人教版化学选修三3.2分子晶体与原子晶体
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第二节分子晶体与原子晶体目标与素养:1.通过生活中常见物质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。
(微观探析与模型认知)2.通过实验理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。
(宏观辨识与科学探究)一、分子晶体1.分子晶体的概念及粒子间的相互作用力(1)概念:只含分子的晶体称为分子晶体。
(2)粒子间的相互作用力:分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引,分子内原子之间以共价键结合。
2.分子晶体的物理性质(1)分子晶体熔、沸点较低,硬度很小,易升华。
(2)分子晶体不导电。
3.属于分子晶体的物质种类(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)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。
(3)部分非金属氧化物,如CO2、P4O10、SO2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。
4.分子晶体的结构特征(1)分子密堆积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,分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
如C60、干冰、I2、O2等。
(2)含有氢键的分子晶体,不属于分子密堆积。
如冰等。
5.两种典型的分子晶体的空间结构(1)冰①结构:冰晶体中,水分子间主要通过氢键形成晶体。
由于氢键具有一定的方向性,一个水分子与周围四个水分子结合,这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。
这样,每个O原子周围都有4个H原子,其中两个H原子与O原子以共价键结合,另外两个H原子与O原子以氢键结合,使水分子间构成四面体骨架结构。
②性质:由于氢键具有方向性,冰晶体中水分子未采取密堆积方式,这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙。
当冰刚刚融化成液态水时,水分子间空隙减小,密度反而增大,超过4 ℃时,分子间距离加大,密度渐渐减小。
第2课时 共价晶体学业要求素养对接1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。
2.能够从化学键的特征,分析理解共价晶体的物理特性。
微观探析:共价晶体的结构特点。
模型认知:建立共价晶体模型,并利用共价晶体模型进行相关计算。
[知 识 梳 理]一、共价晶体的结构和性质 1.共价晶体的结构特点 (1)构成微粒及作用力共价晶体⎩⎨⎧构成微粒:原子微粒间作用力:共价键(2)空间构型:整块晶体是一个三维的共价键网状结构,不存在单个的小分子,是一个“巨分子”。
2.共价晶体与物质的类别物质种类 实例某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si 3N 4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物二氧化硅(SiO 2)等3.共价晶体的熔、沸点(1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合,熔化时必需破坏共价键,而破坏它们需要很高的温度,所以共价晶体具有很高的熔点。
(2)结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。
【自主思考】1.含有共价键的晶体都是共价晶体吗?提示 共价晶体中都有共价键,但含有共价键的不一定是共价晶体。
如CO 2、H 2O等分子晶体中也含有共价键。
二、典型的共价晶体1.金刚石(1)碳原子采取sp3杂化,C—C—C夹角为109°28′。
(2)每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构,向空间伸展形成空间网状结构。
(3)最小碳环由6个碳原子组成,且最小环上有4个碳原子在同一平面内;每个碳原子被12个六元环共用。
2.晶体硅把金刚石中的C原子换成Si原子,得到晶体硅的结构,不同的是Si—Si键长>C—C 键长。
3.二氧化硅晶体(1)Si原子采取sp3杂化,正四面体内O—Si—O键角为109°28′。
(2)每个Si原子与4个O原子形成4个共价键,Si原子位于正四面体的中心,O原子位于正四面体的顶点,同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用;每个O原子和2个Si原子形成2个共价键,晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。
晶体的常识分子晶体与原子晶体【学习目标】1、初步了解晶体的知识,知道晶体与非晶体的本质差异,学会识别晶体与非晶体的结构示意图;2、知道晶胞的概念,了解晶胞与晶体的关系,学会通过分析晶胞得出晶体的组成;3、了解分子晶体和原子晶体的特征,能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系;4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。
【要点梳理】要点一、晶体与非晶体【分子晶体与原子晶体#晶体与非晶体】1、概念:①晶体:质点(分子、离子、原子)在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。
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。
②非晶体:非晶态物质内部结构没有周期性特点,而是杂乱无章地排列,如:玻璃、松香、明胶等。
非晶体不具有晶体物质的共性,某些非晶态物质具有优良的性质要点诠释:晶体与非晶体的区分:晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
周期性是晶体结构最基本的特征。
许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的,但我们可以借助于显微镜观察,这也证明固体粉末仍是晶体,只不过晶粒太小了。
晶体的熔点较固定,而非晶体则没有固定的熔点。
区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体,进行X—射线衍射实验,X射线透过晶体时发生衍射现象。
特别注意:一种物质是否晶体,是由其内部结构决定的,而非由外观判断。
2、分类:说明:①自范性:晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。
所谓自范性即“自发”进行,但这里要注意,“自发”过程的实现仍需一定的条件。
例如:水能自发地从高处流向低处,但若不打开拦截水流的闸门,水库里的水不能下泻;②晶体自范性的条件之一:生长速率适当;③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。
4、晶体形成的途径:①熔融态物质凝固,例:熔融态的二氧化硅,快速冷却得到玛瑙,而缓慢冷却得到水晶。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华);③溶质从溶液中析出。
第二节分子晶体与原子晶体A组1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是()A.NH3、HD、C8H10B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SO3、C60l4、Na2S、H2O22.BeCl2熔点较低,易升华,溶于醇和醚,其化学性质与AlCl3相似。
由此可推测BeCl2()A.熔融态不导电B.水溶液呈中性C.熔点比BeBr2高D.不与NaOH溶液反应3.水的沸点是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()A.范德华力B.共价键C.氢键D.相对分子质量4.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法中正确的是()A.钠与W可能形成Na2W2化合物B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电C.W得电子能力比Q强D.X有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体5.下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中,正确的是()A.在SiO2晶体中,1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键B.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定C.C6H5OH既能表示物质的组成,又能表示物质的一个分子D.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态6.下列说法中,正确的是()A.冰融化时,分子中H—O键发生断裂B.原子晶体中,共价键越强,熔点越高C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔点一定越高D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定7.HgCl2稀溶液可作为手术刀的消毒剂,已知HgCl2有如下性质:①HgCl2晶体熔点较低;②HgCl2熔融状态下不导电;③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。
下列关于HgCl2的叙述正确的是()A.HgCl2晶体属于分子晶体B.HgCl2属于离子化合物C.HgCl2属于电解质,且属于强电解质D.HgCl2属于非电解质8.正硼酸(H3BO3)是一种层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。
第二节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分子,就属于分子晶体问:还有哪些属于看图3-9,如:碘晶体中只含有I2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科学视眼阅读必修2P22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 O和HF的沸点就出现反常。
H2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。
第三章晶体结构与性质课标要求1.了解化学键和分子间作用力的区别。
2.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
3.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。
4.理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。
5.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
要点精讲一.晶体常识1.晶体与非晶体比较2.获得晶体的三条途径①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
3.晶胞晶胞是描述晶体结构的基本单元。
晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。
4.晶胞中微粒数的计算方法——均摊法如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有1/n属于这个晶胞。
中学中常见的晶胞为立方晶胞立方晶胞中微粒数的计算方法如下:注意:在使用“均摊法”计算晶胞中粒子个数时要注意晶胞的形状二.四种晶体的比较2.晶体熔、沸点高低的比较方法(1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律:原子晶体>离子晶体>分子晶体。
金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。
(2)原子晶体由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.如熔点:金刚石>碳化硅>硅(3)离子晶体一般地说,阴阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子间的作用力就越强,相应的晶格能大,其晶体的熔、沸点就越高。
(4)分子晶体①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。
②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。
③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。
④同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。
(5)金属晶体金属离子半径越小,离子电荷数越多,其金属键越强,金属熔、沸点就越高。
三.几种典型的晶体模型。
第二节分子晶体与原子晶体层级一学业达标练1.分子晶体具有的本质特征是( )A.组成晶体的基本构成微粒是分子B.熔融时不导电C.晶体内微粒间以分子间作用力相结合D.熔点一般比较低解析:选C 分子晶体的熔、沸点较低,硬度较小,导致这些性质特征的本质原因是基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键,相对于化学键来说,它们是极其微弱的。
2.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解析:选D 金刚石是典型的原子晶体,原子之间以共价键结合,构成空间网状结构,不存在独立的分子,金刚石的硬度大,性质稳定,但在高温下可与氧气反应,生成CO2气体。
3.SiCl4的分子结构与CCl4相似,对其进行下列推测,不正确的是( )A.SiCl4晶体是分子晶体B.常温、常压下SiCl4是气体C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D.SiCl4的熔点高于CCl4解析:选B 由于SiCl4具有分子结构,所以一定属于分子晶体。
影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小,这两种分子之间都只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于CCl4,SiCl4的分子间作用力较大,其熔、沸点比CCl4高。
CCl4的分子是正四面体结构,SiCl4与它结构相似,因此也应该是正四面体结构,是含极性键的非极性分子。
4.下列物质,按沸点降低顺序排列的一组是( )A.HF、HCl、HBr、HI B.F2、Cl2、Br2、I2C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.CI4、CBr4、CCl4、CF4解析:选D A、C项中HF和H2O分子间含有氢键,沸点反常;对结构相似的物质,B 项中沸点随相对分子质量的增加而增大;D项中沸点依次降低。
5.据报道:用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”,再用一个射频电火花喷射出氮气,可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜,该碳氮化合物的硬度比金刚石更坚硬,则下列分析正确的是( )A.该碳氮化合物呈片层状结构B .该碳氮化合物呈立体网状结构C .该碳氮化合物中C —N 键长比金刚石的C —C 键长长D .相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小解析:选B 由题意知,碳氮化合物的硬度比金刚石还大,说明该碳氮化合物为原子晶体,因此是立体网状结构,与金刚石相比,C 原子半径大于N 原子半径,所以C —N 键长小于C —C 键长。