搜索
2019年12月22日星期日新课标人教版选修三《物质结构与性质》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熔化通常无需破坏化学键，也有例外,如S81.概念：分子间以分子间作用力结合而成的晶体2.构成粒子:分子3.粒子间相互作用：分子间作用力4.气化或熔化时破坏的作用力：分子间作用力结合表格和已有知识,分析:分子晶体有哪些物理特性？为什么?5.物理特性：(1)熔点、沸点较低，易升华；分子间作用力越大,熔沸点越高受相对分子质量、分子极性、氢键的影响(2)硬、密度小；(3)固态或熔融状态不导电；(4)溶解性遵循“相似相溶”原理6、典型的分子晶体：（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，H3PO4分子间只有范德华力，无氢键时：每个分子与12个分子紧邻配位数：12如：C60、干冰、I2、O2。7.分子晶体的结构特征（1）密堆积分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）干冰的晶体结构图碘的晶体结构图由此可见，每个碘分子周围有个碘分子12当分子间有氢键时氢键具有方向性,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。配位数：大大降低如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构思考：1mol冰周围含有有多少mol氢键？思考：冰中１个水分子周围有４个水分子形成什么空间构型？许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维，他发现氯可形成化学式为Cl2·8H20的水合物晶体。20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”………科学视野：天然气水合物—一种潜在的能源学科网科学视野天然气水合物——一种潜在的能源8.比较分子晶体熔沸点的高低方法(1)看状态：一般来说固体液体气体(2)组成和结构相似:相对分子质量大,熔沸点高如：O2N2，HIHBrHCl。(3)分子间氢键:熔沸点升高H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3(4)相对分子质量相近:分子极性越大熔、沸点越高(5)同系物:C原子越多,熔沸点越高(6)同分异构体:支链越多,熔沸点越低1.下列属于分子晶体的性质的是（）A.熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B.能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃C.熔点1400℃，可做半导体材料，难溶于水D.熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g/cm-3B2.下列属于分子晶体的一组物质是（）A、CaO、NO、COB、CCl4、H2O2、HeC、CO2、SO2、NaClD、CH4、O2、Na2OB3.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)2CH3B4、支持固态氨是分子晶体的事实是()A.氮原子不能形成阳离子B.铵离子不能单独存在C.常温下，氨是气态物质D.氨极易溶于水C5、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C6、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、分子键距离D、分子间的氢键BC7、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A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？二、原子晶体1.概念：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构晶体2.构成粒子：中性原子3.粒子间作用：共价键4.熔化时破坏的作用力:共价键对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？(1)熔、沸点高5.物理特性：原子晶体的熔沸点随着共价键的增强而升高注：(2)硬度大(3)难溶于一般溶剂（4）一般不导电（硅是半导体）6.结构特征：空间网状结构，不存在单个小分子解释：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,而它是分子晶体.7.常见的原子晶体(1)Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族某些非金属单质如：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等（2）Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族元素之间某些化合物碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体（3）Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族元素某些氧化合物二氧化硅（SiO２）晶体、Al2O3109º28´金刚石的晶体结构示意图154pm键能：347.7kJ/mol熔点：大于35500C硬度：很大金刚石的晶胞晶体结构晶胞示意图金刚石的晶胞2019年12月22日3时42分金刚石晶体结构1.每个碳原子处于四个碳原子构成的四面体中心2.碳原子以SP3杂化轨道与相邻4原子形成共价键3.晶体中的最小环为6元环4.每个碳原子被12个6元环共用5.每个C-C键被6个六元环共有6.每个环平均占有的C原子数为1/2，占有C-C键数为17.C原子数与C-C键数之比为1:28.1mol金刚石中含有的C-C共价键2mol9.每个晶包中占有8个C原子晶体硅的晶体结构模型硅原子与金刚石的结构相同180º109º28´SiO共价键二氧化硅的晶体结构模型思考：1、在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个？2、每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？3、在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少？4、在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共价键？5、每个氧原子连接有几个共价键？1.每个Si原子处于四个O原子构成的四面体中心，称硅氧四面体2.每个O原子与两个Si原子形成共价键，称为氧桥3.晶体中的最小环为12元环，环上有6个Si6个O原子4.每个Si原子被12个元环共用5.每个O原子被6个六元环共有6.每个环平均占有的Si原子数为1/2，占有O原子数为17.Si原子数与O原子数之比为1:2，化学式为SiO2，而不是分子式8.1molSiO2中含有的Si-O共价键4mol9.每个晶胞中占有8个SiO2晶体Si晶体SiO2SiO2晶胞一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨石墨的晶体结构图返回C原子采取sp2杂化层内共价键、层间范德华力层内电子自由移动可导电石墨中C－C夹角为：1200，C－C键长：1.42×10－10m层间距：3.35×10－10m石墨及其结构（混合型晶体）空间层状结构空间结构俯视图每一最小环拥有碳原子数:2每一最小环拥有C－C数:3思考：（1）石墨为什么很软？（2）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？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。它们都有很强的C-C共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），C-C键长比金刚石的短，键的强度大，故其熔点金刚石高。石墨为混合键型晶体。熔点（℃）沸点（℃）石墨36524827金刚石35504827小结：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键的平均数原子的平均数每个环中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=26、科学视野（1）金刚石（2）天然金刚石的形成高温、高压、长时间在地幔中形成的。（3）金刚石的人工合成①高压合成②低压合成资料摩氏硬度-刻划硬度用标准矿物刻划物质的表面所得硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅氧化铝石英硅锗熔点／℃3900300027002030171014101211硬度°109．59．5976．56．0小结判断晶体类型的方法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。2、依据物质的分类判断3、依据晶体的熔点判断：原子晶体的熔点高，一般在1000℃以上，分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低4、依据导电性判断：分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗5、依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小练习(1)金刚石①每个C周围有个C，围成空间图形C的杂化轨道类型是。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的，彼此联结的空间网状晶体。②C原子与碳碳键之比为（）③最小碳环为（）且不共面④一个C-C键被个环共用，每个环平均有个C-C键⑤一个C原子被个环共用，每个环平均有个C原子4正四面体SP3杂化1：2六元环6121/21⑥金刚石是晶胞，一个晶胞中平均含有个原子。面心立方8晶体硅结构与金刚石相似，键长不同（2）SiO2原子晶体①每个Si周围有个O,每个O周围有个Si②Si周围的Si围成空间图形③1molSiO2中共价键为（）mol④最小环上有（）个原子⑤每个Si被个环共用，每个氧被个环共用⑥每个最小环平均拥有个Si个O原子42正四面体4121261/21zxxkw练习1、下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，晶体的类型也相同的是（）A、SO2和SiO2B、CO2和H2OC、BN和HClD、CCl4和KClB2、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是（）①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥Fe⑦Na2O⑧固态HeA、①②③④⑤⑥⑦⑧B、②③④⑥⑧C、②③⑧D、①②⑤⑦⑧C3、C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表示出其中的一层）（1）C60、金刚石和石墨三者互为；（2）固态时，C60属于（填“离子”、“原子”或“分子”）；A、同分异构体B、同素异形体C、同系物D、同位素（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧原子的数目是；（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有个碳原子。B分子2625.、分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电；________________B、溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电；________________C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、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例1.氮化硅（Si3N4）是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于A.原子晶体B.分子晶体C.金属晶体D.离子晶体答案：A例2碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是（）A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③分析：C与Si同为IVA族元素，它们