理化生高中化學(xué)選修3第三章第二節(jié)

[理化生]高中化學(xué)選修(xuǎnxiū)3第三章第二節(jié)第一頁，共52頁。第一(dìyī)課時分子晶體第二頁，共52頁。第三頁，共52頁。思考(sīkǎo)雪花、冰糖、食鹽(shíyán)、水晶和電木〔酚醛樹脂〕這些固體是否屬于晶體？假設(shè)不是晶體，請說明理由。為什么不同的晶體，它們的物理性質(zhì)各不相同？第四頁，共52頁。觀察(guānchá)與思考：

以下兩種晶體有什么共同點？碘晶體結(jié)構(gòu)干冰(gānbīng)晶體結(jié)構(gòu)第五頁，共52頁。一.分子晶體概念：分子間以分子間作用力〔范德華力，氫鍵(qīnɡjiàn)〕相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成粒子：分子〔構(gòu)成分子的原子間以共價鍵結(jié)合〕構(gòu)成粒子間的相互作用：分子間作用力。(范德華力及氫鍵(qīnɡjiàn)〕氣化或熔化是破壞的作用力：分子間作用力。稀有氣體(xīyǒuqìtǐ)分子為單原子分子，無共價鍵。組成和結(jié)構(gòu)相似時，相對分子質(zhì)量越大分子間作用力越大，熔沸點越高。有氫鍵時，熔沸點升高。第六頁，共52頁。分子晶體有哪些物理(wùlǐ)特性，為什么？思考(sīkǎo)與交流第七頁，共52頁。原因(yuányīn)：分子間作用力很弱2.物理(wùlǐ)特性：構(gòu)成(gòuchéng)分子晶體的粒子是分子，粒子間的相互作用是范德華力力或氫鍵①較低的熔沸點②較小的硬度③固態(tài)或熔融狀態(tài)下都不導(dǎo)電④分子晶體的溶解性與溶質(zhì)與溶劑的分子的極性相關(guān)——相似相溶第八頁，共52頁。以下(yǐxià)屬于分子晶體的性質(zhì)的是〔〕A、熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電B、能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃C、熔點1400℃，可做半導(dǎo)體材料，難溶于水D、熔點97.81℃-3B第九頁，共52頁。①.所有非金屬氫化物：H2O，H2S，NH3，CH4②.局部(júbù)非金屬單質(zhì):X2，O2，H2，S8，P4，C60(稀有氣體)③.局部(júbù)非金屬氧化物:CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10④.幾乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4⑤.絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型(diǎnxíng)的分子晶體：第十頁，共52頁。以下屬于(shǔyú)分子晶體的一組物質(zhì)是〔〕A、CaO、NO、COB、CCl4、H2O2、HeC、CO2、SO2、NaClD、CH4、O2、Na2OB第十一頁，共52頁。4.分子晶體結(jié)構(gòu)特征①.只有范德華力，無分子間氫鍵－分子密堆積〔每個分子周圍有12個緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2〕②.有分子間氫鍵－不具有(jùyǒu)分子密堆積特征〔如：HF、冰、NH3〕第十二頁，共52頁?！才c每個分子距離(jùlí)最近的相同分子共有12個〕氧〔O2〕的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞(jīnɡbāo)大多數(shù)分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(tèdiǎn)：分子的密堆積第十三頁，共52頁。分子(fēnzǐ)的密堆積〔與CO2分子(fēnzǐ)距離最近的CO2分子(fēnzǐ)共有12個〕干冰(gānbīng)的晶體結(jié)構(gòu)圖第十四頁，共52頁。碘的晶體(jīngtǐ)結(jié)構(gòu)圖由此可見，每個碘分子(fēnzǐ)周圍有個碘分子(fēnzǐ)12第十五頁，共52頁。冰中１個水分子周圍(zhōuwéi)有４個水分子冰的結(jié)構(gòu)(jiégòu)氫鍵(qīnɡjiàn)具有方向性分子的非密堆積第十六頁，共52頁。科學(xué)(kēxué)視野天然氣水合物——一種(yīzhǒnɡ)潛在的能源第十七頁，共52頁。許多氣體可以與水形成(xíngchéng)水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是19世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成(xíngchéng)化學(xué)式為Cl2·8H20的水合物晶體。20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰〞………科學(xué)(kēxué)視野：天然氣水合物—一種潛在的能源第十八頁，共52頁。小節(jié)(xiǎojié):1.分子(fēnzǐ)晶體：由分子(fēnzǐ)構(gòu)成。相鄰分子(fēnzǐ)靠分子(fēnzǐ)間作用力相互吸引。2.分子(fēnzǐ)晶體特點：低熔沸點、升華、硬度很小等。3.常見分子(fēnzǐ)晶體分類：(1)所有非金屬氫化物(2)局部非金屬單質(zhì)(3)局部非金屬氧化物(4)幾乎所有的酸(而堿和鹽那么是離子晶體)(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。4.分子(fēnzǐ)晶體結(jié)構(gòu)特征:(１)只有范德華力，無分子(fēnzǐ)間氫鍵－分子(fēnzǐ)密堆積〔每個分子(fēnzǐ)周圍有12個緊鄰的分子(fēnzǐ)，如：C60、干冰、I2、O2)(２)有分子(fēnzǐ)間氫鍵－不具有分子(fēnzǐ)密堆積特征〔如：HF、冰、NH3〕第十九頁，共52頁。1．共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，以下物質(zhì)中，只含有上述(shàngshù)一種作用的是()A.干冰B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.碘2.以下有關(guān)分子晶體熔點(róngdiǎn)的上下表達(dá)中，正確的選項是〔〕。A、Cl2>I2B、SiCl4>CCl4C、NH3<PH3D、C(CH3)4>CH3(CH2)2CH3BB第二十頁，共52頁。3、支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是()A.氮原子不能形成陽離子B.銨離子不能單獨存在(cúnzài)C.常溫下，氨是氣態(tài)物質(zhì)D.氨極易溶于水4.以下性質(zhì)適合于分子晶體的是()A.熔點(róngdiǎn)1070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電B.熔點(róngdiǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電C.能溶于CS2、熔點(róngdiǎn)112.8℃，沸點444.6℃D.熔點(róngdiǎn)97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97g／cm3CBC第二十一頁，共52頁。練習(xí)：以下各組物質(zhì)(wùzhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()A．NH3、HD、C10H8B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SO3、C60D．CCl4、Na2S、H2O2B第二十二頁，共52頁。第二課時(kèshí)原子晶體第二十三頁，共52頁。思考(sīkǎo)與交流CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族(zhǔzú)，為什么CO2晶體的熔、沸點很低，而SiO2晶體的熔沸點很高？第二十四頁，共52頁。180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅(èryǎnghuàguī)晶體結(jié)構(gòu)示意圖第二十五頁，共52頁。二氧化硅(èryǎnghuàguī)的晶體結(jié)構(gòu)二氧化碳(èryǎnghuàtàn)的晶體結(jié)構(gòu)第二十六頁，共52頁。109o28′共價鍵金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第二十七頁，共52頁。二.原子(yuánzǐ)晶體概念：相鄰(xiānɡlín)原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。構(gòu)成粒子(lìzǐ)：原子構(gòu)成粒子之間的作用：共價鍵熔化時需克服的作用：共價鍵原子晶體中，成鍵元素原子半徑越小，共價鍵鍵能越大，熔點越高。第二十八頁，共52頁。練習(xí)1、碳化硅SiC的一種(yīzhǒnɡ)晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在以下三種晶體①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是〔〕A、①③②B、②③①C、③①②D、②①③A第二十九頁，共52頁。思考：〔1〕在金剛石晶體中,C采取什么雜化方式？每個C與多少個C成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個？最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否在同一平面(píngmiàn)內(nèi)？〔2〕在金剛石晶體中，C原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為多少？〔3〕12克金剛石中C—C鍵數(shù)為多少NA？第三十頁，共52頁。金剛石的結(jié)構(gòu)特征在金剛石晶體里①每個碳原子都采取sp3雜化，被相鄰的4個碳原子包圍(bāowéi)，以共價鍵跟4個碳原子結(jié)合，形成正四面體，被包圍(bāowéi)的碳原子處于正四面體的中心。②這些正四面體向空間開展，構(gòu)成一個堅實的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。③金剛石晶體中所有的C—C鍵長相等，鍵角相等〔109°28’〕；④晶體中最小的碳環(huán)由6個碳組成，且不在同一平面內(nèi)；⑤晶體中每個C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的奉獻(xiàn)只有一半，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為1：〔4x?〕=1：2第三十一頁，共52頁。思考(sīkǎo)1：在SiO2晶體中每個硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？每個氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個？在SiO2晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是多少？思考(sīkǎo)2：在SiO2晶體中每個硅原子連接有幾個共價鍵？每個氧原子連接有幾個共價鍵？硅原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之比是多少？氧原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之比是多少？思考(sīkǎo)3:在二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)由幾個原子構(gòu)成?第三十二頁，共52頁。SiO2的結(jié)構(gòu)特征在SiO2晶體中①1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，每個Si原子周圍(zhōuwéi)結(jié)合4個O原子；同時，每個O原子跟2個Si原子相結(jié)合。實際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。②最小的碳環(huán)是由6個Si原子和6個O原子組成的12元環(huán)。③1molSiO2中含4molSi—O鍵第三十三頁，共52頁。觀察(guānchá)·思考比照分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子晶體有何物理(wùlǐ)特性？第三十四頁，共52頁。2.物理(wùlǐ)特性①.熔點和沸點高②.硬度(yìngdù)大③.一般不導(dǎo)電④.且難溶于一些常見的溶劑原因：在原子晶體中，由于原子間以較強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合，而且(érqiě)形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第三十五頁，共52頁。練習(xí)根據(jù)以下性質(zhì)判斷，屬于原子晶體的是〔〕A、熔點2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B、無色(wúsè)晶體，熔點3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C、無色(wúsè)晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化是能導(dǎo)電D、熔點-56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導(dǎo)電B第三十六頁，共52頁。常見(chánɡjiàn)的原子晶體某些非金屬單質(zhì)(dānzhì)：金剛石〔C〕、晶體硅(Si)、晶體硼〔B〕、晶體鍺(Ge)等某些非金屬化合物：碳化硅〔SiC〕晶體、氮化硼〔BN〕晶體某些氧化物：二氧化硅〔SiO２〕晶體、Al2O3第三十七頁，共52頁。練習(xí)(liànxí)以下晶體中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是〔〕A、SO2與SiO2B、CO2與H2OC、HCl與金剛石D、CCl4與SiCB第三十八頁，共52頁。解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體(jīngtǐ)，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體(jīngtǐ)熔點越高金剛石＞硅＞鍺交流(jiāoliú)與研討1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次(yīcì)下降？2、“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體〞。這種說法對嗎？為什么？解釋：不對，分子晶體中通常也含有共價鍵，如CO2、O2,某些離子晶體中也含共價鍵，如NaOH、NH4Cl第三十九頁，共52頁。練習(xí)：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時，人們成功制得原子晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2原子晶體相似，以下說法正確的選項是()

A．原子晶體干冰易升華，可用作制冷劑

B．原子晶體干冰有很高的熔點和沸點

C．原子晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料

D．原子晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反響(fǎnxiǎng)

E．每摩爾原子晶體干冰中含4molC-O鍵BDE第四十頁，共52頁。一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物(kuàngwù)。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識(zhīshi)拓展－石墨第四十一頁，共52頁。石墨(shímò)晶體結(jié)構(gòu)知識拓展(tuòzhǎn)－石墨第四十二頁，共52頁。石墨中C－C夾角(jiājiǎo)為：1200，C－C鍵長：1.42×10－10m層間距：3.35×10－10m石墨(shímò)及其結(jié)構(gòu)〔混合型晶體〕空間層狀結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)俯視圖第四十三頁，共52頁。石墨(shímò)石墨為什么很軟？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，所以石墨很軟。石墨的熔沸點為什么很高〔高于金剛石〕？石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價鍵〔大π鍵〕，故熔沸點很高。石墨屬于哪類晶體(jīngtǐ)？為什么？石墨為混合鍵型晶體(jīngtǐ)第四十四頁，共52頁。某些原子的熔點(róngdiǎn)和硬度“硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同的標(biāo)度(biāodù)，最普通的硬度標(biāo)度(biāodù)是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻劃時出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。全剛石不能被任何天然礦物刻劃出封痕，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，可將摩氏硬度分為十度。某些原子(yuánzǐ)晶體的熔點和硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0第四十五頁，共52頁。小結(jié)(xiǎojié)1：金剛石、石墨的比較項目金剛石石墨晶體形狀晶體中的鍵或作用力由最少碳原子形成環(huán)的形狀與個數(shù)碳原子成鍵數(shù)每個環(huán)上鍵的平均數(shù)每個環(huán)上原子的平均數(shù)正四面體(zhènɡsìmiàntǐ)空間網(wǎng)狀六邊形平面(píngmiàn)層狀共價鍵共價鍵與范德華力６個原子不同面６個原子同面４３6×1/6=16×1/2=36×1/12=1/26×1/3=2第四十六頁，共52頁。小結(jié)2：分子晶體與原子(yuánzǐ)晶體的比較晶體類型原子晶體分子晶體概念組成微粒

粒子間作用力熔沸點硬度溶解性導(dǎo)電性相鄰(xiānɡlín)原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分子(fēnzǐ)間以分子(fēnzǐ)間作用力結(jié)合原子分子共價鍵分子間作用力很高較低很大較小不溶于任何溶劑局部溶于水不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體固體和熔化狀