【高中化学】四类典型晶体的比较及应用 2022-2023学年高二化学 人教版2019选择性必修2.pptx
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1、走进奇妙的化学世界走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修选择性必修2第三章晶体结构与性质第二节 金属晶体与离子晶体构成微粒构成微粒微粒间作用力微粒间作用力常见实例常见实例物理特性物理特性分子晶体分子晶体 H H2 2、COCO2 2 原子晶体原子晶体 SiOSiO2 2 、金刚石金刚石 金属晶体金属晶体 NaNa、FeFe 离子晶体离子晶体 NaClNaCl、CsClCsCl 分子分子原子原子金属阳离子金属阳离子与自由电子与自由电子阴阳离子阴阳离子分子间作用力分子间作用力共价键共价键金属键金属键离子键离子键熔沸点低熔沸点低熔沸点很高,熔沸点很高,难溶难溶 固体固体导电导电固体不导电,固
2、体不导电,融熔导电融熔导电 学习学习 目标目标第第4课时课时 四类典型晶体的比较及应用PART01PART02掌握形成四掌握形成四类典型晶体的作用力与熔沸点的关典型晶体的作用力与熔沸点的关系,提升宏系,提升宏观辨辨识与微与微观探析的化学核心素养。探析的化学核心素养。掌握各掌握各类化学化学键、分子、分子间作用力作用力强弱的本弱的本质原因,能从原因,能从宏宏观与微与微观角度分析、解决角度分析、解决问题一、一、晶体类型的判断晶体类型的判断(4)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。离子晶体的构成微粒是阴、阳离子,微粒间的作用是离子键。(2)共价晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价
3、键。共价晶体的构成微粒是原子,微粒间的作用是共价键。(1)分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。分子晶体的构成微粒是分子,微粒间的作用为分子间作用力。(3)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子,微粒间的作用是金属键。1.依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判断分析:(1)离子晶体与化学键的关系:离子晶体中一定含有离子键,可能含有共价键。注意,可以再细化:离子晶体中一定含有离子键,可能含有极性共价键、非极性共价键、配位键。含有离子键的化合物一定是离子化合物。离子晶体一定是由阴、阳离子构成的,但晶体中可以含有分子,如结
4、晶水合物。离子晶体中一定含有阳离子,但含有阳离子的晶体不一定是离子晶体。(2)分子晶体与分子间作用力及化学键的关系:分子晶体中一定含有分子间作用力。稀有气体形成的晶体是分子晶体,而稀有气体是单原子分子,其晶体中只含有分子间作用力。除稀有气体外的其他分子晶体均含有分子间作用力和分子内共价键。分子晶体中的分子间作用力决定物质的物理性质(如熔点、硬度、溶解性等),而共价键决定分子的化学性质。(3)共价晶体与化学键的关系:共价晶体中一定有共价键,且只有共价键,无分子间作用力。共价晶体一定是由原子构成的,可以是同种元素的原子,也可以是不同种元素的原子。共价化合物形成的晶体可能是共价晶体,也可能是分子晶体
5、。(4)金属氧化物金属氧化物(如如K2O、Na2O2等等)、强碱、强碱(NaOH、KOH等等)和和绝大多数的盐类是离子晶体。绝大多数的盐类是离子晶体。(2)金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。金刚石、晶体硅、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等是共价晶体。(1)大多数非金属单质大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氢化物、非金属氧化物非金属氧化物(除除SiO2等外等外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机除有机盐外盐外)是分子晶体。是分子晶体。(3)金属单质(除汞外)和合金是金属晶体金属单质(除汞外)和
6、合金是金属晶体2.依据物质的分类判断3.根据物质的物理性质判断晶体的类型(1)在常温下呈气态或液态的物质,其晶体应属于分子晶体(Hg除外),如H2O、H2等。对于稀有气体,虽然构成物质的微粒为原子,但应看作单原子分子,因为微粒间的相互作用力是范德华力,而非共价键。(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如:NaCl熔融后电离出Na+和Cl-,能自由移动,所以能导电。(3)有较高的熔点,硬度大,并且难溶于水的物质大多为共价晶体,如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。(4)易升华的物质大多为分子晶体。【易错提醒】判断晶体类型,既可以从结构入手,也可以从物理性质入手:(1)由非金属元素组成的二元
7、化合物不是离子晶体(二元以上未必正确,如NH4Cl、NH4NO3)。(2)熔点在一千摄氏度以下无共价晶体。(3)固态不导电,熔融态导电的是离子晶体。(4)熔点低,能溶于有机溶剂的晶体是分子晶体。(5)金属元素与非金属元素组成的化合物未必都是离子晶体,一般用元素电负性差来判断。组成元素电负性差大于1.7的一般是离子晶体,但不全符合,还与元素化合价有关。(4)离子晶体溶于水及熔融状态时能导电离子晶体溶于水及熔融状态时能导电(2)共价晶体一般为非导体,但硅为半导体共价晶体一般为非导体,但硅为半导体(1)分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质分子晶体为非导体,而分子晶体中的电解质(主要是酸和强极性非金
8、属主要是酸和强极性非金属氢化物氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子,也能导电(3)金属晶体是电的良导体金属晶体是电的良导体4.依据导电性判断例例1 分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型:分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型:(1)碳化铝,黄色晶体,熔点碳化铝,黄色晶体,熔点2 200,熔融状态下不导电,熔融状态下不导电_。(2)溴化铝,无色晶体,熔点溴化铝,无色晶体,熔点98,熔融状态下不导电,熔融状态下不导电_。(3)五氟化钒,无色晶体,熔点五氟化钒,无色晶体,熔点19.5,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等,易溶于乙醇、氯
9、仿、丙酮等_。(4)溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中能导电溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中能导电_。解解题思路题思路晶体的熔点高低、熔融晶体的熔点高低、熔融态能否能否导电及溶解性等性及溶解性等性质相相结合,是判断晶合,是判断晶体体类型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或型的重要依据。共价晶体和离子晶体的熔点都很高或较高,两者最大的差异是熔融高,两者最大的差异是熔融态的的导电性不同。一般共价晶体熔融性不同。一般共价晶体熔融态不不导电,离子晶体熔融,离子晶体熔融时或水溶液都能或水溶液都能导电。共。共价晶体和分子晶体的区价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点有很大差异。一般共价晶体和分
10、子晶体熔主要在于熔、沸点有很大差异。一般共价晶体和分子晶体熔融状融状态时都不能都不能导电。另外易溶于一些有机溶。另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征之一。往往也是分子晶体的特征之一。共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 离子晶体离子晶体练1.分析下列物质的物理性质,判断其晶体类型。(1)碳化铝,黄色晶体,熔点2 200,熔融态不导电:_。(2)溴化铝,无色晶体,熔点98,熔融态不导电:_。(3)五氟化矾,无色晶体,熔点19.5,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等:_。(4)溴化钾,无色晶体,熔融时或溶于水中都能导电:_。(5)SiI4:熔点120.5,沸点287.4,易水解:_。(6
11、)硼:熔点2 300,沸点2 550,硬度大:_。(7)硒:熔点217,沸点685,溶于氯仿:_。(8)锑:熔点630.74,沸点1 750,导电:_。共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体练练2下列各组物质中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是下列各组物质中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是()ACaCl2和和NaOH B碘、氖碘、氖CCO2和和H2ODCCl4和和KClCA项都是离子晶体,都是离子晶体,CaCl2只有离子只有离子键,NaOH既有离子既有离子键又又有共价有共价键;B项都是分子晶体,碘分
12、子中有共价都是分子晶体,碘分子中有共价键,氖分子中无化学分子中无化学键;C项都是分子晶体,只有极性共价都是分子晶体,只有极性共价键;D项CCl4是分子晶体,含有共价是分子晶体,含有共价键,KCl是离子晶体,含有离子是离子晶体,含有离子键。练练3美国科学杂志曾报道:在美国科学杂志曾报道:在40 GPa的高压下的高压下,用激光加热到用激光加热到1 800 K,人人们成功制得了共价晶体们成功制得了共价晶体CO2,下列对该物质的推断一定不正确的是下列对该物质的推断一定不正确的是()A该共价晶体中含有极性键该共价晶体中含有极性键B该共价晶体易汽化该共价晶体易汽化,可用作制冷材料可用作制冷材料C该共价晶体
13、有很高的熔点该共价晶体有很高的熔点、沸点沸点D该共价晶体硬度大,可用作耐磨该共价晶体硬度大,可用作耐磨材料材料二、二、物质熔点、沸点高低的比较物质熔点、沸点高低的比较1.首先看物质状态首先看物质状态一般情况下,一般情况下,固体固体液体液体气体气体2.其次看物质所属晶体类型其次看物质所属晶体类型一般情况下,一般情况下,共价共价晶体晶体离子晶体离子晶体分子晶体。分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等金属的熔、沸点很高,金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等金属的熔、沸点很高,汞、铯等金属的熔、沸点很低。汞、铯等金属的熔、沸点很低。例如例如:SiO2 NaCl I2 练习练习:二氧化硅晶体
14、比干冰熔点二氧化硅晶体比干冰熔点 原因原因是是 高高 二氧化硅二氧化硅共价共价原子原子晶体晶体,干冰干冰属于分子晶体属于分子晶体 结构粒子:分子,结构粒子:分子,分子间的分子间的作用:是氢键或范德华力)作用:是氢键或范德华力)A.氢键:含氢键:含N-H,O-H,F-H键的分子之间产生的一种静电作用。键的分子之间产生的一种静电作用。B.范德华力:是分子之间普遍存在的相互作用力范德华力:是分子之间普遍存在的相互作用力C.影响范德华力大小的因素:影响范德华力大小的因素:相对分子质量越大相对分子质量越大 分子的极性越大分子的极性越大解释范德华力越强范德华力越强3.同种类型晶体的熔、沸点的比较同种类型晶
15、体的熔、沸点的比较分子晶体分子晶体:分子晶体分子晶体:看是否含有看是否含有氢键氢键有分子间氢键的熔沸点高有分子间氢键的熔沸点高有相同的有相同的分子间分子间氢键,看氢键的个数,氢键,看氢键的个数,个数越多,熔沸点越高个数越多,熔沸点越高比较比较范德华力范德华力组成和结构相似,相对分子质量越大,熔沸点越高组成和结构相似,相对分子质量越大,熔沸点越高比较比较分子极性分子极性相对分子质量相近,分子极性越大,熔沸点越高。相对分子质量相近,分子极性越大,熔沸点越高。同分异构体的同分异构体的支链越多支链越多,熔、沸点,熔、沸点越低越低。根据根据下面图下面图中信息,解释图中曲线的形状中信息,解释图中曲线的形状
16、为什么为什么为什么为什么H H2 2O O的沸点比的沸点比的沸点比的沸点比H H2 2S S高高高高?为什么为什么H2S,H2Se,H2Te沸点依次升高沸点依次升高?液态时液态时H2O分子分子之间存在氢键之间存在氢键,而而H2S分子之间只存在范德华力分子之间只存在范德华力2 3 4 5 1007550250-25-50-75-100-125-150-175沸点()CH4SiH4GeH4SnH4H2OH2SH2SeH2Te周期数分子分子之间之间无无氢键氢键,组成组成和结构相似,相对分子质量越大,熔沸点越高和结构相似,相对分子质量越大,熔沸点越高 结构粒子:结构粒子:非金属原子,非金属原子,原子之
17、间作用:原子之间作用:共共价键价键 共价键共价键键长越短键长越短 共价键键能越大共价键键能越大键越牢固该物质熔点越高例如:金刚石比晶体硅熔点高,因为C-C比Si-Si键长短,键能大。常见的原子晶体有:常见的原子晶体有:金刚石,晶体金刚石,晶体Si,碳化硅(碳化硅(SiC),氮化硅氮化硅(Si3N4),二氧化硅二氧化硅,氮化硼等,氮化硼等3.同种类型晶体的熔、沸点的比较同种类型晶体的熔、沸点的比较共价晶体:共价晶体:共价晶体:共价晶体:晶体的熔、沸点高低取决于晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。共价键的键长和键能。键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。键长越短,键能越大,
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