人教版选修3第二节《分子晶体与原子晶体》学案

1、1、概念：最新人教版选修3 第二节分子晶体与原子晶体学案第二节分子晶体与原子晶体(第一课时 )【课前预习 】1、什么是分子晶体？哪些物质由分子组成？较典型的分子晶体有哪几类？分子晶体具有哪些特性？2、了解 O2、 C60、干冰、冰的分子密堆积及结构模型。【教学目标 】1、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、知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。【课堂互动 】一、分子晶体展示实物：冰、干冰、碘、萘晶体思考：构成它们的基本粒子是什么？这些粒子间通过什么作用结合而成的？叫分子晶体。构成分子晶体的粒子是,粒子间的相互作用是。思考与交流：

2、在分子晶体中,分子内的原子以相结合 ,而相邻分子通过分子间作用力相互吸引。分子晶体有哪些特性呢？（分析表3 2 某些分子晶体的熔点）讨论归纳：2、分子晶体的物理特性：熔点和沸点较硬度较一般都是绝缘体,固态和熔融状态都看图 3-9,这其中属于分子晶体的是。 问：还有哪些属于分子晶体？3、典型的分子晶体(1) 非金属氢化物：(2) 酸（固体）：(3) 部分非金属单质：(4) 部分非金属氧化物：(5) 大多数有机物：1 / 16从另一个角度讲：所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质（除汞外）、易挥发的固体物质都属于分子晶体。大多数分子晶体结构有如下特征：如果分子间作用力只是范德华力。以一个分子为

3、中心 , 其 周 围 通 常 可 以 有 几 个 紧 邻 的 分 子 。 如 图3-10 的O2,C60, 我 们 把 这 一 特 征 叫做。如果分子间除范德华力外还有其他作用力（如氢键）,如果分子间存在着氢键,分子就不会采取密堆积的方式。4、分子晶体结构特征（1）只有范德华力 ,分子间无氢键若以一个分子为中心,其周围通常可以有个紧邻的分子 ,如图 3-10 的 O2,C60,分子晶体的这一特征称为。分子间除范德华力外还有其他作用力（如氢键）, 分子就不会采取密堆积的方式。（2）分子间有氢键不具有分子密堆积特征（如：HF 、冰、 NH 3）观察课本 P66 冰的晶体结构图示,讨论回答：在冰的晶

4、体中 ,每个水分子周围只有个紧邻的水分子 ,形成。氢键不是化学键 ,比共价键弱得多却跟共价键一样具有方向性,而氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4 个相邻水分子的相互吸引,这一排列使冰晶体中空间利用率不高,皆有相当大的空隙使得冰的密度。还有一种晶体叫做干冰,它是固体的晶体。干冰外观像冰,干冰不是冰。其熔点比冰, 在常压下极易。干冰在工业上广泛用作。观察课本 P66 干冰的晶体结构晶胞模型。干冰晶体中 CO2 分子之间只存在分子间力不存在氢键,因此干冰中CO2 分子紧密堆积 ,每个 CO2 分子周围 ,最近 且等距离 的 CO2 分子数目有个。小结：完成表格晶体类型分子晶体构

5、成晶体的粒子结构粒子间的相互作用力硬 度熔沸点性质导电性溶解性资料卡片：Mg + CO 2 阅读 科学视野：天然气水合物一种潜在的能源许多气体可以与水形成水合物晶体。最早发现这类水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维 , 他发现氯可形成化学式为Cl 2 8H20的水合物晶体。20世纪末 , 科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷,因而又称甲烷水合物。它的外形像冰 , 而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷, 因而又称“可燃冰”2 / 16第二节分子晶体与原子晶体 (第二课时 )【课前预习 】1、什么是原子晶体？哪些物质由原子组成？原子晶体具有哪些性质？2、了

6、解金刚石的结构模型。【教学目标 】掌握原子晶体的概念、结构特点及结构对性质的影响。【课堂互动 】思考与交流CO2 和 SiO 2 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。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。二、原子晶体（共价晶体）1、概念 ：。构成原子晶体的粒子是,原子间的相互作用：。观察课本P68 图 3-14 金刚石的多面体外型、晶体结构、晶胞示意图：金刚石晶体： 典型的原子晶体 ,在金刚石晶体中 ,每个碳原子以四个共价单键

7、对称地与相邻的个碳原子结合,C CC夹角为,即金刚石中的碳取杂化轨道形成共价键。在金刚石晶体中,最小的环为元环 ,每个 C 原子为个环共用。思考：金刚石的物理性质与C C共价键参数有什么关系？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 (3550 )也很高。高硬度、高熔点是原子晶体的特性。特点：硬度最大、熔点高。 SiO 2原子晶体： 自然界里有许多矿物和岩石,化学式都是 SiO2,也是典型的原子晶体。在 SiO2 晶体中 ,最小的环为 元环 ,每个 Si 原子为 个环共用 ,每个 O 原子

8、为个环共用。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。以二氧化硅为原料的高科技产品：3 / 162、常见的原子晶体某些非金属单质：某些非金属化合物：某些氧化物：学与问 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”。这种说法对吗?为什么 ?对比分子晶体和原子晶体的数据,原子晶体有何物理特性？ 自学 1 资料卡片某些原子的熔点和硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点390030002 700171014101211硬度109 59 576 56 03、原子晶体的物理特性在原子晶体中,

9、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 , 所以原子晶体一般具有：（1）（ 2）（3）（4） 自学 1资料 莫氏硬度“硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度,最普通的硬度标度是划痕硬度,即摩氏硬度 ,以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。全刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕 ,因而是最硬的。以金刚石的硬度为10,以另 9种天然矿物为代表,可将摩氏硬度分为十度 , 自学 2 科学视野金刚石经过琢磨的金刚石称为钻石,透光度高 , 纯净的金刚石无色透明,含杂质则呈蓝、黄、棕、绿、黑等色。习惯上钻石的质量按克拉计算(1克拉等于 200mg), 超过 10克拉就被视为珍品

10、,至今最大的金刚石是“非洲之星”,发现于 1906年 ,质量为 3 025克拉。我国发现的最大金4 / 16刚石是 281.25克拉的“金鸡钻”(发现于 1937年 ),被日本侵略者掠去,至今下落不明。【课后提升 1】分子晶体班级学号姓名1常温常压下为分子晶体是（）A 碘B 水C硫酸铵D CO 22为缓解地区的旱情 ,有关部门选择适宜的条件和方法,向大气中发射催雨剂 ,其主要成分是干冰（固态 CO2）、液氮、碘化银等。下列有关叙述不正确的是：（）A 干冰和液氮都是由分子构成的B 干冰和液氮的分子中都有非极性共价键C干冰和液氮催雨的原理都属于物理变化D 碘化银粒在冷云中产生冰晶,起到催雨作用3下

11、列物质固态时 ,一定是分子晶体的是（）A酸性氧化物B 非金属单质C碱性氧化物D 含氧酸4下列性质中 ,适合于分子晶体的是（）A 熔点 1070 ,易溶于水 ,水溶液能导电B 熔点10.31 ,液态不导电 ,水溶液能导电C能溶于 CS2,熔点 112.8 ,沸点 444.6D 熔点97.81, 质软 , 导电 ,密度0.97g/cm 35石墨晶体中 ,层与层之间的结合力是（）A 金属键B共价键C分子间力D 离子键6 SiCl 4 的分子结构与CCl 4 类似 ,对其做出如下推断：SiCl 4 晶体是分子晶体；常温常压 SiCl 4 不是气体； SiCl 4 分子是由极性键构成的非极性分子；SiC

12、l 4 熔点高于 CCl 4。其中正确的是（）A 只有B 只有C 只有D7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 C,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8干冰是 CO2 的晶体 ,则存在于晶体中的作用力为（）A 氢键B 分子间作用力C共价键D 离子键9 CO2 晶体中具有相同的距离的CO2 分子数最多为（ ）A 12B 8C 6D 410下列各组中都属于分子晶体的是（）A 碘、二氧化碳、白磷、 C60B 食盐、二氧化碳、白磷、二氧化硅C SO2、金刚石、 N2、铜D 醋酸、甲烷、石墨、氧化钠11分子晶体一般具有的性质（

13、 ）A 能溶于水B 熔沸点较高5 / 16C 通常状况下有些是固体,有些是气体 ,也有是液体的D 硬度一般较大12在石墨晶体里 ,每一层由无数个正六边形构成,同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以 C-C 键结合 ,则石墨晶体中碳原子数与C-C 键数之比为（ ）A 1： 1B 2： 1C 2： 3D 3： 213第 28 届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类 1000 年的能源需要。天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8 个笼 ,每个笼可容纳 1 个 CH 4 分子或 1 个游离 H2O 分子 ,若晶体中每8 个笼只有 6 个容纳了CH4 分子

14、,另外 2个笼被游离H 2O 分子填充 ,则天然气水合物的平均组成可表示为（）A CH 414H2OBCH 48H2OC CH4(23/3)H 2OD CH 46H2O14乙醇易溶于水中 ,这可以用以下的理由解释（ ）A 相似相溶B 乙醇分子与水易形成氢键C乙醇分子与水之间形成了化学键D 两者的晶体类型相同15下列不存在化学键的晶体是（）A 硝酸钾B 干冰C石墨D固体氩16完成表格晶体类型分子晶体结构构成晶体的粒子粒子间的相互作用力硬度性质熔沸点导电性溶解性17已知氯化铝的熔点为190（ 2.02 105Pa） ,但它在 180和常压下即开始升华。（1）氯化铝是晶体（填 “离子 ”或 “分子

15、”）。（2）在 500 ,1.01 105Pa 时 ,氯化铝的蒸气密度（换算成标准状况）为11.92g L 1,且已知它的结构中还含有配位键,氯化铝的化学式为。（3）设计一个更可靠的实验,证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体,你的实验是。18已知 BBr 3 的熔点是 46 ,KBr 的熔点是734 ,试估计它们各属于哪一类晶体。19下图为甲烷晶体的晶胞,每个晶胞含有几个甲6 / 16烷分子？此晶体在常温、常压下不能存在的原因是什么？【课后提升 2】原子晶体班级学号姓名1 构成原子晶体的微粒及作用力是（）A 原子、共价键B 分子、共价键C原子、分子间作用力D 分子、分子间作用力2 下列晶体中由原子

16、直接构成的单质有（）A 硫B氦气C金刚石D金属镁3 固体熔化时必须破坏非极性共价键的是（ ）冰晶体硅溴单质二氧化硅4 第三周期元素形成的单质中,属于原子晶体的是（）A 金刚砂B金刚石C单晶硅D 二氧化碳5 碳化硅的一种晶体（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。下列三种晶体：金刚石、晶体硅、碳化硅中 ,它们的熔点由高到低的顺序是（）A B C D 6 1999 年美国科学杂志报道：在40GPa 的高压下 ,用激光加热到1800K, 人们成功制得了原子晶体 CO2,下列对该物质的推断一定不正确 的是（ ）A 该原子晶体中含有极性键B该原子晶体易气化 ,可用作制冷材料C

17、该原子晶体有很高的熔点、沸点D该原子晶体硬度大,可用作耐磨材料7 在 60gSiO 2 晶体中 ,含有 Si O 键的物质的量为（）A 1molB 2molC 3molD 4mol8 下列物质的熔点均按由高到低的排列,其原因是由于键能由大到小排列的是（ ）A 铝、钠、干冰B金 刚石、碳化硅、晶体硅C碘化氢、溴化氢、氯化氢D二氧化硅、二氧化碳、一氧化碳7 / 169 在金刚石晶体的网状结构中 ,含有共价键形式的碳原子环 ,其中最小的碳环中的碳原子数和C C 键之间的夹角是（）0000A 6 个,120B 6个 ,109.5C 5 个 ,109.5 D 5 个,12010 下列说法正确的是（）A

18、124g P 4 含有的 P P 键的个数为 6NAB 12g 石墨中含有的CC 键的个数为2N AC 12g 金刚石中含有的C C 键的个数为1.5NAD 60gSiO2 中含 Si O 键的个数为2N A011 下列数据是对应物质的熔点（C） ,据此做出的下列判断中错误的是Na2ONaClAlF 3AlCl 39208011291190BCl 3Al 2O3CO2SiO 2-1072073-571723A 铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B表中只有 BCl 3 和干冰是分子晶体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12美国化学会志报道, 科学家以二

19、氧化碳为碳源,金属钠为还原剂,在 470、 80MPa下合成出金刚石,具有深远意义。下列说法不正确的是（）A 由二氧化碳合成金刚石是化学变化B 金刚石是碳的一种同位素C钠被氧化最终生成碳酸钠D 金刚石中只含有非极性共价键13北约轰炸南联盟时,大量投掷了石墨炸弹和贫铀炸弹,贫铀炸弹能穿透坦克和装甲车,下列有关说法不正确的是（）A 投掷石墨炸弹破坏供电系统B投掷石墨炸弹使部队受到杀伤C投掷贫铀炸弹破坏机械化部队战斗力D投掷贫铀炸弹造成放射性污染14 右图是石英晶体平面示意图,它实际上是立体的网状结构, 其中硅、氧原子数之比为,原硅酸根离子 SiO 44- 的结构可表示为左图。二聚硅酸根离子Si 2

20、O76-中 ,只有硅氧键 ,它的结构可表示为。15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。8 / 16（ 1）氮化硅晶体属于 _晶体（填晶体类型）。（ 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 原子和 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 ,可得较高纯度得氮化硅。反 应得化学方程式为_ 。16 C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示（石墨仅表示出其中的一层结构）：（ 1） C60

21、、金刚石和石墨三者互为 _ 。A同分异构体B同素异形体C同系物D同位素（2）固态时 ,C60 属于 _晶体（填 “离子 ”、 “原子 ”或 “分子 ”）。（3）硅晶体的结构跟金刚石相似,1 mol 硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_N A个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1 个氧原子。二 氧 化 硅 的 空 间 网 状 结 构 中 , 硅 、 氧 原 子 形 成 的 最 小 环 上 氧 原 子 数 目 是_ 。（ 4）石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是_ 。【课后提升 3】综合练习班级学号姓名1 下列说法中 ,正确的是（）A 冰溶化时 ,分子中 H O 键发

22、生断裂B 原子晶体中 ,共价键的键长越短,通常熔点就越高C分子晶体中 ,共价键键能越大,该分子的熔沸点就越高D 分子晶体中 ,分子间作用力越大,则分子越稳定2 金刚石和石墨两种晶体中,每个最小的碳环里所包含的碳原子数（）A 前者多B 后者多C相等D 无法确定3 分子晶体中如果不是由于分子本身形状的影响,它的晶体将取密堆积结构,原因是分子晶体中9 / 16A分子间作用力无一定方向性B 占据晶格结点的微粒是原子（）C化学键是共价键D 三者都是4 氮化硼很难熔化,加热至 3000方可气化 ,下列对氮化硼的叙述,不正确的是（）A 氮化硼是分子晶体B 氮化硼是原子晶体C氮化硼是离子晶体D 化学式为BN5

23、 分子晶体在通常情况下不具有的性质是（）A 晶体微粒是分子B干燥或熔化时均能导电C晶体内微粒间以范德华力结合D熔点和沸点一般低于原子晶体和离子晶体6 有下列物质白磷金刚石石墨二氧化硅甲烷四氯化碳单质硅铵离子 ,其分子结构或晶体结构单元中存在正四面体的是（ ）A 除外BC除外D 除7 下列叙述中正确的是（）A 原子晶体中 ,共价键的键能越大,熔沸点越高B 分子晶体中 ,分子间的作用力越大,该分子越稳定C分子晶体中 ,共价键的键能越大,熔沸点越高D 原子晶体中 ,构成晶体的微粒一定是相同的原子8 构成 SiO2 的化学键在性质上和构成CO2 分子的共价键都是极性键所以（）A SiO2 和 CO2

24、都属于原子晶体B SiO2 和 CO2 都是分子晶体C前者是原子晶体 ,后者是分子晶体D 前者是分子晶体,后者是原子晶体9 下列比较正确的是（）A 化学键的键能由大到小：金刚石碳化硅 硅 锗B 熔沸点由高到低：氯化钠氧化铝 硅 二氧化碳C硬度由大到小： C60碳化硅 铁 氯化钠D 导电性能由强到弱：金铜 石墨 二氧化碳10 下表是某些原子晶体的熔点和硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅氧化铝石英硅锗熔点 /3900300027002030171014101211硬度109.59.5976.56.0分析表中的数据 ,判断下列叙述正确的是（）A 构成原子晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高10 / 16B

25、 构成原子晶体的原子间的共价键越大,晶体的熔点越高C构成原子晶体的原子的半径越大,晶体的硬度越大D 构成原子晶体的原子的半径越小,晶体的硬度越大1 800K, 成11 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 1:2B 该晶体的熔点、沸点高,硬度大C晶体中 C O C 键角为 180D晶体中 C、O 原子最外层都满足8 电子结构12 单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据回答：（1）晶体硼的晶体类型属于_晶体 ,理由是 _ _。（2）已知晶体的结构

26、单元是由硼原子组成的正二十面体（如下图）, 其中有20 个等边三角形的面和一定数目的顶角, 每个顶角各有一个硼原子。通过观察图形及推算,得出此基本结构单元是由_ 个硼原子构成的, 其中B B 键的键角为_, 共含有 _ 个 B B 键。13.溴化碘IBr 是一种卤素互化物,它有很高的化学活性,有许多性质跟卤素单质很相似,它在常温、常压是深红色固体,熔点41 , 沸点116 , 固体溴化碘是_ 晶体 , 含有_键。14 (1) 二氧化硅晶体中,每个硅原子周围有_个氧原子 ,每个氧原子周围有_个硅原子 ,硅氧原子个数比为_。(2)石墨晶体结构如图所示,每一层由无数个正六边形构成。平均每个正六边形所

27、占有的碳原子数目为_、平均每个正六边形所占有的共价键数目为_。【课后提升 1】分子晶体 参考答案1.B2.B3.D4.BC5 C 6D 7 C 8 BC 9 A 10 A 11 C 12 C 13 B 14 AB 15.D16.晶体类型分子晶体11 / 16构成晶体的粒子分子结构粒子间的相互作用力分子间作用力硬度小熔沸点较低性质导电性固态熔融状态不导电溶解性相似相溶17分子（ 2）（ 3）在加压条件下加热至熔融,测其导电性 ,若导电 ,则是离子晶体 ,若不导电 ,则为分子晶体。18 BBr 3 是分子晶体 ,KBr 是离子晶体。【课后提升 2】原子晶体 参考答案1 A 2 BC 3 B 4 C

28、 5 A 6 B 7 D 8 A 9 B 10 A 11 B 12.B 13.B14 1： 2【课后提升 3】综合练习 参考答案1 B 2 C 3A 4 AC 5 B 6 A 7 A 8 C 9 A 10 BD 11 C12.（ 1）原子；熔点高,硬度大 ,并且各数据均介于金刚石和晶体硅之间（2） 12； 60； 3013.分子晶体、极性键14 (1) 4； 2； 12 (2)2;312 / 16【跟踪训练】【思考与交流】第28 届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类 1000 年的能源需要。天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46 个水分子构建成8 个笼 ,每个笼

29、可容纳五个 CH 4 分子或 1 个游离 H2O 分子。根据上述信息 ,完成下列小题：1、下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是A 、两种都是极性分子B 、两种都是非极性分子C、 CH 4 是极性分子 ,H2O 是非极性分子D、 H2O 是极性分子 ,CH4 是非极性分子2、若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4 分子 ,另外 2 个笼被游离H 2O 分子填充 ,则天然气水合物的平均组成可表示为A 、 CH 4 14H2OB、 CH 4 8H 2OC、 CH 4 (23/3)H 2OD 、 CH 4 6H 2O3、若有一种“可燃冰”组成为CH 4 5.75H 2O 的分子 ,

30、则 m（ CH4）： m（ H 2O） =4、若要从“可燃冰”中分离出甲烷,可用下列两种方法：在一定温度下 ,使气体从水合物中分离出来；在一定压力下 ,使气体从水合物中分离出来。【课后提升】 1、下列不存在化学键的晶体是（）A 、硝酸钾B、干冰C、石墨D、固体氩2、常温常压下为分子晶体是（）A 、碘B 、水C、硫酸铵D、 CO23、下列属于分子晶体的一组物质是（）A 、 CaO、NO 、 COB 、 CCl 4、 H2O2、 HeC 、 CO2、 SiO2、 NaCl D 、 CH 4、O2、Na2O4、下列性质符合分子晶体的是（）A 、熔点 1070 ,易熔于水 ,水溶液能导电B、熔点是 10.31 ,液体不导电 ,水溶液能导电C、熔点 97.81 ,质软 ,能导电 ,密度是 0.97g/cm3D、熔点高 ,熔化时能导电 ,水溶液也能导电5、下列说法正确的是（）A 、离子化合物中