分子晶體和原子晶體解析

1、分子晶體和原子晶體第一課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1、了解分子晶體的概念2、了解冰、二氧化碳的晶體結(jié)構(gòu)及晶體中分子間作用力類型3、掌握分子晶體關(guān)于熔、沸點(diǎn)等方面的物理性質(zhì)過程與方法聯(lián)系舊知識(shí)，學(xué)習(xí)新知識(shí)，通過列舉各種晶體及其特征，達(dá)到逐個(gè)掌握的目的 情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過對(duì)水結(jié)冰密度減小這一學(xué)生已知事實(shí)的講解，激發(fā)學(xué)生探究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)奧秘的 興趣教學(xué)重點(diǎn)分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)氯鍵對(duì)冰晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響教學(xué)過程【問題討論】雪花、冰糖、食鹽、水晶和電木（酚醛樹脂）這些固體，是否屬于晶體? 若不是晶體，請(qǐng)說(shuō)明理由。雪花、冰糖、食鹽、水晶都是晶體。電木不是晶體。它是高聚物，無(wú)固定的熔點(diǎn)?！鹃喿x】

2、教材P66碘晶胞、卩70干冰晶胞這兩個(gè)晶胞有何共同點(diǎn)?組成這兩個(gè)晶胞的微粒都是分子?！編煛窟@節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)第二節(jié)一一分子晶體和原子晶體【板書】第二節(jié)一一分子晶體和原子晶體一、分子晶體1 .定義：只.含有分子的晶體?！編煛?、既然組成分子晶體的微粒都是分子，那這些微粒之間存在著哪些作用呢?范德華力（分子間作用力）與氫鍵2、據(jù)此，可推斷出分子晶體有哪些特點(diǎn)？熔、沸點(diǎn)低、硬度小【板書】2 分子晶體的特點(diǎn)有單個(gè)分子存在，化學(xué)式就是分子式。熔、沸點(diǎn)低、硬度小，易升華?！編煛扛鶕?jù)分子晶體的概念，哪些物質(zhì)的晶體屬于分子晶體呢？【板書】3 分子晶體的形成所有非金屬氣態(tài)氫化物。多數(shù)非金屬單質(zhì)。如鹵素 （X 2）

3、、氧（。2）、氫（出）、氮（N2）、白磷（卩4）、硫（S8）、C60 等0 多數(shù)非金屬氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。所有的酸。絕對(duì)大多數(shù)有機(jī)物?！編煛肯旅?，我們來(lái)看一下分子晶體都有哪些物理性質(zhì)。【板書】4 分子晶體的物理性質(zhì)分子晶體不導(dǎo)電?！編煛课镔|(zhì)導(dǎo)電的條件是存在自由移到的電子或離子。由于構(gòu)成分子晶體的粒子都是分子，不管是晶體還是晶體熔化成的液體，都沒有帶電荷的離子存在。因此，分子晶體及它熔化成的液體都不導(dǎo)電（但碲能導(dǎo)電）。分子晶體溶于水時(shí)，有的能導(dǎo)電（如： HCI）,有的不能導(dǎo)電（如：CH3CH2OH ）o【板書】分子晶體的溶解性和熔、沸點(diǎn)。【師】組成分子的分子不同，

4、分子晶體的性質(zhì)也不同。如在溶解性以及熔沸點(diǎn)上，不 同晶體之間存在著較大的差異?！景鍟咳?解性：相似相溶、氫鍵；熔、沸點(diǎn)：氫鍵、分子間作用力、分子的極性。5分子晶體的結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)模型如果分子間作用力只是范德華力，若以一個(gè)分子為中心，其周圍通?？梢杂?2個(gè)緊鄰的分子。如干冰晶體。如果分子間還有其他作用力，如存在氫鍵的分子晶體，由于氫鍵具有方向性，必然 要對(duì)這些分子的堆積方而成的晶體的構(gòu)型產(chǎn)生影響。如晶體冰。干冰的晶體模型【師】提問：1、與一個(gè)CO2分子距離最近且相等的 CO2分子共有多少個(gè)？2、 一個(gè)干冰晶胞中平均有幾個(gè) CO2分子？3、干冰晶體中，CO2分子的排列方向有幾種？答案：1、12個(gè)

5、；2、4個(gè)；3、4種（頂點(diǎn)一種，三個(gè)面心各一種）冰申一牛洛井半沖旳姑郴沖*代.非干科齡世原比小網(wǎng)固軒4牛*1?于【板書】冰晶胞模型【師】由上圖可以看出，每個(gè)水分子最多可以形成4個(gè)氫鍵（每個(gè) H原子各1個(gè)，0原子兩個(gè)）。氫鍵對(duì)冰晶體結(jié)構(gòu)的影響是很明顯的。在整個(gè)冰的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)H原子都參與了氫鍵的形成，這是因?yàn)樗摹白畲笙薅壬蓺滏I原理”，盡可能多地生成氫鍵，可以最大限度地降低體系的能量，以增強(qiáng)晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這樣每個(gè)0原子周圍都有4個(gè)H原子，由圖可以看出，2個(gè)H原子距0原子較近，以共價(jià)鍵結(jié)合；另 2個(gè)H原子距0原 子較遠(yuǎn)，則以氫鍵相連。 0的配位數(shù)為4,為了形成較穩(wěn)定的車面體結(jié)構(gòu)，水分子

6、中原有的 鍵角（105。）也稍有擴(kuò)張，使各鍵之間都形成正四面體角（1090281）。這種結(jié)構(gòu)是比較疏松的，因此冰表現(xiàn)出密度比水小的特殊性質(zhì)。當(dāng)冰熔化成水時(shí)，部分氫鍵遭破壞，而水中仍然保持有許多運(yùn)動(dòng)自由的以氫鍵構(gòu)成的水分子小集團(tuán)，且不斷變動(dòng)改組。由于這些小集團(tuán)可以堆積得較為緊密，因而冰熔化時(shí)體積反而縮小。冰的結(jié)構(gòu)屬于六方晶系，從冰的這種六方晶 系模型出發(fā)，即不難推想出雪花為六角晶形由來(lái)的基本內(nèi)在因素?！究偨Y(jié)】本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了分子晶體的概念、組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大家不但要能從 晶體類型來(lái)判斷它的物理性質(zhì)，而且要能根據(jù)該物質(zhì)的物理性質(zhì)來(lái)判斷其晶體類型?！倦S堂練習(xí)】1、四氯化硅的結(jié)構(gòu)和四氯化碳類似，對(duì)

7、其性質(zhì)的推斷，正確的是：四氯化碳晶體是分子晶體；通常情況下為液態(tài)；熔點(diǎn)高于四氯化碳；屬于正 四面體的分子構(gòu)型。其中正確的是（）A 僅有B.僅有C.僅有D 2、 HgCl2的稀溶液可作手術(shù)刀的消毒劑，已知其熔點(diǎn)是227 C,熔融狀態(tài)的HgCI 2不能導(dǎo)電，HgCI?的稀溶液有弱的導(dǎo)電能力，由下列關(guān)于HgCI?的敘述中正確的是（）屬于共價(jià)化合物；屬于離子化合物；屬于非電解質(zhì)；屬于弱電解質(zhì)。A .B.C.3、 右圖所示為干冰晶胞。觀察圖形，試說(shuō)明每個(gè)C02分子周圍有個(gè)與之緊鄰等距離的 C02分子；在晶胞中截取一個(gè)最小的正方形，使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)都落到C02分子的中心，則這個(gè)正方形平面上，有 個(gè)C02

8、分子。4、白磷分子（P4）如右圖所示，則 31 g白磷分子中存在共價(jià)鍵的數(shù)目為（）A . 4Na B. NaC. 105Na D . 0.25Na5、 1996年的諾貝爾貝爾獎(jiǎng)授予三位發(fā)現(xiàn)C60的化學(xué)家?，F(xiàn) 已知C60屬于晶體，其分子中只含有正五邊形和正六邊形，且每個(gè)碳原子只和與其相鄰的三個(gè)碳原子成鍵(如右圖)，則：試計(jì)算C60分子中，碳碳單鍵和碳碳雙鍵的個(gè)數(shù)；試計(jì)算C60分子中，正五邊形和正六邊形的個(gè)數(shù)；試判斷C60能否與F2反應(yīng)？什么？【作業(yè)】學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)P35課時(shí)12【板書】第二節(jié)分子晶體和原子晶體一、分子晶體1、定義：只含有分子的晶體。2、特點(diǎn)：有單個(gè)分子的存在，化學(xué)式既分子式。熔、沸點(diǎn)

9、較低，硬度較小，易升華。3、分子晶體的形成所有非金屬氣態(tài)氫化物。多數(shù)非金屬單質(zhì)。如鹵素 (X 2)、氧(02)、氫(H2)、氮(N2)、白磷(P4)、硫(S8)、C60等。多數(shù)非金屬氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。所有的酸。絕對(duì)大多數(shù)有機(jī)物。4、分子晶體和物理性質(zhì)分子晶體不導(dǎo)電。分子晶體的溶解性和熔、沸點(diǎn)。溶解性：相似相溶、氫鍵熔、沸點(diǎn)：氫鍵分子間形成氫鍵的熔、沸點(diǎn)升高；分子間作用力一一對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔、沸點(diǎn)越高；分子的極性一一分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高。5、分子晶體的結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)模型如果分子間作用力只是范德華力，若以一個(gè)

10、分子為中心，其周圍通常可以有12個(gè)緊鄰的分子。如干冰晶體。如果分子間還有其他作用力，如存在氫鍵的分子晶體，由于氫鍵具有方向性，必然要對(duì)這些分子的堆積方而成的晶體的構(gòu)型產(chǎn)生影響。如晶體冰。干冰的晶體模型冰晶胞模型分子晶體和原子晶體第二課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1、了解原子晶體的概念，掌握原子晶體的熔、沸點(diǎn)，硬度等物理性質(zhì)。2、掌握金剛石、晶體硅、二氧化硅等典型晶體的晶胞。3、理解并掌握原子晶體內(nèi)原子間作用力的類型。 過程與方法從結(jié)構(gòu)理解原子晶體的性質(zhì)，明確原子晶體的物理性質(zhì)及化學(xué)變化特點(diǎn)和空間結(jié)構(gòu)。情感、態(tài)度與價(jià)值觀學(xué)會(huì)知識(shí)的運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)以致用的能力教學(xué)重點(diǎn)晶體類型與性質(zhì)之間的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)原子晶體的

11、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)教學(xué)過程【問題引入】C、Si都是第W A主族元素，它們的氧化物 CO?和Si02都是酸性氧化物, 在化學(xué)性質(zhì)上有著不少相似之處。大家來(lái)看一下這一張表：二氧化碳二氧化硅熔點(diǎn)（C）56.278.5沸點(diǎn)（C）17232230那為什么兩者的熔、沸點(diǎn)相差這么大？二氧化硅又符不符合分子晶體的特征呢？【板書】二、原子晶體1定義：相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2、特點(diǎn)：不存在間個(gè)分子，化學(xué)式只表示其原子個(gè)數(shù)比?；玖Ｗ邮窃?，并以共價(jià) 鍵結(jié)合向空間發(fā)展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)?！編煛吭泳w為什么呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呢？【生】因原子晶體中原子間相互作用是共價(jià)鍵，由于共價(jià)鍵不同于金屬鍵，又不同于

12、離子鍵；它既有飽和性，又有方向性。因而在共價(jià)型晶體中，在微粒間相互位置上，就既不 可能像金屬晶體那樣， 主要按等徑圓球盡可能堆積的規(guī)律，盡量以高配位數(shù)配置； 又不能像離子晶體那樣，主要根據(jù)正、負(fù)離子的半徑大小和數(shù)量的不同比不同取其可能的堆積方式， 以一定的配位數(shù)相互配置。 共價(jià)鍵的飽和性和方向性在晶體結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出十分明顯的決定作 用。首先在種類型晶體中，微粒（原子）的配位數(shù)由具有飽和性的鍵的數(shù)量決定。其次，原 子之間的聯(lián)結(jié)（鍵合），都必須采取一定的方向。這樣，就從根本上決定了晶體結(jié)構(gòu)的空間 構(gòu)型?？梢娫泳w的結(jié)構(gòu)特征是鍵的飽和性和方向性，它決定了其配位數(shù)比一般金屬晶體和離子晶體都要小。【板書

13、】3、原子晶體的物理性質(zhì)很高和熔、沸點(diǎn)，很大的硬度，不導(dǎo)電，難溶于一般溶劑。【師】原子晶體中，各個(gè)原子都和數(shù)個(gè)其他原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，使整個(gè)晶體形成了 一個(gè)牢固的整體。由于原子晶體內(nèi)鍵的飽和性和方向性，決定了這類晶體不具有象金屬那樣的延性、展性和良好的導(dǎo)電性； 又由于共價(jià)鍵的結(jié)合能力比離子鍵的結(jié)合能力強(qiáng)，故一般來(lái)說(shuō)，其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高，硬度較大。【學(xué)與問】1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金屬石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？答案：從碳到鍺，核電荷數(shù)增大，電子層數(shù)增多，原子半徑增大，C C鍵、Si Si鍵和GeGe鍵的鍵長(zhǎng)依次增大。鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越牢固，而熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵，因此 共價(jià)鍵的穩(wěn)定性是

14、C C鍵Si Si鍵Ge Ge鍵。所以，金剛石、晶體硅和晶體鍺的熔點(diǎn) 和硬度依次下降。2、“含有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體。”這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？答案：不對(duì)。如：HCI、H2O、C02 CH3CH2OH分子中都有共價(jià)鍵，而它們都是分子 晶體；又如：金剛石、晶體硅、SiC、SiO2中也都有共價(jià)鍵，它們卻都是原子晶體。只有相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體?！景鍟?、常見原子晶體少數(shù)非金屬單質(zhì)（如金剛石、單晶硅、晶體硼、晶體鍺等）；少數(shù)非金屬化合物（碳化硅SiC、二氧化硅Si。?、氮化硼B(yǎng)N等）。單晶硅單晶璉制作的芯片砥未陽(yáng)能電池二氧化硅光導(dǎo)軒維【板書】5、常見原子晶體模型

15、金剛石【師】金剛石是世上已知最硬的物質(zhì)，且熔點(diǎn)很高，人很名貴的寶石。人們把天然金剛石當(dāng)作寶石珍藏已有三千余年歷史。 經(jīng)過琢磨的金剛石稱鉆石，透光度高，純凈的鋼廠無(wú) 色透明，含雜質(zhì)則呈藍(lán)、黃、棕、綠、黑等色。至今世界上最大的金剛石是“非洲之星”，發(fā)現(xiàn)于1906年，質(zhì)量為3025克拉。金剛石是最典型的原子晶體。宏觀世界是由碳原子以共價(jià)單鍵結(jié)合而成的，其中，每一個(gè)碳原子都和三個(gè)與其相鄰的碳原子形成典型的正四面體共價(jià)鍵基團(tuán)CC4,所有的CC4在空間連續(xù)分布，每一個(gè)碳原子的配位數(shù)均為4 （如圖所示）；若從圖中取出一個(gè)立方單位，即為金剛石的晶胞（如圖所示）。在金剛石晶胞中，頂點(diǎn)和面心上各有一個(gè)碳原子，另每

16、個(gè) 頂點(diǎn)上的碳原子和經(jīng)過該頂點(diǎn)的三個(gè)面面心的碳原子所構(gòu)成的正四面體的中心也含有一個(gè) 碳原子，即每個(gè)金剛石晶胞中平均擁有4個(gè)碳原子。問：金剛石晶體中，碳原子的雜化方式為什么？碳碳鍵的夾角為多少？晶體中，最小碳環(huán)中的碳原子數(shù)為多少？共用同一碳原子數(shù)的碳環(huán)數(shù)為多少？晶體中，碳原子數(shù)與碳碳共價(jià)鍵數(shù)之比為多少？答： sp3、109O28 6、12; 1 : 2?！編煛咳鐚⒔饎偸械奶荚尤繐Q成硅原子，那就是晶體硅；如將其中一半的碳原子換成硅原子，那就是金剛砂（SiC）。同樣都是原子晶體?！揪毩?xí)一】試比較金剛石、碳化硅和晶體硅的熔點(diǎn)高低。答案：金剛石 晶體硅 晶體硅解釋：因從金剛石到晶體硅再到碳化硅，其

17、的化學(xué)鍵分別是CC、C Si和Si Si,鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)，鍵能依次降低，故熔點(diǎn)逐漸降低?！具^渡】如果在晶體硅中的任兩個(gè)硅原子之間都加上一個(gè)氧原子，那就是另一種典型的原子晶體 SiO2。【板書】二氧化硅【師】在二氧化硅晶體中，硅原子和氧原子經(jīng)共價(jià)鍵結(jié)合，每一個(gè)硅原子周圍有四個(gè)氧原子，每 1 : 4; 12; 12、66個(gè)氧原子周圍有有個(gè)硅原子（如右圖），它們的配位數(shù)分別為4和2。問：二氧化硅中硅原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為多少？ 二氧化硅晶體中 SiO鍵的鍵角為多少？二氧化硅晶體中硅原子與SiO鍵數(shù)之比為多少？二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為多少？共用同一硅原子、共用同一氧原子的最小環(huán)各為多少個(gè)?答：

18、1 : 2;/ SiOSi = 104.5o、/ OSiO = 109o28 【師】同金剛石的晶胞一樣，二氧化硅的晶胞也是立方體。是0原子，在每個(gè)頂點(diǎn)和過該頂點(diǎn)的三個(gè)面的面心所形成的正四面體的體心另有一個(gè)0原子；在每個(gè)正四面體中，中心的0原子與四個(gè)處于頂點(diǎn)的 0原子之間各有一個(gè) Si原子?！究偨Y(jié)】本節(jié)課的們學(xué)習(xí)了原子晶體，它是原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間結(jié)構(gòu)。上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了分子晶體，現(xiàn)將這兩種晶體的區(qū)別比較如下:晶體類型原子晶體分子晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性不溶于任何溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電【

19、隨堂練習(xí)】1、在a mol金剛石中含 C C鍵數(shù)為（）23232323A . 4aX 6.02x 10 B . ax 6.02 x 10C. 2aX 6.02 x 10 D. 8ax 6.02x 102、有關(guān)晶體的敘述正確的是（）金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)/K382316832573沸點(diǎn)/K510026282823硬度/moh107.09.5B .在12 g金剛石中，含CC共價(jià)鍵鍵數(shù)為4Na C.干冰晶體熔化只需克服分子間作用力D 分子晶體無(wú)論在固態(tài)或熔化狀態(tài)下均不導(dǎo)電3、單質(zhì)硼有晶體和無(wú)定形兩種，參考下列數(shù)據(jù)回答：晶體硼的晶體類型屬于 晶體。A 在SiO2晶體中，由Si、O原子構(gòu)成的最小單元環(huán)中共有8個(gè)原子已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體，其中含二十個(gè)正三角形，和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上各有一個(gè)硼原子。試推算：這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元由 個(gè)硼原子組成，鍵角是度，共含個(gè)B B鍵。4、科學(xué)家在40 Gpa