高二化學《分子晶體與原子晶體》

第二節(jié)分子晶體與原子晶體

教學目標1.掌握分子晶體的概念、構成微粒、微粒間的作用、物理性質、常見的分子晶體。2.理解分子晶體類型與性質的關系。3.掌握典型分子晶體干冰晶胞的結構特點能力目標1.培養(yǎng)空間想像能力和進一步認識“物質結構決定物質性質”的客觀規(guī)律。教學重、難點1.理解分子晶體類型與性質的關系?；貞?1、利用分攤法計算晶胞中粒子數(shù)目第1課時體心：1面心：

1/2棱邊：

1/4頂點：1/8觀察與思考：

以下兩種晶體有什么共同點？碘晶體結構干冰晶體結構一、分子晶體2、組成微粒：分子3、粒子間作用力：相鄰分子間靠分子間作用力或氫鍵相互吸引，分子內原子間以共價鍵結合1.定義：只含分子的晶體，叫做分子晶體。如干冰、冰等共價化合物結合表格和已有知識,分析:分子晶體有哪些物理特性？為什么?思考與交流原因：分子間作用力較弱4、物理特性：(1)較低的熔點和沸點，易升華；(3)一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導電。有些在水溶液中可以導電.(2)較小的硬度；②.分子晶體熔化時一般只破壞分子間作用力,不破壞化學鍵,也有例外,如S8注:①.分子間作用力越大,熔沸點越高(相對分子質量,分子極性,氫鍵)5、典型的分子晶體：〔5〕絕大多數(shù)有機物的晶體：〔1〕所有非金屬氫化物：〔2〕局部非金屬單質:〔3〕局部非金屬氧化物:〔4〕幾乎所有的酸：H2O，H2S，NH3，CH4，HX等X2，O2，H2，S8，P4，C60

，稀有氣體等CO2，SO2，NO2，P4O6，P4O10等乙醇，冰醋酸，蔗糖H2SO4，HNO3，H3PO4分子的密堆積氧〔O2〕的晶體結構碳60的晶胞分子的密堆積〔與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個〕干冰的晶體結構圖冰中１個水分子周圍有４個水分子冰的結構氫鍵具有方向性分子的非密堆積6、分子晶體結構特征〔1〕密堆積有分子間氫鍵——氫鍵具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當大的空隙.這種晶體不具有分子密堆積特征。如：HF、NH3、冰〔每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子〕?！?〕非密堆積

只有范德華力，無分子間氫鍵——分子密堆積。這類晶體每個分子周圍一般有12個緊鄰的分子，如：C60、干冰、I2、O2。資料卡片P67〔冰燈〕

2Mg+CO2====2MgO+C點燃許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是19世紀初的英國化學家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學式為Cl2·8H20的水合物晶體。20世紀末，科學家發(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8CH4·46H2O。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”………科學視野：天然氣水合物—一種潛在的能源1.分子晶體：由分子構成。小結:

相鄰分子靠分子間作用力相互吸引2.分子晶體物性：低熔點、升華、硬度很小等3.常見分子晶體分類：4.分子晶體結構特征〔１〕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〕不具有分子密堆積特征〔如：HF.冰.NH3〕(1)所有非金屬氫化物(2)局部非金屬單質，(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)有機物的晶體。1、以下物質屬于分子晶體的化合物是〔〕A、石英B、硫磺C、干冰D、食鹽C練習2、干冰氣化時，以下所述內容發(fā)生變化的是A、分子內共價鍵B、分子間作用力C、分子鍵距離D、分子間的氫鍵BC3、冰醋酸固體中不存在的作用力是〔〕A、離子鍵B、極性鍵C、非極性鍵D、范德華力A4、水分子間存在著氫鍵的作用，使水分子彼此結合而成〔H2O〕n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成變形的正四面體，通過“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結構如圖：試分析：①1mol冰中有mol氫鍵？②H2O的熔沸點比H2S高還是低？為什么？③氫鍵也有方向性，試分析為什么冬季河水總是從水面上開始結冰？2氫鍵

由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個水分子與四面體頂點的4個分子相互吸引，形成空隙較大的網(wǎng)狀體，密度比水小，所以結的冰會浮在水面上＊7.要數(shù)出一個CO2周圍緊鄰多少個CO2，可以以教科書圖3-12中的任一頂點為體心在其周圍“無隙并置”八個CO2晶胞，周圍緊鄰的CO2分子數(shù)為12個?；蚶镁ОM行數(shù)學計算：與任意頂點CO2緊鄰的CO2是該頂點所處面的面心，共有三個分子。假設以該頂點形成立方體，那么需要八個與此相同的晶胞，那么由3×8=24個緊鄰CO2，但每一個CO2都屬于兩個晶胞，所以總數(shù)應為:24÷2=12個。P72習題7第２課時

《原子晶體》3.2《分子晶體與原子晶體》教學目標

知識與能力1、掌握原子晶體的概念，能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。2、了解金剛石等典型原子晶體的結構特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。〖教學難點重點〗原子晶體的結構與性質的關系復習提問：1、什么是分子晶體？試舉例說明。2、分子晶體通常具有什么樣的物理性質？3、典型的分子晶體有哪些？討論：CO2和SiO2的一些物理性質如下表所示，通過比較判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。熔點沸點干冰〔CO2〕-56.2℃-78.4℃SiO21723℃2230℃狀態(tài)〔室溫〕干冰的晶體結構圖180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅晶體結構示意圖思考1.構成以上晶體的粒子是什么?2.粒子間通過什么樣的作用力聯(lián)系在一起?3.以上晶體結構在整體上有什么共同特點?二.原子晶體原子間以共價鍵相結合而形成的空間網(wǎng)狀結構的晶體(又稱共價晶體)。2、原子晶體的構成微粒和作用力：1、定義：(1)構成微粒是：(2)作用力：注：原子晶體中不存在分子原子共價鍵3、氣化或熔化時破壞的作用力：共價鍵觀察·思考比照分子晶體和原子晶體的數(shù)據(jù)，原子晶體有何物理特性？(1)熔沸點高4、物理特性：原子晶體的熔沸點隨著共價鍵的增強而升高注：5、典型的原子晶體〔1〕某些非金屬單質，如B,Si,Ge,金剛石.〔2〕某些非金屬化合物，如氮化硼(BN)碳化硅〔SiC,俗稱金剛砂〕,二氧化硅晶體,α-Al2O3(2)硬度大(3)難溶于一般溶劑〔4〕一般不導電解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大。碳、硅、鍺原子半徑依次增大，鍵長依次增大，鍵的強度依次減弱。故它們熔點和硬度依次下降。即金剛石＞硅＞鍺學與問1、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？2、“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說法對嗎？為什么？干冰晶體中就含有共價鍵,而它是分子晶體.第3課時

3.2《分子晶體與原子晶體》教學目標

知識與能力了解金剛石等典型原子晶體的結構特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系?！冀虒W難點重點〗原子晶體的結構與性質的關系109o28′共價鍵返回金剛石的晶體結構模型晶體硅的晶體結構模型硅原子思考：〔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？形成怎樣的空間結構？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內？〔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？6、金剛石和二氧化硅的結構特征〔1〕金剛石的結構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，以共價鍵跟4個碳原子結合，形成正四面體，被包圍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，構成一個堅實的，彼此聯(lián)結的空間網(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’〕。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只有一半，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為：1：〔4x?〕=1：2④晶體中最小的碳環(huán)由6個碳組成，且不在同一平面內。⑥12克金剛石中C—C鍵數(shù)為2NASio二氧化硅的晶體結構模型思考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？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2

1molSiO2中含多少molSi—O鍵思考3：SiO2晶體中存在SiO2小分子嗎？SiO2能不能叫做分子式？思考4:在二氧化硅的晶體結構中,最小的環(huán)由幾個原子構成?①每個Si原子周圍結合4個O原子形成4個共價鍵，同時，每個O原子跟2個Si原子相結合形成2個共價鍵。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?！?〕SiO2晶體的結構特征：②1molSiO2中含4molSi—O鍵③SiO2不能叫做分子式在SiO2晶體中④最小的環(huán)是由6個Si原子和6個O原子組成的12元環(huán)。三、晶體類型的判斷方法1、依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷：構成原子晶體的微粒是原子，原子間的作用力是共價鍵，構成分子晶體的微粒是分子，分子之間的作用力是分子間作用力。①熔沸點和硬度；(高：原子晶體；中：離子晶體；低：分子晶體)②熔融狀態(tài)的導電性。有無金屬離子？(有：離子晶體)是否屬于“四種原子晶體”？以上皆否認，那么多數(shù)是分子晶體。2.從組成上判斷〔僅限于中學范圍〕：3.從性質上判斷：③溶解性。分子晶體、原子晶體結構與性質關系的比較構成晶體粒子分子原子分子間作用力共價鍵結構、性質較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導電，局部水溶液導電不導電,個別為半導體相似相溶難溶于常見溶劑資料卡片:P69了解某些原子晶體的熔點和硬度。科學視野：P69-70了解金剛石的單晶的多面體外形和形成?？茖W史話：P71了解誰證明了金剛石是碳？資料卡片：P76一種結晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。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、鱗片狀和致密塊狀。密度2.25g/cm3，化學性質不活潑。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，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識拓展－石墨石墨的晶體結構圖返回石墨1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點為什么很高〔高于金剛石〕？3、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，容易滑動，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結構，碳原子之間存在很強的共價鍵，故熔沸點很高。石墨為混合鍵型晶體?！旌闲途w小結：金剛石、石墨的比較每個環(huán)中正四面體空間網(wǎng)狀六邊形平面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*1/2=36*1/2=36*1/4=3/26*1/3=2練習1、金剛石〔晶體硅結構與此類似〕〔1〕由圖中觀察可知：每個碳原子被相鄰的4個碳原子包圍，以共價鍵跟4個碳原子接個，形成四面體。這些四面體向空間開展，構成一個堅實的、彼此聯(lián)結的空間網(wǎng)狀晶體。每個C-C鍵長相等，鍵角均為109。28`?！?〕晶體中最小環(huán)由____個C組成且不共面。6〔3〕晶體中C原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為：６*１/４：６*１/２＝１：２2、如右圖所示，在石墨晶體的層狀結構中，每一個最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為___，每個碳環(huán)完全擁有C－C數(shù)為___石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長為1.42×10－10m層間距

3.35×10－10m23白球表示硅原子SiO2平面結構3、利用金剛石的結構來推斷SiO2的空間結構SiO2最小的環(huán)有幾個原子組成？金剛石的結構12個〔6個硅6個氧〕4、最近科學家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子，如右圖所示。頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，那么它的分子式是()A．TiCB．Ti4C4，C．Ti14C13D．Ti13C14防止類推中的失誤C5、分析以下物質的物理性質，判斷其晶體類型：A、碳化鋁，黃色晶體，熔點2200℃，熔融態(tài)不導電；________________B、溴化鋁，無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電；________________C、五氟化釩，無色晶體，熔點19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物質A，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導電_____________分子晶體分子晶體原子晶體離子晶體再見四、晶體類型的判斷從組成上判斷〔僅限于中學范圍〕：有無金屬離子？