新课标人教版选修3第三章第二节分子晶体和原子晶体（PPT）[上学期]
文档属性
| 名称 | 新课标人教版选修3第三章第二节分子晶体和原子晶体（PPT）[上学期] |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 676.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2006-10-25 20:33:00 | ||
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文档简介
课件45张PPT。2 、分子晶体和原子晶体一、分子晶体 １、概念
分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。
构成分子晶体的粒子是分子，
粒子间的相互作用是分子间作用力 ．分子晶体有哪些物理特性,为什么？思考与交流 由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：
① 较低的熔点和沸点
② 较小的硬度。
③ 一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。2.分子晶体的物理特性(1)所有非金属氢化物： H2O, H2S, NH3, CH4, HX
(2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60
(3) 部分非金属氧化物: CO2, SO2, N2O4, P4O6, P4O10
(4) 几乎所有的酸： H2SO4, HNO3, H3PO4
(5) 大多数有机物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体〖思考1〗是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？
不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。〖思考2〗为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？
由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。
由于分子间作用力特别是氢键的方向性，导致晶体冰中有相当大的空隙，所以相同状况下体积较大
由于CO2分子的相对分子质量>H2O，所以干冰的密度大。4.晶体分子结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）
（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ）分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个 ）由此可见，与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 。分子的密堆积干冰的晶体结构图冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律
分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。
因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。（1）组成和结构相似的物质，
___________________________________ 烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。
分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸点反常。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。分子量越大，熔沸点越高。（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，______________。如沸点：正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“____________________”的顺序。熔沸点越低邻位 > 间位 > 对位笼状化合物 CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。????????????????????????????【思考与交流】１.概念：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体．
构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。二．原子晶体（共价晶体）金刚石 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？ 在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的:
（1）熔点和沸点高
（2）硬度大
（3）一般不导电
（4）且难溶于一些常见的溶剂 2.原子晶体的物理特性 原子晶体具备以上物理性质的原因:
____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式____________
原因___________________原子晶体中存在较强的共价键不易被破坏。否原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。3.常见的原子晶体
某些非金属单质：
金刚石（C）、晶体硅(Si)、
晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等
某些非金属化合物：
碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体、109o28′金刚石的晶体结构示意图共价键180o109o28′Sio二氧化硅的晶体结构示意图共价键 在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成? 二氧化硅晶体中最小环由十二个原子构成 6个si 6个o ”正确，只是每个环占有的原子个数不同，原子可能占据几个环，所以最简比为
Si : O＝1：2 解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高
金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅学与问1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？ 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨1、石墨为什么很软？
2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。〖思考4〗以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？
组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子
相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键〖思考5〗为何金刚石的熔沸点高于硅？
C-C键能大于Si-Si和Ge-Ge键，难破坏
〖思考6〗为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？
因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。
破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价健，而C-O键能>Si-O键能，所以CO2分子更稳定。4、原子晶体熔、沸点比较规律
在共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅原子晶体与分子晶体的比较归纳1：两个晶体的熔沸点的比较
1、判断二者晶体类型：
一般情况下，原子晶体、离子晶体的熔沸点都高于分子晶体。
2、如果是同种晶体，比较晶体内各微粒之间相互作用力的大小。 归纳2：非金属单质是原子晶体还是分子晶体，可从以下角度进行分析判断：
（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断
原子晶体的粒子是_________，质点间的作用是________________________；
分子晶体的粒子是_________，质点间的作用是________________________。
（2）记忆常见的、典型的原子晶体
a、单质：______________________________________
b、化合物：____________________________________原子共价键分子分子间作用力(某些含有氢键)金刚石、晶体硅、晶体硼SiO2、SiC、BN（3）依据晶体的熔点判断
原子晶体熔、沸点高，常在1000℃以上；
分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。
（4）依据导电性判断
分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；
原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。
（5）依据硬度和机械性能判断
原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。【巩固练习】
1．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是 ( )
A．固态氢 B．固态氖
C．白磷 D．三氧化硫
2. 共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A. 干冰 B. 氯化钠
C. 氢氧化钠 D. 碘BB3．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是 ( )
A．6个120° B．5个108°
C．4个109°28′ D．6个109°28′4. 支持固态氨是分子晶体的事实是 ( )
A. 氮原子不能形成阳离子
B. 铵离子不能单独存在
C. 常温下，氨是气态物质
D. 氨极易溶于水 DC5.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是 ( )
A. 10个 B. 18个
C. 24个 D. 14个D6. 2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是 ( )
A. 晶体中C、O原子个数比为1∶2
B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大
C. 晶体中C—O—C键角为180°
D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构C7、氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是 ( )
A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶
C、冰和干冰 D、萘和蒽B8. 碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 （ ）
A. ①③② B. ②③①
C. ③①② D. ②①③A【拓展提高】
1.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于_________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_______________________.原子Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl2.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 ①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由______个硼原子构成。其中B—B键的键角为________。共含有_______个B—B原子熔点高、硬度大 1260° 30
分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。
构成分子晶体的粒子是分子，
粒子间的相互作用是分子间作用力 ．分子晶体有哪些物理特性,为什么？思考与交流 由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：
① 较低的熔点和沸点
② 较小的硬度。
③ 一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。2.分子晶体的物理特性(1)所有非金属氢化物： H2O, H2S, NH3, CH4, HX
(2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60
(3) 部分非金属氧化物: CO2, SO2, N2O4, P4O6, P4O10
(4) 几乎所有的酸： H2SO4, HNO3, H3PO4
(5) 大多数有机物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体〖思考1〗是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？
不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。〖思考2〗为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？
由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。
由于分子间作用力特别是氢键的方向性，导致晶体冰中有相当大的空隙，所以相同状况下体积较大
由于CO2分子的相对分子质量>H2O，所以干冰的密度大。4.晶体分子结构特征
（１）只有范德华力，无分子间氢键－分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2）
（２）有分子间氢键－不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、NH3 ）分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个 ）由此可见，与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 。分子的密堆积干冰的晶体结构图冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积5、分子晶体熔、沸点高低的比较规律
分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。
因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范力和氢键）的大小。（1）组成和结构相似的物质，
___________________________________ 烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。
分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸点反常。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。分子量越大，熔沸点越高。（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，______________。如沸点：正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“____________________”的顺序。熔沸点越低邻位 > 间位 > 对位笼状化合物 CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。????????????????????????????【思考与交流】１.概念：
相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体．
构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。二．原子晶体（共价晶体）金刚石 对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？ 在原子晶体中，由于原子间以较强的共价键相结合，而且形成空间立体网状结构，所以原子晶体的:
（1）熔点和沸点高
（2）硬度大
（3）一般不导电
（4）且难溶于一些常见的溶剂 2.原子晶体的物理特性 原子晶体具备以上物理性质的原因:
____________________________
原子晶体的化学式是否可以代表其分子式____________
原因___________________原子晶体中存在较强的共价键不易被破坏。否原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。3.常见的原子晶体
某些非金属单质：
金刚石（C）、晶体硅(Si)、
晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等
某些非金属化合物：
碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体
某些氧化物：
二氧化硅（ SiO２）晶体、109o28′金刚石的晶体结构示意图共价键180o109o28′Sio二氧化硅的晶体结构示意图共价键 在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成? 二氧化硅晶体中最小环由十二个原子构成 6个si 6个o ”正确，只是每个环占有的原子个数不同，原子可能占据几个环，所以最简比为
Si : O＝1：2 解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高
金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅学与问1、怎样从原子结构角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。这种说法对吗？为什么？ 一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。 知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨1、石墨为什么很软？
2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类晶体？为什么？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。〖思考4〗以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？
组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子
相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键〖思考5〗为何金刚石的熔沸点高于硅？
C-C键能大于Si-Si和Ge-Ge键，难破坏
〖思考6〗为何CO2熔沸点低？而破坏CO2分子却比SiO2更难？
因为CO2是分子晶体，SiO2是原子晶体，所以熔化时CO2是破坏范德华力而SiO2是破坏化学键。所以SiO2熔沸点高。
破坏CO2分子与SiO2时，都是破坏共价健，而C-O键能>Si-O键能，所以CO2分子更稳定。4、原子晶体熔、沸点比较规律
在共价键形成的原子晶体中，原子半径小的，键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。如：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅原子晶体与分子晶体的比较归纳1：两个晶体的熔沸点的比较
1、判断二者晶体类型：
一般情况下，原子晶体、离子晶体的熔沸点都高于分子晶体。
2、如果是同种晶体，比较晶体内各微粒之间相互作用力的大小。 归纳2：非金属单质是原子晶体还是分子晶体，可从以下角度进行分析判断：
（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用判断
原子晶体的粒子是_________，质点间的作用是________________________；
分子晶体的粒子是_________，质点间的作用是________________________。
（2）记忆常见的、典型的原子晶体
a、单质：______________________________________
b、化合物：____________________________________原子共价键分子分子间作用力(某些含有氢键)金刚石、晶体硅、晶体硼SiO2、SiC、BN（3）依据晶体的熔点判断
原子晶体熔、沸点高，常在1000℃以上；
分子晶体熔、沸点低，常在数百度以下至很低的温度。
（4）依据导电性判断
分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；
原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。
（5）依据硬度和机械性能判断
原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。【巩固练习】
1．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是 ( )
A．固态氢 B．固态氖
C．白磷 D．三氧化硫
2. 共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是 ( )
A. 干冰 B. 氯化钠
C. 氢氧化钠 D. 碘BB3．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是 ( )
A．6个120° B．5个108°
C．4个109°28′ D．6个109°28′4. 支持固态氨是分子晶体的事实是 ( )
A. 氮原子不能形成阳离子
B. 铵离子不能单独存在
C. 常温下，氨是气态物质
D. 氨极易溶于水 DC5.石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是 ( )
A. 10个 B. 18个
C. 24个 D. 14个D6. 2003年美国《科学》杂志报道：在超高压下，科学家用激光器将CO2加热到1800K，成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是 ( )
A. 晶体中C、O原子个数比为1∶2
B. 该晶体的熔点、沸点高、硬度大
C. 晶体中C—O—C键角为180°
D. 晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构C7、氮化硅是一种新合成的材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时，所克服的作用力与氮化硅熔化所克服的微粒间的作用力都相同的是 ( )
A、硝石和金刚石 B、晶体硅和水晶
C、冰和干冰 D、萘和蒽B8. 碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 （ ）
A. ①③② B. ②③①
C. ③①② D. ②①③A【拓展提高】
1.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于_________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式_______.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_______________________.原子Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl2.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据 ①晶体硼的晶体类型属于____________晶体，理由是________________________。
已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算，此晶体体结构单元由______个硼原子构成。其中B—B键的键角为________。共含有_______个B—B原子熔点高、硬度大 1260° 30