3.2 课时3 分子晶体 课件 （共20页）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.2 课时3 分子晶体 课件 （共20页）2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-18 20:05:15 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第2节 几种简单的晶体结构模型 课时3
1.了解分子晶体的结构特点及性质；
2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
联想 · 质疑
联想 · 质疑
像碘、干冰、等这些以分子为基本构成微粒的晶体中，分子会如何排列呢
碘晶体
干冰晶体
构成它们的基本微粒是什么？微粒之间靠什么作用力结合
组成微粒：分子
相互作用
分子内：共价键
分子间：分子间作用力
一、分子晶体
1.分子晶体
(1)定义：分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。
构成微粒
微粒间作用力
(2)常见的分子晶体
所有
非金属氢化物
H2O、NH3、CH4
部分
非金属单质
X2、O2、 C60
部分
非金属氧化物
CO2、 SO2、 P4O6
几乎所有的酸
H2SO4、HNO3
绝大多数
有机物
乙醇、蔗糖
2.常见分子晶体的结构
(1)碘晶体
长方体晶胞，每个顶点和面心上各有1个I2分子。晶胞所含分子数 。
结构特点：
4
两种空间取向
(2)二氧化碳晶体结构
结构特点：
正方体晶胞，每个顶点和面心上各有1个I2分子。晶胞所含分子数 。
4
分子间作用力包括：
①范德华力 无方向性和饱和性
② 氢键 具有方向性和饱和性
非密堆积
密堆积
冰中1个水分子周围只有4个水分子
1个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子
(3)冰晶体结构
冰的晶体结构
分子的形状、分子的极性以及分子之间是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。
结构特点：
分子间距比较大，类似蜂巢结构。
(4)苯甲酸晶体结构
交流 · 研讨
交流 · 研讨
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示,通过比较试回答下列问题。
熔点/℃ 沸点/℃ 状态(室温)
CO2 -56.2 -78.4 气态
SiO2 1 723 2 230 固态
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族,为什么CO2晶体的熔、沸点很低,而SiO2晶体的熔、沸点很高
二氧化硅是共价晶体,这类晶体熔、沸点高,硬度大;而二氧化碳属于分子晶体,这类晶体熔、沸点低。
3.分子晶体的物理性质
分子晶体熔、沸点高低的比较
a.组成结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。
b.相对分子质量相等或相近的分子晶体,极性分子间的范德华力大,相应晶体的熔、沸点高。
c.分子间含有氢键的分子晶体,熔、沸点较高。
d.在烷烃的同分异构体中,一般来说,支链数越多,熔、沸点越低。
由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：
①较低的熔、沸点 ②较小的硬度 ③一般都是绝缘体，熔融状态不导电。
离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子
粒子间 的作用
作用力大小 (一般而言)
判断作用 力大小的 参考数据
熔点
四类晶体的比较
阴、阳离子
离子键
较强
原子
共价键
很强
分子
范德华力(氢键)
弱
金属阳离子
和自由电子
金属键
有的较强,有的较弱
离子电荷数、离子半径
键能、键长
(组成、结构相似)相对分子质量
离子半径、离子所带电荷数
较高
高
低
差别较大
归纳
离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
硬度
导热和 导电性
溶解性
延展性
略硬而脆
大
较小
差别较大
不良导体
(熔融后或溶于水导电)
不良导体
不良导体(部分溶于水,电离后导电)
良导体
多数易溶
一般不溶
相似相溶
一般不溶于水,
少数与水反应
差
差
差
优良
联想 · 质疑
联想 · 质疑
实验测定，石墨的熔点高达 3850 ℃，质地很软并且能导电，是非常好的润滑剂。石墨究竟属于哪种类型的晶体呢
石墨的层状结构
根据石墨的晶体结构，
分析石墨具有导电性
和润滑性的原因。
石墨电极
(1)石墨晶体
石墨中的碳原子是sp2杂化,形成平面六元并环结构,因此石墨晶体是层状结构。层内的碳原子通过共价键相连,层间靠范德华力维系，容易滑动。有一个未参与杂化的2p电子,所有的p轨道相互平行而且相互重叠形成遍及整个平面的大π键,使p轨道的电子可在整个碳原子平面中运动,所以石墨有类似金属晶体的导电性。
二、晶体结构的复杂性
既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体，如石墨。
(2)混合型晶体
(3)晶体的复杂性
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的微粒间作用。例如,BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子,Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子。
离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO2 Cl2O7
离子键的 百分数/% 62 50 41 33 都是分子晶体,表明离子键成分的百分数更小
几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)分子晶体内只有分子间作用力。( )
(2)分子晶体的相对分子质量越大,熔、沸点越高。( )
(3)分子晶体中分子间氢键越强,分子越稳定。( )
(4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。( )
(5)水是一种非常稳定的化合物,这是由于水中存在氢键。( )
(6)水和冰中都含有氢键。( )
(7)分子晶体中一定存在范德华力,可能有共价键。( )
【练一练】
2.下列说法中正确的是( )
A.C60汽化和I2升华克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C.NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D.常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体
D
3.根据下表中对应物质的熔点,作出的下列判断中错误的是( )
Na2O NaCl AlF3 AlCl3
920 ℃ 801 ℃ 1 292 ℃ 190 ℃
BCl3 Al2O3 CO2 SiO2
-107 ℃ 2 073 ℃ -57 ℃ 1 723 ℃
A.铝的化合物的晶体中有离子晶体
B.表中只有BCl3和AlCl3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
B
4.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2 SO2;②NH3 PH3;③O3 O2;④Ne Ar;⑤CO N2。
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.202×105 Pa),但它在180 ℃即开始升华。
请回答:
①AlCl3固体是 晶体;
②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 。
在熔融状态下,检测AlCl3是否导电,若不导电则为共价化合物
<
>
>
<
>
分子
分子晶体
定义
晶体结构的复杂性
混合型晶体
石墨晶体
结构特点
物质组成的复杂性
键型过渡——过渡晶体
常见的分子晶体
结构特征
密堆积
非密堆积
物理性质
较低的熔、沸点
较小的硬度
一般都是绝缘体，熔融状态不导电
第2节 几种简单的晶体结构模型 课时3
1.了解分子晶体的结构特点及性质；
2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
联想 · 质疑
联想 · 质疑
像碘、干冰、等这些以分子为基本构成微粒的晶体中，分子会如何排列呢
碘晶体
干冰晶体
构成它们的基本微粒是什么？微粒之间靠什么作用力结合
组成微粒：分子
相互作用
分子内：共价键
分子间：分子间作用力
一、分子晶体
1.分子晶体
(1)定义：分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。
构成微粒
微粒间作用力
(2)常见的分子晶体
所有
非金属氢化物
H2O、NH3、CH4
部分
非金属单质
X2、O2、 C60
部分
非金属氧化物
CO2、 SO2、 P4O6
几乎所有的酸
H2SO4、HNO3
绝大多数
有机物
乙醇、蔗糖
2.常见分子晶体的结构
(1)碘晶体
长方体晶胞，每个顶点和面心上各有1个I2分子。晶胞所含分子数 。
结构特点：
4
两种空间取向
(2)二氧化碳晶体结构
结构特点：
正方体晶胞，每个顶点和面心上各有1个I2分子。晶胞所含分子数 。
4
分子间作用力包括：
①范德华力 无方向性和饱和性
② 氢键 具有方向性和饱和性
非密堆积
密堆积
冰中1个水分子周围只有4个水分子
1个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子
(3)冰晶体结构
冰的晶体结构
分子的形状、分子的极性以及分子之间是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。
结构特点：
分子间距比较大，类似蜂巢结构。
(4)苯甲酸晶体结构
交流 · 研讨
交流 · 研讨
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示,通过比较试回答下列问题。
熔点/℃ 沸点/℃ 状态(室温)
CO2 -56.2 -78.4 气态
SiO2 1 723 2 230 固态
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族,为什么CO2晶体的熔、沸点很低,而SiO2晶体的熔、沸点很高
二氧化硅是共价晶体,这类晶体熔、沸点高,硬度大;而二氧化碳属于分子晶体,这类晶体熔、沸点低。
3.分子晶体的物理性质
分子晶体熔、沸点高低的比较
a.组成结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。
b.相对分子质量相等或相近的分子晶体,极性分子间的范德华力大,相应晶体的熔、沸点高。
c.分子间含有氢键的分子晶体,熔、沸点较高。
d.在烷烃的同分异构体中,一般来说,支链数越多,熔、沸点越低。
由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：
①较低的熔、沸点 ②较小的硬度 ③一般都是绝缘体，熔融状态不导电。
离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
构成晶体 的粒子
粒子间 的作用
作用力大小 (一般而言)
判断作用 力大小的 参考数据
熔点
四类晶体的比较
阴、阳离子
离子键
较强
原子
共价键
很强
分子
范德华力(氢键)
弱
金属阳离子
和自由电子
金属键
有的较强,有的较弱
离子电荷数、离子半径
键能、键长
(组成、结构相似)相对分子质量
离子半径、离子所带电荷数
较高
高
低
差别较大
归纳
离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
硬度
导热和 导电性
溶解性
延展性
略硬而脆
大
较小
差别较大
不良导体
(熔融后或溶于水导电)
不良导体
不良导体(部分溶于水,电离后导电)
良导体
多数易溶
一般不溶
相似相溶
一般不溶于水,
少数与水反应
差
差
差
优良
联想 · 质疑
联想 · 质疑
实验测定，石墨的熔点高达 3850 ℃，质地很软并且能导电，是非常好的润滑剂。石墨究竟属于哪种类型的晶体呢
石墨的层状结构
根据石墨的晶体结构，
分析石墨具有导电性
和润滑性的原因。
石墨电极
(1)石墨晶体
石墨中的碳原子是sp2杂化,形成平面六元并环结构,因此石墨晶体是层状结构。层内的碳原子通过共价键相连,层间靠范德华力维系，容易滑动。有一个未参与杂化的2p电子,所有的p轨道相互平行而且相互重叠形成遍及整个平面的大π键,使p轨道的电子可在整个碳原子平面中运动,所以石墨有类似金属晶体的导电性。
二、晶体结构的复杂性
既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体，如石墨。
(2)混合型晶体
(3)晶体的复杂性
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的微粒间作用。例如,BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子,Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子。
离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO2 Cl2O7
离子键的 百分数/% 62 50 41 33 都是分子晶体,表明离子键成分的百分数更小
几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)分子晶体内只有分子间作用力。( )
(2)分子晶体的相对分子质量越大,熔、沸点越高。( )
(3)分子晶体中分子间氢键越强,分子越稳定。( )
(4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。( )
(5)水是一种非常稳定的化合物,这是由于水中存在氢键。( )
(6)水和冰中都含有氢键。( )
(7)分子晶体中一定存在范德华力,可能有共价键。( )
【练一练】
2.下列说法中正确的是( )
A.C60汽化和I2升华克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C.NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D.常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体
D
3.根据下表中对应物质的熔点,作出的下列判断中错误的是( )
Na2O NaCl AlF3 AlCl3
920 ℃ 801 ℃ 1 292 ℃ 190 ℃
BCl3 Al2O3 CO2 SiO2
-107 ℃ 2 073 ℃ -57 ℃ 1 723 ℃
A.铝的化合物的晶体中有离子晶体
B.表中只有BCl3和AlCl3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
B
4.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2 SO2;②NH3 PH3;③O3 O2;④Ne Ar;⑤CO N2。
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.202×105 Pa),但它在180 ℃即开始升华。
请回答:
①AlCl3固体是 晶体;
②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 。
在熔融状态下,检测AlCl3是否导电,若不导电则为共价化合物
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分子
分子晶体
定义
晶体结构的复杂性
混合型晶体
石墨晶体
结构特点
物质组成的复杂性
键型过渡——过渡晶体
常见的分子晶体
结构特征
密堆积
非密堆积
物理性质
较低的熔、沸点
较小的硬度
一般都是绝缘体，熔融状态不导电