分子晶体与原子晶体

第二节分子晶体与原子晶体化学人教版选修（三）第二章分子的结构与性质第一课时分子晶体教学目标1.掌握分子晶体的概念、构成微粒、微粒间的作用、物理性质、常见的分子晶体。2.理解分子晶体类型与性质的关系。3.掌握典型分子晶体干冰晶胞的结构特点能力目标1.培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。教学重、难点理解分子晶体类型与性质的关系。思考1.为什么冰容易融化，干冰、碘容易升华？2.它们的结构是怎样的？3.为什么冰浮在水面上，而干冰却沉入水底？碘晶体结构干冰晶体结构2、组成微粒：分子3、粒子间作用力：相邻分子间靠范德华力或氢键相互吸引。1、定义：只含分子的晶体，叫做分子晶体。分子内原子间以_______结合。气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力共价键分子晶体有哪些物理特性，为什么？(1)熔点、沸点：(3)导电性：(2)硬度：②分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力,不破坏化学键①分子间作用力越大,熔沸点越高(相对分子质量,分子极性,氢键)4、物理特性：一般都是绝缘体，固态和熔融状态不导电，有些在水溶液中可以导电.较小较低，易升华（5）绝大多数有机物的晶体：（1）所有非金属氢化物：（2）部分非金属单质:（3）部分非金属氧化物:（4）几乎所有的酸：H2O，H2S，NH3，CH4，HX等X2，O2，H2，S8，P4，C60，稀有气体等CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10等乙醇，冰醋酸，蔗糖H2SO4，HNO3，H3PO45、典型的分子晶体：大多数分子晶体的结构特点：分子的密堆积与每个分子距离最近的相同分子共有个氧（O2）的晶体结构C60的晶胞12分子的密堆积与CO2分子距离最近的CO2分子共有个干冰的晶体结构图12I2的晶体结构图冰中１个水分子周围有个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积４只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子。如：C60、干冰、I2、O2。6、分子晶体的结构特征（1）密堆积有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积1、下列物质属于分子晶体的化合物是（）A、石英B、硫磺C、干冰D、食盐C练习2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A、分子内共价键B、分子间作用力C、分子间距离D、分子间的氢键BC3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A、离子键B、极性键C、非极性键D、范德华力A4、共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是()A.干冰B.氯化钠C.氢氧化钠D.碘5、下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是（）A、Cl2I2B、SiCl4CCl4C、NH3PH3D、C(CH3)4CH3(CH2)2CH3BB第二课时原子晶体教学目标1.掌握原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。2.了解金刚石等典型原子晶体的结构特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。〖教学难点重点〗原子晶体的结构与性质的关系思考与交流CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔、沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体(又称共价晶体)。2、原子晶体的构成微粒和作用力：1、定义：(1)构成微粒是：(2)作用力：原子晶体中不存在分子原子共价键3、气化或熔化时破坏的作用力：共价键二、原子晶体晶体类型原子晶体熔、沸点（高低）硬度溶解性导电性4、原子晶体的性质很高（高于1000℃）很大不溶于任何溶剂一般不导电（硅是半导体）某些原子晶体的熔点和硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0二、原子晶体109º28´共价键金刚石的晶体结构模型5、典型的原子晶体（1）金刚石二、原子晶体键能：347.7kJ/mol熔点：大于35500C硬度：10154pm5、典型的原子晶体（1）金刚石二、原子晶体每个碳原子被周围个碳原子包围；碳原子杂化方式是；其中形成的最小环中含个碳原子；每个碳原子被个环共用；1mol金刚石中含有的C-C共价键数mol；SP3杂化46212硅的晶体结构模型硅原子5、典型的原子晶体晶体硅二、原子晶体180º109º28´SiO共价键二、原子晶体5、典型的原子晶体二氧化硅的晶体结构模型（2）二氧化硅421：2421：41：24126、常见的原子晶体类型（1）某些非金属单质：硼（B）硅（Si）（2）某些非金属化合物：碳化硅（SiC）氮化硼（BN）（3）某些氧化物：二氧化硅晶体二、原子晶体解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大。碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石＞硅＞锗学与问1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？干冰晶体中就含有共价键,它却是分子晶体。三、晶体类型的判断方法1.依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断：构成原子晶体的微粒是原子，原子间的作用力是共价键，构成分子晶体的微粒是分子，分子之间的作用力是分子间作用力。①熔沸点和硬度；(高→原子晶体；中→离子晶体；低→分子晶体)②熔融状态的导电性。(导电：离子晶体)③溶解性。2.从性质上判断：(1)碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；_________(2)溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；__________(3)五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_________(4)物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电________分子晶体分子晶体原子晶体离子晶体现场练习：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：小结1：金刚石、石墨的比较项目金刚石石墨晶体形状晶体中的键或作用力由最少碳原子形成环的形状与个数碳原子成键数每个环上键的平均数每个环上原子的平均数正四面体空间网状六边形平面层状共价键共价键与范德华力６个原子不同面６个原子同面４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2石墨的晶体结构图返回键角：1200，键长：1.42×10－10m层间距：3.35×10－10m空间结构俯视图1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。石墨—混合型晶体小结2：分子晶体与原子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体概念组成微粒作用力熔沸点硬度溶解性导电性相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构分子间以分子间作用力结合原子分子共价键分子间作用力很高较低很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电课堂巩固：下列不存在化学键的晶体是：A.硝酸钾B.干冰C.石墨D.固体氩常温常压下为分子晶体的是：A.碘B.水C.硫酸铵D.干冰晶体中的一个微粒周围有6个微粒，这种晶体是：A.金刚石B.石墨C.干冰D.氯化钠DAD(1)右图为固态CO2的晶体结构示意图，通过观察分析，可得出每个CO2分子周围有______个与之紧邻且等距的CO2分子。(2)试判断：①SiO2，②CO2，③CS2，这些晶体的熔点由高到低排列的顺序是（填相应物质的编号)。(3)在一定温度下，用X射线衍射法测得干冰晶胞的边长a＝5.72×10－8cm，该温度下干冰的密度为多少？12①③②1.56g/cm3已知金刚石的晶胞如图，金刚石中C-C键长为1.55×10-8cm,求金刚石的晶体密度？课外探究：提示：键长与边长a、原子半径r的关系：ar3412键长3.48g／cm3键长34边长a2019/11/1312:04金刚石的密度有差异，普通金刚石晶体，最大的密度等于3.51554g／cm3；最小等于3.514479g／cm3；平均密度等于3.51539g／cm3。图中：AB=1/2a=2AFABCD＇ABCD＇＇＇GEF