年高中化學(xué) 第三章 第二節(jié)分子晶體與原子晶體精品課件 新人教選修3

1、第二節(jié)分子晶體與原子晶體2021/8/8 星期日1課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1.掌握分子晶體、原子晶體的概念及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.掌握晶體類型與性質(zhì)之間的關(guān)系。3.了解氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。2021/8/8 星期日2新知初探自學(xué)導(dǎo)引自主學(xué)習(xí)一、分子晶體1.概念：_的晶體稱為分子晶體。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成粒子：分子晶體由分子構(gòu)成。(2)粒子間的作用力：分子晶體中相鄰分子靠_相互吸引。只含分子分子間作用力2021/8/8 星期日3(3)粒子堆積方式若分子間作用力只是_，若以一個(gè)分子為中心，其周圍通?？梢杂衉個(gè)緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積，如O2、CO2。若分子間含有其他作用力，如氫鍵。由于氫鍵具

2、有_，使分子不能采取密堆積的方式。如冰中每個(gè)水分子周圍只有_個(gè)緊鄰的水分子。范德華力12方向性42021/8/8 星期日43.物理性質(zhì)分子晶體具有熔點(diǎn)_、硬度_、易_的物理特性。想一想1所有分子晶體的分子內(nèi)原子間都有共價(jià)鍵嗎？提示：不一定。稀有氣體屬于分子晶體，晶體中沒有化學(xué)鍵。低很小升華2021/8/8 星期日5二、原子晶體1.概念：原子間以_相結(jié)合而形成的具有三維的共價(jià)鍵_結(jié)構(gòu)的晶體。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成粒子：原子晶體由_構(gòu)成。(2)粒子間的作用力：原子晶體中相鄰原子間以_相結(jié)合。共價(jià)鍵網(wǎng)狀原子共價(jià)鍵2021/8/8 星期日63.物理性質(zhì)：_硬度、_熔點(diǎn)是原子晶體的物理特性。想一想2金剛

3、石在所有已知晶體中硬度最大、熔點(diǎn)很高(3550 )，如何從結(jié)構(gòu)角度解釋？提示：金剛石晶體屬于原子晶體，具有三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，CC鍵鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大。高高2021/8/8 星期日72021/8/8 星期日8解析：選C。冰和水中都存在氫鍵和范德華力，但在冰中，氫鍵的作用是主要的。由于氫鍵具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰的水分子相互吸引，不具有分子密堆積的特征，所以冰的密度小于水的密度。2021/8/8 星期日92021/8/8 星期日10解析：選D。金剛石是原子晶體，晶體內(nèi)只含CC非極性鍵，不存在范德華力，故金剛石的硬度很大、熔點(diǎn)很高。2021/

4、8/8 星期日113.(2012哈爾濱高二質(zhì)檢)下列晶體中不屬于原子晶體的是()A金剛砂B干冰C水晶 D晶體硅解析：選B。干冰是CO2晶體,屬于分子晶體。2021/8/8 星期日12要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)1分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)探究導(dǎo)引1干冰和冰相比，哪一種晶體的熔點(diǎn)高？為什么？提示：冰的熔點(diǎn)比干冰的熔點(diǎn)高。因?yàn)楦杀蟹肿娱g只存在范德華力，而冰中分子間存在范德華力和氫鍵。2021/8/8 星期日13要點(diǎn)歸納1.分子晶體的歸納晶體類型分子晶體定義只含分子的晶體組成微粒分子物質(zhì)類別(1)所有非金屬氫化物,如H2O、NH3、CH4等(2)部分非金屬單質(zhì)，如鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8

5、)、稀有氣體等(3)部分非金屬氧化物,如CO2、P4O6、P4O10、SO2等(4)幾乎所有的酸,如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體，如苯、乙醇2021/8/8 星期日14晶體類型分子晶體微粒間的作用力分子間作用力(氫鍵、范德華力)熔化時(shí)需克服的作用力較弱的分子間作用力物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)較低硬度較小導(dǎo)電性固態(tài)和熔化時(shí)都不導(dǎo)電,但某些分子晶體溶于水能導(dǎo)電，如HCl溶解性相似相溶決定熔、沸點(diǎn)高低的因素分子間作用力的強(qiáng)弱2021/8/8 星期日152.分子晶體的典型實(shí)例(1)分子晶體結(jié)構(gòu)的普遍性干冰2021/8/8 星期日16范德華力廣泛存在于分子晶體內(nèi)部。干

6、冰晶體中，CO2分子之間的作用力只有范德華力，具有分子密堆積的特征，所以干冰晶體的結(jié)構(gòu)代表了分子晶體結(jié)構(gòu)的普遍性。干冰晶體中，每個(gè)晶胞中平均含有4個(gè)CO2分子。干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子有12個(gè)。2021/8/8 星期日17(2)分子晶體結(jié)構(gòu)的特殊性冰2021/8/8 星期日18氫鍵只存在于特殊的分子晶體中。在冰晶體中，水分子之間的作用力有范德華力和氫鍵，但主要作用力是氫鍵。所以冰晶體的結(jié)構(gòu)是分子晶體中一種特殊的結(jié)構(gòu)，不具有分子密堆積的特征。由于氫鍵具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)的4個(gè)相鄰的水分子相互吸引。2021/8/8 星期日19

7、在冰晶體中,每個(gè)水分子參與形成4個(gè)氫鍵,但按均攤法平均一個(gè)水分子形成2個(gè)氫鍵。特別提醒分子晶體的化學(xué)式，就是分子式。分子晶體熔化時(shí)一定會(huì)破壞范德華力；有一些晶體還破壞氫鍵，如冰的熔化；還有少數(shù)晶體會(huì)破壞共價(jià)鍵，如S8晶體熔化時(shí)，除破壞范德華力外，S8分子也會(huì)分解，破壞共價(jià)鍵。2021/8/8 星期日20即時(shí)應(yīng)用1.(2012孝感高二質(zhì)檢)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范德華力C分子的化學(xué)性質(zhì) D分子間的氫鍵解析：選B。干冰是CO2的分子晶體，CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵；汽化時(shí)只需克服范德華力，分子的化學(xué)性質(zhì)和分子內(nèi)的共價(jià)鍵不發(fā)生變化。2021/8/8 星

8、期日21要點(diǎn)2原子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)探究導(dǎo)引2由原子組成的晶體都是原子晶體嗎？具有共價(jià)鍵的晶體都是原子晶體嗎？提示：由原子組成的晶體不一定是原子晶體,如稀有氣體組成的晶體屬于分子晶體。具有共價(jià)鍵的晶體不一定是原子晶體，如大多數(shù)分子晶體中含有共價(jià)鍵。2021/8/8 星期日22要點(diǎn)歸納1.原子晶體的歸納晶體類型分子晶體定義原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的具有三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體組成微粒組成微粒原子物質(zhì)類別(1)某些非金屬單質(zhì)，如晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等(2)某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等2021/8/8 星期日23晶體類

9、型分子晶體微粒間的作用力共價(jià)鍵(極性鍵、非極性鍵)熔化時(shí)需克服的作用力很強(qiáng)的共價(jià)鍵物理性質(zhì)熔、沸點(diǎn)較高硬度較大導(dǎo)電性固態(tài)和熔化時(shí)都不導(dǎo)電(Si、Ge為半導(dǎo)體)溶解性難溶于一般溶劑決定熔、沸點(diǎn)高低的因素共價(jià)鍵的強(qiáng)弱2021/8/8 星期日242.原子晶體的典型實(shí)例(1)金剛石2021/8/8 星期日25每個(gè)碳原子都采取了sp3雜化，以4個(gè)共價(jià)鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)。這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的、彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。晶體中所有的CC鍵鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等(10928)。2021/8/8 星期日262021/8/8 星期日27(2)二氧化硅2021/8/

10、8 星期日28每個(gè)硅原子和4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵；每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子相結(jié)合。故SiO2晶體是由硅原子和氧原子按12的比例所組成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。最小環(huán)是由6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子組成的12元環(huán)。1 mol SiO2中含有4 mol SiO鍵。2021/8/8 星期日29特別提醒原子晶體是由原子組成的，所以不存在分子式，只有化學(xué)式，化學(xué)式組成只表示原子個(gè)數(shù)的最簡(jiǎn)整數(shù)比2021/8/8 星期日30即時(shí)應(yīng)用2.干冰和二氧化硅晶體同屬于第A族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)差別很大的原因是()A二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量B干冰是分子晶體，二氧化硅是原子晶體CCO鍵鍵能比

11、SiO鍵鍵能大DCO2是非極性分子，二氧化硅是極性分子2021/8/8 星期日31解析：選B。干冰是分子晶體,熔化、汽化時(shí)只需克服范德華力；二氧化硅是原子晶體，不存在二氧化硅分子，二氧化硅晶體熔化、汽化時(shí)需克服共價(jià)鍵。而范德華力比共價(jià)鍵小12個(gè)數(shù)量級(jí)，因此二氧化硅晶體的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于干冰的熔點(diǎn)。2021/8/8 星期日32題型探究技法歸納題型1分子晶體 (2012濟(jì)南高二質(zhì)檢)下列有關(guān)冰和干冰的敘述不正確的是()A干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體B冰晶體中每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子例12021/8/8 星期日33C干冰比冰的熔點(diǎn)低得多，常壓下易升華D干冰中只存在范德華力不存在氫鍵，一個(gè)分

12、子周圍有12個(gè)緊鄰的分子【思路點(diǎn)撥】解答此題關(guān)鍵要明確干冰和冰晶體結(jié)構(gòu)的差異性及其原因，以及對(duì)物理性質(zhì)的影響。2021/8/8 星期日34【解析】干冰晶體中CO2分子間作用力只是范德華力，分子采取緊密堆積，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子；冰晶體中水分子間除了范德華力之外還存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性，故每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，采取非緊密堆積的方式，空間利用率小，因而密度小。2021/8/8 星期日35干冰熔化只需克服范德華力，冰熔化需要克服范德華力和氫鍵，由于氫鍵作用力比范德華力大，所以干冰比冰的熔點(diǎn)低得多，而且常壓下易升華?！敬鸢浮緼2021/8/8 星期日36【名師點(diǎn)睛】(1)

13、干冰晶體的結(jié)構(gòu)代表了分子晶體結(jié)構(gòu)的普遍性，而冰晶體的結(jié)構(gòu)是分子晶體中一種特殊的結(jié)構(gòu)。(2)影響分子晶體物理性質(zhì)的主要因素是分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)。由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點(diǎn)一般較低，硬度較小。(3)一般地，含有氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)比不含氫鍵的分子晶體熔、沸點(diǎn)要高。2021/8/8 星期日37題型2原子晶體 (2012吳忠高二質(zhì)檢)下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是()SiO2和SO3晶體硼和HClCO2和SO2晶體硅和金剛石晶體氖和晶體氮硫磺和碘ABC D例22021/8/8 星期日38【思路點(diǎn)撥】解答此題注意以下兩點(diǎn)：(1)化學(xué)鍵類型(極性

14、鍵和非極性鍵)的判斷。(2)分子晶體和原子晶體類型的判斷方法。2021/8/8 星期日39【解析】本題考查了化學(xué)鍵的類型與晶體類型的判斷。屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫磺和碘。屬于原子晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。CO2、SO2、SiO2、SO3和HCl都只含有極性鍵；晶體硼、晶體硅、金剛石、晶體氮、硫磺和碘都只含有非極性鍵；晶體氖是由稀有氣體分子組成，稀有氣體為單原子分子，分子間不存在化學(xué)鍵?！敬鸢浮緾2021/8/8 星期日40【規(guī)律方法】判斷非金屬元素組成的晶體是分子晶體還是原子晶體的方法有：(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷:原子

15、晶體的構(gòu)成粒子是原子，原子間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的構(gòu)成粒子是分子，分子間的作用是范德華力。2021/8/8 星期日41(2)記憶常見的、典型的原子晶體。常見的原子晶體有：某些非金屬單質(zhì)如硼、硅、鍺等;某些非金屬化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。(3)依據(jù)晶體的熔、沸點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1000 以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在幾百度以下至很低的溫度。2021/8/8 星期日42(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能電離出自由移動(dòng)的離子，故能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。2021/8/8 星期日43分子晶體和原子晶體熔、沸點(diǎn)比較1.不同類型的晶體：原子晶體分子晶體。2.同一類型的晶體(1)分子晶體分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常的高。如H2OH2TeH2SeH2S。熱點(diǎn)示例思維拓展2021/8/8 星期日44不含氫鍵且組