分子晶体与原子晶体-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,*,第二节分子晶体与原子晶体,1,2,金刚石是一种矿物，早在公元前,1000,年，人们就发现金刚石很硬，,“,金刚石,”,的英文名,diamond,，就源于阿拉伯语“,almas”(,最坚硬的,),。金刚石具有许多优良的性质：熔点高,(3 350,),、不导电、硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢？水晶是一种古老的宝石，晶体完好时呈六棱柱钻头形。在水晶中，原子是怎样排列的呢？我们知道，冰容易融化，干冰容易气化，碘晶体容易升华。,那么，这些晶体为什么具有上述特殊性质呢？它们的结构又是怎样的呢？,3,1,掌握分子晶体、原子晶体的概念及结构特点。,2,掌握晶体类型与性质之间的关系。,3,了解氢键对物质物理性质的影响。,4,5,1,结构特点,(1),构成微粒及微粒间的作用力,6,(2),微粒堆积方式,若分子间只有范德华力，则分子晶体有,特征，即每个分子周围有,个紧邻分子。,若分子间含有其他作用力，如氢键。由于氢键具有,，使分子不能采取密堆积的方式，则每个分子周围紧邻的分子要少于,12,个。如冰中每个水分子周围只有,个紧邻的水分子。,分子密堆积,12,方向性,4,7,2,属于分子晶体的物质,(1),所有,，如,H,2,O,、,NH,3,、,CH,4,等。,(2),部分,，如卤素,(X,2,),、,O,2,、,N,2,、白磷,(P,4,),、硫,(S,8,),、稀有气体等。,(3),部分,，如,CO,2,、,P,4,O,6,、,P,4,O,10,、,SO,2,等。,(4),几乎所有的,酸,，如,HNO,3,、,H,2,SO,4,、,H,3,PO,4,、,H,2,SiO,3,等。,(5),绝大多数,，如苯、乙醇。,非金属氢化物,非金属单质,非金属氧化物,有机物的晶体,8,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,9,分子晶体的特征及影响分子晶体熔沸点的因素,(1),分子晶体的特征,大多数分子晶体具有如下结构特征：,如果分子间作用力只是范德 华力，若以一个分子为中心，其周 围通常可以有,12,个紧邻的分子。如干冰晶体,(,如图,a),10,晶体中含有其他作用力,(,如氢键,),时，分子晶体的分子堆积要少于,12,个。如冰中每个水分子与四面体顶角方向的,4,个相邻水分子相互吸引构成水的晶体。,(,如图,b),11,(2),分子间作用力与分子晶体熔、沸点的关系,分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。对于组成和结构相似的分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间作用力也增大，熔、沸点升高，如,I,2,Br,2,Cl,2,F,2,，,O,2,N,2,。组成相似的分子，有极性的比无极性的分子间作用力大，熔、沸点高，如,SO,2,CO,2,。有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱。,结构相似的分子晶体，相对分子质量大的其熔、沸点不一定大。例如：,H,2,O,与,H,2,S,，,H,2,O,的沸点比,H,2,S,高，因为水分子间有氢键，,H,2,S,分子中只有范德华力，而氢键比范德华力强。,12,1,SiCl,4,的分子结构与,CCl,4,相似，对其进行的下列推测不正确的是,(,),A,SiCl,4,晶体是分子晶体,B,常温、常压下,SiCl,4,是气体,C,SiCl,4,的分子是由极性键形成的非极性分子,D,SiCl,4,的熔点高于,CCl,4,13,解析：,由于,SiCl,4,分子结构与,CCl,4,相似，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子之间都只有范德华力，,SiCl,4,的相对分子质量大于,CCl,4,的相对分子质量，所以,SiCl,4,的分子间作用力比,CCl,4,大，熔、沸点应该比,CCl,4,高一些。,CCl,4,的分子是正四面体结构，,SiCl,4,与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。,答案：,B,14,1,结构特点,(1),构成微粒及微粒间的作用力,15,(2),微粒堆积方式,整块晶体是一个三维的,结构，不存在单个小分子，是一个,“,巨分子,”,，又称,。,共价键网状,共价晶体,16,2,属于原子晶体的物质,(1),某些,，如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等。,(2),某些,，如碳化硅,(SiC),、氮化硅,(Si,3,N,4,),、氮化硼,(BN),等。,(3),某些,，如二氧化硅,(SiO,2,),等。,非金属单质,非金属化合物,氧化物,17,分子晶体与原子晶体的比较,18,19,20,21,22,2.,美国,科学,杂志曾报道：在,40 GPa,的高压下，用激光加热到,1 800 K,，人们成功制得了原子晶体,CO,2,，下列对该物质的推断一定不正确的是,(,),A,该原子晶体中含有极性键,B,该原子晶体易汽化，可用作制冷材料,C,该原子晶体有很高的熔点、沸点,D,该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料,23,解析：,CO,2,由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的,C=O,双键变为,CO,单键，但化学键依然为极性共价键，故,A,项正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化。,CO,2,原子晶体具有高硬度、高熔、沸点等特点，故,C,、,D,选项正确，,B,项错误。,答案：,B,24,25,(2011,南京高二质检,),下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是,(,),SiO,2,和,SO,3,晶体硼和,HCl,CO,2,和,SO,2,晶体硅和金刚石,晶体氖和晶体氮,硫磺和碘,A,B,C,D,思路指引：,本题考查了化学键的类型与晶体类型的判断。解题时应注意化学键类型的判断。,26,属于分子晶体的有,SO,3,、,HCl,、,SO,2,、,CO,2,、晶体氖、晶体氮、硫磺、碘等。属于原子晶体的有,SiO,2,、晶体硼、晶体硅、金刚石等。但晶体氖是由稀有气体分子构成，稀有气体分子间不存在化学键。,答案：,C,27,判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法,(1),依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：原子晶体的构成粒子是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的构成粒子是分子，质点间的作用是范德华力。,(2),记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有：某些非金属单质如硼、硅、锗等；某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼等；某些氧化物如二氧化硅。,28,(3),依据晶体的熔沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在,1 000,以上；分子晶体熔、沸点低，常在几百度以下至很低的温度。,(4),依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。,(5),依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。,29,1,下列性质适合于分子晶体的是,(,),熔点,1 070,，易溶于水，水溶液导电,熔点,10.31,，液态不导电，水溶液导电,能溶于,CS,2,，熔点,112.8,，沸点,444.6,熔点,97.81,，质软，导电，密度为,0.97 gcm,3,A,B,C,D,30,解析：,分子晶体的熔点较低，,中熔点高，不是分子晶体，,是金属钠的性质。,答案：,C,31,下列晶体性质的比较中正确的是,(,双选,)(,),A,熔点：金刚石碳化硅晶体硅,B,沸点：,NH,3,PH,3,C,硬度：白磷冰二氧化硅,D,熔点：,SiI,4,SiBr,4,SiCl,4,32,思路指引：,本题考查了晶体物理性质的影响因素。,33,A,项中三种物质都是原子晶体，因原子半径,r,(C),r,(Si),，所以键长：,CC,CSi,SiSi,，故键能：,CC,CSi,SiSi,，键能越大，原子晶体的熔点越高，,A,项正确；氟化氢、水、氨都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，因为这三种物质之间都存在氢键，且,H,2,O,之间氢键最强，,NH,3,之间氢键最弱，故水的沸点最高，氨的最低，,B,项错误；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，,C,项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，,D,项正确。,答案：,AD,34,分子晶体、原子晶体熔沸点比较,(1),不同类型的晶体：原子晶体,分子晶体。,(2),同一类型的晶体,分子晶体,a,分子间作用力越大，物质的熔沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高。如,H,2,OH,2,TeH,2,SeH,2,S,。,35,b,组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔沸点越高。如,SnH,4,GeH,4,SiH,4,CH,4,。,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,。,36,原子晶体,晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。如熔点：金刚石,碳化硅,晶体硅。,37,2.,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,NN,键结合三个,N,原子而形成,8,电子稳定结构；,NN,键的键能为,167 kJmol,1,。请回答下列问题：,(1)N,60,分子组成的晶体为,_,晶体，其熔、沸点比,N,2,_(,填“高”或“低”,),，原因是,_ _,。,38,(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 kJmol,1,),，表明稳定性,N,60,_(,填“,”,、“,M,r,(N,2,),，故,N,60,晶体中分子的范德华力比,N,2,晶体大，,N,60,晶体的熔、沸点比,N,2,晶体高。,39,(2),因每个氮原子形成三个,NN,键，每个,NN,键被,2,个,N,原子共用，故,1 mol N,60,中存在,NN,键：,1 mol603,90 mol,。发生的反应为,N,60,=30N,2,H,，故,H,90167 kJmol,1,30942 kJmol,1,13 230 kJmol,1,N,60,。,(3),由于反应放出大量的热同时生成大量气体，因此,N,60,可用作高能炸药。,40,答案：,(1),分子高,N,60,、,N,2,均形成分子晶体，且,N,60,的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高,(2)13 230,Cl,2,Br,2,B,金刚石,P,4,O,2,C,SHBr,金刚石,D,I,2,CH,4,冰,解析：,A,项中,F,2,、,Cl,2,、,Br,2,均是分子晶体，由相对分子质量可知熔点：,F,2,Cl,2,_(,填写相应物质的编号,),。,52,解析：,以立方体的一个顶点为研究对象，补齐平均分摊它的其他,7,个同样的立方体,(,即,8,个立方体并置,),，找出通过所选研究对象的,3,个相互垂直的截面，每个截面上有,4,个，总共,12,个分子与其距离最近且相等；,CO,2,、,CS,2,、,SiO,2,形成的晶体分别是分子晶体、分子晶体、原子晶体，并且,CS,2,比,CO,2,的相对分子质量大，所以,CS,2,的沸点比,CO,2,的高。,答案：,(1)12,(2),53,练考题、验能力、轻巧夺冠,54,