中能导电:　　　　　　。
解析:晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相结合,是判断晶体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高,两者最大的差异是熔融态的导电性不同,一般共价晶体熔融态不导电,离子晶体熔融时或水溶液能导电。共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异,一般共价晶体和分子晶体熔融状态时都不能导电,另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。
答案:(1)共价晶体　(2)分子晶体　(3)分子晶体　(4)离子晶体

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