【人教版】高二化学选修三教学案:第三章 第二节 分子晶体与原子晶体 Word版含答案
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第2课时原子晶体[学习目标定位] 1.知道原子晶体的概念,能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。
2.学会晶体熔、沸点比较的方法。
一、原子晶体的概念、结构及其性质1.概念及组成(1)概念:相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体,称为原子晶体。
(2)构成微粒:原子晶体中的微粒是原子,原子与原子之间的作用力是共价键。
2.两种典型原子晶体的结构(1)金刚石的晶体结构模型如图所示。
回答下列问题:①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合,形成正四面体结构,这些正四面体向空间发展,构成彼此联结的立体网状结构。
②晶体中相邻碳碳键的夹角为109°28′,碳原子采取了sp3杂化。
③最小环上有6个碳原子,晶体中C原子与C—C键个数之比为1∶2。
④晶体中C—C键键长很短,键能很大,故金刚石的硬度很大,熔点很高。
(2)二氧化硅晶体结构模型如图所示。
回答下列问题:①每个硅原子都采取sp3杂化,以4个共价单键与4个氧原子结合,每个氧原子与2个硅原子结合,向空间扩展,构成空间网状结构。
②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环,硅、氧原子个数比为1∶2。
3.特性由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合,故原子晶体:①熔、沸点很高,②硬度大,③一般不导电,④难溶于溶剂。
4.常见的原子晶体:常见的非金属单质,如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等;某些非金属化合物,如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。
原子晶体的结构特点(1)构成原子晶体的微粒是原子,其相互作用力是共价键。
(2)原子晶体中不存在单个分子,化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系,不是分子式。
例1下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固态HeA.①②③④⑤⑥B.②③④⑥C.②③⑥D.①②⑤⑥【考点】原子晶体【题点】原子晶体的一般性质及判断答案C解析CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体,其晶体由分子构成,稀有气体He由单原子分子构成;SiO2、晶体Si属于原子晶体,其晶体直接由原子构成。
第二課時〖教學目標設定〗1、掌握原子晶體的概念,能夠區分原子晶體和分子晶體。
2、瞭解金剛石等典型原子晶體的結構特徵,能描述金剛石、二氧化矽等原子晶體的結構與性質的關係。
〖教學難點重點〗原子晶體的結構與性質的關係〖教學過程設計〗復習提問:1、什麼是分子晶體?試舉例說明。
2、分子晶體通常具有什麼樣的物理性質?引入新課:閱讀:P71 ,明確金剛石的晶型與結構歸納:1.原子晶體:相鄰原子間以共價鍵相結合而形成的空間網狀結構的晶體。
2.構成粒子:原子;3.粒子間的作用:共價鍵;展示:金剛石晶體結構4.原子晶體的物理性質熔、沸點_______,硬度________;______________一般的溶劑;_____導電。
思考:(1)原子晶體的化學式是否可以代表其分子式,為什麼?(2)為什麼金剛石的熔沸點很高、硬度很大?(3)閱讀:P72 ,討論“學與問 1 ”歸納:晶體熔沸點的高低比較①對於分子晶體,一般來說,對於組成和結構相似的物質,相對分子品質越大,分子間作用力越大,物質的熔沸點也越高。
②對於原子晶體,一般來說,原子間鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越穩定,物質的熔沸點越高,硬度越大。
合作探究:(1)在金剛石晶體中,每個C與多少個C成鍵?形成怎樣的空間結構?最小碳環由多少個石中,含CC原子組成?它們是否在同一平面內?(2)在金剛石晶體中,C原子個數與C—C鍵數之比為多少?(3)12克金剛—C鍵數為多少N A?比較:CO2與SiO2晶體的物理性質閱讀:P72 ,明確SiO2的重要用途推斷:SiO2晶體與CO2晶體性質相差很大,SiO2晶體不屬於分子晶體展示:展示SiO2的晶體結構模型(看書、模型、多媒體課件),分析其結構特點。
引導探究:SiO2和C02的晶體結構不同。
在SiO2晶體中,1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵,每個Si原子周圍結合4個O原子;同時,每個O原子跟2個Si 原子相結合。
實際上,SiO2晶體是由Si原子和O原子按1:2的比例所組成的立體網狀的晶體。
[讲]稀有气体为单原子分子。
也是分子晶体[板书](3) 微粒间的作用[讲]分子间作用力,部分晶体中存在氢键。
分子晶体采用密堆积。
[设问]根据分子间作用力较弱的特点判断分子晶体的特性有哪些?参照表3-2。
[讲]分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。
分子晶体要熔化、要汽化都要克服分子间的作用力。
分子的相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔沸点越高,硬度越大。
比如氧气分子间作用力比氮气分子间作用力大,氧气沸点比氮气沸点高。
工业上制氧气,就是先把空气液化,然后使液态空气蒸发,氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧气。
由于分子间作用用很弱,克服分子间作用力使物质熔化、汽化所需要的能量较小,因此,分子晶体具有较低的熔沸点和较小的硬度。
分子晶体熔化时,一般只破坏分子间作用力,不破坏分子内的化学键,但也有例外。
如硫晶体熔化时,既破坏了分子间的作用力,同时部分S-S键断裂,形成更小的分子。
[板书]2、分子晶体特点:低熔点、升华、硬度很小,固体和熔融状态下都不导电。
[讲]根据相似相溶原理,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
[学生阅读]第二自然段,对常见的分子晶体归类。
[板书]3、常见分子晶体分类:(1)所有非金属氢化物(2)部分非金属单质,(3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(5)绝大多数有机物的晶体。
[投影]图3-10氧和碳-60是分子晶体:[讲] 大多数分子晶体的结构有如下特征:如果分子间作用力只是范德华力,若以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子,如图3—10,分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
[板书]4、分子晶体结构特点:(1)分子密堆积:[讲]只有范德华力,无分子间氢键——分子密堆积。
这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子,如:C60、干冰、I2、O2。
分子密堆积属于面心立方结构。
[板书]① C60[讲]C60是由60个C原子组成的类似于足球的分子,由欧拉公式可推知该分子中有12个正五边形和20个正六边形。
普通高中课程标准实验教科书—化学选修3人教版]第二课时复习]分子晶体的有关内容。
过渡]下面我们学习微观空间里没有分子的晶体—原子晶体。
板书] 二、原子晶体讲解]有的晶体的微观空间里没有分子,原子晶体就是其中之一。
在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构,是一个“巨分子”,又称共价晶体。
板书]1、原子晶体:原子都以共价键相结合,是三维的共价键网状结构。
投影]图3-14金刚石的多面体外型、晶体结构、晶胞示意图:讲解]金刚石是典型的原子晶体。
天然金刚石的单一晶体经常呈现规则多面体的外形,在金刚石晶体中,每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合,C--C--C夹角为109°28′,即金刚石中的碳取sp3杂化轨道形成共价键。
板书]2、金刚石结构:正四面体网状空间结构,C--C--C夹角为109°28′,sp3杂化。
设问]金刚石的物理性质与C--C共价键参数有什么关系?讲解]金刚石里的C--C共价键的键长(154 pm)很短,键能(347.7kJ/mo1)很大,这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大,而且熔点(>3 550℃)也很高。
高硬度、高熔点是原子晶体的特性。
板书]特点:硬度最大、熔点高。
讲述] 自然界里有许多矿物和岩石,化学式都是Si02,也是典型的原子晶体。
SiO2具有许多重要用途,是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
板书]3、SiO2原子晶体:制水泥、玻璃、宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维等。
投影]以二氧化硅为原料的高科技产品:讲述]常见的原子晶体。
板书]4、(1)某些非金属单质,如硼(B)、硅(Si)和锗(Ge)等; (2)某些非金属化合物,如碳化硅(SiC,俗称金刚砂)、氮化硼(BN)等;(3)某些氧化物,如氧化铝(A12O3)等。
探究思考]1、怎样从原子结构的角度理解金刚石、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”。
第二节分子晶体与原子晶体第二课时原子晶体物质的结构决定性质的一个范例。
~2.教学对象分析受认知水平及抽象概括能力的限制,学生空间想象能力和逻辑思维能力水平有很大差异,形成对空间知识的不理解,造成一定的学习困难。
教学环境:高二学生马上要升入高三,为适应新高考需要,本节课主要以训练学生思维达到提高学生综合能力为目的。
我们的学生已经习惯被老师灌输,所以怎样逐渐引导学生从“被动接受型”慢慢向“自主学习型”转变,就成为我们上课首先要解决的问题。
根据学生在前面的学习中已具备的相应的学习基础,通过有层次的问题设计,引导学生亲自动手排列,自主探究原子晶体中金刚石的三维空间模型,通过自己动手,体验堆积成功后的成就感,感受学习的乐趣,可以激发学生学习的积极性与主动性;增强学生的感性认识,将抽象的微观内容宏观化,降低学习难度。
环节,教师活动(教学内容呈现)学生活动(学习活动的预设)设计意图情境创设通过视频《钻石的奥秘》引入新课。
"倾听、观察、思考创设问题情境,激发学习兴趣。
思考1~通过视频,结合初中所学,钻石有那些性质;下表是金刚石与CO2的一些物理性质,它们差异为什么那么大呢这与它们的结构有什么关系呢|观察、思考。
【为后续讲课做铺垫。
板书第二节分子晶体与原子晶体~二、原子晶体活动探究1这些性质显然是由金刚石的结构决定的,已知金刚石中的碳原子的杂化轨道是sp3,那么,金刚石有怎样的结构呢请各小组相互讨论,并根据自己的想象制作金刚石的结构模型。
,分小组动手排列,同组内交流讨论。
小组代表发言。
培养动手动脑和合作交流的能力。
板书总结.二、原子晶体1.定义:所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构,是一个“巨分子”,又称共价晶体。
2.构成粒子:原子3.粒子间的作用力:共价键~合作、交流、讨论、代表发言培养归纳总结的能力。
:思考2(1)能否有共价键的晶体是原子晶体(2)能否构成微粒为原子的都是原子晶体(3)原子晶体中是否存在单个的分子合作、交流、讨论、代表发言;培养分析和解决问题的能力。
1.了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。
2.掌握分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。
3.了解氢键及其对物质性质的影响。
细读教材记主干1.共价键是怎样形成的?其作用强度与分子间作用力相比较哪种更大?提示:共价键是通过共用电子对形成的,共价键的强度比分子间作用力要大。
2.冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同,干冰升华只克服范德华力,而冰融化除克服范德华力外还克服氢键。
3.二氧化硅的结构是怎样的?其熔、沸点高低如何?提示:二氧化硅是原子之间以共价键结合而形成的立体网状结构。
其中一个硅原子与四个氧原子相连,一个氧原子与两个硅原子相连。
熔、沸点较高。
4.在分子晶体中,分子内的原子间以共价键相结合,分子间以分子间作用力相吸引,因此分子晶体熔点较低。
5.在原子晶体里,所有原子都以共价键相结合,形成三维的网状结构,因此原子晶体熔点高、硬度大。
[新知探究]1.概念及粒子间作用力(1)概念:只含分子的晶体。
(2)粒子间的作用力2.物理性质及物质类别(1)物理性质分子晶体熔、沸点较低、硬度较小。
(2)物质类别3.(1)分子间作用力是范德华力晶体中分子堆积方式为分子密堆积,即以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子。
如干冰的晶胞结构如图①每个晶胞中有12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。
(2)分子间还有其他作用力水分子之间的主要作用力是氢键,在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
冰的晶体结构如图[对点演练]1.(2016·宜昌高二检测)已知氯化铝易溶于苯和乙醚,其熔点为190 ℃,则下列结论错误的是()A.氯化铝是电解质B.固体氯化铝是分子晶体C.可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D.氯化铝为非极性分子解析:选C根据已知条件可知氯化铝是共价化合物,易溶于苯和乙醚,其熔点为190 ℃,则说明AlCl3是分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合。
根据相似相溶原理可知AlCl3是非极性分子,在水中在水分子的作用下电离产生Al3+、Cl-,所以AlCl3是电解质,在水溶液中能够导电,在熔融状态没有离子不能导电,因此不能通过电解熔融氯化铝的办法制取金属铝,应该通过电解熔融的Al2O3的方法冶炼铝。
第二节分子晶体与原子晶体
一、教学目标:
(一)知识与技能目标:
1.了解分子晶体和原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体
的结构与性质的关系。
2.知道哪些晶体属于分子晶体,哪些晶体属于原子晶体。
3.举例说明分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响
4.能说出分子晶体与原子晶体结构基元以及物理性质方面的主要区别。
5.进一步形成有关物质结构的基本观念,初步认识物质的结构与性质之间
的关系。
(二)过程与方法:
在晶体结构的基础上进一步知道物质是由粒子构成的,并了解研究晶体
结构的基本方法;敢于质疑,勤于思索,形成独立思考的能力;养成务
实求真、勇于创新、积极实践的科学态度。
(三)情感态度价值观:
培养学生的探究欲和提升对化学的兴趣
二、教学重点:
1.分子晶体、原子晶体的概念;
2.晶体类型与性质之间的关系;
3.氢键对物质物理性质的影响。
三、教学难点:
1.分子晶体、原子晶体的结构特点;
2.氢键对冰晶体结构和性质的影响。
分子晶体有哪些物理特性,为什么?
找到答案,之后教师作出总结,这种方法适用性非常的广,但不利于学生各方面的发展和提高。
学习资料第1课时分子晶体[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:能辨识常见的分子晶体,并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。
2.证据推理与模型认知:能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体,理解分子晶体中微粒的堆积模型,并能利用均摊法对晶胞进行分析。
一、分子晶体及其结构特点1.概念分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。
2.微粒间作用分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。
3.常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4。
两种典型分子晶体的组成与结构(1)干冰①每个晶胞中有4个CO2分子,12个原子.②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。
(2)冰①水分子之间的作用力有范德华力和氢键,但主要是氢键.②由于氢键的方向性,使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。
分子晶体的堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有范德华力,无氢键有分子间氢键,它具有方向性空间特点每个分子周围一般有12个紧邻的分子空间利用率不高,留有相当大的空隙举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰例1(2018·西安交大附中期末)下列物质中,属于分子晶体的是( )①二氧化硅②碘③食盐④蔗糖⑤磷酸A.②④⑤B.①②④C.②③④⑤D.①②③⑤【考点】分子晶体的判断【题点】根据物质类别判断答案 A解析由常见分子晶体对应的物质类别可知:碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。
例2甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是()A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子B.晶体中1个CH4分子有12个紧邻的CH4分子C.甲烷晶体熔化时需克服共价键D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子【考点】分子晶体的组成与结构分析【题点】分子晶体结构的分析答案 B解析题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子,并不是1个C原子,A错误;由甲烷晶胞分析,位于晶胞顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个,而这3个甲烷分子在晶胞的面上,因此每个都被2个晶胞共用,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×错误!=12,B正确;甲烷晶体是分子晶体,熔化时克服范德华力,C错误;甲烷晶胞中甲烷分子的个数为8×错误!+6×错误!=4,D错误。
第三章第二节分子晶体和原子晶体第二课时原子晶体I.教材分析本节课选自人教版高中化学选修三第三章第二节《分子晶体和原子晶体》第二课时,通过对原子晶体结构特征分析来认识原子晶体特性,以与分子晶体进行区别。
i.学情分析学生已有知识,分子晶体特点,共价键的方向性、饱和性,金刚石的空间立体结构以及二氧化硅的硅氧四面体结构,有利于学生认识原子晶体。
ii.教学目标知识与技能:了解原子晶体的概念;掌握原子晶体的熔、沸点,硬度等物理性质;掌握金刚石、晶体硅、二氧化硅等典型晶体的晶胞;理解并掌握原子晶体内原子间作用力的类型。
过程与方法:通过典型晶体结构和晶胞结构,认识原子晶体。
情感态度与价值观:通过典型原子晶体的认识培养学生空间思维能力、学习能力。
iii.教学重点原子晶体的概念、原子晶体结构与性质之间的关系。
iv教学难点原子晶体的结构特点II.教学方法多媒体电脑、原子模型III.教学过程〈引入〉钻石的形成视频。
〈新授〉二、原子晶体思考与交流:钻石晶体类型。
完成学案P64填空1、概念:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体。
2、构成微粒:原子3、粒子间的作用力:共价键4、典型的原子晶体观察金刚石模型思考问题、小组讨论:(1)在金刚石晶体中,C采取什么杂化方式?每个C与多少个C成键?形成怎样的空间结构?每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个?最小碳环由多少个碳原子组成?它们是否在同一平面内?(2)在金刚石晶体中,C原子个数与C—C键数之比为多少?(3)12克金刚石中C—C键数为多少NA?(4)一个C原子被多少个环共用,每个环平均有几个C原子?(5)一个C-C键被几个环共用,每个环平均有几个C-C键完成学案P64①金刚石a.每个碳原子形成______个共价键,C-C夹角为109°28’,碳原子为______杂化。
b.每个金刚石晶胞中含有个碳原子,最小的碳环为元环,并且不在同一平面。
c.整块晶体是一个三维的结构观察二氧化硅模型思考问题、小组讨论:(1)在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原子有多少个?每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个?在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是多少?(2)在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共价键?每个氧原子连接有几个共价键?硅原子个数与Si-O共价键个数之比是多少?氧原子个数与Si-O共价键个数之比是多少?(3)在二氧化硅的晶体结构中,最小的环由几个原子构成?(4)1molSiO2晶体中含有多少mol共价键?完成学案P65③SiO2晶体在晶体硅的晶胞中每2个Si之间插入1个O原子便可得到SiO2晶胞。
第二课时〖教学目标设定〗1、掌握原子晶体的概念,能够区分原子晶体和分子晶体。
2、了解金刚石等典型原子晶体的结构特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
〖教学难点重点〗原子晶体的结构与性质的关系〖教学过程设计〗复习提问:1、什么是分子晶体?试举例说明。
2、分子晶体通常具有什么样的物理性质?引入新课:阅读:P71 ,明确金刚石的晶型与结构归纳:1.原子晶体:相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。
2.构成粒子:原子;3.粒子间的作用:共价键;展示:金刚石晶体结构4.原子晶体的物理性质熔、沸点_______,硬度________;______________一般的溶剂;_____导电。
思考:(1)原子晶体的化学式是否可以代表其分子式,为什么?(2)为什么金刚石的熔沸点很高、硬度很大?(3)阅读:P72 ,讨论“学与问 1 ”归纳:晶体熔沸点的高低比较①对于分子晶体,一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔沸点也越高。
②对于原子晶体,一般来说,原子间键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔沸点越高,硬度越大。
合作探究:(1)在金刚石晶体中,每个C与多少个C成键?形成怎样的空间结构?最小碳环由多少个石中,含CC原子组成?它们是否在同一平面内?(2)在金刚石晶体中,C原子个数与C—C键数之比为多少?(3)12克金刚—C键数为多少N A?比较:CO2与SiO2晶体的物理性质阅读:P72 ,明确SiO2的重要用途推断:SiO2晶体与CO2晶体性质相差很大,SiO2晶体不属于分子晶体展示:展示SiO2的晶体结构模型(看书、模型、多媒体课件),分析其结构特点。
引导探究:SiO2和C02的晶体结构不同。
在SiO2晶体中,1个Si原子和4个O原子形成4个共价键,每个Si原子周围结合4个O原子;同时,每个O原子跟2个Si 原子相结合。
实际上,SiO2晶体是由Si原子和O原子按1:2的比例所组成的立体网状的晶体。
《选修三第三章第二节分子晶体与原子晶体》导学案<第3课时)【课标要求】知识与技能要求:复习本节主干知识【主干知识再现】一、分子晶体1.分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。
对于组成和结构相似的分子晶体,随相对分子质量的增大,分子间作用力也增大,熔、沸点升高,如I2>Br2>Cl2>F2,O2>N2。
组成相似的分子,有极性的比无极性的分子间作用力大,熔、沸点高,如SO2>CO2。
有氢键的分子晶体,还要考虑氢键的强弱。
b5E2RGbCAP 2.结构相似的分子晶体,相对分子质量大的其熔、沸点不一定大。
例如:H2O与H2S,H2O的沸点比H2S高,因为水分子间有氢键,H2S分子中只有范德华力,而氢键比范德华力强。
p1EanqFDPw二、原子晶体1.原子晶体熔、沸点高低原子晶体的熔、沸点取决于共价键的键长和键能,键能越大,键长越短,共价键越强,熔、沸点越高,如金刚石>金刚砂>晶体硅。
有时键能的大小、键长的长短是可直接通过形成共价键的非金属原子所属元素的电负性来判断的。
DXDiTa9E3d2.分子晶体熔化时,一般只破坏分子间作用力,原子晶体熔化时要破坏化学键。
3.分子晶体与原子晶体的比较1.下列说法正确的是( >A.原子晶体中只存在非极性共价键B.稀有气体形成的晶体属于分子晶体C.干冰升华时,分子内共价键会发生断裂D.金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物2.水的沸点为100℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7℃,引起这种差异的主要原因是( >RTCrpUDGiTA.范德华力 B.共价键C.氢键 D.相对分子质量3.金刚石是典型的原子晶体,下列关于金刚石的说法中错误的是( >A.晶体中不存在独立的“分子”B.碳原子间以共价键相结合C.是硬度最大的物质之一D.化学性质稳定,即使在高温下也不会与氧气发生反应4.我国的激光技术在世界上处于领先地位,据报道,有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花喷射氮气,此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。
2分子晶体与原子晶体第一课时分子晶体[教材内容分析]晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。
本节延续前面一节离子晶体,以“构成微粒———晶体类型———晶体性质”的认知模式为主线,着重探究了典型分子晶体冰和干冰的晶体结构特点。
并谈到了分子间作用力和氢键对物质性质的影响。
使学生对分子晶体的结构和性质特点有里一个大致的了解。
并为后面学习原子晶体做好了知识准备,以形成比较。
[教学目标设定]1.使学生了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。
2.使学生了解晶体类型与性质的关系。
3.使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响。
4.知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。
5.使学生主动参与科学探究,体验研究过程,激发他们的学习兴趣。
[教学重点难点]重点掌握分子晶体的结构特点和性质特点难点是氢键的方向性和氢键对物体物理性质的影响从三维空间结构认识晶胞的组成结构[教学方法建议]运用模型和类比方法诱导分析归纳[教学过程设计]一、分子晶体1.定义:含分子的晶体称为分子晶体也就是说:分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体看图3—9,如:碘晶体中只含有I2分子,就属于分子晶体问:还有哪些属于分子晶体?2.较典型的分子晶体有非金属氢化物,部分非金属单质,部分非金属氧化物,几乎所有的酸,绝大多数有机物的晶体。
3.分子间作用力和氢键过度:首先让我们回忆一下分子间作用力的有关知识阅读必修2P22科学视眼教师诱导:分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力,也叫范徳华力。
分子间作用力对物质的性质有怎么样的影响。
学生回答:一般来说,对与组成和结构相似的物质,相对分子量越大分子间作用力越大,物质的熔沸点也越高。
教师诱导:但是有些氢化物的熔点和沸点的递变却与此不完全符合,如:NH3,H2O和HF的沸点就出现反常。
指导学生自学:教材中有些氢键形成的条件,氢键的定义,氢键对物质物理性质的影响。
普通高中课程标准实验教科书—化学选修3人教版]第二节分子晶体与原子晶体教学目标:1.了解原子晶体的特征,能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
2.举例说明分子间作用力对物质的状态、稳定性等方面的影响。
3.能说出分子晶体与原子晶体结构基元以及物理性质方面的主要区别。
4.进一步形成有关物质结构的基本观念,初步认识物质的结构与性质之间的关系。
教学重点:了解原子晶体与分子晶体的特征。
教学难点:能用有关理论解释两种晶体的物理性质。
探究建议:①讨论:模型方法在探索原子结构中的应用。
②观看影像:金刚石的合成。
③利用模型等分析金刚石晶体与石墨晶体的结构特点,讨论两者性质的差异。
课时划分:两课时教学过程:第一课时导课]咱们在第二章中已学过分子间作用力,在必修中也学过离子键和共价键,有谁总结一下微粒间的作用力有哪些?(讨论)师生共同总结]微粒间作用:微粒为分子:分子间作用力(或范德华力)或氢键;微粒为原子:极性共价键或非极性共价键;微粒为离子:离子键。
过渡]今天我们开始研究晶体中微粒间的作用力。
板书]第二节分子晶体与原子晶体一、分子晶体讲述]只含分子的晶体称为分子晶体。
如碘晶体只含I2分子,属于分子晶体。
在分子晶体中,分子内的原子间以共价键结合,而相邻分子靠分子间作用力相互吸引。
板书]1、分子晶体:由分子构成。
相邻分子靠分子间作用力相互吸引。
设问]根据分子间作用力较弱的特点判断分子晶体的特性有哪些?参照表3-2。
板书]2、分子晶体特点:低熔点、升华、硬度很小等。
学生阅读]第二自然段,对常见的分子晶体归类。
板书]3、常见分子晶体分类:(1)所有非金属氢化物 (2)部分非金属单质, (3)部分非金属氧化物(4)几乎所有的酸(而碱和盐则是离子晶体 (5)绝大多数有机物的晶体。
投影]图3-10氧和碳-60是分子晶体:讲解] 大多数分子晶体的结构有如下特征:如果分子间作用力只是范德华力,若以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子,如图3—10,分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
第2节分子晶体与原子晶体第一课时分子晶体学习目标:1. 了解分子晶体的概念及结构特点。
掌握分子晶体的性质。
2. 能够通过分析分子晶体的组成微粒、结构模型及分子晶体中的作用力解释分子晶体的一些物理性质。
3.知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。
[知识回顾]什么是范德华力和氢键?存在于什么微粒间?主要影响物质的什么性质?答:范德华力是分子与分子之间存在的一种把分子聚集在一起的作用力。
它是分子之间普遍存在的相互作用力,它使得许多物质能以一定的聚集态(固态和液态)存在。
氢键:是由已经与电负性很强的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个分子中或同一分子中电负性很强的原子之间的作用力。
范德华力和氢键主要存在于分子之间,主要影响物质的物理性质。
[要点梳理]1.分子晶体的概念及结构特点(1)分子晶体中存在的微粒:分子。
(2)分子间以分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。
(3)相邻分子间靠分子间作用力相互吸引。
①若分子间作用力只有范德华力,则分子晶体有分子密堆积特征,即每个分子周围有12个紧邻的分子。
②分子间含有其他作用力,如氢键,则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。
如冰中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
2.常见的分子晶体(1)所有非金属氢化物,如H2O、NH3、CH4等。
(2)部分非金属单质,如卤素(X2)、氧气O2、氮N2、白磷(P4)、硫(S8)等。
(3)部分非金属氧化物,如CO2、P4O10、SO2、SO3等。
(4)几乎所有的酸,如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。
(5)绝大多数有机物的晶体,如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。
3.典型的分子晶体(如图)(1)冰①水分子之间的主要作用力是氢键,当然也存在范德华力。
②氢键有方向性,它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。
(2)干冰①在常压下极易升华。
②干冰中的CO2分子间只存在范德华力而不存在氢键,一个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。
1.了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。
2.掌握分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。
3.了解氢键及其对物质性质的影响。
细读教材记主干1.共价键是怎样形成的?其作用强度与分子间作用力相比较哪种更大?提示:共价键是通过共用电子对形成的,共价键的强度比分子间作用力要大。
2.冰融化与干冰升华克服的作用力不完全相同,干冰升华只克服范德华力,而冰融化除克服范德华力外还克服氢键。
3.二氧化硅的结构是怎样的?其熔、沸点高低如何?提示:二氧化硅是原子之间以共价键结合而形成的立体网状结构。
其中一个硅原子与四个氧原子相连,一个氧原子与两个硅原子相连。
熔、沸点较高。
4.在分子晶体中,分子内的原子间以共价键相结合,分子间以分子间作用力相吸引,因此分子晶体熔点较低。
5.在原子晶体里,所有原子都以共价键相结合,形成三维的网状结构,因此原子晶体熔点高、硬度大。
[新知探究]1.概念及粒子间作用力(1)概念:只含分子的晶体。
(2)粒子间的作用力2.物理性质及物质类别(1)物理性质分子晶体熔、沸点较低、硬度较小。
(2)物质类别3.(1)分子间作用力是范德华力晶体中分子堆积方式为分子密堆积,即以一个分子为中心,其周围通常可以有12个紧邻的分子。
如干冰的晶胞结构如图①每个晶胞中有12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。
(2)分子间还有其他作用力水分子之间的主要作用力是氢键,在冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
冰的晶体结构如图[对点演练]1.(2016·宜昌高二检测)已知氯化铝易溶于苯和乙醚,其熔点为190 ℃,则下列结论错误的是()A.氯化铝是电解质B.固体氯化铝是分子晶体C.可用电解熔融氯化铝的办法制取金属铝D.氯化铝为非极性分子解析:选C根据已知条件可知氯化铝是共价化合物,易溶于苯和乙醚,其熔点为190 ℃,则说明AlCl3是分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合。
根据相似相溶原理可知AlCl3是非极性分子,在水中在水分子的作用下电离产生Al3+、Cl-,所以AlCl3是电解质,在水溶液中能够导电,在熔融状态没有离子不能导电,因此不能通过电解熔融氯化铝的办法制取金属铝,应该通过电解熔融的Al2O3的方法冶炼铝。
2.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________SO2②NH3________PH3③O3________O2④Ne________Ar⑤CH3CH2OH________CH3OH⑥CO________N 2(2)已知AlCl 3的熔点为190 ℃(2.202×105 Pa),但它在180 ℃即开始升华。
请回答: ①AlCl 3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_____________________。
解析:(1)各组物质均为分子晶体,根据分子晶体熔、沸点的判断规律,分子间作用力越大,相对分子质量越大,分子极性越大,存在分子间氢键,则晶体的熔、沸点越高,较容易比较六组物质熔、沸点的高低。
(2)由AlCl 3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl 3晶体为分子晶体。
若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物,可测其熔融状态下是否导电,若不导电是共价化合物,导电则是离子化合物。
答案:(1)①< ②> ③> ④< ⑤> ⑥>(2)①分子 ②在熔融状态下,检测其是否导电,若不导电是共价化合物[新知探究]1.结构特点(1)构成微粒及微粒间的作用力(2)微粒堆积方式 整块晶体是一个三维的共价键网状结构,不存在单个小分子,是一个“巨分子”,又称共价晶体。
2.物理性质及物质类别(1)物理性质 ①原子晶体一般熔点高、硬度大。
②结构相似的原子晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。
(2)物质类别类型 举例某些非金属单质 晶体硼、晶体硅和金刚石等某些非金 属化合物 金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO 2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si 3N 4)等①在晶体中每个碳原子以4个共价键与相邻的4个碳原子相结合,成为正四面体。
②晶体中C —C 键夹角为109°28′,碳原子采取了sp 3杂化。
③最小环上有6个碳原子。
④晶体中碳原子个数与C —C 键数之比为:1∶(4×12)=1∶2。
[名师点拨]1.分子晶体和原子晶体的比较晶体类型 原子晶体 分子晶体含义相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体只含分子的晶体组成粒子原子分子粒子间作用力共价键分子间作用力熔点很高较低硬度很大较小溶解性一般不溶于各种溶剂部分溶于水导电性不导电,个别为半导体不导电,部分水溶液导电熔化时破坏的作用力破坏共价键破坏分子间作用力举例金刚石、二氧化硅等冰、干冰等(1)不同类型的晶体原子晶体>分子晶体。
(2)同一类型的晶体①分子晶体a.分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高;具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常的高。
如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
b.组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高。
如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c.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,其熔、沸点越高。
如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。
d.同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。
如。
②原子晶体晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。
键长越短,键能越大,共价键越稳定,物质的熔、沸点越高。
如熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅。
[对点演练]3.(2016·南昌高二检测)能够解释CO2比SiO2的熔、沸点低的原因是()A.CO2的相对分子质量比SiO2的相对分子质量小B.C—O键能小于Si—O键能C.C的原子半径小于SiD.破坏CO2晶体只需克服分子间作用力,破坏SiO2晶体要破坏Si—O共价键解析:选D CO2是分子晶体,CO2的熔化与C===O键能没有关系,其熔化只需要克服范德华力(分子间作用力),SiO2是原子晶体,其熔化要破坏Si-O共价键,共价键的强度远远大于范德华力,故A、B、C错误,D正确。
4.二氧化硅晶体是立体的网状结构,其晶体结构模型如图所示,请认真观察该模型后回答下列问题:(1)二氧化硅晶体中最小环上有________个原子,晶体结构中存在以________原子为中心、________原子为顶点的正四面体结构。
(2)晶体中每个硅原子为________个最小环共有,每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。
(3)晶体中存在的有________。
A.共价键B.离子键C.配位键D.范德华力E.氢键解析:二氧化硅晶体中,最小环上有6个硅原子和6个氧原子,并形成以硅原子为中心、氧原子(或硅原子)为顶点的正四面体结构。
因为每个硅原子被12个最小环共有,平均每个最小环拥有的硅原子数为6×112=12个,由化学式SiO2可知,拥有氧原子数为12×2=1个。
原子晶体中只存在共价键,且Si—O键为极性键,不是配位键。
答案:(1)12Si O(或Si)(2)12121(3)A1.有关晶体的下列说法中,正确的是()A.晶体中分子间氢键越强,分子越稳定B.原子晶体中共价键越弱,熔点越低C.冰熔化时水分子中共价键发生断裂D.原子晶体中只存在极性共价键,不可能存在其他类型的化学键解析:选B氢键的强弱只影响晶体的物理性质,分子的稳定性则取决于分子内化学键的强弱,A项错误;冰熔化时克服分子间作用力和氢键,C项错误;晶体硅中只存在非极性共价键,D项错误。
2.(2016·温州高二检测)2015年7月31日,中国获得2022年冬奥会主办权,这将促进中国冰雪运动。
以下关于冰的说法正确的是()A.冰与水共存物属于混合物B.冰的密度比水大C.冰与二氧化硅的晶体类型相似D.氢键在冰晶体结构中起关键作用解析:选D冰水混合物属于纯净物,故A错误;冰中氢键比水多,又因为氢键具有饱和性和方向性,相同质量,冰的体积比水大,则冰的密度比水小,故B错误;冰属于分子晶体,而二氧化硅属于原子晶体,因此结构不同,故B错误;氢键具有饱和性和方向性,使得冰中水分子有4个氢键,故D正确。
3.下列说法中正确的是()A.金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成B.AlCl3晶体属于原子晶体C.1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会和O2反应解析:选A据金刚石结构模型可知,金刚石中的最小碳环为六元环,在高温下可断开C—C键,与O2反应,故A项正确,D项错误;AlCl3是特殊的分子晶体,B项错误;SiO2晶体中有Si—O四面体结构,1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键,C项错误。
4.(2016·黄山高二检测)下列熔、沸点高低的比较不正确的是()A.金刚石>碳化硅>晶体硅B.邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸C.纯铁>生铁D.SiO2>CO2解析:选B因键长C—C<C—Si<Si—Si,则熔点为金刚石>碳化硅>晶体硅,故A 正确;对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,故B错误;生铁是合金,熔点比组分金属纯铁低,故C正确;SiO2是原子晶体,CO2是分子晶体,故D正确。
5.(2016·邯郸高二检测)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。
下列有关说法正确的是()A.正硼酸晶体属于原子晶体B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键解析:选D正硼酸晶体中存在H3BO3分子,且该晶体中存在氢键,说明硼酸由分子构成,是分子晶体,原子晶体内只有共价键,故A错误;分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关,熔沸点与氢键有关,故B错误;硼原子最外层只有3个电子,与氧原子形成3对共用电子对,因此B原子不是8e-稳定结构,故C错误;1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子共用的,所以平均含3个氢键,则含有1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键,故D正确。
6.(1)如图所示为CO2分子晶体结构的一部分,观察图形。
试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子;该结构单元平均占有________个CO2分子。
(2)在40 GPa高压下,用激光器加热到1 800 K时,人们成功制得原子晶体干冰,其结构和性质与SiO2原子晶体相似,下列说法正确的是________(填字母序号)。