《分子晶體與共價(jià)晶體》素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1.結(jié)合常見(jiàn)的共價(jià)分子的實(shí)例，認(rèn)識(shí)物質(zhì)的構(gòu)成微粒、微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)2．借助分子晶體、共價(jià)晶體等模型認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)1.認(rèn)識(shí)各種晶體可采取對(duì)比的方法，判斷出不同類的晶體構(gòu)成微粒、微粒間的作用與物質(zhì)性質(zhì)的內(nèi)在關(guān)系2．每一類晶體的認(rèn)識(shí)，可以先認(rèn)識(shí)代表物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再推廣到同類晶體知識(shí)導(dǎo)圖

課前·新知導(dǎo)學(xué)分子晶體1．特點(diǎn)(1)構(gòu)成微粒及微粒間的作用力。分子分子間作用力共價(jià)鍵(2)微粒堆積方式。①若分子間作用力只有___________，則分子晶體有分子密堆積特征，即每個(gè)分子周圍最多可以有_____個(gè)緊鄰的分子。②若分子間還含有其他作用力，如________，則每個(gè)分子周圍緊鄰的分子要少于________個(gè)。如冰中每個(gè)水分子周圍只有______個(gè)緊鄰的水分子。范德華力12

氫鍵12

4

2．分子晶體與物質(zhì)的類別物質(zhì)種類實(shí)例所有______________H2O、NH3、CH4等部分______________鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分______________CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的________HNO3、H2SO4、H3PO4等絕大多數(shù)______苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等非金屬氫化物非金屬單質(zhì)非金屬氧化物酸有機(jī)物3．兩種典型分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)(1)干冰。①每個(gè)晶胞中均攤________個(gè)CO2分子，含有________個(gè)原子。②每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為_(kāi)_______個(gè)。(2)冰。①水分子之間的作用力有______________________，但主要是________。②由于氫鍵具有________性，使四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)的______個(gè)相鄰的水分子相互吸引。4

12

12

范德華力、氫鍵氫鍵方向4

水結(jié)冰時(shí)，為什么冰浮在水面上？微思考【答案】水分子間存在氫鍵，當(dāng)水結(jié)冰時(shí)每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引，形成空隙較大的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致冰的密度比水小，所以結(jié)的冰浮在水面上。判斷正誤。(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)(1)僅含非金屬元素的晶體一定是分子晶體。 (

)(2)分子晶體不可能含有離子。 (

)(3)范德華力只存在于分子晶體中。 (

)(4)由于氫鍵的存在，造成水分子比較穩(wěn)定，不易分解。 (

)(5)分子晶體中一定存在共價(jià)鍵。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×共價(jià)晶體1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)構(gòu)成微粒及作用力。原子共價(jià)鍵(2)空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵______結(jié)構(gòu)，不存在______的小分子，是一個(gè)“巨分子”。(3)常見(jiàn)的共價(jià)晶體：①某些單質(zhì)，如金剛石(C)、硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)和灰錫(Sn)等；②某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC，俗稱金剛砂)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。網(wǎng)狀單個(gè)2．典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型

(1)金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①在晶體中每個(gè)碳原子以________個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的________個(gè)碳原子相結(jié)合，形成______________結(jié)構(gòu)。②晶體中碳碳鍵之間的夾角為_(kāi)___________，碳原子采取了______雜化。③最小環(huán)上有______個(gè)碳原子。4

4

正四面體109°28′

sp3

6

(2)SiO2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型

①在晶體中Si原子采取________雜化，正四面體內(nèi)OSi鍵角為_(kāi)___________。②每個(gè)Si原子與______個(gè)O原子形成______個(gè)共價(jià)鍵，________原子位于正四面體的中心，__________原子位于正四面體的頂點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)O原子被______個(gè)硅氧正四面體共用；每個(gè)O原子和______個(gè)Si原子形成______個(gè)共價(jià)鍵，晶體中Si原子和O原子個(gè)數(shù)比為_(kāi)___________。③最小環(huán)上有______個(gè)原子，包括______個(gè)O原子和______個(gè)硅原子。sp3

109°28′

4

4

Si

O

2

2

2

1∶2

12

6

6

(3)晶體硅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①晶體硅是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(類似金剛石結(jié)構(gòu))，其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，其中晶體硅中最小環(huán)為_(kāi)_____元環(huán)。每個(gè)硅原子為_(kāi)_____個(gè)最小環(huán)共有。每個(gè)最小環(huán)平均擁有________個(gè)硅原子。②晶體硅包括______________和______________。硅的單晶體，具有基本完整的____________________的晶體，不同的方向具有不同的性質(zhì)，是一種良好的________________材料。六12

單晶硅多晶硅點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體石墨晶體

碳和硅同一主族，它們的氧化物CO2和SiO2，為什么物理性質(zhì)差異很大？微思考【答案】CO2的晶體是分子晶體，晶體中CO2分子之間通過(guò)范德華力相結(jié)合，每個(gè)CO2分子是由一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成的。SiO2是共價(jià)晶體，硅原子和氧原子之間通過(guò)共價(jià)鍵相互結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體中不存在小分子。判斷正誤。(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)(1)干冰升華的過(guò)程中破壞了共價(jià)鍵。 (

)(2)二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素形成的氧化物，但屬于不同的晶體類型。 (

)(3)分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較低，共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)比較高。 (

)(4)含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體。 (

)(5)SiO2是二氧化硅的分子式。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

(5)×課堂·素養(yǎng)初培任務(wù)一分子晶體與氫鍵素養(yǎng)探源核心素養(yǎng)考查途徑宏觀辨識(shí)與微觀探析通過(guò)對(duì)物質(zhì)的溶解性，熔、沸點(diǎn)高低的分析與比較，考查學(xué)生理論原理與實(shí)際事實(shí)相結(jié)合，而進(jìn)行分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[情境導(dǎo)入]觀察下圖冰和干冰的晶體結(jié)構(gòu)，回答下列問(wèn)題：(1)為什么干冰的熔點(diǎn)比冰低而密度卻比冰大？【答案】冰中水分子間除了范德華力外還有氫鍵作用，而干冰中CO2分子間只有范德華力，所以冰的熔點(diǎn)比干冰高。由于水分子間形成的氫鍵具有方向性，導(dǎo)致冰晶體不具有分子密堆積特征，晶體中有較大的空隙，所以相同狀況下冰的密度較小。由于干冰中CO2分子采取密堆積方式形成晶體，所以干冰的密度較大。(2)干冰升華過(guò)程中破壞共價(jià)鍵嗎？【答案】干冰升華過(guò)程中只破壞范德華力，不破壞共價(jià)鍵。分子晶體與氫鍵易混辨析(1)分子晶體是分子通過(guò)分子間作用力形成的晶體，熔化時(shí)，只破壞分子間作用力而不破壞分子內(nèi)的化學(xué)鍵。(2)少數(shù)以氫鍵作用形成的分子晶體，比一般的分子晶體的熔點(diǎn)高。如含有H—F、H—O、H—N等共價(jià)鍵的分子間可以形成氫鍵，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸、糖等物質(zhì)的熔點(diǎn)相對(duì)較高。[深化理解](3)結(jié)構(gòu)相似且分子之間不含氫鍵而利用范德華力形成的分子晶體，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔點(diǎn)逐漸升高。例如，常溫下Cl2為氣態(tài)，Br2為液態(tài)，而I2為固態(tài)；CO2為氣態(tài)，CS2為液態(tài)。(4)相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近的極性分子構(gòu)成的分子晶體，其熔點(diǎn)一般比非極性分子構(gòu)成的分子晶體的熔點(diǎn)高，如CO的熔點(diǎn)比N2的熔點(diǎn)高。(5)相對(duì)分子質(zhì)量相同的烷烴同分異構(gòu)體，一般支鏈越多，分子間相互作用越弱，熔、沸點(diǎn)越低。如熔、沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。下列有關(guān)冰和干冰的敘述不正確的是 (

)A．干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體B．冰晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子C．干冰比冰的熔點(diǎn)低得多，常壓下易升華D．干冰中CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子【答案】A[典例精練]【解析】干冰晶體中，CO2分子間作用力只是范德華力，采取分子密堆積，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子；冰晶體中水分子間除了范德華力之外還存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性和飽和性，故每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，采取非密堆積的方式，空間利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德華力，冰融化需要克服范德華力和氫鍵，由于氫鍵作用力比范德華力大，所以干冰比冰的熔點(diǎn)低得多，而且常壓下易升華。在學(xué)習(xí)分子晶體后，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下：氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點(diǎn)/℃801712190－68782沸點(diǎn)/℃14651418230571600根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，你認(rèn)為屬于分子晶體的是 (

)A．NaCl、MgCl2、CaCl2

B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部【答案】B【解析】由表中數(shù)據(jù)可知，MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸點(diǎn)較高，故不屬于分子晶體；AlCl3、SiCl4熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體。任務(wù)二分子晶體與共價(jià)晶體的比較素養(yǎng)探源核心素養(yǎng)考查途徑宏觀辨識(shí)與微觀探析通過(guò)對(duì)分子晶體與共價(jià)晶體的組成、性質(zhì)對(duì)比，認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)不同的根本原因是結(jié)構(gòu)的不同；考查學(xué)生對(duì)分子晶體與共價(jià)晶體的識(shí)別能力、典型性質(zhì)的分析與應(yīng)用能力[情境導(dǎo)入]金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型

二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型

(1)分析金剛石、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)模型，判斷共價(jià)晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？【答案】不能。因?yàn)楣矁r(jià)晶體是一個(gè)三維的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體中無(wú)小分子存在。(2)以金剛石為例，說(shuō)明共價(jià)晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？【答案】①構(gòu)成微粒不同，共價(jià)晶體中只存在原子，沒(méi)有小分子。②微粒間的相互作用不同，共價(jià)晶體中原子之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，分子晶體中分子之間的作用是分子間作用力。(3)分析二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型，判斷晶體中最小的環(huán)上有多少個(gè)原子，1molSiO2中Si—O鍵的物質(zhì)的量為多少?！敬鸢浮縎iO2晶體中最小環(huán)上有12個(gè)原子；1molSiO2中含有4molSi—O鍵。1．分子晶體與共價(jià)晶體的比較[深化理解]晶體類型分子晶體共價(jià)晶體定義相鄰分子通過(guò)分子間作用力結(jié)合形成的晶體相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體構(gòu)成微粒分子或原子(稀有氣體)原子微粒間的作用力分子間作用力(氫鍵、范德華力)共價(jià)鍵(極性鍵、非極性鍵)晶體類型分子晶體共價(jià)晶體物理性質(zhì)熔點(diǎn)較低很高硬度較小很大導(dǎo)電性固態(tài)和熔融時(shí)都不導(dǎo)電，但某些分子晶體溶于水能導(dǎo)電，如HCl固態(tài)和熔融時(shí)一般都不導(dǎo)電，但Si、Ge為半導(dǎo)體溶解性相似相溶難溶于一般溶劑影響熔點(diǎn)高低的因素分子間作用力的強(qiáng)弱共價(jià)鍵的強(qiáng)弱典型實(shí)例除共價(jià)晶體外的絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物①某些單質(zhì)：金剛石、晶體硅、硼、鍺、灰錫等。②某些非金屬化合物：SiO2、SiC、BN、Si3N4等2．分子晶體和共價(jià)晶體的判斷方法(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。構(gòu)成共價(jià)晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價(jià)鍵；構(gòu)成分子晶體的微粒是分子或原子(稀有氣體)，微粒間的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷。共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上；而分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低。(3)依據(jù)晶體的硬度與機(jī)械性能判斷。共價(jià)晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷。分子晶體為非導(dǎo)體，但部分溶于水后能導(dǎo)電；共價(jià)晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答硅及其化合物的相關(guān)問(wèn)題。(1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為_(kāi)_________。(2)晶體硅的微觀結(jié)構(gòu)與金剛石相似，晶體硅中Si—Si鍵之間的夾角大小為_(kāi)___________。

[典例精練](3)請(qǐng)?jiān)诳驁D中補(bǔ)充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(部分原子已畫(huà)出)，并進(jìn)行必要的標(biāo)注。(4)根據(jù)下表中三種物質(zhì)(晶體)的熔點(diǎn)回答以下問(wèn)題。簡(jiǎn)要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因：①SiO2和SiCl4：____________________。

②SiCl4和SiF4：____________________。

物質(zhì)SiO2SiCl4SiF4熔點(diǎn)/℃1710－70.4－90.2【答案】(1)1s22s22p63s23p2

(2)109°28′(3)如圖所示

(4)①SiO2是共價(jià)晶體，微粒間作用力為共價(jià)鍵；SiCl4是分子晶體，分子間作用力為范德華力，故SiO2熔點(diǎn)高于SiCl4②SiCl4和SiF4均為分子晶體，分子間作用力均為范德華力，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，可知SiCl4熔點(diǎn)高于SiF4【解析】(2)晶體硅以一個(gè)硅原子為中心，與另外4個(gè)硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以Si—Si鍵之間的鍵角為109°28′。(3)圖中給出的是硅晶體的結(jié)構(gòu)，SiO2晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子，所以只要在上述每?jī)蓚€(gè)硅原子之間畫(huà)一個(gè)半徑比硅原子小的原子，再用實(shí)線連起來(lái)即可。【名師點(diǎn)撥】共價(jià)晶體具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是一個(gè)“巨分子