人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第二节 分子晶体与原子晶体(第2课时).ppt
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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。
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第三章 第二节 第2课时一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1.碳化硅(SiC)俗称金刚砂,与金刚石具有相似的晶体结构,硬度为9.5,熔点为 2 700 ℃,其晶胞结构如图所示。
下列说法错误的是( C )A .SiC 晶体中碳原子和硅原子均采用sp 3杂化B .距离硅原子最近的硅原子数为12C .金刚石的熔点低于2 700 ℃D .若晶胞参数为a pm ,则该晶体的密度为1606.02×10-7a3 g·cm -3 解析:SiC 晶体中碳原子周围有4个硅原子,而硅原子有4个碳原子,均采用sp 3杂化,A 正确;在SiC 中距离硅原子最近的硅原子数为与距离碳原子最近的碳原子数是一样的,而距离碳原子最近的碳原子数和干冰中二氧化碳的配位数是一样的,所以是12个,B 正确;共价键的键长越短,键能越大,熔沸点越高,C —C 键键长比Si —Si 键键长短,金刚石的熔点高于2 700 ℃,C 错误;碳原子位于晶胞的顶点和面心,个数为4,硅原子位于体内,个数为4,若晶胞参数为a pm ,则该晶体的密度为160 g N A ×a 3×10-30cm 3=1606.02×10-7a 3g·cm -3,D 正确。
故选C 。
2.下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是( A )A .金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体B .金刚石晶胞中含有6个碳原子C .60 g SiO 2晶体中所含共价键数目为6N A (N A 是阿伏加德罗常数的值)D .金刚石晶体熔化时破坏共价键,二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力解析:金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体,A 项符合题意;金刚石的晶胞中含有碳原子数为8×18+6×12+4=8个,B 项不符合题意;60 g SiO 2晶体的物质的量为 1 mol,1 mol Si 原子与4 mol O 原子形成4 mol 硅氧键,1 mol O 原子与2 mol Si 原子形成2 mol硅氧键,故1 mol SiO2中含4 mol硅氧键,即共价键数为4N A,C项不符合题意;二氧化硅晶体属于共价晶体,熔化时破坏共价键,D项不符合题意。
第三章第二节分子晶体与原子晶体基础巩固一、选择题1.下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( C )A.最小的环上,有3个Si原子和3个O原子B.最小的环上,Si和O原子数之比为1∶2C.最小的环上,有6个Si原子和6个O原子D.存在四面体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶角解析:联想教材中SiO2的晶体空间结构模型,每个硅原子与4个氧原子结合形成4个共价键,每个氧原子与2个硅原子结合形成2个共价键,其空间网状结构中存在四面体结构单元,硅原子位于四面体的中心,氧原子位于四面体的4个顶角,故D项错误;金刚石的最小环上有6个碳原子,SiO2的晶体结构可将金刚石晶体结构中的碳原子用硅原子代替,每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,所以其最小环上有6个硅原子和6个氧原子,Si、O原子个数比为1∶1,故A、B两项错误,C项正确。
2.(双选)下列晶体性质的比较中,正确的是( AD )A.熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅B.沸点:NH3>H2O>HFC.硬度:白磷>冰>二氧化硅D.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4解析:由C—C、C—Si、Si—Si键的键能和键长可判断A项正确;由SiI4、SiBr4、SiCl4的相对分子质量可判断D项正确;沸点H2O>HF>NH3,二氧化硅是原子晶体,硬度大,白磷和冰都是分子晶体,硬度小,B、C项错误。
3.根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是( B )A.熔点2700℃,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点3550℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800℃,熔化时能导电D.熔点-56.6℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电解析:本题考查的是各类晶体的物理性质特征。
A项中延展性好,不是原子晶体的特征,因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合,而共价键有一定的方向性,使原子晶体质硬而脆,A项不正确,B项符合原子晶体的特征,C项应该是离子晶体,D项符合分子晶体的特征,所以应该选择B项。
高中化学选修三第三章晶体结构与性质一、晶体常识1、晶体与非晶体比较自范性:晶体的适宜的条件下能自发的呈现封闭的,规则的多面体外形。
对称性:晶面、顶点、晶棱等有规律的重复各向异性:沿晶格的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,因此导致的在不同方向的物理化学特性也不尽相同。
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——均摊法某粒子为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:①晶胞顶角粒子为8个晶胞共用,每个晶胞占1/8②晶胞棱上粒子为4个晶胞共用,每个晶胞占1/4③晶胞面上粒子为2个晶胞共用,每个晶胞占1/2④晶胞内部粒子为1个晶胞独自占有,即为1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、构成物质的四种晶体1、四种晶体的比较(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。
晶格能:1mol气态阳离子和1mol气态阴离子结合生成1mol离子晶体释放出的能量。
(4)分子晶体①分子间作用力越大,物质熔、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,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。
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。
高中化学第三章晶体结构与性质3.2 分子晶体与原子晶体学案新人教版选修3编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(高中化学第三章晶体结构与性质3.2 分子晶体与原子晶体学案新人教版选修3)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第2课时原子晶体一、学习目标1.掌握相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于原子晶体。
2.以金刚石为例,了解原子晶体的物理性质(熔、沸点,导电性和溶解性)二、学习过程(一)基本知识点(学生自学完成)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:______________;。
3.粒子间的作用______________,4。
原子晶体的物理性质(1)熔、沸点__________,硬度___________(2) ______________一般的溶剂。
(3)______________导电.5.常见的原子晶体有____________________________等。
6.判断晶体类型的依据(1)看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。
对分子晶体,构成晶体的微粒是______________,微粒间的相互作用是___________;对于原子晶体,构成晶体的微粒是_______,微粒间的相互作用是___________键。
(二)重点点拨1。
晶体晶体是指具有规则几何外形的固体。
其结构特征是其内的原子或分子在主维空间的排布具有特定的周期性,即隔一定距离重复出现。
重复的单位可以是单个原子或分子,也可以是多个分子或原子团。
第二节分子晶体与原子晶体第二课时【教学目标】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,3.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】【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】【思考与交流】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】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?【展示】二氧化硅、金刚石的晶体结构【阅读】P71明确金刚石的晶型与结构【板书】二、原子晶体【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】金刚石晶体结构填表:键长键能键角熔点硬度【归纳】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:P69,讨论“学与问”【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:P68 ,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。