第二节分子晶体与原子晶体(共2课时)市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

高中化学选修高中化学选修3物质结构与性质物质结构与性质第第二二节节1/35第一课时第一课时分子晶体分子晶体2/35观察与思索：观察与思索：以下两种晶体有什么共同点？以下两种晶体有什么共同点？碘晶体结构碘晶体结构干冰晶体结构干冰晶体结构3/35一、分子晶体一、分子晶体1 1、概念、概念 分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相分子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相结合晶体叫分子晶体结合晶体叫分子晶体（1 1）组成份子晶体粒子是分子。）组成份子晶体粒子是分子。（2 2）粒子间相互作用是分子间作用力。）粒子间相互作用是分子间作用力。（3 3）范德华力远小于化学键作用；范德华力远小于化学键作用；（4 4）分子晶体熔化破坏是分子间作用力。分子晶体熔化破坏是分子间作用力。4/35分子晶体有哪些物理特征，为何？分子晶体有哪些物理特征，为何？5/35(1)较低熔点和沸点，易升华；较低熔点和沸点，易升华；(2)较小硬度；较小硬度；(3)普通都是绝缘体，熔融状态也不导电。普通都是绝缘体，熔融状态也不导电。原因：分子间作用力较弱原因：分子间作用力较弱2、分子晶体物理特征：、分子晶体物理特征：6/35非金属氢化物：非金属氢化物：H H2 2O O，H H2 2S S，NHNH3 3，CHCH4 4，HXHX酸：酸：H H2 2SOSO4 4，HNOHNO3 3，H H3 3POPO4 4非金属单质非金属单质:X X2 2，O O2 2，H H2 2，S S8 8，P P4 4，C C6060 部分非金属氧化物部分非金属氧化物:COCO2 2，SO SO2 2，NO NO2 2，P P4 4O O6 6，P P4 4O O1010大多数有机物：大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖3 3、经典分子晶体：、经典分子晶体：7/35分子密堆积分子密堆积（与（与COCO2 2分子距离最近分子距离最近COCO2 2分子共有分子共有 个个 ）干冰晶体结构图124.4.分子晶体经典结构分子晶体经典结构8/35分子密堆积分子密堆积（与每个分子距离最近相同分子共有（与每个分子距离最近相同分子共有（与每个分子距离最近相同分子共有（与每个分子距离最近相同分子共有12121212个个个个 ）氧（氧（O2）晶体结构）晶体结构碳碳60晶胞晶胞9/35冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰中个水分子周围有个水分子冰结构冰结构氢键含有方向性氢键含有方向性分子非密堆积分子非密堆积10/35怎样判断分子晶体结构特征怎样判断分子晶体结构特征？（）只有范德华力，无分子间氢键分子密（）只有范德华力，无分子间氢键分子密堆积（每个分子周围有堆积（每个分子周围有1212个紧邻分子，如：个紧邻分子，如：C C6060、干冰干冰 、I I2 2、O O2 2）（）有分子间氢键不含有分子密堆积特征（）有分子间氢键不含有分子密堆积特征（如（如：HF HF、冰、冰、NHNH3 3 ）11/35分子晶体要熔化或气化都需要克服分子间分子晶体要熔化或气化都需要克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化和气化作用力。分子间作用力越大，物质熔化和气化时需要能量就越多，物质熔、沸点就越高。时需要能量就越多，物质熔、沸点就越高。所以，比较分子晶体熔、沸点高低，实际所以，比较分子晶体熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包含范力和氢键）上就是比较分子间作用力（包含范力和氢键）大小大小。5 5、分子晶体熔、沸点高低比较规律、分子晶体熔、沸点高低比较规律12/35（1）组成和结构相同物质，相对分子质量越大，）组成和结构相同物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。如：范德华力越大，熔沸点越高。如：O2N2，HIHBrHCl。（2）分子量相等或相近，极性分子范德华力大，）分子量相等或相近，极性分子范德华力大，熔沸点高，如熔沸点高，如CON2（3）含有氢键，熔沸点较高。如）含有氢键，熔沸点较高。如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3（4）在烷烃同分异构体中，普通来说，支链数）在烷烃同分异构体中，普通来说，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上同分异构体新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上同分异构体普通按照普通按照“邻位邻位间位间位对位对位”次序次序。13/35第二课时第二课时原子晶体原子晶体14/35思索与交流思索与交流CO2和和SiO2一些物理性质以下表所表示，经过一些物理性质以下表所表示，经过比较试判断比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。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，碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为何为何CO2晶体熔、沸点很低，而晶体熔、沸点很低，而SiO2晶体熔沸晶体熔沸点很高？点很高？15/35二原子晶体（共价晶体）二原子晶体（共价晶体）1 1、概念：、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构晶体。立体网状结构晶体。（1）组成原子晶体粒子是原子；）组成原子晶体粒子是原子；（2）原子晶体粒子间以较强共价键相结合；）原子晶体粒子间以较强共价键相结合；（3）原子晶体熔化破坏是共价键。）原子晶体熔化破坏是共价键。16/35观察观察思索思索对比分子晶体和原子晶体数据，原子晶对比分子晶体和原子晶体数据，原子晶体有何物理特征？体有何物理特征？17/352 2、原子晶体物理特征、原子晶体物理特征在原子晶体中在原子晶体中，因为原子间以较强，因为原子间以较强共价键相结合，而且形成空间立体网共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体状结构，所以原子晶体熔点和沸点高熔点和沸点高硬度大硬度大普通不导电普通不导电难溶于一些常见溶剂难溶于一些常见溶剂18/353 3、常见原子晶体、常见原子晶体一些非金属单质：一些非金属单质：金刚石（金刚石（C C）、晶体硅）、晶体硅(Si)(Si)、晶体硼（、晶体硼（B B）、）、晶体锗晶体锗(Ge)(Ge)等等一些非金属化合物：一些非金属化合物：碳化硅（碳化硅（SiCSiC）晶体、氮化硼（）晶体、氮化硼（BNBN）晶体）晶体一些氧化物：一些氧化物：二氧化硅（二氧化硅（SiO SiO）晶体）晶体19/35对于原子晶体，普通来说，原子间键长越短，对于原子晶体，普通来说，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔沸点越高，键能越大，共价键越稳定，物质熔沸点越高，硬度越大硬度越大。4 4、原子晶体熔、沸点比较规律、原子晶体熔、沸点比较规律20/3510928共价键共价键金刚石晶体结构示意图金刚石晶体结构示意图5.经典原子晶体结构经典原子晶体结构21/35思索：思索：在金刚石晶体中，每个碳与周在金刚石晶体中，每个碳与周围多少个碳原子成键？形成怎样空间结构围多少个碳原子成键？形成怎样空间结构？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是？最小碳环由多少个碳原子组成？它们是否在同一平面内？否在同一平面内？在金刚石晶体中，碳原子个数与在金刚石晶体中，碳原子个数与C-C键数之比为多少？键数之比为多少？12g金刚石金刚石C-C键数为多少键数为多少NA？2NA1:24 4、正四面体、正四面体、6 6、不在同一平面、不在同一平面22/35经典原子晶体经典原子晶体金刚石结构特征：金刚石结构特征：在金刚石晶体里在金刚石晶体里每个每个碳原子都采取碳原子都采取SP3杂化，被相邻杂化，被相邻4个碳原子包围，个碳原子包围，以共价键跟以共价键跟4个碳原子结合，形成个碳原子结合，形成正四面体正四面体，被包围碳原，被包围碳原子处于正四面体子处于正四面体中心中心。金刚石晶体中全部金刚石晶体中全部CC键键长相等，键角相等键键长相等，键角相等（10928）；）；晶体中晶体中最小最小碳环由碳环由6个碳组成个碳组成六元环六元环，且，且不不在同一平面在同一平面内；内；每每一一个碳被个碳被 12 12 个六元环共有个六元环共有晶体中每个晶体中每个C形成形成(2)个个CC键键23/35 白球表示 硅原子 SiO2平面结构利用利用金刚石金刚石结构来推断结构来推断SiO2空间结构空间结构SiO2最小环有几个原子组成？最小环有几个原子组成？金刚石结构12个（个（6个硅个硅6个氧）个氧）24/3518010928SiO共价键共价键二氧化硅晶体结构示意图二氧化硅晶体结构示意图25/35SiO2结构特征：结构特征：在在SiO2晶体中晶体中SiO2晶体是由晶体是由Si原子和原子和O原子按原子按1：2百分比所百分比所组成组成立体网状立体网状晶体，没有单个分子晶体，没有单个分子最小最小环是环是十二十二元环（元环（6个个Si和和6个个O）每每1个个Si被被12个十二元环共有个十二元环共有1molSiO2中含中含4molSiO键键26/35分子晶体、原子晶体结构与性质关系比较分子晶体、原子晶体结构与性质关系比较 晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体结结构构粒子间作用力性性质质硬度硬度熔、沸点熔、沸点导电导电溶解性溶解性组成晶体粒子组成晶体粒子分子分子原子原子分子间作用力分子间作用力共价键共价键结构、性质结构、性质较小较小较大较大较低较低很高很高固态和熔融状固态和熔融状态都不导电态都不导电不导电不导电相同相溶相同相溶难溶于常见溶剂难溶于常见溶剂27/35石石墨墨晶晶体体结结构构知识拓展石墨知识拓展石墨28/35（1）石墨中）石墨中C原子以原子以sp2杂化；杂化；（2）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有）石墨晶体中最小环为六元环，平均含有C2个，个，C-C键为键为3；（3）石墨分层，层间为范德华力，硬度）石墨分层，层间为范德华力，硬度小，小，可导电；可导电；（4）石墨中）石墨中r（C-C）比金刚石中）比金刚石中r（C-C）短。）短。29/3530/35思索：（1 1）石墨为何很软？）石墨为何很软？（2 2）石墨熔沸点为何很高？石墨）石墨熔沸点为何很高？石墨熔点为何高于金刚石？熔点为何高于金刚石？（3）石墨属于哪类晶体？）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，轻易滑动，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，轻易滑动，所以石墨很软。所以石墨很软。它们都有很强它们都有很强C-CC-C共价键。在石共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原墨中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强共价键（大子之间存在很强共价键（大键），键），C-CC-C键长比金刚石短，键强度大，键长比金刚石短，键强度大，故故其熔点比金刚石高。其熔点比金刚石高。石墨为混合键型晶体。石墨为混合键型晶体。熔点熔点（）沸点沸点（）石墨石墨36524827金刚石金刚石 3550482731/351、分析以下物质物理性质，判断其晶体类型：、分析以下物质物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不，熔融态不导电导电_；B、溴化铝，无色晶体，熔点、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不导，熔融态不导电电_；C、五氟化钒，无色晶体，熔点、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中醇、氯仿、丙酮中_；原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体32/352.氮化硅（氮化硅（Si3N4）是一个新型耐高温耐磨材）是一个新型耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于（料，在工业上有广泛用途，它属于（）A.原子晶体原子晶体B.分子晶体分子晶体B.C.金属晶体金属晶体D.离子晶体离子晶体A3、碳化硅（、碳化硅（SiC）一个晶体含有类似金刚石）一个晶体含有类似金刚石结构，其中结构，其中C原子和原子和S原子位置是交替。在以原子位置是交替。在以下三种晶体下三种晶体金刚石金刚石晶体硅晶体硅碳化硅中，碳化硅中，它们熔点从高到低次序是它们熔点从高到低次序是（）A.B.C.D.A33/354 4、单质硼有没有定形和晶体两种，参考下表数据、单质硼有没有定形和晶体两种，参考下表数据金刚石金刚石晶体硅晶体硅晶体硼晶体硼熔点熔点382316832573沸点沸点510026282823硬度硬度107.09.5（1）晶体硼晶体类型属于）晶体硼晶体类型属于_晶体，晶体，理由是理由是_。（2）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成正二十面体，）已知晶体硼结构单元是由硼原子组成正二十面体，其中有其中有20个等边三角形面和一定数目标顶点，每个顶点个等边三角形面和一定数目标顶点，每个顶点上各有上各有1个个B原子。经过视察图形及推算，此晶体结构单原子。经过视察图形及推算，此晶体结构单元由元由_个硼原子组成。其中个硼原子组成。其中BB键键角为键键角为_。原子原子晶体硼含有很高熔沸点和很大硬度晶体硼含有很高熔沸点和很大硬度1212606034/35分析：晶体硼熔、沸点和硬度都介于晶体分析：晶体硼熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金和金刚石之间，而金刚石和晶体刚石之间，而金刚石和晶体Si均为原子晶体，均为原子晶体，B与与C相邻与相邻与Si处于对角线处，则晶体硼也为原子晶体。处于对角线处，则晶体硼也为原子晶体。晶体硼每个三角形顶点被晶体硼每个三角形顶点被5个三角形所共有，所以，个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形只占到此顶点完全属于一个三角形只占到1/5，每个三角，每个三角形中有形中有3个这么点，且晶体个这么点，且晶体B中有中有20个这么三角形，个这么三角形，所以，晶体所以，晶体B中这么顶点（中这么顶点（B原子）有原子）有3/520=12个。又因晶体硼中三角形面为正三角形，所以键个。又因晶体硼中三角形面为正三角形，所以键角为角为60。答案：原子，晶体硼含有很高熔沸点和很大硬度；答案：原子，晶体硼含有很高熔沸点和很大硬度；12，6035/35