【全国百强校】河北省张家口第一中学人教版高中化学选修三课件：32分子晶体与原子晶体(共41张PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 分子晶体与原子晶体,第三章 晶体结构与性质,碘晶体结构,干冰晶体结构,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P65,只含有分子的晶体称为分子晶体。,1.,概念：,强调：,构成晶体的微粒：,微粒间作用力：,分子,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P65,分子内原子间以共价键结合，相邻分子间靠,分子间作用力或氢键,相互吸引,有单个分子存在，化学式就是分子式不能使用均摊法,分子晶体有时无化学键，例如稀有气体是单原子分子,注意：,例：最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是,。,解析：由于本题,团簇分子,指的是一个分子的具体结构，,并不是晶体中的最小的一个重复单位,，不能采用均摊法分析，所以只需数出该结构内两种原子的数目就可以了。,Ti,14,C,13,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,?,思考与交流,2,、物理特性：,(1),较低的熔点和沸点，易升华；,(3),一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电,.,(2),较小的硬度；,注,:,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,),分子晶体熔化时一般只破坏分子间作用力和氢键,不破坏化学键,也有例外,如,S,8,原因：分子间作用力较弱,（,4,）分子晶体溶解性一般符合“相似相溶”规律。,（,1,）所有非金属氢化物：,H,2,O,，,NH,3,，,CH,4,，,HX,（,2,）部分非金属单质：,O,2,，,S,8,，,P,4,，,C,60,、稀有气体,（,3,）部分非金属氧化物：,CO,2,，,NO,2,，,P,4,O,6,，,P,4O,10,（,4,）几乎所有的酸：,H,2,SO,4,，,HNO,3,，,H,3,PO,4,（,5,）绝大多数有机物的晶体：,乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.,常见的分子晶体：,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P65,最典型的分子晶体,(,如图,),(1),干冰,每个晶胞中有_,_,个,CO,2,分子，_,_,个原子。,4,12,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有_个）,干冰的晶体结构图,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有_个）,干冰的晶体结构图,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有_个）,干冰的晶体结构图,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有_个）,干冰的晶体结构图,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,最典型的分子晶体,(,如图,),(1),干冰,每个晶胞中有_,_,_个,CO,2,分子，,_,_,_个原子。,每个,CO,2,分子周围等距紧邻的,CO,2,分子有_,_,_个。,干冰在常压下极易升华，工业上广泛用作制冷剂。,4,12,12,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,分子密堆积,（与,CO,2,分子距离最近的,CO,2,分子共有_个）,干冰的晶体结构图,12,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,大多数分子晶体的结构特点：,分子密堆积,（与每个分子距离最近的相同分子共有,12,个）,氧（,O,2,）的晶体结构,碳,60,的晶胞,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,4.,分子晶体的结构特征,（,1,）密堆积,只有范德华力，无分子间氢键,分子密堆积,。,(,每个分子周围,有,12,个,紧邻,的分子,),第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,最典型的分子晶体,(,如图,),(2),冰,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,（,1,）水分子之间的作用力是,_,、,_,。,（,2,）冰中个水分子周围有,_,个水分子形成四面体,;,属于,_,。,（,3,）,1mol,冰中有,_mol,“,氢键,”,。,氢键,范德华力,4,分子非密堆积,2,冰中个水分子周围有个水分子,冰的结构,氢键具有方向性,分子非密堆积,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,4.,分子晶体的结构特征,（,1,）密堆积,（,2,）非密堆积,只有范德华力，无分子间氢键,分子密堆积,。,(,每个分子周围,有,12,个,紧邻的分子,),有分子间氢键,不具有分子密堆积特征,。,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,（每个分子周围紧邻的分子,少于,12,个,）,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,课本,5.,分子晶体的熔沸点,比较分子间作用力,),a.,分子间作用力越,物质的熔、沸点越,;,具有氢键的分子晶体熔、沸点反常地,。如,H,2,O,H,2,Te,H,2,Se,H,2,S,。,大,高,高,b.,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越,熔、沸点越,如,SnH,4,GeH,4,SiH,4,CH,4,。,大,高,c.,组成和结构不相似的物质,(,相对分子质量接近,),分子的极性越大,其熔、沸点越高,如,CON,2,CH,3,OHCH,3,CH,3,。,d.,同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。,第二节 分子晶体与原子晶体,P66,笼装化合物,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P66,例,1,下列各组物质中按沸点由低到高的顺序排列正确的是,(,),A,H,2,O,、,H,2,S,、,H,2,Se,、,H,2,Te,B,CF,4,、,CCl,4,、,CBr,4,、,CI,4,C,CH,4,、,C,2,H,6,、,C,4,H,10,、,C,3,H,8,D,CO,、,N,2,、,O,2,、,Cl,2,新课程学习与测评,第二节 分子晶体与原子晶体,针对训练,1.,下列物质的熔、沸点高低的比较，正确的是,(,),A,He,I,2,B,SiCl,4,CCl,4,C,PH,3,NH,3,D,CO,2,H,2,O,新课程学习与测评,第二节 分子晶体与原子晶体,2,、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,新课程学习与测评,第二节 分子晶体与原子晶体,3,下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是,(,),A,NH,3,、,HD,、,C,10,H,8,B,PCl,3,、,CO,2,、,H,2,SO,4,C,SO,2,、,SO,3,、,C,60,D,CCl,4,、,Na,2,S,、,H,2,O,2,4,、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（,H,2,O,）,n,。在冰中每个水分子被,4,个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：,1mol,冰中有,mol,氢键？,H,2,O,的熔沸点比,H,2,S,高还是低？为什么？,已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？,2,氢键,由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的,4,个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上,zxxkw,CO,2,和,SiO,2,的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断,SiO,2,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,CO,2,晶体的熔、沸点很低，而,SiO,2,晶体的熔沸点很高？,思考与交流,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,180,10928,Si,O,共价键,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,二、原子晶体,注,：,（,1,）,构成粒子,:,（,2,）粒子间的作用力：,（,3,）结构特点：,思考：,只由原子形成的晶体一定是原子晶体吗？,.,概念：,所有的相邻原子间都以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,原子,共价键,整块晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个,“,巨分子,”,，又称共价晶体。,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,/,0,C,3550,3000,2700,1710,1410,1211,硬 度,10,9.5,9.5,7,6.5,6.0,第二节 分子晶体与原子晶体,课本P68,2,.原子晶体的物理性质,二、原子晶体,熔点,，硬度,，,溶于一般溶剂，,导电，延展性,。,高,难,不,差,大,3,.常见的原子晶体类型,(1),某些单质：,硼（,B,）、,硅（,Si,）,、锗（,Ge,）、,金刚石,(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（,SiO,）,、,Al,2,O,3,晶体,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,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,/,0,C,3550,3000,2700,1710,1410,1211,硬 度,10,9.5,9.5,76.5,6.0,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,4,.原子晶体的,熔、沸点比较：,(,比较,),共价键,结构相似，半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。,如熔点,:,金刚石,碳化硅,晶体硅,每个碳与相邻_,_,_个碳以_,_,键结合，形成_结构。,键角为_，碳原子采取了_,_,_杂化。,最小碳环由_个C组成且不在同一平面内，每个C被_,_,_个最小环共用,每个环平均拥有_,_,个C，,一个,C-C,键被,个环,共用，,平均拥有_个C-C键。,1mol,金刚石中含有的,C-C,共价键数,_,_,_,mol,。,典型的原子晶体,（,1,）金刚石,109,28,154pm,键能：,347.7kJ/mol,熔点：大于,3550,0,C,硬度：很大,4,共价键,正四面体,109,28,sp,3,6,12,1/2,1,2,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,1,6,晶体结构,晶胞示意图,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,金刚石是,面心立方,晶胞，一个晶胞中平均含有,个原子。,8,（,2,）二氧化硅,金刚石,二氧化硅,Si,O,在晶体中，每个Si与_个O以共价键结合，形成_结构；每正四面体占有_个Si，_个O。故,SiO,2,晶体中Si与O之为_。,最小环上有_个原子（_个Si和_个O）。,1molSiO,2,晶体中含,_,molSi,-O,键。,典型的原子晶体,4,正四面体,1,2,1：2,12,6,6,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P68,4,在石墨晶体的层状结构中，每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为_，每个环完全拥有,C,C,数为,。,石墨中,C,C,夹角为：,120,0,C,C,键长：,1.42,10,10,m,层间距：,3.35,10,10,m,石墨及其结构（,混合型,晶体）,空间层状结构,空间结构俯视图,2,3,第二节 分子晶体与原子晶体,课本,P76,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,个原子不同面,个原子同面,6,1/6=1,6,1/2=3,6,1/12=1/2,6,1/3=2,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,粒子间作用力,熔沸点,硬 度,溶解性,导电性,熔化时破坏的作用力,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,破坏共价键,一定破坏分子间作用力（有时还破坏氢键，,S,8,熔化还破坏共价键）,小结,3,：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,1,轻松判断,(1),分子晶体内只有分子间作用力。,(,),(2),分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。,(,),(3),原子晶体内的共价键的键能越大，熔、沸点越高。,(,),(4)CO,2,和,SiO,2,的中心原子的杂化方式相同。,(,),P42,新课程学习与测评,第二节 分子晶体与原子晶体,P44,新课程学习与测评,第二节 分子晶体与原子晶体,6,有下列物质：,水晶,冰醋酸,氧化钙,白磷,晶体氩,氢氧化钠,铝,金刚石,过氧化钠,碳化钙,碳化硅,干冰,过氧化氢。根据要求填空：,(1),属于原子晶体的化合物是,_,。,(2),直接由原子构成的晶体是,_,。,(3),直接由原子构成的分子晶体是,_,。,(4),由极性分子构成的晶体是,_,，属于分子晶体的单质是,_,。,(5),在一定条件下，能导电而不发生化学变化的是,_,，受热熔化后化学键不发生变化的是,_,，受热熔化需克服共价键的是,_,。,P19,活页作业,第二节 分子晶体与原子晶体,7,据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似,C,60,的物质,N,60,。已知：,N,60,分子中每个氮原子均以,N,N,键结合三个,N,原子而形成,8,电子稳定结构；,N,N,键的键能为,167 kJ,mol,1,。,(1)N,60,分子构成的晶体为,_,晶体，其熔、沸点比,N,2,_(,填,“,高,”,或,“,低,”,),，原因是,_,_,。,(2)1 mol N,60,分解成,N,2,时吸收或放出的热量是,_kJ(,已知,NN,键的键能为,942 kJ,mol,1,),，表明稳定性,N,60,_(,填,“,”“,”,或,“,”,)N,2,。,(3),由,(2),列举,N,60,的用途,(,举一种,)_,。,分子,高,N,60,、N,2,均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高,13230,用做高能炸药,