2018_2019学年高中化学第3章第3节第2课时分子晶体课件鲁科版选修3201911071249.pptx

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1、第3章 第3节 原子晶体与分子晶体1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引概念分子间通过 结合形成的晶体构成微粒_微粒间的作用力物理性质(1)分子间以 相结合，分子晶体熔化时克服 ，不破坏共价键，一般具有 的熔点、沸点和 的硬度， 的挥发性。(2)组成和结构相似，晶体中不含氢键的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越 ，熔、沸点越一、分子晶体的结构与性质 基础知识导学答案分子间作用力1.概念与物理性质分子分子间作用力较弱的分子间作用力分子间作用力较低较小较强强高答案2.分子

2、晶体与物质的类别物质种类实例所有_H2O、NH3、CH4等部分_卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分_CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的_HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数_苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物的晶体答案3.微粒堆积方式分子间作用力堆积方式实例范德华力分子采用如C60、干冰、I2、O2范德华力、氢键分子不采用如冰密堆积密堆积答案议一议所有分子晶体中是否均存在化学键？答案答案不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键，如N2、H2O、SO2等分子内部都有共价键，而稀有气体为单原子分子，分子内部

3、无化学键，分子之间以范德华力结合，所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。二、典型分子晶体的结构分析答案1.碘晶体(1)碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的 各有1个I2分子，每个晶胞中有_个I2分子。(2)I2分子之间以 结合。每个顶点和面心上4范德华力答案2.干冰晶体(1)干冰晶胞是结构，在它的 各有1个CO2分子，每个晶胞中有 个CO2分子。(2)每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有 个。(3)干冰晶体中分子之间通过 相结合，熔化时分子内的化学键_。面心立方每个顶点和面心上412范德华力不断裂答案3.冰晶体(1)水分子之间的主要作用力是 ，当然也存在 。(2) 有方向性，它的存

4、在迫使在 的每个水分子与_方向的 个相邻水分子互相吸引。氢键范德华力四面体中心四面体顶角氢键4答案议一议1.为什么液态水变为冰时，体积膨胀，密度减小？答案答案冰晶体中主要是水分子依靠氢键而形成的，因氢键具有一定的方向性，使水分子间的间距比较大，有很大空隙，比较松散。所以水结成冰后，体积膨胀，密度减小。2.干冰和碘易升华的原因是什么？乙醇与甲醚的相对分子质量相等，为什么乙醇的沸点高于甲醚？答案答案碘和干冰的分子间以较弱的范德华力结合；乙醇分子间存在氢键，分子间作用力强，甲醚分子间不存在氢键，分子间作用力弱，所以乙醇的沸点高于甲醚。答案三、石墨晶体晶体模型结构特点(1)石墨晶体是 结构，在每一层内

5、，每个C原子与其他3个C原子以共价键结合，形成无限的 形平面网状结构。每个C原子还有1个未参与杂化的2p轨道并含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的 键。(2)C原子采取 杂化，CC键之间的夹角为。(3)层与层之间以 结合层状六边大sp2120范德华力答案晶体类型石墨中既含有 ，又有，同时还有的特性，因此石墨属于 晶体物理性质熔点 、质软、 导电共价键范德华力金属键混合键型高易答案答案答案石墨晶体为层状结构，同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构，CC键的键长比金刚石中CC键的键长短，键能大，所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的

6、大键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨沿层的平行方向能导电。议一议1.石墨晶体不属于原子晶体，但石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨晶体为什么具有导电性？返回答案2.石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的C原子数和CC键数各是多少？每一层中碳原子数与CC键数之比为多少？答案答案23 23石墨层状结构中每个C原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个 C原子，所以每个正六边形占有C原子数目为 62个。每个CC键为2个正六边形所共用，所以平均每个正六边形拥有3个CC键。所以每一层中碳原子数与CC键数之比为23。一、四种晶体类型的比较 重点难点探究1.四种晶体类型的结构与性质类型项目离

7、子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(范德华力或氢键)金属离子和自由电子之间的强烈相互作用溶解性多数易溶 一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良确定作用力强弱的一般判断方法晶格能键长(原子半径)组成结构相似时，比较相对分子质量离子半径、价电子数熔、沸点较高很高较低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆很大较小差别较大导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体2.晶体类型的判断方法(1)依

8、据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断原子晶体：原子共价键；分子晶体：分子分子间作用力；离子晶体：离子离子键；金属晶体：金属阳离子和自由电子金属键。(2)依据物质的分类判断常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；分子晶体：大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)；离子晶体：金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类；金属晶体：金属单质与合金。(3)依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，

9、常在数百至1 000余度；原子晶体熔点很高，常在1 000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点很低。(4)依据导电性判断原子晶体：一般不导电；分子晶体：若不是电解质：固态、液态不导电、溶于水(不反应) 不导电若是电解质：固态、液态不导电，溶于水导电离子晶体：固态不导电，熔融或溶于水导电；金属晶体：固态或熔融均导电。(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；离子晶体硬度较大或较硬、脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。关键提醒并不是所有的分子晶体中都有化学键。如稀有气体晶体的构成微粒是单原子分子，不存在化学

10、键。在分子晶体中，分子内原子间以共价键结合(稀有气体除外)，相邻分子间靠分子间作用力结合。解析答案例1 下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的是_。物质性质X熔点为10.31 ，液态不导电，水溶液导电Y易溶于CCl4，熔点为11.2 ，沸点为44.8 Z常温下为气态，极易溶于水，溶液pH7W常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体M熔点为1 170 ，易溶于水，水溶液导电N熔点为97.81 ，质软，导电，密度为0.97 gcm3解析解析分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。所有在常温下呈气态、液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。M的熔点高，肯

11、定不是分子晶体；N是金属钠的性质；其余X、Y、Z、W均为分子晶体。答案答案X、Y、Z、W变式训练1 下列数据对应物质的熔点，据此作出下列判断中错误的是()解析答案Na2ONaClAlF3AlCl3920 801 1 292 190 BCl3Al2O3CO2SiO2107 2 073 57 1 723 A.铝的化合物的晶体中有离子晶体B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体解析解析由表可知：AlCl3、BCl3、CO2是共价化合物且形成分子晶体；SiO2是原子晶体；其他是离子晶体。答案答案B解题反思利用各类晶体的

12、特征性质可以推断晶体的类型。二、晶体熔、沸点的比较1.不同类型晶体熔、沸点的比较一般来说，原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体(除少数外)分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯、镓等。2.同种类型晶体熔、沸点的比较(1)原子晶体一般来说，对结构相似的原子晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。(2)分子晶体组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2Br2Cl2F2；SnH4GeH4SiH4CH4。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，范德华力越大，熔、沸点越高

13、。如CON2。同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷异戊烷新戊烷。若分子间存在氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HFHI；NH3PH3；H2OH2Te。(3)离子晶体一般来说，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点就越高。如NaClCsCl；MgOMgCl2。(4)金属晶体金属阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，其金属键越强，金属熔、沸点越高。如AlMgNa。(1)某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。如MgO(2 800 )SiO2(1 713 )。(2)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。(3

14、)个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。如钨(3 410 ) SiO2(1 713 )。(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。关键提醒解析答案例2 参考下表中物质的熔点，回答有关问题。物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点/995801755651801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点/90.470.45.212070.449.536.215(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，

15、随着_的增大，_增大，故熔、沸点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为一般_比_熔点高。解析解析分析表中物质及熔点规律，将物质晶体类型合理分类，由同类晶型熔点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。答案答案(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型离子晶体分子晶体解题反思晶体熔、沸点比较的两个“首先”(1)晶体熔、沸点比较时应先分析晶体类型。(2)分子晶体熔、沸点比较时应先判断分子间是否存在氢键。变式训练2 Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：解析答案氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K1 2661 53418

16、3(1)解释表中氟化物熔点差异的原因：_。解析解析先比较不同类型晶体的熔点，NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。 NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4的熔点要高解析答案_。解析解析再比较相同类型晶体的熔点。Na的半径比Mg2半径大，Na所带电荷数小于Mg2，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。 因为Mg2的半径小于Na的半径且Mg2所带电荷数多，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强

17、度，故MaF2的熔点大于NaF氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K1 2661 534183(2)硅在一定条件下可以与Cl2反应生成SiCl4，试判断SiCl4的沸点比CCl4的_(填“高”或“低”)，理由是_。解析解析SiCl4和CCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，SiCl4的分子间作用力大于CCl4的分子间作用力，故SiCl4的熔点高于CCl4的熔点。氟化物NaFMgF2SiF4熔点/K1 2661 534183SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，高范德华力大，因此沸点高返回解析答案1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()A.分子内均存在共价

18、键B.分子间一定存在范德华力C.分子间一定存在氢键D.其结构一定为分子密堆积 随堂达标检测解析答案解析解析稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D选项也是错误的。答案答案B2.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()A.SiCl4晶体是分子晶体B.常温、常压下S

19、iCl4是气体C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D.SiCl4的熔点高于CCl4解析答案解析解析由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力大，熔、沸点比CCl4高。在常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与CCl4的结构相似，也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。答案答案B3.下列说法中正确的是()A.C60汽化和I2升华克服的作用力不相同B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同

20、，它们的熔点相近C.NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键D.常温下TiCl4是无色透明液体，熔点23.2 ，沸点136.2 ，所以TiCl4 属于分子晶体D解析答案解析解析C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高。4.下列物质的熔点高低顺序，正确的是()A.金刚石晶体硅碳化硅B.KNaLiC.NaBrNaClNaFD.CI4CBr4CCl4CH4D解析答案解析解析A项，键能：CCCSiSiSi，故熔点：金刚石碳化硅晶体硅；B项，金属键：LiNaK，故熔点：LiNaK；C项，晶格能：NaFNaClNaBr，故熔点：NaFNa

21、ClNaBr；D项，相对分子质量：CI4CBr4CCl4CH4，故熔点：CI4CBr4CCl4CH4。5.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是()A.N60易溶于水B.N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度C.N60的熔点高于N2D.N60的稳定性比N2强解析答案解析解析 C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此A、B项错误，C项正确；N2分子以N

22、N结合，N60分子中只存在NN，而N N比NN 牢固得多，所以D项错误。答案答案C6.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：解析答案回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。解析解析金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形成的，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互为同素异形体。同素异形体(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。解析答案解析解析金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。sp3

23、sp2(3)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。解析答案解析解析C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合键型晶体。分子混合键型(4)石墨晶体中，层内CC键的键长为142 pm，而金刚石中CC键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC间的_共价键，而石墨层内的CC间不仅存在_共价键，还有_键。解析答案解析解析在金刚石中只存在CC间的键；石墨层内的CC间不仅存在键，还存在键。(5)C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为_g(用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。解析答案解析解析C60晶体为面心立方结构，所以每个C60晶胞有4个C60分子，所以一个C60晶胞质量 。(6)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。解析答案返回(7)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_NA个(NA为阿伏加德罗常数的值)解析答案解析解析由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键，故每个碳原子相当于形成( 4)个单键，则1 mol硅中可形成2 mol SiSi单键。2