-新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)第2課時(shí)共價(jià)晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性課件魯科版選擇性必修

第2課時(shí)共價(jià)晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性課前自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)一共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)任務(wù)驅(qū)動(dòng)：怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？共價(jià)晶體鍵能/kJ·mol－1鍵長(zhǎng)/pm熔點(diǎn)/℃摩氏硬度金剛石(C—C)348154355010晶體硅(Si—Si)22623414157.0晶體鍺(Ge—Ge0網(wǎng)狀單個(gè)2．共價(jià)晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實(shí)例某些___________晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些_____________碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些_______二氧化硅(SiO2)等非金屬單質(zhì)非金屬化合物氧化物3.共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)(1)共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必需破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價(jià)晶體具有_____的熔點(diǎn)。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越___，鍵長(zhǎng)越___，鍵能越___，晶體的熔點(diǎn)越___。很高小短大高

【想一想】含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體嗎？提示：共價(jià)晶體中都有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的不一定是共價(jià)晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價(jià)鍵。4．典型的共價(jià)晶體(1)金剛石①碳原子采取___雜化，C—C—C夾角為_______。②每個(gè)碳原子與周圍緊鄰的__個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成_________結(jié)構(gòu)，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。③最小碳環(huán)由__個(gè)碳原子組成，且最小環(huán)上有4個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)；每個(gè)碳原子被12個(gè)六元環(huán)共用。sp3109°28′4正四面體6(2)晶體硅把金剛石中的C原子換成Si原子，得到晶體硅的結(jié)構(gòu)，不同的是Si—Si鍵長(zhǎng)___C—C鍵長(zhǎng)。(3)二氧化硅晶體①Si原子采取___雜化，正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為_______。②每個(gè)Si原子與__個(gè)O原子形成__個(gè)共價(jià)鍵，__原子位于正四面體的中心，__原子位于正四面體的頂點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)O原子被__個(gè)硅氧正四面體共用；每個(gè)O原子和__個(gè)Si原子形成__個(gè)共價(jià)鍵，晶體中Si原子與O原子個(gè)數(shù)比為____。③最小環(huán)上有___個(gè)原子，包括__個(gè)O原子和__個(gè)Si原子。＞sp3109°28′44SiO2221∶21266【想一想】(1)SiO2是二氧化硅的分子式嗎？提示：不是。二氧化硅為共價(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)分子，其化學(xué)式為Si與O的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比，而不是分子式。(2)在SiC晶體中，最小的環(huán)上有幾個(gè)原子？1molSiO2中含有Si—O鍵的物質(zhì)的量是多少？提示：在SiC晶體中，最小的環(huán)上有6個(gè)原子，其中有3個(gè)硅原子，3個(gè)碳原子；在1molSiO2中含4molSi—O鍵。學(xué)習(xí)任務(wù)二分子晶體的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)類別任務(wù)驅(qū)動(dòng)：我們知道冰容易熔化，干冰容易汽化，碘晶體容易升華，你知道這些晶體為什么具有上述的特殊性質(zhì)嗎？它們的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？(2)堆積方式分子間作用力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)例范德華力分子采用密堆積，每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子如C60、干冰、I2、O2范德華力、氫鍵分子不采用密堆積，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子少于12個(gè)如HF、NH3、冰2.分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子間以___________________相結(jié)合，分子晶體熔化時(shí)克服_____________，不破壞共價(jià)鍵，一般具有_____的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和_____的硬度，_____的揮發(fā)性。(2)組成和結(jié)構(gòu)相似，晶體中不含氫鍵的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越___，熔、沸點(diǎn)越___。較弱的分子間作用力分子間作用力較低較小較強(qiáng)強(qiáng)高3．分子晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實(shí)例所有_____________H2O、NH3、CH4等部分___________鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分_____________CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的___HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)_____________苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等非金屬氫化物非金屬單質(zhì)非金屬氧化物酸有機(jī)物的晶體4.三種典型的分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)(1)碘晶體①碘晶體的晶胞是一個(gè)長(zhǎng)方體，在它的_________________各有1個(gè)I2分子，每個(gè)晶胞中有__個(gè)I2分子。②I2分子之間以_________結(jié)合。每個(gè)頂點(diǎn)和面心上4范德華力(2)干冰晶體①干冰中的CO2分子間只存在_________，不存在_____。②每個(gè)晶胞中有__個(gè)CO2分子，___個(gè)原子；每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為___個(gè)。③干冰晶體中分子之間通過(guò)_________相結(jié)合，熔化時(shí)分子內(nèi)的化學(xué)鍵_______。范德華力氫鍵41212范德華力不斷裂(3)冰晶體①水分子之間的主要作用力是_____，當(dāng)然也存在_________。②_____有方向性，它的存在迫使在___________的水分子與___________方向的__個(gè)相鄰水分子互相吸引。氫鍵范德華力氫鍵四面體中心四面體頂角4【想一想】(1)晶體冰中水分子和氫鍵數(shù)目有什么關(guān)系？提示：晶體冰中每個(gè)水分子可以與緊鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵(不是2個(gè))；每個(gè)水分子平均形成2個(gè)氫鍵(不是4個(gè))。(2)為什么說(shuō)冰晶胞的結(jié)構(gòu)和金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)相似？提示：冰晶胞的結(jié)構(gòu)和金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)相似，每個(gè)晶胞平均擁有8個(gè)水分子。晶體中C、O均采用sp3雜化，均與4個(gè)其他原子形成四面體結(jié)構(gòu)單元，因此，冰晶胞的結(jié)構(gòu)與金剛石的晶胞結(jié)構(gòu)有一定的相似性。學(xué)習(xí)任務(wù)三晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性任務(wù)驅(qū)動(dòng)：石墨同層中所有碳原子都以共價(jià)鍵相連，構(gòu)成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類似共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，層與層之間有范德華力相連，這類似于分子晶體，石墨中有自由電子，能導(dǎo)電，這又類似于金屬晶體，那么石墨屬于什么晶體？1．石墨晶體晶體模型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)石墨晶體是_____結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每個(gè)C原子與其他3個(gè)C原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成無(wú)限的_____形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)C原子還有1個(gè)未參與雜化的2p軌道并含有1個(gè)未成對(duì)電子，能形成遍及整個(gè)平面的____鍵。(2)C原子采取___雜化，C—C鍵之間的夾角為____。(3)層與層之間以_________結(jié)合晶體類型石墨中既含有_______，又有_________，同時(shí)還有_______的特性，因此石墨屬于_______晶體物理性質(zhì)熔點(diǎn)___、質(zhì)軟、___導(dǎo)電層狀六邊大πsp2120°范德華力共價(jià)鍵范德華力金屬鍵混合型高易

【想一想】(1)石墨晶體為什么具有導(dǎo)電性？提示：石墨晶體中每個(gè)C原子未參與雜化的軌道中含有1個(gè)未成對(duì)電子，能形成遍及整個(gè)平面的大π鍵，由于電子可以在整個(gè)六邊形網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，因此石墨沿平行的層能導(dǎo)電。(2)稀有氣體由單原子構(gòu)成，它屬于共價(jià)晶體嗎？提示：不是，它屬于分子晶體。(3)石墨為什么很軟？提示：石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。(4)石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高(高于金剛石)?提示：原因之一：石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間既有C—C鍵又有大π鍵，故熔沸點(diǎn)很高。由于金剛石內(nèi)只有C—C鍵沒(méi)有大π鍵，所以石墨的熔點(diǎn)高于金剛石。2．黑磷晶體晶體模型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)正交晶型黑磷晶體是_____結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，每個(gè)P原子與其他3個(gè)P原子相連，形成二維___________結(jié)構(gòu)。(2)層間依靠范德華力結(jié)合，二維的單層黑磷又稱_____。晶體類型黑磷中既含有_______，又有_________，同時(shí)還有_______的特性，因此黑磷屬于_______晶體物理性質(zhì)熔點(diǎn)___、導(dǎo)電層狀褶皺蜂巢型磷烯共價(jià)鍵范德華力金屬鍵混合型低3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜的晶體——硅酸鈉晶體晶體模型不存在硅氧四面體離子鍵離子晶體課堂合作探究離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體

構(gòu)成晶體的粒子陰、陽(yáng)離子原子分子金屬陽(yáng)離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力(范德華力或氫鍵)金屬鍵溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體

機(jī)械加工性不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良確定作用力強(qiáng)弱的一般判斷方法晶格能鍵長(zhǎng)(原子半徑)組成結(jié)構(gòu)相似時(shí)，比較相對(duì)分子質(zhì)量離子半徑、價(jià)電子數(shù)熔、沸點(diǎn)較高很高較低差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢溶點(diǎn)為3410℃)離子晶體共價(jià)晶體分子晶體金屬晶體

硬度略硬而脆很大較小差別較大導(dǎo)電性不良導(dǎo)體(熔化后或溶于水導(dǎo)電)不良導(dǎo)體(個(gè)別為半導(dǎo)體)不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電)良導(dǎo)體物質(zhì)性質(zhì)X熔點(diǎn)為10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電Y易溶于CCl4，熔點(diǎn)為11.2℃，沸點(diǎn)為44.8℃Z常溫下為氣態(tài)，極易溶于水，溶液pH>7W常溫下為固體，加熱變?yōu)樽霞t色蒸氣，遇冷變?yōu)樽虾谏腆wM熔點(diǎn)為1170℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電N熔點(diǎn)為97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g·cm－3AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點(diǎn)/℃194－702573＞35001412沸點(diǎn)/℃18157282348272355物質(zhì)NaFNaClNaBrNaI熔點(diǎn)/℃995801755651物質(zhì)SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點(diǎn)/℃－90.4－70.45.2120物質(zhì)NaClKClRbClCsCl熔點(diǎn)/℃801776715646物質(zhì)