高中化學(xué)(大綱版)第三冊(cè)第一單元晶體的類型與性質(zhì)第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體

1、第二課時(shí)引言1上一課我們學(xué)習(xí)了離子晶體。離子晶體由陰、陽(yáng)離子通過(guò)離子鍵在空間規(guī)則排列而成。由于離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵，使離子晶體表現(xiàn)出硬度較大，熔、沸點(diǎn)較高等性質(zhì)特點(diǎn)，如NaCl和CsCl晶體，與之相比，請(qǐng)看下列晶體。多媒體展示碘晶體、蔡的晶體、二氧化碳的晶體、雪花晶體、冰晶。講述屏幕顯示的碘的晶體，奈的晶體、二氧化碳的晶體均有易升華的特點(diǎn)，而雪花晶體、冰晶較易熔化，進(jìn)而汽化。由此可知，這些晶體并無(wú)離子晶體較高的熔、沸點(diǎn)。它們是本節(jié)將要學(xué)習(xí)的另一類晶體。板書二、分子晶體引導(dǎo)1請(qǐng)同學(xué)們參照離子晶體的分析方法，首先思考構(gòu)成分子晶體的粒子及粒子間的作用力是什么？學(xué)生活動(dòng)板書1.概念：分子間以分子間

2、作用力相結(jié)合而形成的晶體叫分子晶體。講講述任何分子之間都存在分子間作用力。稀有氣體，不少非金屬單質(zhì)（如H2、N2、。2、Cl2、I2等）和化合物（如H2O、HX、NH3、CH4、CO2等及大量有機(jī)分子）在常溫下是氣體、易揮發(fā)的液體或易熔化易升化的固體，處于氣體和液體的分子在降溫凝聚時(shí)可通過(guò)分子間作用力而聚集在一起，形成分子晶體。分子晶體的特點(diǎn)是分子依靠分子間作用力整齊地排列在晶體中。模型展示干冰及其晶體結(jié)構(gòu)模型。講解1此為干冰晶體的一個(gè)晶胞，由此晶胞向空間規(guī)則、重復(fù)地排列即可形成二氧化碳的晶體，同學(xué)們仔細(xì)觀察干冰晶胞的結(jié)構(gòu)，分析分子的排列和取向。學(xué)生活動(dòng)觀察、分析小結(jié)1干冰晶胞呈立方面心結(jié)構(gòu)，

3、其中八個(gè)頂角上排列著取向相同的8個(gè)二氧化碳分子，三組平行面的面心上各有一個(gè)二氧化碳分子，而且每組相對(duì)的分子排列取向也相同。由此可知，晶體中分子排列有一定的取向。那么，與離子晶體相比，則有，離子晶體中離子有陰陽(yáng)之分，而分子晶體中分子有取向之分。其實(shí)分子晶體比離子晶體更為復(fù)雜些。思考.屬于一個(gè)干冰晶胞中的二氧化碳分子有幾個(gè)？（8X1+6X1=4個(gè)）82.在干冰晶體中，設(shè)立方體晶胞的棱長(zhǎng)為a,則每個(gè)二氧化碳分子周圍距離相等且最近的二氧化碳分子有幾個(gè)？其距離為多少？解析1在熟悉干冰晶胞結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，想象晶體的結(jié)構(gòu)，假若選定立方體頂點(diǎn)上的一個(gè)CO2分子，則與其等距離最近的CO2分子應(yīng)在面心上，這樣的分子

4、共有12個(gè)（同層4個(gè)，上層4個(gè)，下層4個(gè)），且距離為空a。2板書2.干冰晶體的結(jié)構(gòu)：投影1立方面心結(jié)本勾每8個(gè)CO2分子構(gòu)成立方體且再在6個(gè)面心各占據(jù)1個(gè)，在每個(gè)CO2周圍等距離（J2a/2,a為立方體棱長(zhǎng)）最近的CO2有12個(gè)（同層4個(gè)，上層4個(gè)，下層4個(gè)）。過(guò)渡以上我們以干冰晶體為例，認(rèn)識(shí)到分子晶體是分子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合而成的一類晶體，那么分子間作用力的存在對(duì)其物理性質(zhì)有何影響呢？板書3.性質(zhì)特點(diǎn)：三維動(dòng)畫CO2由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)講述氣態(tài)物質(zhì)分子能縮短彼此間的距離，并由無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列，這說(shuō)明物質(zhì)的分子間存在著作用力一一分子間作用力。從常見由分子構(gòu)成的物質(zhì)的狀態(tài)（如氣體O2、H

5、2、N2、Cl2、HCl、nh3、CH4、CO2、SO2等，液體H2O、C2H5OH,液澳、H2SO4等）可知分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，也就是說(shuō)克服分子間引力使物質(zhì)熔化和汽化所需能量較低，說(shuō)明分子間作用力較弱，與化學(xué)鍵相比其差別是：板書1分子間作用力與化學(xué)鍵投影小結(jié)化學(xué)鍵存在于分子或物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子之間，鍵能約為100600kJmol分子間作用力存在于分子之間，其大小一般在220kJ-mo1之間。分子間作用力很弱，不屬于化學(xué)鍵。引述正是由于分子間作用力很弱，所以分子晶體具以下性質(zhì)特點(diǎn):較低的熔、討論N2CO較低的熔、討論N2CO有同學(xué)說(shuō),沸點(diǎn)，較小的硬度。如：熔點(diǎn)209.86 C-199 C在一

6、般分子晶體中存在共價(jià)鍵,沸點(diǎn)-195.8 C-191.5 C使其熔化或汽化時(shí)就需較多的能量,因此熔、沸點(diǎn)也應(yīng)較高，此說(shuō)法有無(wú)道理？分析1分子晶體是由分子構(gòu)成的，除稀有氣體的晶體外，分子內(nèi)部存在較強(qiáng)的共價(jià)鍵,而分子之間則通過(guò)較弱的分子間作用力聚集在一起。前者影響分子晶體的化學(xué)性質(zhì)，而熔、沸點(diǎn)高低則取決于分子間作用力，即分子間作用力與物質(zhì)的物理性質(zhì)有密切關(guān)系。所以，該同學(xué)的說(shuō)法沒(méi)有道理。思考1.食鹽和蔗糖熔化所克服的粒子間的相互作用是否相同?2.碘和干冰的升華所克服的粒子間的相互作用是否相同？解析1食鹽熔化克服的是離子鍵、蔗糖熔化克服的是分子間作用力，兩者不同。碘和干冰都是分子晶體，升華時(shí)克服的都

7、是分子間作用力。此類題目需要考慮晶體類型和粒子間的作用力。投影1鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)Br；I?熔點(diǎn)C沸點(diǎn)七一】8-9-102.4一3九0-7.35S.0113.518L5請(qǐng)分析表中數(shù)據(jù)，推測(cè)使鹵素單質(zhì)從F2-3I2,熔、沸點(diǎn)發(fā)生規(guī)律性變化的原因。從引導(dǎo)1從表中數(shù)據(jù)不難看出鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從F2-*I2逐漸升高。另外，聯(lián)系鹵素單質(zhì)常溫下的狀態(tài)（F2、C12呈氣態(tài)，Br2為液體，I2為固體，也可得出與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相同的結(jié)論。那么，導(dǎo)致鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)從F2-aI2逐漸升高的原因是何呢？這得從晶體類型分析起。投影1問(wèn)題1:鹵素單質(zhì)屬何晶體類型？答曰分子晶體問(wèn)題2:鹵素單質(zhì)分子的組成和結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？答曰1鹵

8、素單質(zhì)分子均是由鹵原子通過(guò)共價(jià)單鍵結(jié)合成的雙原子非極性分子。其結(jié)構(gòu)式可用通式“XX”表示。因此鹵素單質(zhì)分子具有組成和結(jié)構(gòu)相似的特點(diǎn)。問(wèn)題3:影響鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低的作用力是何？答曰1分子間作用力。問(wèn)題4：鹵素單質(zhì)熔沸點(diǎn)從F2-4I2逐漸升高，可知從F2-)I2分子間作用力逐漸增強(qiáng)，那么在此影響分子間作用力的主要因素又是何呢？答曰分子體積大小或分子質(zhì)量大小或相對(duì)分子質(zhì)量大小。說(shuō)明以上三種答案都對(duì)，但便于我們分析判斷的當(dāng)屬相對(duì)分子質(zhì)量。板書1分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)：一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，其熔、沸點(diǎn)升高。思考按CF4、CC14、CB4、C

9、I4順序，四鹵化碳的熔、沸點(diǎn)如何遞變？分析四鹵化碳屬組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此按CF4、CCI4、CB4、CI4順序，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)升高。鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系四鹵化碳的熔、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系過(guò)渡從以上分析可知，對(duì)于由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子間作用力大小是直接影響其熔、沸點(diǎn)高低的因素，而分子間作用力的大小除取決于相對(duì)分子質(zhì)量外，還與分子的極性、氫鍵等因素有關(guān)。投影1用點(diǎn)/c1007550250-2S-50-T5-100-125-150一些氫化物的沸點(diǎn)設(shè)疑從上圖可看出，VA、VIA、WA元素氫化物的沸點(diǎn)與IVA相比出現(xiàn)了反常，為什么HF、H2O

10、和NH3的沸點(diǎn)會(huì)反常呢？轉(zhuǎn)引HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)反常，是因?yàn)樗鼈兊姆肿娱g存在著一種比分子間作用力稍強(qiáng)的相互作用，它叫氫鍵。板書氫鍵閱讀1弄清以下幾個(gè)問(wèn)題：.氫鍵如何形成？.氫鍵形成的條件？.氫鍵的表示方法？.氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響？講述氫鍵如何形成呢？現(xiàn)以HF為例說(shuō)明。在HF分子中，由于F原子半徑小，吸引電子能力強(qiáng)，導(dǎo)致H-F鍵極性很強(qiáng)，其間共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向F原子，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小，帶部分正電荷的H核，可使另一分子中帶部分負(fù)電荷的F原子幾乎無(wú)阻礙地充分接近它，產(chǎn)生靜電吸引作用而形成氫鍵。氫鍵比化學(xué)鍵弱得多，但比分子間作用力稍強(qiáng)。為區(qū)別與化學(xué)鍵，氫鍵常用“，

11、”來(lái)表示，如F-H,F,同學(xué)們觀察課本P4圖17,圖18,可發(fā)現(xiàn)形成氫鍵的三原子處于一條直線上，這就是說(shuō)形成氫鍵具有方向的選擇性。而且H原子周圍只連兩個(gè)其他原子（一個(gè)為共價(jià)鍵，另一為氫鍵）。一個(gè)氫原子不可能同時(shí)形成兩個(gè)氫鍵，即說(shuō)，氫鍵具有飽和性。那么分子形成氫鍵必須具備怎樣的條件呢？投影小結(jié).氫鍵形成的條件分子中必須有H原子與它原子形成的強(qiáng)極性鍵。如H-Fo分子中必須有吸引電子能力很強(qiáng)、原子半徑很小的非金屬原子。如F、0、N等。.氫鍵的表示方法：用“XH,Y”表示，三原子要在一條直線上，其中X、Y可同可不同,如：F-H,F、0-H,0、N-H,。等。.氫鍵的特點(diǎn)：比化學(xué)鍵弱得多，比分子間作用力

12、稍強(qiáng)。具有方向性和飽和性。.氫鍵的本質(zhì)：一般認(rèn)為是一種靜電吸引作用。講述由于分子間氫鍵的形成，使分子間產(chǎn)生了較強(qiáng)的結(jié)合力，因而使化合物的熔、沸點(diǎn)顯著升高。這是由于要使固體熔化或液體汽化，必須給予額外的能量去破壞分子間的氫鍵。從投影圖“一些氫化物的沸點(diǎn)”可看出，在分子間沒(méi)有氫鍵形成的情況下（如IVA元素的氫化物），化合物的沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高，這是由于隨分子量的增大，分子間作用力依次增強(qiáng)。但在分子間有較強(qiáng)的氫鍵時(shí)（如HF、H2O、NH3），化合物的沸點(diǎn)與同族同類化合物相比則顯著升高。投影小結(jié)5.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。轉(zhuǎn)引從投影圖可看出H2O的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線下降趨勢(shì)應(yīng)該在

13、70以下，而分子間氫鍵的形成使它的沸點(diǎn)實(shí)際為100，試設(shè)想如果水分子之間沒(méi)有氫鍵存在，地球上將會(huì)是什么面貌？討論P(yáng)5同學(xué)們可暢所欲言。概述從投影圖氧族元素氫化物的沸點(diǎn)變化規(guī)律來(lái)看，如果水分子間沒(méi)有氫鍵，水的沸點(diǎn)將在70以下。地球上生存著的各種動(dòng)植物是依存于當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和氣候條件的，而水的變化能直接影響自然環(huán)境和氣候。如果水的沸點(diǎn)降為80左右，占據(jù)地球表面70%以上的浩瀚的海洋，川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，幾乎全要變成水蒸氣。就是終年冰雪覆蓋的極地，也只有極少量液態(tài)的水存在（極地個(gè)別地方溫度可能在70以下）。于是地表會(huì)干涸龜裂，動(dòng)植物要滅絕，地球?qū)?huì)失去生機(jī)，成為不毛之地,轉(zhuǎn)述水分子

14、間氫鍵的存在，使水表現(xiàn)出很多不同尋常的物理性質(zhì)。如水的沸點(diǎn)比同族其他化合物顯著高，水的比熱特別大，水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，密度減小等。單說(shuō)水結(jié)冰，水結(jié)冰時(shí)，水分子大范圍地以氫鍵結(jié)合，形成相當(dāng)疏松有很多空隙的結(jié)構(gòu)（水分子締合），從而使冰的密度小于水，冰能浮于水面上。正是由于氫鍵造成的這一重要自然現(xiàn)象，才使得寒冷冬季江湖中一切生物免遭凍死的災(zāi)難。過(guò)渡以上我們從分子間作用力和氫鍵角度主要討論了物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。那么，分子晶體的導(dǎo)電性，溶解性如何？設(shè)疑分子晶體在固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)能否導(dǎo)電？回答固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)只有中性分子，故不導(dǎo)電。說(shuō)明有些分子晶體溶于水時(shí)可發(fā)生電離而導(dǎo)電，如冰醋酸、硫酸等。轉(zhuǎn)引至于分子晶體的溶解性

15、，由于分子不同，情況各異。演示實(shí)驗(yàn)11，蔗糖、磷酸、碘和萘晶體分別在水、四氯化碳中的溶解現(xiàn)象。結(jié)論蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳，而碘和萘卻易溶于甲氯化碳，不易溶于水。學(xué)生活動(dòng)從分子極性角度進(jìn)行分析。投影小結(jié)“相似相溶”規(guī)則：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑；極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。思考常用的硫粉是一種硫的小晶體，熔點(diǎn)112.8，易溶于CS2、CCl4等溶劑，試推測(cè)它可能屬于哪一類晶體？分析硫的晶體熔點(diǎn)較低，且易溶于CS2、CCl4非極性分子形成的溶劑，可推斷它是由非極性分子形成的分子晶體。思考單質(zhì)氯的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很低，而氯化鈉的熔、沸點(diǎn)都很高，為什么？分析單質(zhì)氯形成分子晶體，分子間存

16、在較弱的分子間作用力，故熔、沸點(diǎn)都較低，而NaCl晶體屬離子晶體，離子間有較強(qiáng)離子鍵，故熔沸點(diǎn)都較高?？偨Y(jié)本節(jié)主要學(xué)習(xí)了分子晶體的結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，希望同學(xué)們課后將分子晶體和離子晶體進(jìn)行對(duì)比。布置作業(yè)課本P8、1.2二、1.3.4.5板書設(shè)計(jì)二、分子晶體.概念：分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體。.干冰晶體的結(jié)構(gòu)：.性質(zhì)特點(diǎn)：較低的熔、沸點(diǎn)，較小的硬度，不導(dǎo)電。分子間作用力與化學(xué)鍵分子間作用力與物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)升高。氫鍵綜合能力訓(xùn)練題.下列變化過(guò)程中，共價(jià)鍵被破壞的是A.碘晶體升華B.澳蒸氣被木炭吸附C.酒精溶

17、于水D.HCl氣體溶于水解析1A中碘升華是I2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，只破壞了分子間的作用力。B是一個(gè)物理過(guò)程，物質(zhì)本身沒(méi)發(fā)生變化，C中酒精分子擴(kuò)散到水分子中，分子間作用力發(fā)生了變化。D中HCl氣體溶于水，HCl分子變成了水合氫離子(H3O+)和Cl,共價(jià)鍵被破壞。答案1D.參考下表熔點(diǎn)，回答下列問(wèn)題：物質(zhì)NaFNaClNaBrNaiNaClKC1RbClCsC熔點(diǎn)(七)995001755651BOI776715646物質(zhì)SiF4SiCLSiBnSiLSiCLGeCLSnCLPbCL燃點(diǎn)CC)70+270J5+2120.5-70.449.5一3氏2-15*0(1)鈉的鹵化物熔點(diǎn)比相應(yīng)硅的鹵化物熔點(diǎn)高得

18、多，這與有關(guān)，因?yàn)?故前者熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。(2)硅的鹵化物及硅、錯(cuò)、錫、鉛的氯化物熔點(diǎn)與有關(guān)，隨增大，增大，故熔點(diǎn)依次升高。(3)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物熔點(diǎn)與有關(guān)，隨著增大，減小，故熔點(diǎn)降低。解析1晶體熔點(diǎn)高低首先是與晶體類型有關(guān)。一般，原子晶體熔點(diǎn)高于離子晶體熔點(diǎn)；離子晶體熔點(diǎn)高于分子晶體熔點(diǎn)。其次，同類型的晶體熔點(diǎn)與決定作用力的粒子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。同類型原子晶體熔點(diǎn)與組成晶體的原子半徑有關(guān)。同類型離子晶體熔點(diǎn)與組成晶體的離子半徑和離子電荷數(shù)等因素有關(guān)。同類型分子晶體的熔點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量大小等有關(guān)。(1)小題中鈉的鹵化物是離子晶體，硅的鹵化物形成分子晶體，所以前者熔點(diǎn)比后者高很多，這與晶體類型有關(guān)，因離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。(2)小題中硅的鹵化物及硅、錯(cuò)、錫、鉛的氯化物形成分子晶體，且組成和結(jié)構(gòu)相似，因此，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔點(diǎn)升高。(3)小題中鈉的氯化物及堿金屬的氯化物屬離子晶體，熔點(diǎn)高低與離子半徑有關(guān)，隨離子半徑的增大，離子鍵減弱，熔點(diǎn)降低。答案1(1)晶體類型，離子鍵鍵能比分子間作用力大得多。(2)相對(duì)分子質(zhì)量，相對(duì)分子質(zhì)量，分子間作用力。(3)離子半徑，離子半徑，離子鍵能。點(diǎn)撥此類題目應(yīng)明確晶體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，把握粒子半徑規(guī)律及以上12條規(guī)律即可解決問(wèn)題。3.第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)提供的資料顯示，海