选修三 第三章 晶体结构与性质学案.docx

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1、第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识一晶体与非晶体.观察分析以下物质的结构模型，回答以下问题:晶体的内部微粒排列非晶体的内部微粒排列晶体内部、非晶体的内部微粒排列各有什么特点？由上述分析可知：晶体：原子在空间按一定规律呈 排列构成的固体物质。如金刚石、食盐、干冰等。非晶体：原子的排列相对 排布的固体物质。如橡胶、玻璃、松香等。1 .晶体的性质晶体具有。它是指在适当条件下可以自发地呈现多面体外形的性质。它是晶体 中结构微粒在微观空间呈现 的宏观表象。晶体具有固定的熔点。晶体具有。它是指在不同的方向上表现出不同的物理性质，如强度、导热 性、光学性质等。例如：蓝晶石（A12O3SO2）在不同方向上的

2、硬度是丕回的。2 .得到晶体途径：“盐成卤水，暴晒日中，即成方印，洁白可爱”，说明结晶可获得晶体。熔融态物质气态物质的 均可得到晶体。【归纳总结】晶体与非晶体的特征和性质晶体非晶体结构特征（本质区别）结构微粒（）有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性( )( )熔、沸点( )不固定某些物理 性质各向异性各向同性二者区别方法间接方法看是否有固定的熔、沸点科学方法对固体进行X-射线衍射实验第1页共10页对于同一类型的晶体 原子晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱,原子半径越小,键长越短,键能越 大，共价键越强,熔点越高。分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关

3、,同时 还要考虑分子极性及是否存在氢键。【练习】3.以下物质的晶体直接由原子构成的一组是（）C02SiCh晶体Si白磷氨基乙酸固态HeA. B.C. D.以下晶体性质的比拟中不正确的选项是（）A.熔点：金刚石碳化硅,晶体硅B.沸点：NH3PH3C.硬度：白磷冰二氧化硅D.熔点：SiI4SiBr4SiCl4【当堂检测】.氮化硼（BN）是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优良特性，以下各组物质 熔化时，所克服的微粒间作用与氮化硼熔化时克服的微粒间作用都相同的是（）A.硝酸钠和金刚石B.晶体硅和水晶C.冰和干冰D.苯和蔡.固体熔化时，必须破坏非极性共价键的是（）A.冰 B.晶体硅 C.澳 D

4、.二氧化硅.以下晶体性质的比拟中，正确的选项是（）A.熔点：单质硫磷晶体硅B.沸点：NH3H2OHFC.硬度：白磷冰二氧化硅D.熔点：SiI4SiBr4SiCl4.以下事实能说明刚玉（AI2O3）是一种原子晶体的是（）AbO3是两性氧化物硬度很大它的熔点为2 045 几乎不溶于水自然界 中的刚玉有红宝石和蓝宝石A.B.C.D.现有两组物质的熔点数据如表所示：（DA组属于 晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是 o（2）B组中HF熔点反常是由于 o（3）B组晶体不可能具有的性质是硬度小水溶液能导电固体能导电 液体状态能导电A组B组金刚石：3 550 HF： -83 晶体硅：1 410 HC1： -

5、115 晶体硼：2 300 HBr： -89 二氧化硅：1710 cHI： -51 第10页共10页【练习】1.晶体与非晶体的本质差异是（）A.有无各向异性B.有无一定的几何外形C.有无固定熔点D.构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列2.非晶硅光电薄膜产业的研发成长，在转换效率上，已逐渐接近于多晶硅太阳能电池，发电 本钱仅为多晶硅的三分之一。预计非晶硅光电薄膜产业的增长速率，将比多晶硅太阳能产业 更为快速，非晶硅薄膜技术将成为今后太阳能电池的市场主流。以下图中a、b是两种硅的局部结构，请指出哪种是晶体硅，哪种是非晶硅？b： o有关晶体常识的相关说法中正确的选项是 0A.玻璃是非晶

6、体B.固体粉末都是非晶体C.晶体内部质点具有有序性，有固定的熔、沸点和各向异性D.区别晶体和非晶体最有效的方法是通过X-射线衍射实验（3）以下有关说法正确的选项是 oA.玛瑙与水晶的化学成分不同B.雪花是由水蒸气直接转变而成的固体，雪花可能属于晶体C.不同的雪花外形不同，都可认为是晶体D.石英玻璃与水晶均属于晶体二晶胞1 .由于晶体的微粒在微观空间中是呈现有规律的周期性排列，因此，在描述晶体在微观空间 里原子的排列时，常从晶体微观空间里“截取” 一个具有代表性的基本单元。描述 叫做晶胞。（2）习惯上晶胞都是 o晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元，在它的上下左右前后 地排列着无数晶胞，而且所有

7、晶胞的形状及其内部含有的原子种数、个数及几何排列都是完全 的。2 .晶胞中微粒个数的计算（均摊法）计算一个晶胞中实际拥有的微粒数，常用均摊法。即某个粒子为&个晶胞所共有，那么该粒子 的!属于这个晶胞。长方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算：处于顶点上的粒子，同时为一个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞。第2页共10页处于棱边上的粒子，同时为一个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞。处于晶面上的粒子，同时为一个晶胞所共有，每个粒子有属于该晶胞。处于晶胞内部的粒子，那么属于该晶胞。非长方体（正方体）晶胞中粒子数视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形, 其顶点（1个碳原子）被三个六边形共

8、有，每个六边形占1/1。（3）团簇分子、纳米颗粒是独立分子/原子，不用均摊。【练习】3.现有甲、乙、丙（如以下图）三种晶体的晶胞（甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶 胞的中心），可推知：甲品胞中x与y的个数比是,乙晶胞中a与b的个数比是,丙晶胞中有 个c离子，有 个d离子。4.现有四种晶体，其构成粒子（均为单原子核粒子）排列方式如以下图所示，其化学式正确的选项是小结:小结:【当堂检测】.关于晶体的自范性，以下表达正确的选项是（）A.破损的晶体能够在固态时自动变成规那么的多面体B.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块C.圆形容器中结出的冰是圆形的表达了晶体的自范性D.由玻璃

9、制成规那么的玻璃球表达了晶体的自范性.云母属于晶体，用烧热的钢条去接触涂有薄薄一层石蜡的云母片的反面时，熔化了的石蜡 呈现椭圆形，这是因为（）A.云母是热的不良导体，传热不均匀第3页共10页B.石蜡是热的不良导体，传热不均匀C.石蜡具有各向异性，不同的方向导热性不同D.云母具有各向异性，不同的方向导热性不同.某晶体晶胞如下图，那么该晶体的化学式为()A. XYZB. X2Y4ZC. XY4ZD. X4Y2Z.以下图中是两种不同的物质的熔化曲线，以下说法中正确的选项是()a是晶体 b是晶体 a是非晶体 b是非晶体A.B.C.D.某晶体的晶胞结构如以下图所示。X()位于立方体顶点，Y(O)位于立方

10、体中心。试分析：(1)晶体中每一个Y同时吸引着 个X,每个X同时吸引着 个Y, 、该晶体的化学式是。晶体中在每个X周围与它最接近且距离相等的X共有 个。(3)晶体中距离最近的2个X分别与1个Y形成的两条线的夹角为 o第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体-分子晶体1 .概念：分子间通过 结合形成的晶体，分子内以共价键结合(除稀有气体)。2 .分子晶体的物理性质.分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、 沸点，密度,硬度较小，较易熔化和挥发。1 .分子晶体熔、沸点高低的比拟规律(1)分子晶体分子间作用力，物质熔、沸点，反之;具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常

11、 O(2)相似相溶原理判断以下结论的正误，正确的划“，错误的划“X”第4页共10页组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高（）组成和结构不相似的物质（相对分子质量相近），分子极性越大，其熔、沸点就越高（）煌、卤代煌、醇、醛、竣酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高（ ） 组成和结构不相似的物质，不能用相对分子质量大小比拟分子间作用力的大小（）3.分子晶体在固态和熔融状态均不存在自由离子，因而不能导电，易溶于水的电解质在水中 全部或局部电离而能够导电,不溶于水的物质或易溶于水的非电解质不能导电。【归纳总结】分子晶体的物理特性分子晶体具有熔、沸

12、点较低,硬度较小,固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的 物质、常温下呈液态的物质（除汞外）、易升华的固体物质都属于分子晶体。分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大,分子晶体的熔、沸点 越高,硬度越大。【练习】1.以下物质，按沸点降低顺序排列的一组是（）A. HF、 HCk HBr、 HIB. F2 Cl2 Br2 I2C. H2O、H2S、H2Se H2Te D. CI4 CBr4 CC14 CF42.以下性质符合分子晶体特点的是（）熔点1 070 C,易溶于水，水溶液能导电熔点1。.31 ,液态不导电，水溶液能导电能溶于CS2，熔点112.8C,沸点444.6 熔点

13、97.81 C质软,导电,密度为0.97 gcm - 3A.B.C.D.二干冰和冰的晶体结构1 .干冰晶胞结构如下图，观察分析其结构模型，回答以下问题：构成干冰晶体的结构微粒是，微粒间的相互作用力是 O（2）从结构模型可以看出：干冰晶体是一种 结构每8个C02分子构成立方体，在六个面的中心又各占据1个C02分子。每个C02分子周围，离该分子最近且距离相等的C02分子有 个。每个晶胞中有 个C02分子。2 .冰晶体的结构如以下图所示。根据冰晶体的结构，回答以下问题：构成冰晶体的结构微粒是,微粒间的相互作用力是第5页共10页（2）在冰的晶体中，由于水分子之间存在具有方向性的氢键,迫使在四面体中心的

14、每个水分子 与四面体顶角方向的 相邻水分子相互吸引，这样的排列使冰晶体中的水分子的空 间利用率不高，留有相当大的空隙。3 .干冰和冰的比拟晶体分子间作用 力结构特点外观硬度熔点密度干冰范德华力1个分子周 围紧邻12 个分子相似相似（小）干冰比冰低干冰比冰大冰范德华力、氢键1个分子周围紧邻4个 分子【归纳总结】分子晶体的理解分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。如：干冰、碘晶体、冰等。构成 分子晶体的粒子只有分子。常见的典型的分子晶体有所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；局部非金属单质，如卤素、。2、S8、C6。等;局部非金属氧化物，如CO?、SO：,、PQ。等；几乎所有的酸；绝大多

15、数有机物的晶体。两种典型的分子晶胞干冰型 堆积特征：分子密堆积；冰型 堆积特征：四面体型。【练习】1.以下各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（）A. NH3 HD、 C10H8 B. PCb、 CO2、 H2SO4C. SO2、SiC)2、P2O5 D. CCI4、NazS、H2O2 2.水分子间可通过氢键彼此结合而形成（氏0），在冰中值为5,即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体，如下图为（H2O）5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体，即冰。以下有关表达正确的选项是（）A. 1 mol冰中含有4 moi氢键 B.1 mol冰中含有4义5 mol氢键C

16、.平均每个水分子只含有2个氢键D.平均每个水分子只含有士个氢键小结：第6页共10页【当堂检测】1.以下有关分子晶体的说法中一定正确的选项是()A.分子内均存在共价键C.分子间一定存在氢键2.干冰熔点很低是由于()A. C02是非极性分子C. C02化学性质不活泼B.分子间一定存在范德华力D.其结构一定为分子密堆积B. C=0键的键能很小D. C02分子间的作用力较弱3. SiCl4的分子结构与CC14相似，对其进行的以下推测不正确的选项是()A. Si4晶体是分子晶体A. Si4晶体是分子晶体B.常温、常压下SiC14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

17、高于CC14.如图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键A. 2B. 4C. 8D. 12. (1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。F2与其他卤素单质反响可以形成卤素互化物，例如C1F3、B#3等。反响Cl2(g) + 3F2(g)=2ClF3(g) ”=313kJmoL, FF 键的键能为 159 kJ.moP1, ClCl 键的键能为 242 kJ-mol-1,那么CIF3中C1F键的平均键能为 kJ-moPL CIF3的熔、沸点比BrF3的(填“高”或“低”第7页共10页第2课时原子晶体

18、-原子晶体的概念及其性质.金刚石的晶体结构模型如右图所示。回答以下问题：在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子 相结合，形成正四面体结构,这些正四面体向空间开展，构成彼此 联结的立体网状结构。晶体中相邻碳碳键的夹角为109。28，碳原子采取了辿杂化。(3)最小环上有S个碳原子。(4)晶体中C原子个数与CC键数之比为1 ： 2o(5)晶体中CC键键长很短,键能很大,故金刚石的硬度很大,熔点很高。1 .通过以上分析，总结原子晶体的概念概念：相邻原子间以 相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体，称为原子晶体。构成微粒：原子晶体中的微粒是，原子与原子之间的作用力是。常见的原子晶体：常

19、见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等;某些非金属化 合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiCh)等。 如图二氧化硅的结构：每个硅原子都采取 杂化，以生个共价单键与生个氧原子结合，每个氧原子与个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结 构，硅、氧原子个数比为1 : 2。晶体中最小的环为6个硅原子、S个氧原子组成的至元环。由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：熔、沸点很高,硬度太，一般丕导电，在溶于溶剂。【归纳总结】原子晶体的特点 构成原子晶体的微粒是度壬，其相互作用力是共价键。(2)原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数

20、比关系，不是分子式。【练习】1.关于SiCh晶体的表达中，正确的选项是()A.通常状况下，60 gsic)2晶体中含有的分子数为Na(Na表示阿伏加德罗常数)B. 60 gsiCh晶体中，含有2Na个SiO键C.晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点D. SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子2.金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原 子交替以共价单键相结合。金刚砂属于 晶体。金刚砂的熔点比金刚石的熔点 O第8页共10页金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合 个碳原子，其中键角是 O金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环

21、上有 个硅原子。(4)碳、硅原子均采取 杂化。二原子晶体和分子晶体比拟1.填写下表晶体类型原子晶体分子晶体概念相邻原子间以共价键相结合而 形成的空间立体网状结构的晶 住分子间以分子间作用力相结合 的晶体组成微粒原子分子微粒间作用力共价键分子间作用力物理性质熔、沸点高，硬度大，不溶于常 见的溶剂，不导电，个别为半导 体熔、沸点较低，硬度较小，局部 溶于水，不导电，局部溶于水导 电熔化时破坏 的作用力破坏共价键一定破坏范德华力，有时还破坏 氢键，如冰熔化实例金刚石、二氧化硅等冰、干冰等2,硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化 合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为 o(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中SiSi键之间的夹角大小约为 o下表列有三种物质(晶体)的熔点：物质SiO2SiCl4SiF4熔点/1 710-70.4-90.2简要解释熔点产生差异的原因：SiCh 和 SiCL： ；SiCL 和 SiF。o3.怎样从原子结构的角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？【归纳总结】晶体熔、 沸点和硬度的比拟方法先判断晶体类型。主要依据构成晶体的微粒及其微粒间的作用力。对于不同类型的晶体, 一般来说，原子晶体的熔、沸点高于分子晶体,原子晶体的硬度大王分子晶体。第9页共10页