12/9/2023新課標人教版選修三《物質結構與性質》第三章晶體結構與性質第二節(jié)分子晶體與原子晶體思考為什么冰容易融化，干冰、碘容易升華？它們的結構是怎樣的？為什么冰浮在水面上，而干冰卻沉入水底？觀察與思考：

以下兩種晶體有什么共同點？碘晶體結構干冰晶體結構熔化通常無需破壞化學鍵，也有例外,如S81.概念：分子間以分子間作用力結合而成的晶體2.構成粒子:分子3.粒子間相互作用：分子間作用力4.氣化或熔化時破壞的作用力：分子間作用力結合表格和已有知識,分析:分子晶體有哪些物理特性？為什么?思考與交流5.物理特性：(1)熔點、沸點較低，易升華；分子間作用力越大,熔沸點越高受相對分子質量、分子極性、氫鍵的影響(2)硬、密度??；(3)固態(tài)或熔融狀態(tài)不導電；(4)溶解性遵循“相似相溶〞原理6、典型的分子晶體：〔5〕絕大多數(shù)有機物的晶體：〔1〕所有非金屬氫化物：〔2〕局部非金屬單質:〔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

分子間只有范德華力，無氫鍵時：每個分子與12個分子緊鄰

配位數(shù)：12如：C60、干冰、I2、O2。7.分子晶體的結構特征〔1〕密堆積分子的密堆積〔與每個分子距離最近的相同分子共有12個〕氧〔O2〕的晶體結構碳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〕干冰的晶體結構圖碘的晶體結構圖由此可見，每個碘分子周圍有

個碘分子12當分子間有氫鍵時氫鍵具有方向性,使晶體中的空間利率不高,留有相當大的空隙.這種晶體不具有分子密堆積特征。配位數(shù)：大大降低如：HF、NH3、冰〔每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子〕?！?〕非密堆積冰中１個水分子周圍有４個水分子冰的結構氫鍵具有方向性思考：1mol冰周圍含有有多少mol氫鍵？思考：冰中１個水分子周圍有４個水分子形成什么空間構型？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世紀初的英國化學家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學式為Cl2·8H20的水合物晶體。20世紀末，科學家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。這種晶體的主要氣體成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰〞………科學視野：天然氣水合物—一種潛在的能源學科網(wǎng)科學視野天然氣水合物——一種潛在的能源8.比較分子晶體熔沸點的上下方法(1)看狀態(tài)：一般來說固體>液體>氣體(2)組成和結構相似:相對分子質量大,熔沸點高如：O2>N2，HI>HBr>HCl。(3)分子間氫鍵:熔沸點升高H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3(4)相對分子質量相近:分子極性越大熔、沸點越高(5)同系物:C原子越多,熔沸點越高(6)同分異構體:支鏈越多,熔沸點越低1.以下屬于分子晶體的性質的是〔〕A.熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電B.能溶于CS2，熔點112.8℃，沸點444.6℃C.熔點1400℃，可做半導體材料，難溶于水D.熔點97.81℃，質軟，導電，密度0.97g/cm-3B2.以下屬于分子晶體的一組物質是〔〕A、CaO、NO、COB、CCl4、H2O2、HeC、CO2、SO2、NaClD、CH4、O2、Na2OB3.以下有關分子晶體熔點的上下表達中，正確的選項是〔〕。A、Cl2>I2B、SiCl4>CCl4C、NH3<PH3D、C(CH3)4>CH3(CH2)2CH3B4、支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是()A.氮原子不能形成陽離子B.銨離子不能單獨存在C.常溫下，氨是氣態(tài)物質D.氨極易溶于水

C5、以下物質屬于分子晶體的化合物是〔〕A、石英B、硫磺C、干冰D、食鹽C6、干冰氣化時，以下所述內容發(fā)生變化的是A、分子內共價鍵B、分子間作用力C、分子鍵距離D、分子間的氫鍵BC7、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A思考與交流CO2和SiO2的一些物理性質如下表所示，通過比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

碳元素和硅元素處于元素周期表中同一主族，為什么CO2晶體的熔、沸點很低，而SiO2晶體的熔沸點很高？二、原子晶體1.概念：原子間以共價鍵相結合而形成的空間網(wǎng)狀結構晶體2.構成粒子：中性原子3.粒子間作用：共價鍵4.熔化時破壞的作用力:共價鍵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、沸點高5.物理特性：原子晶體的熔沸點隨著共價鍵的增強而升高注：(2)硬度大(3)難溶于一般溶劑〔4〕一般不導電〔硅是半導體〕6.結構特征：空間網(wǎng)狀結構，不存在單個小分子解釋：結構相似的原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大。碳、硅、鍺原子半徑依次增大，鍵長依次增大，鍵的強度依次減弱。故它們熔點和硬度依次下降。即金剛石＞硅＞鍺學與問1、怎樣從原子結構角度理解金剛石、硅和鍺的熔點和硬度依次下降？2、“具有共價鍵的晶體叫做原子晶體〞。這種說法對嗎？為什么？干冰晶體中就含有共價鍵,而它是分子晶體.7.常見的原子晶體(1)Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族某些非金屬單質如：金剛石〔C〕、晶體硅(Si)、晶體硼〔B〕、晶體鍺(Ge)等〔2〕Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族元素之間某些化合物碳化硅〔SiC〕晶體、氮化硼〔BN〕晶體〔3〕Ⅲ、Ⅳ、ⅤA族元素某些氧化合物二氧化硅〔SiO２〕晶體、Al2O3109o28′金剛石的晶體結構示意圖154pm鍵能：347.7kJ/mol熔點：大于35500C硬度：很大金剛石的晶胞晶體結構晶胞示意圖金剛石的晶胞12/9/202310:04AM金剛石晶體結構1.每個碳原子處于四個碳原子構成的四面體中心2.碳原子以SP3雜化軌道與相鄰4原子形成共價鍵3.晶體中的最小環(huán)為6元環(huán)4.每個碳原子被12個6元環(huán)共用5.每個C-C鍵被6個六元環(huán)共有6.每個環(huán)平均占有的C原子數(shù)為1/2

，占有C-C鍵數(shù)為17.C原子數(shù)與C-C鍵數(shù)之比為1:28.1mol金剛石中含有的C-C共價鍵2mol9.每個晶包中占有8個C原子晶體硅的晶體結構模型硅原子與金剛石的結構相同180o109o28′SiO共價鍵二氧化硅的晶體結構模型

思考：1、在SiO2晶體中每個硅原子周圍緊鄰的氧原子有多少個？2、每個氧原子周圍緊鄰的硅原子有多少個？3、在SiO2晶體中硅原子與氧原子個數(shù)之比是多少？4、在SiO2晶體中每個硅原子連接有幾個共價鍵？5、每個氧原子連接有幾個共價鍵？1.每個Si原子處于四個O原子構成的四面體中心，稱硅氧四面體2.每個O原子與兩個Si原子形成共價鍵，稱為氧橋3.晶體中的最小環(huán)為12元環(huán)，環(huán)上有6個Si6個O原子4.每個Si原子被12個元環(huán)共用5.每個O原子被6個六元環(huán)共有6.每個環(huán)平均占有的Si原子數(shù)為1/2

，占有O原子數(shù)為17.Si原子數(shù)與O原子數(shù)之比為1:2，化學式為SiO2，而不是分子式8.1molSiO2中含有的Si-O共價鍵4mol9.每個晶胞中占有8個SiO2晶體Si晶體SiO2SiO2晶胞一種結晶形碳，有天然出產的礦物。鐵黑色至深鋼灰色。質軟具滑膩感，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，化學性質不活潑。具有耐腐蝕性，在空氣或氧氣中強熱可以燃燒生成二氧化碳。石墨可用作潤滑劑，并用于制造坩鍋、電極、鉛筆芯等。知識拓展－石墨石墨的晶體結構圖返回C原子采取sp2雜化層內共價鍵、層間范德華力層內電子自由移動可導電石墨中C－C夾角為：1200，C－C鍵長：1.42×10－10m層間距：

3.35×10－10m石墨及其結構〔混合型晶體〕空間層狀結構空間結構俯視圖每一最小環(huán)擁有碳原子數(shù):2每一最小環(huán)擁有C－C數(shù):3思考：〔1〕石墨為什么很軟？〔2〕石墨的熔沸點為什么很高？石墨的熔點為什么高于金剛石？〔3〕石墨屬于哪類晶體？石墨為層狀結構，各層之間是范德華力結合，容易滑動，所以石墨很軟。它們都有很強的C-C共價鍵。在石墨中各層均為平面網(wǎng)狀結構，碳原子之間存在很強的共價鍵〔大π鍵〕，C-C鍵長比金剛石的短，鍵的強度大，故其熔點金剛石高。石墨為混合鍵型晶體。熔點（℃）沸點（℃）石墨36524827金剛石35504827小結：金剛石、石墨的比較項目金剛石石墨晶體形狀晶體中的鍵或作用力由最少碳原子形成環(huán)的形狀與個數(shù)碳原子成鍵數(shù)

鍵的平均數(shù)

原子的平均數(shù)每個環(huán)中正四面體空間網(wǎng)狀六邊形平面層狀共價鍵共價鍵與范德華力６個原子不同面６個原子同面４３6*1/6=16*1/2=36*1/12=1/26*1/3=26、科學視野〔1〕金剛石〔2〕天然金剛石的形成高溫、高壓、長時間在地幔中形成的。〔3〕金剛石的人工合成①高壓合成②低壓合成資料摩氏硬度-刻劃硬度用標準礦物刻劃物質的外表所得硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅氧化鋁石英硅鍺熔點／℃3900300027002030171014101211硬度°109．59．5976．56．0小結判斷晶體類型的方法1、依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷：構成原子晶體的微粒是原子，原子間的作用力是共價鍵，構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。2、依據(jù)物質的分類判斷3、依據(jù)晶體的熔點判斷：原子晶體的熔點高，一般在1000℃以上，分子晶體的熔點低，常在幾百度以下甚至更低4、依據(jù)導電性判斷：分子晶體為非導體，局部分子溶于水能導電，原子晶體多為非導體，有些為半導體，如：硅、鍺5、依據(jù)硬度和機械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小練習(1)金剛石①每個C周圍有個C，圍成空間圖形C的雜化軌道類型是。這些正四面體向空間開展，構成一個堅實的，彼此聯(lián)結的空間網(wǎng)狀晶體。②C原子與碳碳鍵之比為〔〕③最小碳環(huán)為〔〕且不共面④一個C-C鍵被個環(huán)共用，每個環(huán)平均有個C-C鍵⑤一個C原子被個環(huán)共用，每個環(huán)平均有個C原子4正四面體SP3雜化1：2六元環(huán)6121/21

⑥金剛石是

晶胞，一個晶胞中平均含有

個原子。面心立方8晶體硅結構與金剛石相似，鍵長不同〔2〕SiO2原子晶體①每個Si周圍有個O,每個O周圍有個Si②Si周圍的Si圍成空間圖形③1molSiO2中共價鍵為〔〕mol④最小環(huán)上有〔〕個原子⑤每個Si被個環(huán)共用，每個氧被個環(huán)共用⑥每個最小環(huán)平均擁有個Si個O原子42正四面體4121261/21zxxkw練習1、下列各組物質的晶體中，化學鍵的類型相同，晶體的類型也相同的是（）A、SO2和SiO2B、CO2和H2OC、BN和HClD、CCl4和KClB2、下列物質的晶體直接由原子構成的一組是（）①CO2②SiO2③晶體Si④白磷⑤氨基乙酸⑥Fe⑦Na2O⑧固態(tài)HeA、①②③④⑤⑥⑦⑧B、②③④⑥⑧C、②③⑧D、①②⑤⑦⑧C3、C60、金剛石和石墨的結構模型如以下圖所示〔石墨僅表示出其中的一層〕〔1〕C60、金剛石和石墨三者互為；〔2〕固態(tài)時，C60屬于〔填“離子〞、“原子〞或“分子〞〕；A、同分異構體B、同素異形體C、同系物D、同位素〔3〕硅晶體的結構跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是NA個。硅、氧原子形成的最小環(huán)上氧原子的數(shù)目是；〔4〕石墨層狀結構中，平均每個正六邊形占有個碳原子。B分子2625.、分析以下物質的物理性質，判斷其晶體類型：A、碳化鋁，黃色晶體，熔點2200℃，熔融態(tài)不導電；________________B、溴化鋁，無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電；________________C、五氟化釩，無色晶體，熔點19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_______________D、物質A，無色晶體，熔融時或溶于水中都能導電_____________分子晶體分子晶體原子晶體離子晶體例1.氮化硅〔Si3N4〕是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛用途，它屬于原子晶體

B.分子晶體

C.金屬晶體

D.離子晶體答案：A

例2碳化硅〔SiC〕的一種晶體具有類似金剛石的結構，其中C原子和S原子的位置是交替的。在以下三種晶體①金剛石

②晶體硅

③碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是

〔

〕A.①③②

B.②③①

C.③①②

D.②①③分析：C與Si同為IVA族元素，它們的相似性表現(xiàn)在金剛石是原子晶體，晶體硅，碳化硅也是原子晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟钁赟i與C之間。三種原子晶體，空間結構相似，熔點決定于它們的鍵長與鍵能，故熔點從高到低分別是金剛石、碳化硅、晶體硅。答案：A例3、單質硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)

金剛石晶體硅晶體硼熔點>382316832573沸點510026282823硬度107.09.5〔1〕晶體硼的晶體類型屬于________晶體，理由是___________________?！?〕晶體硼結構單元是由硼原子組成的正二十面體，其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點，每個頂點上各有1個B原子。通過視察圖形及推算，此晶體結構單元由_____個硼原子構成。其中B—B鍵的鍵角為_______。分析：晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體Si和金剛石之間，而金剛石和晶體Si均為原子晶體，B與C相鄰與Si處于對角線處，那么晶體硼也為原子晶體