人教版選修3 第3章第2節(jié)分子晶體原子晶體 教案.doc

分子晶體與原子晶體教學(xué)目的1了解原子晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；2掌握分子間作用力對(duì)物質(zhì)的狀態(tài)、穩(wěn)定性等方面的影響；3能說(shuō)出分子晶體與原子晶體結(jié)構(gòu)基元以及物理性質(zhì)方面的主要區(qū)別；4進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念，初步認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容【考綱要求】了解分子晶體和原子晶體的特征，能描述金剛石、sio2、co2等晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；一、知識(shí)點(diǎn)講解（一）分子晶體1定義：只含分子的晶體；也可以說(shuō)是分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體；2典型的分子晶體：（1）所有非金屬氫化物，如nh3、h2s等； （2）部分非金屬單質(zhì)，如白磷、硫等； （3）部分非金屬氧化物，如co2、so2等 （4）絕大多數(shù)有機(jī)物，如甲烷、尿素等； （5）幾乎所有的酸（而堿和鹽則是離子晶體），如乙酸等3物理特性：熔沸點(diǎn)較低、易升華、硬度小等；4結(jié)構(gòu)特性：（1）12個(gè)緊鄰的分子密堆積，如o2（左圖）和c60（右圖）；（2）冰的晶體：氫鍵、每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子、正四面體形；且4密度最大；（3）干冰：co2的晶體。分子間存在范德華力，熔點(diǎn)低，易升華，制冷劑?？偨Y(jié)如下表所示：晶體類型分子晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成晶體的粒子分子粒子間的相互作用力分子間作用力性質(zhì)硬度小熔沸點(diǎn)較低導(dǎo)電性固態(tài)熔融狀態(tài)不導(dǎo)電溶解性相似相溶【典例1】sicl4的分子結(jié)構(gòu)與ccl4相似，對(duì)其作出如下推測(cè)不正確的是（ ）asicl4晶體是分子晶體 b常溫、常壓下sicl4是氣體csicl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子 dsicl4熔點(diǎn)高于ccl4答案 b解析由于sicl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以一定屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小，在這兩種分子中都只有范德華力，sicl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于ccl4的相對(duì)分子質(zhì)量，所以sicl4的分子間作用力和熔、沸點(diǎn)應(yīng)該比ccl4高一些，ccl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，sicl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也應(yīng)該是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子?！镜淅?】下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中一定正確的是（ ）a分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵 b分子間一定存在范德華力c分子間一定存在氫鍵 d其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積答案 b解析 稀有氣體元素組成的晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，故a項(xiàng)錯(cuò)誤；分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的n、o、f原子結(jié)合的氫原子的分子間或者分子內(nèi)，所以b項(xiàng)正確，c項(xiàng)錯(cuò)誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，所以d選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的?！镜淅?】下列性質(zhì)適合分子晶體的是（ ） a熔點(diǎn)1070，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電 b熔點(diǎn)1003.1，液態(tài)時(shí)導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電c能溶于cs2，熔點(diǎn)112.8，沸點(diǎn)444.6 d熔點(diǎn)97.81，易液化，液態(tài)時(shí)可以導(dǎo)電答案 c解析 主要根據(jù)分子晶體的性質(zhì)特點(diǎn)來(lái)判斷，分子晶體熔、沸點(diǎn)一般較低，液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電。（二）原子晶體1定義：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2常見類別：（1）某些非金屬單質(zhì)，如金剛石、硼（b）、硅（si）和鍺（ge）等；其中的金剛石結(jié)構(gòu)為正四面體網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，ccc夾角為10928，sp3雜化；其硬度最大、熔點(diǎn)高；（2）某些非金屬化合物，如碳化硅（sic，俗稱金剛砂）、氮化硼（bn）等；（3）某些氧化物，如氧化鋁（a12o3）、二氧化硅（sio2）等；sio2晶體常用來(lái)制水泥、玻璃、寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維等；3物理性質(zhì)：熔、沸點(diǎn)較高；硬度大；不溶于一般的溶劑；不導(dǎo)電；4晶體類型的依據(jù)：（1）構(gòu)成晶體的微粒種類及微粒間的相互作用類型比較分子晶體原子晶體構(gòu)成晶體微粒分子原子形成晶體作用力分子間作用力共價(jià)鍵物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)較低較高硬度較小較高導(dǎo)電性不導(dǎo)電液態(tài)時(shí)可導(dǎo)電，固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電溶解性不同的晶體溶解性差別較大難容典型實(shí)例p4、干冰、硫金剛石、二氧化硅（2）物質(zhì)的物理性質(zhì)(如：熔、沸點(diǎn)或硬度) 不同晶體類型的物質(zhì)：原子晶體 分子晶體； 同一晶體類型的物質(zhì)：比較晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)粒子間作用力，作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；a：原子晶體：比較共價(jià)鍵的強(qiáng)弱一般地說(shuō)，原子半徑越小，形成共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，其晶體熔沸點(diǎn)越高，如熔點(diǎn)：金剛石 碳化硅 晶體硅。b：分子晶體：組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高，如熔沸點(diǎn)：o2 n2，hi hbr hcl；組成結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，分子的極性越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如熔沸點(diǎn)：co n2；【典例4】金剛石是典型的原子晶體，下列關(guān)于金剛石的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（ ）a晶體中不存在獨(dú)立的“分子” b碳原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合c是硬度最大的物質(zhì)之一 d化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)答案 d解析在金剛石中，碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在具有有限固定組成的分子。由于碳的原子半徑比較小，碳與碳之間的共價(jià)鍵鍵能高，所以金剛石的硬度很大，因此a、b、c選項(xiàng)是正確的；但是由于金剛石是碳的單質(zhì)，可以在空氣或氧氣中燃燒生成co2分子，故d選項(xiàng)的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。【典例5】x是核外電子數(shù)最少的元素，y是地殼中含量最豐富的元素，z在地殼中的含量?jī)H次于y，w可以形成自然界中最硬的原子晶體。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）awx4是沼氣的主要成分 b固態(tài)x2y是分子晶體czw是原子晶體 d瑪瑙、水晶和玻璃的成分都是zy2答案d解析由題意可知，x是h，y是o，z是si，w是c。所以wx4是ch4，它是沼氣的主要成分；x2y是h2o，屬于分子晶體；zw為sic，屬于原子晶體；zy2為sio2，是瑪瑙和水晶的成分，但是玻璃的主要成分是硅酸鹽?！镜淅?】氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的一種高硬度材料，該晶體類型應(yīng)該是_晶體。試根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)推測(cè)氮化碳晶體與金剛石相比較，硬度更大的應(yīng)該是_晶體，熔點(diǎn)較低的應(yīng)是_晶體。答案原子氮化碳金剛石解析根據(jù)原子晶體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)特點(diǎn)，氮化碳晶體是由兩種非金屬構(gòu)成的且硬度很大，應(yīng)為原子晶體；由氮原子和碳原子的原子半徑可知，nc的鍵長(zhǎng)比cc的鍵長(zhǎng)要短，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，表現(xiàn)在性質(zhì)上也就是熔點(diǎn)越高，硬度越大。五、課堂練習(xí)1共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)只含一種作用的是（ ） a干冰 b氯化鈉 c氫氧化鈉 d碘答案 b2下列屬于分子晶體的一組物質(zhì)是（ ）acao、no、co bccl4、h2o2、he cco2、so2、nacl dch4、o2、na2o答案 b3下列的晶體中，化學(xué)鍵種類相同，晶體類型也相同的是（ ）aco2與h2o bso2與sio2 cnacl與hcl dccl4與kcl答案 a4水的沸點(diǎn)為100，硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點(diǎn)卻很低是60.7，引起這種差異的主要原因是（ ）a范德華力 b共價(jià)鍵 c氫鍵 d相對(duì)分子質(zhì)量答案 c5四氯化硅的分子結(jié)構(gòu)與四氯化碳類似，對(duì)其作出如下推測(cè): 四氯化硅晶體是分子晶體；常溫常壓四氯化硅下是液體；四氯化硅分子是由極性鍵形成的分子；四氯化硅熔點(diǎn)高于四氯化碳；其中正確的是（ ）a只有 b只有 c只有 d答案 d6下列物質(zhì)固態(tài)時(shí)熔點(diǎn)的比較正確的是（ ）af2 cl2 br2 b金剛石 p4 o2cs hbr 金剛石 di2 ch4 冰答案 b7碳化硅sic的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中c原子和s原子的位置是交替的。在下列三種晶體 金剛石 晶體硅 碳化硅中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是（ ）a b c d答案a8證明金剛石和石墨都是由碳元素組成的方法是（ ）a觀察外表 b測(cè)定密度 c在純氧中燃燒，檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物 d測(cè)量硬度答案 c9干冰汽化時(shí)，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是（ ） a分子內(nèi)共價(jià)鍵 b分子間作用力 c分子間距離 d分子間的氫鍵答案 b10在常溫、常壓下呈氣態(tài)的化合物，降溫使其固化得到的晶體屬于（ ）a分子晶體 b原子晶體 c離子晶體 d何種晶體無(wú)法判斷答案 a11第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類1000年的能源需要，天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每46個(gè)水分子構(gòu)建成8個(gè)籠，每個(gè)籠可容納五個(gè)ch4分子或1個(gè)游離h2o分子。根據(jù)上述信息，完成下兩題：（1）下列關(guān)于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是（ ）a兩種都是極性分子 b兩種都是非極性分子cch4是極性分子，h2o是非極性分子 dh2o是極性分子，ch4是非極性分子（2）若晶體中每8個(gè)籠只有6個(gè)容納了ch4分子，另外2個(gè)籠被游離h2o分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為（ ）ach414h2o bch48h2o cch4(23/3)h2o dch46h2o 答案（1）d； （2）b12氮化硼（bn）是一種新型結(jié)構(gòu)材料，具有超硬、耐磨、耐高溫等優(yōu)良特性，下列各組物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的微粒間作用與氮化硼熔化時(shí)克服的微粒間作用都相同的是（ ）a硝酸鈉和金剛石 b晶體硅和水晶 c冰和干冰 d苯和萘答案 b13選擇以下物體填寫下列空白：（填寫序號(hào)）a干冰 b氯化銨 c燒堿 d固體碘（1）晶體中存在分子的是 ；（2）晶體中既有離子鍵又有共價(jià)鍵的是 ；（3）常況下能升華的是 ；答案（1）ad （2）bc （3）ad14（1）在sio2晶體中，每個(gè)si原子與 個(gè)o原子結(jié)合，構(gòu)成 結(jié)構(gòu)， （2）在sio2晶體中，si原子與o原子個(gè)數(shù)比為 （3）在sio2晶體中，最小的環(huán)為 個(gè)si和 個(gè)o組成的 環(huán)。答案（1）4、4、空間網(wǎng)狀 （2）1:2 （3）6、6、十二元151996年諾貝化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)c60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。c60分子是形如球狀的多面體（如下圖所示）， 該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮： c60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵； c60分子只含有五邊形和六邊形； 多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系，遵循歐拉定理：頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)棱邊數(shù)=2 據(jù)上所述,可推知c60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形，c60分子所含的雙鍵數(shù)為30。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）固體c60與金剛石相比較，熔點(diǎn)較高者應(yīng)是_，理由是：_。 （2）試估計(jì)c60跟f2在一定條件下，能否發(fā)生反應(yīng)生成c60f60(填“可能”或“不可能”)_，并簡(jiǎn)述其理由：_。 （3）通過(guò)計(jì)算確定c60分子所含單鍵數(shù)。c60分子所含單鍵數(shù)為_。 （4）c70分子也已制得，它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與c60同樣考慮而推知。通過(guò)計(jì)算確定c70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目。 c70分子中所含五邊形數(shù)為_，六邊形數(shù)為_。 答案（1）金剛石；金剛石屬原子晶體，而固體c60不是，故金剛石熔點(diǎn)較高； （2）可能； 因c60分子含30個(gè)雙鍵，與極活潑的f2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成c60f60；（3）依題意，c60分子形成的化學(xué)鍵數(shù)為：1/2(360)=90，也可由歐拉定理計(jì)算鍵數(shù)（即棱邊數(shù)）：60+(12+20)2=90，c60分子中單鍵為：9030=60 （4）設(shè)c70分子中五邊形數(shù)為x，六邊形數(shù)為y。依題意可得方程組：解得：五邊形數(shù)x=12，六邊形數(shù)y=25六、課堂小結(jié)1分子晶體：（1）定義（2）典型的分子晶體（3）物理特性（4）結(jié)構(gòu)特性2原子晶體：（1）定義（2）常見類別（3）物理性質(zhì)（4）晶體類型的依據(jù)七、課后作業(yè)1石墨與金剛石的物理性質(zhì)有很大差異的原因是（ ）a顏色不同 b內(nèi)部碳原子排列不同 c物質(zhì)組成不同 d化學(xué)性質(zhì)不同答案 b2下列物質(zhì)中硬度最大的是（ ）a玻璃 b巖石 c石墨 d金剛石答案 d3下列物質(zhì)的晶體中，不存在分子的是（ ）a二氧化硅 b二氧化硫 c二氧化碳 d二硫化碳答案 a4下列物質(zhì)中，屬于原子晶體的化合物是（ ）a水晶 b晶體硅 c金剛石 d干冰答案 a5有關(guān)晶體的敘述中正確的是（ ）a在sio2晶體中，由si、o構(gòu)成的最小單元環(huán)中共有8個(gè)電子b在12 g金剛石中，含cc共價(jià)鍵鍵數(shù)為4nac干冰晶體熔化只需克服分子間作用力d金屬晶體是由金屬原子直接構(gòu)成的答案 c6已知c3n4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于c3n4晶體說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）a該晶體屬于原子晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固b該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子、每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子c該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)d該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)答案d7下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序正確的是（ ）a金剛石 晶體硅 二氧化硅 碳化硅 b四碘化碳 四溴化碳 四氯化碳 四氟化碳c氧化鎂 水 氮?dú)?氧氣 d金剛石 生鐵 鈉 純鐵答案 b81999年美國(guó)科學(xué)雜志報(bào)道：在40gpa高壓下，用激光器加熱到1800k，人們成功制得了原子晶體干冰，下列推斷中不正確的是（ ）a原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，有很大的硬度 b原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料c原子晶體干冰的硬度大，可用作耐磨材料 d每摩爾原子晶體干冰中含4mol co鍵答案 b9我國(guó)的激光技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位，據(jù)報(bào)道，有科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)猓藭r(shí)碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬，其原因可能是（ ）a碳、氮原子構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)的晶體 b碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更短c氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多 d碳、氮的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑答案b10（1）金剛石可以裝在鉆探機(jī)的鉆頭上，是由于_；（2）石墨可做鉛筆芯是由于_；可做潤(rùn)滑劑，是由于_；可做電極，是由于_；活性炭可作防毒面具的濾毒劑，是由于_。答案（1）硬度大； （2）硬度?。ㄙ|(zhì)軟）；潤(rùn)滑性；能導(dǎo)電；吸附性；11（1）在干冰晶體中每個(gè)co2分子周圍緊鄰的co2分子有_個(gè)；（2）在晶體中截取一個(gè)最小的正方形，使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)部落到co2分子的中心，則在這個(gè)正方形的平面上有_個(gè)co2分子。答案（1）12個(gè) （2）4個(gè)解析（1）干冰的晶體模型中，面心上有3個(gè)co2分子，而co2分子被8個(gè)這樣的立方體所共有，故有38=24；又考慮到面心上的 co2被2個(gè)這個(gè)的立方體