高中化學(xué)人教版選擇性分子晶體與共價(jià)晶體

選擇性必修

2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)高二年級化學(xué)分子晶體與共價(jià)晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能從微粒組成及微粒間的相互作用，理解分子晶體、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.能基于分子晶體、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析二者某些物理性質(zhì)的差異性原因。3.能應(yīng)用分子晶體，共價(jià)晶體的相關(guān)知識解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或某些化學(xué)事實(shí)及其研究的應(yīng)用價(jià)值。為什么冰比水輕？冰、干冰、可燃冰的結(jié)構(gòu)有什么不同？為什么干冰可以用作制冷劑？金剛石為什么是最硬的物質(zhì)？這些常識，你知道嗎？引入新課觀察下圖，找出干冰、I2兩種晶體結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)干冰的晶體結(jié)構(gòu)

I2的晶體結(jié)構(gòu)

干冰的晶體結(jié)構(gòu)I2的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒：分子微粒內(nèi)作用：共價(jià)鍵觀察下圖，找出干冰、I2兩種晶體結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)干冰的晶體結(jié)構(gòu)I2的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒：分子微粒內(nèi)作用：共價(jià)鍵觀察下圖，找出干冰、I2兩種晶體結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)微粒間作用：分子間作用力晶胞中分子位置：頂角和面心一、分子晶體1.概念：直接由分子構(gòu)成的晶體分子間作用力分子

3.微粒間作用力：2.構(gòu)成微粒：冰干冰晶胞冰的結(jié)構(gòu)干冰冰

干冰和冰的外觀相似、硬度接近，Mr(CO2)>Mr(H2O)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低得多，且密度比冰的高？干冰

冰外觀硬度

相似或接近晶體中分子堆積形式分子間作用力1個(gè)分子周圍緊鄰分子個(gè)數(shù)晶體

干冰和冰的外觀相似、硬度接近，Mr(CO2)>Mr(H2O)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低得多，且密度比冰的高？干冰冰外觀硬度

相似或接近晶體中分子堆積形式分子間作用力1個(gè)分子周圍緊鄰分子個(gè)數(shù)晶體范德華力

干冰和冰的外觀相似、硬度接近，Mr(CO2)>Mr(H2O)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低得多，且密度比冰的高？與一個(gè)CO2分子緊鄰的CO2分子共有____個(gè)與一個(gè)CO2分子緊鄰的CO2分子共有____個(gè)12干冰

冰外觀硬度

相似或接近晶體中分子堆積形式分子間作用力1個(gè)分子周圍緊鄰分子個(gè)數(shù)晶體范德華力密堆積12個(gè)

干冰和冰的外觀相似、硬度接近，Mr(CO2)>Mr(H2O)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低得多，且密度比冰的高？碳

60的晶胞O2的晶胞分子密堆積怎樣理解水的密度在4℃時(shí)最大？水的這一特殊性對生命的存在有什么重要意義？資料氫鍵具有方向性分子非密堆積冰中一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)周期性有序排列水約4℃水超過4℃冰大量氫鍵非密堆積空隙大密度小氫鍵減少部分解體空隙減小密度增大熱運(yùn)動(dòng)加劇分子間距加大密度減小

水結(jié)冰時(shí)體積增大，密度減小，從而浮在水面冰浮在水面，成為一隔熱層，使下面的水的溫度保持在4℃左右。

結(jié)冰時(shí)散熱，冰融時(shí)吸熱，這一過程有緩沖水溫變化的作用，也有利于生物的生存。怎樣理解水的密度在4℃時(shí)最大？水的這一特殊性對生命的存在有什么重要意義？干冰

冰外觀硬度

相似或接近晶體中分子堆積形式分子間作用力1個(gè)分子周圍緊鄰分子個(gè)數(shù)晶體

干冰和冰的外觀相似、硬度接近，Mr(CO2)>Mr(H2O)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低得多，且密度比冰的高？范德華力密堆積12個(gè)4個(gè)非密堆積氫鍵

若分子間作用力主要為范德華力時(shí)，以1個(gè)分子為中心，周圍有12個(gè)緊鄰分子，即分子密堆積結(jié)構(gòu)。如：干冰。

若分子間作用力主要為氫鍵時(shí)，氫鍵具有方向性，使晶體中的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，為分子非密堆積結(jié)構(gòu)。如：冰。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征一、分子晶體干冰能讓鎂持續(xù)燃燒嗎？干冰能讓鎂持續(xù)燃燒嗎？干冰能讓鎂持續(xù)燃燒鎂可以跟二氧化碳反應(yīng)干冰有易升華的特性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：5.分子晶體的性質(zhì)一、分子晶體分子晶體氧氣氮?dú)獍琢姿埸c(diǎn)/℃－218.3－210.144.20分子晶體硫化氫甲烷乙酸尿素熔點(diǎn)/℃－85.6－18216.6132.7表3-2某些分子晶體的熔點(diǎn)大多數(shù)分子晶體的熔點(diǎn)是相對比較低的思考H2SH2O

熔點(diǎn)

/℃－85.60Mr3418晶體這是為什么？><

冰中水分子間除了范德華力，大部分是氫鍵，破壞時(shí)需要吸收更多的能量。5.分子晶體的性質(zhì)一、分子晶體微觀結(jié)構(gòu)宏觀性質(zhì)分子無離子、自由電子純凈物不導(dǎo)電電解質(zhì)的水溶液導(dǎo)電分子間作用力（比化學(xué)鍵弱）硬度小熔點(diǎn)低分子的極性相似相溶(1)所有非金屬氫化物：

如H2O、H2S、NH3、HCl、CH4

等；(2)部分非金屬單質(zhì)：

如鹵素(X2)、O2、S8、N2、P4、C60、稀有氣體等；6.常見的分子晶體一、分子晶體(3)部分非金屬氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2

等；(4)幾乎所有的酸；(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：如乙醇、冰醋酸、蔗糖。6.常見的分子晶體一、分子晶體了解可燃冰

20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底和大陸冰川或永久凍土底部存在大量天然氣水合物晶體，這種晶體的主要成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物，它的外形像冰，而且在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”?？茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)了解可燃冰

天然氣在水合物晶體中，裝在以氫鍵相連的幾個(gè)水分子構(gòu)成的籠中，因而又稱籠狀化合物。天然氣水合物晶體中的水分子籠也是多種多樣的，它們是一類籠狀的分子晶體?？茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)

全球的海底和冰川底部藏在天然氣水合物中的天然氣，總量超過煤、石油和天然氣等化石燃料的總和的兩倍，是巨大的潛在能源。2017年，我國南海神狐海域試采實(shí)現(xiàn)連續(xù)超過七天的穩(wěn)定采氣。藍(lán)鯨一號科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)分子晶體小結(jié)只含分子的晶體低熔點(diǎn)、硬度小含有氫鍵的分子晶體具有更為特殊的物理性質(zhì)（熔沸點(diǎn)偏高、水溶性高、水的密度反常等）分子密堆積如：干冰只有范德華力含有氫鍵分子之間分子非密堆積如：冰構(gòu)成結(jié)構(gòu)性質(zhì)金剛石——鉆石的原身

天然的金剛石經(jīng)常呈現(xiàn)規(guī)則多面體的外形，這是金剛石微觀原子有序排列的宏觀表現(xiàn)金剛石的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？請觀看動(dòng)畫資料金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

金剛石晶體中，每個(gè)碳原子以四個(gè)共價(jià)鍵對稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，鍵角為109o28′，即金剛石中的碳采取sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。二、共價(jià)晶體1．定義：2．構(gòu)成粒子：原子3．粒子間作用：共價(jià)鍵4．空間結(jié)構(gòu)：三維骨架結(jié)構(gòu)相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體109o28′，三維骨架鍵能：347.7kJ/mol（很大）鍵長：154pm（很短）熔點(diǎn)很高：大于35000C

硬度最大：摩氏10度結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)

金剛石的用途

除了金剛石，還有哪些物質(zhì)屬于共價(jià)晶體呢？讓我們沿著元素周期表一起尋找。5.常見共價(jià)晶體(1)某些單質(zhì)：以碳為中心，同主族向下：

硅（Si）鍺（Ge）和灰錫（Sn）等同周期向左、向右：

硼（B）高聚氮二、共價(jià)晶體

與金剛石極其相似，只是將碳原子換成了硅原子

硅晶體的結(jié)構(gòu)資料

硅晶體的結(jié)構(gòu)思考：請推測晶體硅中Si－Si鍵的鍵參數(shù)與金剛石中C－C鍵的鍵參數(shù)相比，有什么變化？原子半徑：Si>C鍵長變長，鍵能變小(2)某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）氮化硅（Si3N4）氮化硼（BN）等

以Si3N4為基礎(chǔ)，用Al取代部分Si，用O取代部分N而獲得結(jié)構(gòu)多樣化的陶瓷，用于制作LED發(fā)光材料。5.常見共價(jià)晶體二、共價(jià)晶體6.共價(jià)晶體的性質(zhì)資料卡片P82二、共價(jià)晶體

硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同的標(biāo)度，最普通的硬度標(biāo)度是畫痕硬度，即摩氏硬度。以固體互相刻畫時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。金剛石不能被任何天然礦物刻劃出刻痕，因而是最硬的。以金剛石的硬度為10，以另9種天然礦物為代表?？蓪⒛κ嫌捕确譃槭?，即：

某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/0C＞350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0資料卡片P82共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)熔點(diǎn)高硬度大一般不導(dǎo)電難溶于一些常見的溶劑二、共價(jià)晶體6.共價(jià)晶體的性質(zhì)（1）怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次降低？

金剛石、硅和鍺中原子半徑依次增大，鍵長變長，鍵能變小，共價(jià)鍵穩(wěn)定性下降，熔點(diǎn)和硬度依次下降。思考P82SiO2自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物

有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英（α-SiO2）

黃沙、石英礦脈、花崗石中的白色晶體以及透明的水晶都是低溫石英。

二氧化硅的存在石英的左、右型晶體壓電材料：制作石英手表

低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的用途

以SiO2為原料制造的高科技產(chǎn)品：單晶硅硅芯片硅太陽能電池二氧化硅光導(dǎo)纖維

俗名“金剛砂”，它具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)中碳原子和硅原子相間排列，化學(xué)式為SiC。SiC的球棍模型功能陶瓷高級耐火材料磨料用途碳化硅（2）“具有共價(jià)鍵的晶體叫做共價(jià)晶體”，這種說法對嗎？為什么？

不對，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。如分子晶體CO2、H2O的分子中也含有共價(jià)鍵。思考P82晶體類型分子晶體共價(jià)晶體直接構(gòu)成晶體的粒子分子原子粒子間相互作用分子間作用力共價(jià)鍵熔點(diǎn)較低很高硬度較小很大代表物冰、干冰金剛石課堂小結(jié)

下列說法中，錯(cuò)誤的是（）A.只含分子的晶體一定是分子晶體B.碘晶體升華時(shí)破壞了共價(jià)鍵C.幾乎所有的酸都屬于分子晶體D.稀有氣體分子中只含原子，但稀有氣體的晶體屬于分子晶體課堂反饋BP84-1√√√×下列說法中，正確的是（）A.冰融化時(shí)，分子中H－O鍵發(fā)生斷裂

B.共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C.分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點(diǎn)一定越高D.分子晶體中，分子間作用力越大，對應(yīng)的物質(zhì)越穩(wěn)定課堂反饋B分子晶體：影響熔、沸點(diǎn)的是分子間作用力，決定分子穩(wěn)定性的是分子內(nèi)的共價(jià)鍵P84-2下列說法中，正確的是（

）A.分子晶體一定存在分子間作用力和共價(jià)鍵B.分子晶體的熔點(diǎn)一般比共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高C.稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體D.CO2晶體是分子晶體，可推測SiO2晶體也是分子晶體課堂反饋C稀有氣體P85-4SiO2晶體是共價(jià)晶體低請將下列晶體分類，并填入下表：金剛石干冰冰可燃冰硫黃C60

碘石英