第二節(jié) 分子晶體及原子晶體.ashx

1、新課標人教版選修三物質結構與性質新課標人教版選修三物質結構與性質第二節(jié)分子晶體和原子晶體第二節(jié)分子晶體和原子晶體（第一課時）（第一課時）第三章第三章 晶體結構與性質晶體結構與性質 知識與技能知識與技能1 1、了解分子晶體的概念、了解分子晶體的概念2 2、了解冰、二氧化碳的晶體結構及晶體中分子間作用力類型、了解冰、二氧化碳的晶體結構及晶體中分子間作用力類型3 3、掌握分子晶體關于熔、沸點等方面的物理性質、掌握分子晶體關于熔、沸點等方面的物理性質過程與方法過程與方法聯系舊知識，學習新知識，通過列舉各種晶體及其特征，聯系舊知識，學習新知識，通過列舉各種晶體及其特征，達到逐個掌握的目的達到逐個掌握的目

2、的情感、態(tài)度與價值觀情感、態(tài)度與價值觀通過對水結冰密度減小這一學生已知事實的講解，激發(fā)學生通過對水結冰密度減小這一學生已知事實的講解，激發(fā)學生探究物質內部結構奧秘的興趣探究物質內部結構奧秘的興趣教學重點教學重點 分子晶體的概念、結構特點分子晶體的概念、結構特點教學難點教學難點 氯鍵對冰晶體結構和性質的影響氯鍵對冰晶體結構和性質的影響指導閱讀指導閱讀P65思考思考1為何分子晶體的硬度小，熔沸點低？為何分子晶體的硬度小，熔沸點低？1、構成晶體的微粒是分子、構成晶體的微粒是分子2、分子之間以分子間作用力（主要、分子之間以分子間作用力（主要是范德華力）相結合，范德華力遠是范德華力）相結合，范德華力遠小

3、于化學鍵的作用小于化學鍵的作用 . .概念概念: :一分子晶體一分子晶體碘晶體結構*構成分子晶體的粒子是構成分子晶體的粒子是 粒子間的相互作用是粒子間的相互作用是只含有只含有分子分子的晶體稱為分子晶體的晶體稱為分子晶體 即分子即分子間以間以分子間作用力分子間作用力（范德華力（范德華力,氫鍵）相結合的晶體叫分子晶體。氫鍵）相結合的晶體叫分子晶體。分子分子分子間作用力分子間作用力 (1)(1)非金屬氫化物：非金屬氫化物： (2)(2)酸：酸： (3)(3)部分非金屬單質部分非金屬單質: : (4)(4)部分非金屬氧化物部分非金屬氧化物: : (5)(5)大多數有機物：大多數有機物：2.2.典型的分

4、子晶體典型的分子晶體H2O,H2S,NH3,CH4,HXH2SO4,HNO3,H3PO4X2,O2,H2, S8,P4, C60CO2, SO2, NO2, P4O6, P4O10乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖 分子間存在著一種把分子聚集分子間存在著一種把分子聚集在一起的作用力叫做分子間作用力在一起的作用力叫做分子間作用力,也叫范德華力。也叫范德華力。 分子間作用力對物質的性質有分子間作用力對物質的性質有什么影響？什么影響？ 一般地說：對于組成和結構相似的物質，相一般地說：對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，物質的熔點沸點也越高。對分子質量越大，物質的熔點沸點也越高。H2O NH

5、3 HF為什么比同主族氫化物的沸點高？為什么比同主族氫化物的沸點高？ 由于分子間作用力很弱由于分子間作用力很弱，所以分子晶體一，所以分子晶體一般具有：般具有：較低的熔點和沸點較低的熔點和沸點較小的硬度。較小的硬度。一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導電。不導電。5.5.幾種典型分子晶胞幾種典型分子晶胞（）分子密堆積（）分子密堆積: :只有范德華力，無分子間氫鍵只有范德華力，無分子間氫鍵（每個分子周圍有（每個分子周圍有幾幾個緊鄰的分子，個緊鄰的分子，如：如：C C6060、干冰、干冰 、I I2 2、O O2 2）（）分子非密堆積：有分子間氫鍵（如（）分子非密堆積：有分子間氫

6、鍵（如：HF HF 、冰、冰、NHNH3 3 ）干冰的晶體結構圖氫鍵具有方向性氫鍵具有方向性思考：思考：1mol冰周圍有幾冰周圍有幾mol氫鍵？氫鍵？冰中個水分子周圍有個水分子形成冰中個水分子周圍有個水分子形成什么空間構型？什么空間構型？4 思考思考1是不是在分子晶體中分子間只存在是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？范德華力？ 思考思考2為什么冰融化為水時為什么冰融化為水時,密度增大？密度增大？不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。在冰晶體中在冰晶體中, ,每個分子周圍只有每個分子周圍

7、只有4 4個緊鄰的水分子個緊鄰的水分子, ,由于水由于水分子之間的主要作用力是氫鍵分子之間的主要作用力是氫鍵, ,氫鍵跟共價鍵一樣具有氫鍵跟共價鍵一樣具有方向性方向性, ,即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的四面體頂角方向的4 4個相鄰水分子相互吸引個相鄰水分子相互吸引, ,這一排列使這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不變冰晶體中的水分子的空間利用率不變, ,留有相當大的空隙。留有相當大的空隙。當冰剛剛融化為液態(tài)水時當冰剛剛融化為液態(tài)水時, ,熱運動使冰的結構部分解體熱運動使冰的結構部分解體, ,水分子間的空隙減小水分子間的空

8、隙減小, ,密度反而增大。密度反而增大。思考思考3為何干冰的熔沸點比冰低，密為何干冰的熔沸點比冰低，密度卻比冰大？度卻比冰大？ 由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用，由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用，破壞分子間作用力較難，所以熔沸點比干冰高。破壞分子間作用力較難，所以熔沸點比干冰高。 由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性，由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性，導致晶體中有相當大的空隙，所以相同狀況下導致晶體中有相當大的空隙，所以相同狀況下體積較大體積較大 由于由于CO2分子的相對分子質量分子的相對分子質量H2O，所，所以干冰的密度大。以干冰的密度大。科學視野：籠裝化合物科學視野：籠裝化合物20世紀

9、末，科學家發(fā)現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”D 例題例題 第第2828屆國際地質大會提供的資料顯示，海底有屆國際地質大會提供的資料顯示，海底有大量的天然氣水合物，可滿足人類大量的天然氣水合物，可滿足人類 10001000年的能源需要。年的能源需要。天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每天然氣水合物是一種晶體，晶體中平均每4646個水分子構建個水分子構建成成8 8個籠，每個籠可容納個籠，每個籠可容納1 1個個CHCH4 4分子或分子或1 1個游離個游離H H2 2O O分

10、子。分子。根據上述信息，完成下兩題：根據上述信息，完成下兩題：1 1、下列關于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確、下列關于天然氣水合物中兩種分子極性的描述正確的是的是A A、兩種都是極性分子、兩種都是極性分子 B B、兩種都是非極性分子、兩種都是非極性分子C C、CHCH4 4是極性分子，是極性分子，H H2 2O O是非極性分子是非極性分子 D D、H H2 2O O是極性分子，是極性分子，CHCH4 4是非極性分子是非極性分子2 2、若晶體中每、若晶體中每8 8個籠只有個籠只有6 6個容納了個容納了CHCH4 4分子，另外分子，另外2 2個個籠被游離籠被游離H H2 2O O分子填充，則

11、天然氣水合物的平均組成可表分子填充，則天然氣水合物的平均組成可表示為示為A A、CHCH4 414H14H2 2O OB B、CHCH4 48H8H2 2O CO C、CHCH4 4(23/3)H(23/3)H2 2O O DCHDCH4 46H6H2 2O O 第二節(jié)分子晶體和原子晶體第二節(jié)分子晶體和原子晶體（第二課時）（第二課時） COCO2 2和和SiOSiO2 2的一些物理性質如下表所示，的一些物理性質如下表所示，通過比較試判斷通過比較試判斷SiOSiO2 2晶體是否屬于分子晶晶體是否屬于分子晶體。體。 . .概念：概念：二原子晶體二原子晶體*構成原子晶體的粒子是構成原子晶體的粒子是

12、，原子間，原子間以較強的以較強的 相結合。相結合。相鄰相鄰原子原子間以間以共價鍵共價鍵相結合而形成相結合而形成空間立體網狀結構空間立體網狀結構的晶體。的晶體。原子原子共價鍵共價鍵對比分子晶體和原子晶體的數據，對比分子晶體和原子晶體的數據，得出原子晶體有何物理特性？得出原子晶體有何物理特性？ 在原子晶體中，由于原子間以較強的共價在原子晶體中，由于原子間以較強的共價鍵相結合，而且形成空間立體網狀結構，所以鍵相結合，而且形成空間立體網狀結構，所以原子晶體的原子晶體的（1）熔點和沸點高）熔點和沸點高（2）硬度大）硬度大（3）一般不導電）一般不導電（4）且難溶于一些常見的溶劑）且難溶于一些常見的溶劑3.

13、3.常見的原子晶體常見的原子晶體 某些非金屬單質：某些非金屬單質： 某些非金屬化合物：某些非金屬化合物： 某些氧化物：某些氧化物： 金剛石（金剛石（C）、晶體硅）、晶體硅(Si)、 晶體硼（晶體硼（B）、晶體鍺）、晶體鍺(Ge)等等碳化硅（碳化硅（SiC）晶體、氮化硼（）晶體、氮化硼（BN）晶體）晶體二氧化硅（二氧化硅（ SiO）Al2O3晶體晶體10928 共價鍵 思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍思考：在金剛石晶體中，每個碳與周圍多少個碳原子成鍵？多少個碳原子成鍵？形成怎樣的空間結構？形成怎樣的空間結構？ 最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否最小碳環(huán)由多少個碳原子組成？它們是否在同一平面內

14、？在同一平面內？ 在金剛石晶體中，碳原子個數與在金剛石晶體中，碳原子個數與C-C鍵數之比為多少？鍵數之比為多少？12g金剛石金剛石C-C鍵數為多少鍵數為多少NA？4正四面體正四面體6，否，否1：22 NA18010928SiO共價鍵解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高鍵長越短，鍵能越大，晶體熔點越高金剛石金剛石 碳化硅碳化硅 晶體硅晶體硅 晶體鍺晶體鍺交流與研討交流與研討1 1、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？和鍺的熔點和硬度依次下降？2 2、“具有共價鍵的晶

15、體叫做原子晶體具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這。這種說法對嗎？為什么？種說法對嗎？為什么？ 一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵黑一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質軟具滑膩感，可沾污手指成色至深鋼灰色。質軟具滑膩感，可沾污手指成灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、灰黑色。有金屬光澤。六方晶系，成葉片狀、鱗片狀和致密塊狀。密度鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm2.25g/cm3 3，化學性質，化學性質不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩

16、鍋、電極、鉛筆芯等。并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。 知識拓展石墨知識拓展石墨石石墨墨晶晶體體結結構構知識拓展石墨知識拓展石墨石墨 1 1、石墨為什么很軟？、石墨為什么很軟？ 2 2、石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？、石墨的熔沸點為什么很高（高于金剛石）？3 3、石墨屬于哪類晶體？為什么？、石墨屬于哪類晶體？為什么？石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，容易滑動，所以石墨很軟。容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網狀結構，碳原子之間石墨各層均為平面網狀結構，碳原子之間存在很強的共價鍵（大存在很強的共價鍵（大鍵）鍵），故熔沸點，故熔沸點很高。很

17、高。石墨為混合鍵型晶體石墨為混合鍵型晶體。小結原子晶體與分子晶體的比較小結原子晶體與分子晶體的比較 分子晶體分子晶體原子晶體原子晶體構成微粒構成微粒晶體內相互作晶體內相互作用力用力硬度、熔沸點硬度、熔沸點熔、沸點變化熔、沸點變化規(guī)律規(guī)律化學式能否表化學式能否表示分子結構示分子結構分子分子原子原子分子間作用力（氫鍵）分子間作用力（氫鍵）共價鍵共價鍵低低高高1、對于組成結構相似的物質，、對于組成結構相似的物質，比較相對分子質量比較相對分子質量2、極性分子、極性分子非極性分子非極性分子3、氫鍵作用、氫鍵作用鍵長、鍵能鍵長、鍵能不能不能能能思考思考為何為何CO2熔沸點比熔沸點比SiO2低？而破壞低？而

18、破壞CO2分子卻比分子卻比SiO2更難？更難？ 因為因為COCO2 2是分子晶體，是分子晶體，SiOSiO2 2是原子晶體，所以是原子晶體，所以熔化時熔化時COCO2 2是破壞范德華力而是破壞范德華力而SiOSiO2 2是破壞化學鍵。是破壞化學鍵。所以所以SiOSiO2 2熔沸點高。熔沸點高。 破壞破壞COCO2 2分子與分子與SiOSiO2 2時，都是破壞共價健，時，都是破壞共價健，而而C-OC-O鍵能鍵能Si-OSi-O鍵能，所以鍵能，所以COCO2 2分子更穩(wěn)定。分子更穩(wěn)定。復習：原子晶體與分子晶體的比較復習：原子晶體與分子晶體的比較 分子晶體分子晶體原子晶體原子晶體構成微粒構成微粒相互

19、作用力相互作用力硬度、熔沸點硬度、熔沸點溶解性溶解性導電性導電性分子分子原子原子分子間作用力（氫鍵）分子間作用力（氫鍵）共價鍵共價鍵低低高高概念概念不溶于任何溶劑不溶于任何溶劑部分溶于水部分溶于水不導電，部不導電，部分為半導體分為半導體不導電不導電思考：如何比較兩個晶體的熔沸點或硬度？思考：如何比較兩個晶體的熔沸點或硬度？1 1、判斷二者晶體類型：、判斷二者晶體類型：一般情況下，原子晶體的熔沸點都高于分子晶體。一般情況下，原子晶體的熔沸點都高于分子晶體。2 2、如果是同種晶體，比較晶體內各微粒之間相互作、如果是同種晶體，比較晶體內各微粒之間相互作用力的大小。用力的大小。 對于分子晶體對于分子晶

20、體,一般地說一般地說,對于組成結構對于組成結構相似的物質相似的物質,相對分子質量相對分子質量越大越大,分子間作用分子間作用力越大力越大,物質的熔沸點越高。物質的熔沸點越高。 對于原子晶體對于原子晶體,一般地說一般地說, 原子間原子間鍵長鍵長越越短，短，鍵能鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質的熔沸越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質的熔沸點越高，硬度越大。點越高，硬度越大。1 1、下列的晶體中，化學鍵種類相同，晶體類、下列的晶體中，化學鍵種類相同，晶體類型也相同的是（型也相同的是（ ）（A A）SOSO2 2與與SiOSiO2 2 （B B）C0C02 2與與H H2 2O O （C C）C C與與HCl HCl

21、 （D D）CClCCl4 4與與SiCSiC 2 2、碳化硅、碳化硅SiCSiC的一種晶體具有類似金剛石的結的一種晶體具有類似金剛石的結構，其中構，其中C C原子和原子和S S原子的位置是交替的。在下原子的位置是交替的。在下列三種晶體金剛石列三種晶體金剛石 晶體硅晶體硅 碳化硅中，碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是（它們的熔點從高到低的順序是（ ）（A A） （B B） （C C） （D D） BA3 3、19991999年美國年美國科學科學雜志報道：在雜志報道：在40GPa40GPa高高壓下，用激光器加熱到壓下，用激光器加熱到1800K1800K，人們成功制得了，人們成功制得了原子晶體干

22、冰，下列推斷中不正確的是原子晶體干冰，下列推斷中不正確的是 （ ）（A A）原子晶體干冰有很高的熔點、沸點，有很）原子晶體干冰有很高的熔點、沸點，有很大的硬度大的硬度（B B）原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料）原子晶體干冰易氣化，可用作制冷材料（C C）原子晶體干冰的硬度大，可用作耐磨材料）原子晶體干冰的硬度大，可用作耐磨材料（D D）每）每1mol1mol原子晶體干冰中含原子晶體干冰中含4molC4molCO O鍵鍵B4、下列說法正確的是（、下列說法正確的是（ ） A124g P4含有的含有的PP鍵的個數為鍵的個數為6NA B12g石墨中含有的石墨中含有的CC鍵的個數為鍵的個數為2NA C

23、12g金剛石中含有的金剛石中含有的CC鍵的個數為鍵的個數為1.5NA D60gSiO2中含中含SiO鍵的個數為鍵的個數為2NAA判斷晶體類型的方法判斷晶體類型的方法1. 依據物質的分類判斷依據物質的分類判斷 金屬氧化物（如金屬氧化物（如K2O、Na2O2等）、強堿（如等）、強堿（如NaOH、KOH等）和絕大多數的鹽類是等）和絕大多數的鹽類是離子晶體離子晶體。 大多數非金屬單質（除金剛石、石墨、晶體硅、晶體大多數非金屬單質（除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（除硼外）、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物（除SiO2外）、外）、酸、絕大多數有機物（除有機鹽外）都是酸、絕大多數有機物（除有機鹽外）都是分子晶體分子晶體。 常見的常見的原子晶體原子晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等；單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。 金屬單質（除汞外）與合金是金屬單質（除汞外）與合金是金屬晶體金屬晶體。 2. 依據組成晶體的晶格質點和質點間的作用判斷依據組成晶體的