【化学】2023-2024学年鲁科版选择性必修二 分子晶体　晶体结构的复杂性课件.pptx

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1、第第3课时分子晶体晶体结构的复杂性课时分子晶体晶体结构的复杂性课程标准1了解分子晶体结构与性质的关系。2了解分子晶体与共价晶体、离子晶体、金属晶体的构成微粒及微粒间作用力的区别。3能根据分子晶体晶胞确定晶体的组成并进行相关计算。学法指导1.通过学习教材中碘、干冰等晶体结构模型，认识分子晶体的构成微粒及微粒间的相互作用。2根据分子间作用力大小，推断分子晶体的熔、沸点高低。3通过学习石墨等晶体结构，认识晶体结构的复杂性。知识点一分子晶体1.分子晶体的结构分子分子间作用力2分子晶体与物质类型的关系类型实例绝大多数_H2O、NH3、CH4等部分_卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有

2、气体等部分_CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等多数_的晶体 苯、乙醇等氢化物非金属单质非金属氧化物有机物3.典型分子晶体的结构分析碘晶体干冰晶体冰晶体晶胞或结构类型结构分析(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。(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_。(1)水分子之间的主要作用力是_，当然也存在_。(2

3、)_有方向性，它的存在迫使在_的每个水分子与_方向的_个相邻水分子互相吸引。每个顶点和面上4范德华力立方每个顶点和面上412分子间作用力不断裂氢键范德华力氢键四面体中心四面体顶角44.分子晶体的物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的_相结合，因此一般熔点_，硬度_。(2)对组成和结构_，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力_，熔、沸点_。分子间作用力较低较小相似增大升高微点拨分子间只存在范德华力的分子晶体，服从紧密堆积排列原理；分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性、饱和性，故不服从紧密堆积排列原理。学思用1判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。

4、(1)二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体类型。()(2)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。()(3)冰与水共存物属于混合物。()(4)冰与二氧化硅的晶体类型相似。()(5)分子晶体一般熔点较低、硬度较小。()2下列各组晶体都属于化合物组成的分子晶体是()AH2O、O3、CCl4BCCl4、(NH4)2S、H2O2CSO2、SiO2、CS2DP2O5、CO2、H3PO4答案：D解析：A项，O3为单质；B项，(NH4)2S为离子晶体；C项，SiO2为共价晶体。知识点二晶体结构的复杂性1.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，每个C原子与其他3

5、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、_导电用途制造_、_、_、原子反应堆中的中子减速剂等层状六边大sp2120范德华力共价键范德华力金属键混合型高易电极润滑剂铅笔芯2晶体的复杂性(1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同微粒间作用。例如：BaTiO3含有一种_和_，它是一种重要的压电材料。近年来，一类与BaTiO3结构类似的有机

6、/无机杂化材料在光电材料领域获得突破。Ca5(PO4)3OH含有一种_和_，是人体和动物骨骼的主要无机成分。(2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是，原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。阴离子多种阳离子阳离子多种阴离子微点拨不同晶体类型的熔、沸点高低规律一般为共价晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高(如钨)，有的很低(如汞)。学思用1判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)分子晶体和共价晶体的构成微粒相同。()(2)石墨属于共价晶体。()(3)分子晶体和共价晶体受热熔化时克服微粒间作用力相同。()(4)石墨晶体中的碳原子的成

7、键方式和金刚石中相同。()(5)由于微观粒子间的作用存在键型过渡，很多晶体属于过渡晶体。()2在硼酸B(OH)3分子中，硼原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中硼原子杂化轨道类型及分子间的主要作用力分别是()Asp范德华力Bsp2范德华力Csp2氢键Dsp3氢键答案：C关键能力课堂探究提升点一四种典型晶体类型的比较1.四种晶体类型的结构与性质类型项目离子晶体共价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)金属键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

8、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3410)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)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断共价晶体：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共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN

9、、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，常在数百至1000多度；共价晶体熔点很高，常在1000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。互动探究问题1NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硅各属于什么晶体？哪种晶体在熔融状态下能导电？提示：NaCl、二氧

10、化碳、白磷、二氧化硅分别属于离子晶体、分子晶体、分子晶体、共价晶体。在熔融状态下能导电的是NaCl。问题2为什么液态水变为冰时，体积膨胀，密度减小？提示：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。典例示范典例1已知下列晶体的部分性质，其晶体类型判断正确的是()选项性质晶体类型A碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融状态下不导电，晶体不导电离子晶体B溴化铝，无色晶体，易溶于水，熔融状态下不导电共价晶体C硼：熔点2300，沸点2550，硬度大，不溶于常见溶剂金属晶体D三氯化铁，沸点315，易溶于水，

11、易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂分子晶体答案：D素养训练训练1下列物质发生变化时，所克服的微粒间相互作用属于同种类型的是()A液溴和苯分别受热变为气体B干冰升华和氯化铵受热分解C二氧化硅和铁分别受热熔化D食盐和葡萄糖分别溶解在水中答案：A提升点二晶体熔、沸点的比较1.不同类型晶体熔、沸点的比较一般来说，共价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)共价晶体一般来说，对结构相似的共价晶体来说，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

12、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。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

13、强，金属熔、沸点越高。如AlMgNa。3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。互动探究C60结构，又称为巴基球、足球烯，它是一个由60个碳原子结合形成的稳定分子，英国化学家哈罗德沃特尔克罗托勾画出的C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，将其命名为富勒烯。科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试据此回答下列几个问题：问题1N60的溶解性是什么？晶体类型是什么？提示：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

14、一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂。问题2N60与N2的熔点谁的更高？稳定性呢？提示：由于分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以N60的熔点高于N2。N2分子以NN结合，N60分子中只存在NN，而NN比NN牢固得多。典例示范典例2下表给出了几种物质的熔点：下列判断错误的是()A铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有BCl3和干冰是分子晶体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物质Na2ONaClAlF3AlCl3熔点/9208011291190物质BCl3Al2O3(刚玉)干冰SiO2熔点/10720

15、45571713答案：B素养训练训练2下列各组物质中，按熔点由低到高排列的是()AO2、I2、HgBCO2、KCl、SiO2CAl、Mg、NaDNaCl、KCl、RbCl答案：B解析：A项，熔点：固体液体气体，故熔点：I2HgO2；B项，熔点：共价晶体离子晶体分子晶体，故熔点：SiO2KClCO2；C项，金属键：AlMgNa，故 熔 点：AlMgNa；D项，晶 格 能：NaCl KClRbCl，故 熔 点：NaClKClRbCl。课 堂 总 结知识导图误区警示1常见晶体中原子成键数目2.晶胞结构中最小环上的原子数目3.金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅晶体中最小环的顶点上的原子均被12个最小环所

16、共用，二氧化硅晶体中最小环上的每个氧原子被6个最小环所共用。晶体名称金刚石晶体硅二氧化硅白磷石墨1mol晶体中共价键2molCC2molSiSi4molSiO6molPP1.5molCC晶体名称金刚石 晶体硅二氧化硅碳化硅石墨最小环上原子个数6个C6个Si6个Si6个O3个C3个Si6个C随堂检测强化落实1分子晶体具有的本质特征是()A组成晶体的基本构成微粒是分子B熔融时不导电C晶体内微粒间以分子间作用力相结合D熔点一般比共价晶体低答案：C解析：分子晶体的熔、沸点较低，硬度较小，导致这些性质特征的本质原因是基本构成微粒间的相互作用范德华力及氢键相对于化学键来说是极其微弱的。2下列各组晶体物质中

17、，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()SiO2和SO3金刚石和白磷CO2和SO2晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮硫黄和单质碘ABCD答案：C解析：属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子构成，晶体中不存在化学键。3下列物质的熔点高低顺序中，正确的是()A金刚石晶体硅二氧化硅碳化硅BCI4CBr4CCl4CH4CMgOH2ON2O2D金刚石生铁纯铁钠答案：B4(双选)美国LawrenceLiremore国家实验室(LLNL)的科学家成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关

18、于CO2的共价晶体说法正确的是()ACO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体B在一定条件下CO2共价晶体转化为分子晶体是化学变化CCO2的共价晶体和分子晶体具有相同的物理性质D在CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个C原子相结合答案：BD5(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“”或“”)。CO2_SO2；NH3_PH3O3_O2；Ne_Ar；CO_N2。(2)已知AlCl3的熔点为190(2.202105Pa)，但它在180即开始升华。请回答：AlCl3固体是_晶体；设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_。分子测其熔融状态下是否导电，若不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物