高二化學(xué)《分子晶體與原子晶體》

第二節(jié)分子晶體與原子晶體

教學(xué)目標(biāo)1.掌握分子晶體的概念、構(gòu)成微粒、微粒間的作用、物理性質(zhì)、常見(jiàn)的分子晶體。2.理解分子晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系。3.掌握典型分子晶體干冰晶胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能力目標(biāo)1.培養(yǎng)空間想像能力和進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)”的客觀規(guī)律。教學(xué)重、難點(diǎn)1.理解分子晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系?；貞?1、利用分?jǐn)偡ㄓ?jì)算晶胞中粒子數(shù)目第1課時(shí)體心：1面心：

1/2棱邊：

1/4頂點(diǎn)：1/8觀察與思考：

以下兩種晶體有什么共同點(diǎn)？碘晶體結(jié)構(gòu)干冰晶體結(jié)構(gòu)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(nèi)原子間以共價(jià)鍵結(jié)合1.定義：只含分子的晶體，叫做分子晶體。如干冰、冰等共價(jià)化合物結(jié)合表格和已有知識(shí),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(diǎn)和沸點(diǎn)，易升華；(3)一般都是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。有些在水溶液中可以導(dǎo)電.(2)較小的硬度；②.分子晶體熔化時(shí)一般只破壞分子間作用力,不破壞化學(xué)鍵,也有例外,如S8注:①.分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高(相對(duì)分子質(zhì)量,分子極性,氫鍵)5、典型的分子晶體：〔5〕絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體：〔1〕所有非金屬氫化物：〔2〕局部非金屬單質(zhì):〔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(jié)構(gòu)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(gè)〕干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖冰中１個(gè)水分子周圍有４個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)氫鍵具有方向性分子的非密堆積6、分子晶體結(jié)構(gòu)特征〔1〕密堆積有分子間氫鍵——?dú)滏I具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當(dāng)大的空隙.這種晶體不具有分子密堆積特征。如：HF、NH3、冰〔每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子〕?！?〕非密堆積

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

2Mg+CO2====2MgO+C點(diǎn)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(jì)初的英國(guó)化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為Cl2·8H20的水合物晶體。20世紀(jì)末，科學(xué)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?dú)怏w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(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”………科學(xué)視野：天然氣水合物—一種潛在的能源1.分子晶體：由分子構(gòu)成。小結(jié):

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(diǎn)、升華、硬度很小等3.常見(jiàn)分子晶體分類：4.分子晶體結(jié)構(gòu)特征〔１〕分子密堆積〔每個(gè)分子周圍有12個(gè)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(zhì)，(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(jī)物的晶體。1、以下物質(zhì)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(xí)2、干冰氣化時(shí)，以下所述內(nèi)容發(fā)生變化的是A、分子內(nèi)共價(jià)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(jié)合而成〔H2O〕n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)如圖：試分析：①1mol冰中有mol氫鍵？②H2O的熔沸點(diǎn)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(kāi)始結(jié)冰？2氫鍵

由于氫鍵的方向性，使冰晶體中每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)的4個(gè)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(jié)的冰會(huì)浮在水面上＊7.要數(shù)出一個(gè)CO2周圍緊鄰多少個(gè)CO2，可以以教科書(shū)圖3-12中的任一頂點(diǎn)為體心在其周圍“無(wú)隙并置”八個(gè)CO2晶胞，周圍緊鄰的CO2分子數(shù)為12個(gè)?；蚶镁ОM(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算：與任意頂點(diǎn)CO2緊鄰的CO2是該頂點(diǎn)所處面的面心，共有三個(gè)分子。假設(shè)以該頂點(diǎn)形成立方體，那么需要八個(gè)與此相同的晶胞，那么由3×8=24個(gè)緊鄰CO2，但每一個(gè)CO2都屬于兩個(gè)晶胞，所以總數(shù)應(yīng)為:24÷2=12個(gè)。P72習(xí)題7第２課時(shí)

《原子晶體》3.2《分子晶體與原子晶體》教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)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(jié)構(gòu)特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系?！冀虒W(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)〗原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、什么是分子晶體？試舉例說(shuō)明。2、分子晶體通常具有什么樣的物理性質(zhì)？3、典型的分子晶體有哪些？討論：CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。熔點(diǎn)沸點(diǎn)干冰〔CO2〕-56.2℃-78.4℃SiO21723℃2230℃狀態(tài)〔室溫〕干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖思考1.構(gòu)成以上晶體的粒子是什么?2.粒子間通過(guò)什么樣的作用力聯(lián)系在一起?3.以上晶體結(jié)構(gòu)在整體上有什么共同特點(diǎn)?二.原子晶體原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體(又稱共價(jià)晶體)。2、原子晶體的構(gòu)成微粒和作用力：1、定義：(1)構(gòu)成微粒是：(2)作用力：注：原子晶體中不存在分子原子共價(jià)鍵3、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：共價(jià)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(diǎn)高4、物理特性：原子晶體的熔沸點(diǎn)隨著共價(jià)鍵的增強(qiáng)而升高注：5、典型的原子晶體〔1〕某些非金屬單質(zhì)，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(dǎo)電解釋：結(jié)構(gòu)相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大。碳、硅、鍺原子半徑依次增大，鍵長(zhǎng)依次增大，鍵的強(qiáng)度依次減弱。故它們?nèi)埸c(diǎn)和硬度依次下降。即金剛石＞硅＞鍺學(xué)與問(wèn)1、怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？2、“具有共價(jià)鍵的晶體叫做原子晶體”。這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？干冰晶體中就含有共價(jià)鍵,而它是分子晶體.第3課時(shí)

3.2《分子晶體與原子晶體》教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與能力了解金剛石等典型原子晶體的結(jié)構(gòu)特征，能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。〖教學(xué)難點(diǎn)重點(diǎn)〗原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系109o28′共價(jià)鍵返回金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型晶體硅的晶體結(jié)構(gòu)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(gè)C與多少個(gè)C成鍵？形成怎樣的空間結(jié)構(gòu)？每個(gè)碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個(gè)？最小碳環(huán)由多少個(gè)碳原子組成？它們是否在同一平面內(nèi)？〔2〕在金剛石晶體中，C原子個(gè)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(jié)構(gòu)特征〔1〕金剛石的結(jié)構(gòu)特征在金剛石晶體里①每個(gè)碳原子都采取SP3雜化，被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵跟4個(gè)碳原子結(jié)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(kāi)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的，彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。③金剛石晶體中所有的C—C鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等〔109°28’〕。⑤晶體中每個(gè)C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的奉獻(xiàn)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(gè)碳組成，且不在同一平面內(nèi)。⑥12克金剛石中C—C鍵數(shù)為2NASio二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)模型思考1：在SiO2晶體中每個(gè)硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個(gè)？每個(gè)氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個(gè)？在SiO2晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是多少？在SiO2晶體中每個(gè)硅原子連接有幾個(gè)共價(jià)鍵？每個(gè)氧原子連接有幾個(gè)共價(jià)鍵？硅原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)數(shù)之比是多少？氧原子個(gè)數(shù)與Si－O共價(jià)鍵個(gè)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(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)由幾個(gè)原子構(gòu)成?①每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，同時(shí)，每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子相結(jié)合形成2個(gè)共價(jià)鍵。實(shí)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(jié)構(gòu)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(gè)Si原子和6個(gè)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(gòu)成原子晶體的微粒是原子，原子間的作用力是共價(jià)鍵，構(gòu)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(diǎn)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(dǎo)電性。有無(wú)金屬離子？(有：離子晶體)是否屬于“四種原子晶體”？以上皆否認(rèn)，那么多數(shù)是分子晶體。2.從組成上判斷〔僅限于中學(xué)范圍〕：3.從性質(zhì)上判斷：③溶解性。分子晶體、原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的比較構(gòu)成晶體粒子分子原子分子間作用力共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)較小較大較低很高固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電，局部水溶液導(dǎo)電不導(dǎo)電,個(gè)別為半導(dǎo)體相似相溶難溶于常見(jiàn)溶劑資料卡片:P69了解某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度。科學(xué)視野：P69-70了解金剛石的單晶的多面體外形和形成?？茖W(xué)史話：P71了解誰(shuí)證明了金剛石是碳？資料卡片：P76一種結(jié)晶形碳，有天然出產(chǎn)的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質(zhì)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(xué)性質(zhì)不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強(qiáng)熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤(rùn)滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識(shí)拓展－石墨石墨的晶體結(jié)構(gòu)圖返回石墨1、石墨為什么很軟？2、石墨的熔沸點(diǎn)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(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，所以石墨很軟。石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故熔沸點(diǎn)很高。石墨為混合鍵型晶體?！旌闲途w小結(jié)：金剛石、石墨的比較每個(gè)環(huán)中正四面體空間網(wǎng)狀六邊形平面層狀共價(jià)鍵共價(jià)鍵與范德華力６個(gè)原子不同面６個(gè)原子同面４３6*1/2=36*1/2=36*1/4=3/26*1/3=2練習(xí)1、金剛石〔晶體硅結(jié)構(gòu)與此類似〕〔1〕由圖中觀察可知：每個(gè)碳原子被相鄰的4個(gè)碳原子包圍，以共價(jià)鍵跟4個(gè)碳原子接個(gè)，形成四面體。這些四面體向空間開(kāi)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的、彼此聯(lián)結(jié)的空間網(wǎng)狀晶體。每個(gè)C-C鍵長(zhǎng)相等，鍵角均為109。28`?！?〕晶體中最小環(huán)由____個(gè)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(jié)構(gòu)中，每一個(gè)最小的碳環(huán)完全擁有碳原子數(shù)為_(kāi)__，每個(gè)碳環(huán)完全擁有C－C數(shù)為_(kāi)__石墨中C－C夾角為120☉，C－C鍵長(zhǎng)為1.42×10－10m層間距

3.35×10－10m23白球表示硅原子SiO2平面結(jié)構(gòu)3、利用金剛石的結(jié)構(gòu)來(lái)推斷SiO2的空間結(jié)構(gòu)SiO2最小的環(huán)有幾個(gè)原子組成？金剛石的結(jié)構(gòu)12個(gè)〔6個(gè)硅6個(gè)氧〕4、最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)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(zhì)的物理性質(zhì)，判斷其晶體類型：A、碳化鋁，黃色晶體，熔點(diǎn)2200℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電；________________B、溴化鋁，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)98℃，熔融態(tài)不導(dǎo)電；________________C、五氟化釩，無(wú)色晶體，熔點(diǎn)19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物質(zhì)A，無(wú)色晶體，熔融時(shí)或溶于水中都能導(dǎo)電_____________分子晶體分子晶體原子晶體離子晶體再見(jiàn)四、晶體類型的判斷從組成上判斷〔僅限于中學(xué)范圍〕：有無(wú)金屬離子？