新鲁科版选择性必修2 第3章 第2节 第2课时 共价晶体 分子晶体 晶体结构的复杂性
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第3章 不同聚集状态的物质与性质
第2节 几种简单的晶体结构模型 第2课时 共价晶体 分子晶体 晶体结构的
复杂性
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发展目标 1.通过金刚石、晶体硅、SiO2 晶体的结构模型认识共价晶体的结构特 点，能解释共价晶体的性质。 2.通过干冰、冰、碘晶体的结构模型，认识由范德华力和氢键形成分 子晶体的结构特点的不同，能解释分子晶体的性质。 3.通过认识石墨晶体的特殊结构，知道介于典型晶体之间的过渡晶体 及混合型晶体是普遍存在的。
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B [冰属于分子晶体，冰晶体中存在分子间作用力，所以冰融 化时克服分子间作用力，共价键不变，A 错误；共价晶体中共价键 的强弱决定其熔点的高低，所以共价晶体中共价键越强，共价晶体 的熔点越高，B 正确；分子晶体的熔点和沸点与分子间作用力有关， 与分子内的共价键的键能强弱无太大关系，C 错误；稀有气体分子 是单原子分子，形成的晶体为分子晶体，D 错误。]
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三、晶体结构的复杂性
1．石墨晶体 石墨晶体具有层状结构，同一层中的每个碳原子用 sp2 杂化轨 道与邻近的三个碳原子以共价键 相结合，形成无限的六边形平面网
状结构，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的 2p 轨 道，并含有一个未成对电子，因此能够形成遍及整个平面的大 π 键。 大 π 键具有金属键的性质。石墨晶体中既有共价键，又有范德华力， 同时还有金属键的特性，所以称为混合型晶体。
2．Na2SiO3 晶体 在 Na2SiO3 固体 中并不存在单个的简单 SiO23－，Si 通过共价键与 4 个 O 原子相连，形成 硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角 O 原子 而连成较大的链状硅酸盐{SiO23－}∞单元(如图所 示)，带负电的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元与金属 阳离子以离子键相互作用。
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(1)石墨晶体为什么具有导电性？ 提示：石墨晶体中每个 C 原子未参与杂化的轨道中含有 1 个未 成对电子，能形成遍及整个平面的大 π 键，由于电子可以在整个六 边形网状平面上运动，因此石墨沿层平行方向导电。
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(2)稀有气体由单原子构成，它属于共价晶体吗？ 提示：不是，它属于分子晶体。
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(2)SiC 晶体的结构
SiC 晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中碳原子和硅原子的 位置是交替的，所以在整个晶体中硅原子与碳原子个数比为 1∶1 。
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(3)SiO2 晶体的结构 水晶是由 Si 和 O 构成的空间立体网状的 二氧化硅晶体，一个硅原子与四个氧原子形成四个 共价键，每个氧原子与 两个硅原子形成 两个共价 键，从而形成以硅氧四面体 为骨架的结构，且只存 在 Si—O 键。二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为 1∶2 ， 不存在单个分子，可以把整个晶体看成 巨型分子。
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3．分子晶体具有的本质特征是( ) A．组成晶体的基本构成微粒是分子 B．熔融时不导电 C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合，这种作用很弱 D．熔点一般比共价晶体低
(2)干冰
干冰晶胞呈 立方体型，其中二氧化碳
分子因分子之间的相互作用，在晶胞中呈
现有规律 的排列(如图所示)。
干冰的结构模型(晶胞)
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(3)冰晶体 冰晶体主要是水分子依靠 氢键而形成的。由于氢键具有一定的 方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的四个水分子 也按照同样的规律再与其他水分子结合，每个氧原子周围都有四个 氢原子。这种排列类似于蜂巢结构，比较松散。因此水由液态变成 固态时，密度变小。
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二、分子晶体 1．分子之间通过 分子间作用力 结合形成的晶体称为分子晶 体。非金属单质、非金属的氧化物和氢化物 等无机物以及多数有机化 合物形成的晶体大都属于分子晶体。
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2．性质 (1)分子晶体在熔化时，破坏的只是 分子间作用力 ，所以只需要 外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较 小，有较强的挥发性。 (2)对组成和结构相似且晶体中没有氢键的分子晶体来说，随着 相对分子质量 的增大，分子间作用力增强，熔点升高 。
(1)金刚石的晶胞构型为正四面体。
(× )
(2)二氧化硅的分子式是 SiO2。
(× )
(3)通常情况下，分子晶体的熔、沸点比较低，原子晶体的熔、
沸点比较高。
(√ )
(4)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。 (× )
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2．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．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．稀有气体形成的晶体属于共价晶体
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(3)一般来说，分子间作用力 无方向性，也使得分子在堆积时， 会尽可能利用空间并采取紧密堆积方式，但是，分子的 形状、分子 的极性以及分子之间是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。
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3．几种常见的分子晶体
(1)碘晶体 碘晶体的晶胞是一个长方体 ，碘分子除了占据长方体的每个顶点
外，在每个面上还有一个碘分子。
共价晶体中的原子服从紧密堆积排列吗？说明理由。 提示：不服从。由于共价键具有方向性和饱和性，共价晶体中 每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧 密堆积方式。
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2．几种共价晶体的结构 (1)金刚石的晶体结构 在晶体中，碳原子以 sp3 杂化轨道与周围 4 个碳原子以共价键相 结合，C—C 键间的夹角为 109°28′ 。因为中心原子周围排列的 原子的数目是有限的，所以这种比较松散的排 列与金属晶体和离子晶体中的 紧密堆积排 列有很大的不同。
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3．过渡晶体 原子之间形成的化学键往往是介于典型模型(金属键、离子键、 共价键 、配位键 )之间的过渡状态。由于微粒间的作用存在键型过渡， 即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体 、共价晶体 、 分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
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1．判断正Βιβλιοθήκη Baidu(正确的打“√”，错误的打“×”)
3
体系构建
必备 知识
4
自主预习
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一、共价晶体 1．共价晶体的概念及特点 (1)概念 相邻原子 间以 共价键结合而形成的具有 空间立体网状 结构的晶 体称为共价晶体。 (2)特点 共价晶体的熔点 很高，硬度很大。对结构相似的共价晶体来说， 原子半径越小，键长越短，键能 越大，晶体的熔点就越高。
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第2节 几种简单的晶体结构模型 第2课时 共价晶体 分子晶体 晶体结构的
复杂性
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发展目标 1.通过金刚石、晶体硅、SiO2 晶体的结构模型认识共价晶体的结构特 点，能解释共价晶体的性质。 2.通过干冰、冰、碘晶体的结构模型，认识由范德华力和氢键形成分 子晶体的结构特点的不同，能解释分子晶体的性质。 3.通过认识石墨晶体的特殊结构，知道介于典型晶体之间的过渡晶体 及混合型晶体是普遍存在的。
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B [冰属于分子晶体，冰晶体中存在分子间作用力，所以冰融 化时克服分子间作用力，共价键不变，A 错误；共价晶体中共价键 的强弱决定其熔点的高低，所以共价晶体中共价键越强，共价晶体 的熔点越高，B 正确；分子晶体的熔点和沸点与分子间作用力有关， 与分子内的共价键的键能强弱无太大关系，C 错误；稀有气体分子 是单原子分子，形成的晶体为分子晶体，D 错误。]
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三、晶体结构的复杂性
1．石墨晶体 石墨晶体具有层状结构，同一层中的每个碳原子用 sp2 杂化轨 道与邻近的三个碳原子以共价键 相结合，形成无限的六边形平面网
状结构，每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的 2p 轨 道，并含有一个未成对电子，因此能够形成遍及整个平面的大 π 键。 大 π 键具有金属键的性质。石墨晶体中既有共价键，又有范德华力， 同时还有金属键的特性，所以称为混合型晶体。
2．Na2SiO3 晶体 在 Na2SiO3 固体 中并不存在单个的简单 SiO23－，Si 通过共价键与 4 个 O 原子相连，形成 硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角 O 原子 而连成较大的链状硅酸盐{SiO23－}∞单元(如图所 示)，带负电的链状硅酸盐{SiO32－}∞单元与金属 阳离子以离子键相互作用。
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(1)石墨晶体为什么具有导电性？ 提示：石墨晶体中每个 C 原子未参与杂化的轨道中含有 1 个未 成对电子，能形成遍及整个平面的大 π 键，由于电子可以在整个六 边形网状平面上运动，因此石墨沿层平行方向导电。
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(2)稀有气体由单原子构成，它属于共价晶体吗？ 提示：不是，它属于分子晶体。
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(2)SiC 晶体的结构
SiC 晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中碳原子和硅原子的 位置是交替的，所以在整个晶体中硅原子与碳原子个数比为 1∶1 。
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(3)SiO2 晶体的结构 水晶是由 Si 和 O 构成的空间立体网状的 二氧化硅晶体，一个硅原子与四个氧原子形成四个 共价键，每个氧原子与 两个硅原子形成 两个共价 键，从而形成以硅氧四面体 为骨架的结构，且只存 在 Si—O 键。二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为 1∶2 ， 不存在单个分子，可以把整个晶体看成 巨型分子。
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3．分子晶体具有的本质特征是( ) A．组成晶体的基本构成微粒是分子 B．熔融时不导电 C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合，这种作用很弱 D．熔点一般比共价晶体低
(2)干冰
干冰晶胞呈 立方体型，其中二氧化碳
分子因分子之间的相互作用，在晶胞中呈
现有规律 的排列(如图所示)。
干冰的结构模型(晶胞)
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(3)冰晶体 冰晶体主要是水分子依靠 氢键而形成的。由于氢键具有一定的 方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的四个水分子 也按照同样的规律再与其他水分子结合，每个氧原子周围都有四个 氢原子。这种排列类似于蜂巢结构，比较松散。因此水由液态变成 固态时，密度变小。
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二、分子晶体 1．分子之间通过 分子间作用力 结合形成的晶体称为分子晶 体。非金属单质、非金属的氧化物和氢化物 等无机物以及多数有机化 合物形成的晶体大都属于分子晶体。
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2．性质 (1)分子晶体在熔化时，破坏的只是 分子间作用力 ，所以只需要 外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较 小，有较强的挥发性。 (2)对组成和结构相似且晶体中没有氢键的分子晶体来说，随着 相对分子质量 的增大，分子间作用力增强，熔点升高 。
(1)金刚石的晶胞构型为正四面体。
(× )
(2)二氧化硅的分子式是 SiO2。
(× )
(3)通常情况下，分子晶体的熔、沸点比较低，原子晶体的熔、
沸点比较高。
(√ )
(4)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。 (× )
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2．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．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．稀有气体形成的晶体属于共价晶体
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(3)一般来说，分子间作用力 无方向性，也使得分子在堆积时， 会尽可能利用空间并采取紧密堆积方式，但是，分子的 形状、分子 的极性以及分子之间是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。
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3．几种常见的分子晶体
(1)碘晶体 碘晶体的晶胞是一个长方体 ，碘分子除了占据长方体的每个顶点
外，在每个面上还有一个碘分子。
共价晶体中的原子服从紧密堆积排列吗？说明理由。 提示：不服从。由于共价键具有方向性和饱和性，共价晶体中 每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧 密堆积方式。
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2．几种共价晶体的结构 (1)金刚石的晶体结构 在晶体中，碳原子以 sp3 杂化轨道与周围 4 个碳原子以共价键相 结合，C—C 键间的夹角为 109°28′ 。因为中心原子周围排列的 原子的数目是有限的，所以这种比较松散的排 列与金属晶体和离子晶体中的 紧密堆积排 列有很大的不同。
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3．过渡晶体 原子之间形成的化学键往往是介于典型模型(金属键、离子键、 共价键 、配位键 )之间的过渡状态。由于微粒间的作用存在键型过渡， 即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体 、共价晶体 、 分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
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1．判断正Βιβλιοθήκη Baidu(正确的打“√”，错误的打“×”)
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体系构建
必备 知识
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自主预习
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一、共价晶体 1．共价晶体的概念及特点 (1)概念 相邻原子 间以 共价键结合而形成的具有 空间立体网状 结构的晶 体称为共价晶体。 (2)特点 共价晶体的熔点 很高，硬度很大。对结构相似的共价晶体来说， 原子半径越小，键长越短，键能 越大，晶体的熔点就越高。
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