化学：第三章《晶体结构与性质》全章(新人教版选修3)课件

1、高中化学新人教版选修3系列课件物质结构与性质第三章晶体结构与性质教学目标、了解晶体的初步知识,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。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。培养空间想像能力和进一步认识“物质结构决定物质性质”的客观规律。、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。理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。了解分子间作用力对物质物理性质的影响。了解氢键及其物质物理性质的影响。、知道金属键的涵义能用金属键理论解释金属的物理性质能列举金属晶体的基本堆积模型了解金属晶体性质的一般特点理解金属晶体的类型与性质的关系、

2、能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。知道离子化合物的热稳定性与阴、阳离子的半径和电荷有关。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱能说出分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构基元以及物理性质方面的主要区别第三章 晶体结构与性质第一节晶体的常识胆矾 明矾晶体冰糖晶体 水晶水晶石祖 母 绿绿宝石猫 眼 石 黄 水 晶 黄 水 晶 NaCl晶体结构示意图：Na+ Cl-干冰晶体结构玻璃结构示意图BOSiM晶体SiO2和非晶体SiO2的投影示意图思考?1、什么是晶体？什么是非晶体？ 定义：晶体具有规则几何外形的固体 非晶体没有规则几何外形的固体

3、2、晶体有什么特点和性质？特点和性质： （1） 晶体有自范性（几何外形和内 部质点排 列的高度有序性，非晶体没有） （2）晶体具有各向异性（非晶体不具有各向异性） （3）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点）3、晶体和非晶体的本质区别是什么？晶体的自范性即晶体能自发地呈现多面体外形的性质。3、晶体与非晶体的本质区别在于 构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列4、晶体形成的途径：熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华).溶质从溶液中析出.思考:根据已有知识,举例说明如何制得晶体?2、某同学在网站找到一张玻璃的结构示意图如图所示，这张图说明玻璃是不是晶体?为什么?3、

4、根据晶体物理性质的各向异性的特点，人们很容易识别用玻璃仿造的假宝石。你能列举出一些可能有效的方法鉴别假宝石吗?分组探讨二晶胞1.描述晶体结构的基本单元叫做晶胞蜂巢与蜂室铜晶体铜晶胞晶体与晶胞的关系可用蜂巢与峰室的关系比喻然而，蜂巢是有形的，晶胞是无形的，是人为划定的。金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图NaCl晶体结构和晶胞思考与交流:上述铜晶体、金刚石、NaCl晶体的晶胞空间构形是怎样的？ 平行六面体无隙并置思考： 铜晶胞含有4个铜原子，为什么不是14个？ 2、晶胞中原子个数的计算晶胞中原子个数的计算体心：1面心:1/2顶点:1/8棱边:1/4立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点

5、：1/8小结:晶胞对质点的占有率探究: 下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含几个原子?钠、锌晶胞都是：81/8+1=2；碘：（81/8+61/2）2=8；金刚石：81/8+61/2+4=8。例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2典例分析Mg原子的数目：121/6+21/2=3B原子的数目：6故化学式可

6、表示为 Mg2B典例分析本节小结：一、晶体与非晶体 1、定义：晶体具有规则几何外形的固体 非晶体没有规则几何外形的固体2、特点和性质： （1） 晶体有自范性 （2）晶体具有各向异性 （3）晶体具有固定的熔点3、晶体与非晶体的本质区别在于构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列5、晶体和非晶体的鉴别4、晶体形成的途径：立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8二晶胞1、概念：描述晶体结构的基本单元 叫做晶胞2、晶胞中原子个数的计算1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一

7、定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点 B、硬度 C、颜色 D、x-射线衍射实验CD课堂练习3、如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化学式为AAB BA2B CAB3 DA2B34、右面图形是石墨晶体的层面结构图，试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的共价键数和碳原子数是分别：A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2 5、某离子晶体晶胞结构如右图所示，X位于立方体的顶点， Y位于立方体的中心，晶体中距离最近的两个X与一个Y形成的夹角XYX的角度为：A. 90 B. 60 C. 120 D. 109286、图是超导化合

8、物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶胞)的结构.请回答：(1)该化合物的化学式为_.(2)在该化合物晶体中，与某个钛离子距离最近且相等的其他钛离子共有_个.(3)设该化合物的相对分子质量为M，密度为 阿伏加德罗常数为NA，则晶体中钙离子与钛离子之间的最短距离为_.CaTiO367、如图是CsCl晶体的晶胞（晶体中最小的重复单元）已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为acm，氯化铯的相对分子质量为M，NA为阿佛加德罗常数，则CsCl晶体的密度为（单位：克/cm3）A、8M/a3NA B、a3M/8NAC、M/a3NA D、a3M/NA第三章 晶体结构与性质第二节分子晶体与原子晶体交流讨论 观察与思考：

9、下列两种晶体有什么共同点？碘晶体结构干冰晶体结构一、分子晶体 构成晶体的粒子是分子，粒子间以分子间作用力（范德华力，氢键）相互作用的晶体叫分子晶体。1、概念 （1）所有非金属氢化物：H2O，H2S，NH3， CH4，HX（2）部分非金属单质:X2，O2，H2， S8，P4， C60 （3）部分非金属氧化物: CO2， SO2， NO2， P4O6， P4O10（4）几乎所有的酸：H2SO4，HNO3，H3PO4（5）绝大多数有机物的晶体：乙醇，冰醋酸，蔗糖2、典型的分子晶体：分子晶体有哪些物理特性，为什么？思考与交流(1)较低的熔点和沸点，易升华；(2)较小的硬度；(3)一般都是绝缘体，熔融状

10、态也不导电。原因：分子间作用力较弱3、物理特性：分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个 ）氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）干冰的晶体结构图冰中个水分子周围有个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积 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。4、晶体结构特征（1）密堆积 有分子间氢键氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积笼状

11、化合物科学视野天然气水合物一种潜在的能源练习：下列物质： KNO3晶体 干冰 黄铜 金刚石 水晶 庚烷晶体 三氧化硫晶体 N2晶体 H3PO4晶体 NaOH晶体其中属于分子晶体的是 1、下列均是由分子晶体构成的一组化合物是( )A、 H2、 CH4、 HCl B、 CO2、 SO2、 HBr C、 CaO、 CO、 NO D、 Cl2、 SO2、 SO3练习B2、根据下列物质的物理性质，判断其中属于分子晶体的是（ ）A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电 B、溴化铝，无色晶体，熔点98 ，熔融态不导电C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；D、物质A，无色晶体

12、，熔融时或溶于水中都能导电B C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。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？18010928SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图10928共价键金刚石的晶体结构示意图二原子晶体（共价晶体） 构成晶体的粒子是原子，所有的相邻原子间都以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。金刚石1、概念：观察思考对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？2、原子晶体的物理特性（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

13、剂。 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，所以原子晶体有特殊的物理性质。3、常见的原子晶体（1）某些非金属单质：金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等（2）某些非金属化合物：碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体（3）某些氧化物：二氧化硅（ SiO）晶体、-Al2O3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。碳、硅、锗原子半径依次增大，键长依次增大，键的强度依次减弱。故它们熔点和硬度依次下降。即金刚石硅锗学 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

14、说法对吗？为什么？分子晶体、原子晶体结构与性质关系的比较 晶体类型分子晶体原子晶体结构粒子间的作用力性质硬度溶、沸点导电溶解性构成晶体粒子分子原子分子间作用力共价键结构、性质较小较大较低很高固态和熔融状态都不导电不导电相似相溶难溶于常见溶剂知识拓展比较石墨和金刚石晶体结构1.5510-10m石墨金刚石思考：（1）石墨为什么很软？（2）石墨的熔沸点为什么很高？石墨的熔点为什么高于金刚石？（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。它们都有很强的C-C共价键。在石墨中各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大键）， C-C键长比金刚石的

15、短，键的强度大，故其熔点金刚石高。石墨为混合键型晶体。 熔点（） 沸点（）石墨36524827金刚石35504827课前检测1、下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，晶体的类型也相同的是（ ）A、SO2和SiO2 B、CO2和H2OC、BN和HCl D、CCl4和KClB2、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是（ ）CO2 SiO2 晶体Si 白磷 氨基乙酸 Fe Na2O 固态HeA、 B、C、 D、C3、C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表示出其中的一层）（1）C60、金刚石和石墨三者互为 ；（2）固态时，C60属于 （填“离子”、“原子”或“分子”）；A、同分异构体 B、

16、同素异形体 C、同系物 D、同位素（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是 NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧原子的数目是 ；（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有 个碳原子。B分子262练习1、下列各组物质的晶体中，化学键的类型相同，晶体的类型也相同的是（ ）A、SO2和SiO2 B、CO2和H2OC、BN和HCl D、CCl4和KClB2、下列物质的晶体直接由原子构成的一组是（ ）CO2 SiO2 晶体Si 白磷 氨基乙酸 Fe Na2O 固态HeA、 B、C、 D、C3、C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示（石墨仅表示出其中的一层）（1）C60、金刚

17、石和石墨三者互为 ；（2）固态时，C60属于 （填“离子”、“原子”或“分子”）；A、同分异构体 B、同素异形体 C、同系物 D、同位素（3）硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是 NA个。硅、氧原子形成的最小环上氧原子的数目是 ；（4）石墨层状结构中，平均每个正六边形占有 个碳原子。B分子2624.碳化硅(SiC)的一种晶体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。在下列三种晶体金刚石、晶体硅、碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是_ 第三章 晶体结构与性质第三节金属晶体 一、金属共同的物理性质容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。金属为什么具有这些共

18、同性质呢?二、金属的结构 问题：构成金属晶体的粒子有哪些？组成粒子：金属阳离子和自由电子1.“电子气理论”(自由电子理论)金属原子脱落来的价电子形成遍布整个晶体的“电子气”,被所有原子所共用，从而把所有的原子维系在一起。2.金属键: 这种金属原子间由于电子气产生的作用.(在金属晶体中，金属阳离子和自由电子之间的较强的相互作用)在金属晶体中。 金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小金属键强，熔沸点高。3、金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体【讨论1】 金属为什么易导电 ？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而

19、形成电流，所以金属容易导电。三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系【讨论2】金属为什么易导热？ 金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？ 金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。 不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。金属的延展性自由电子+金属离子金属原子错位+资料金属之最熔点最低的金属是-汞熔点最

20、高的金属是-钨密度最小的金属是-锂密度最大的金属是-锇硬度最小的金属是-铯硬度最大的金属是-铬最活泼的金属是-铯最稳定的金属是-金延性最好的金属是-铂展性最好的金属是-金1、金属晶体的形成是因为晶体中存在 （ ）A.金属离子间的相互作用B金属原子间的相互作用 C.金属离子与自由电子间的相互作用 D.金属原子与自由电子间的相互作用 C练习2金属能导电的原因是（ ）A.金属晶体中金属阳离子与自由电子间的 相互作用较弱 B金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动 C金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动 D金属晶体在外加电场作用下可失去电子 B3、下列叙述正确的是（ ）A.任

21、何晶体中，若含有阳离子也一定含有阴离子B原子晶体中只含有共价键 C.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 D分子晶体中只存在分子间作用力，不含有其他化学键 B 4、为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐渐降低， 而卤素单质的熔沸点从上到下却升高？ 二 金属晶体的密堆积结构思考：1、金属原子在形成晶体时有几种堆积方式？金属晶体的原子平面堆积模型 （a）非密置层（b）密置层哪种排列方式圆球周围剩余空隙最小？简单立方堆积（Po）金属晶体的原子空间堆积模型1金属晶体的堆积方式简单立方堆积 晶胞的形状是什么？含几个原子？体心立方堆积（ IA，VB，VIB）金属晶体的原子空间堆积模型2金属晶体的堆积方式钾型三

22、维堆积四种方式 简单立方堆积钾型体心立方由非密置层一层一层堆积而成123456 第二层 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准 1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )123456AB， 关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。 下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA 第一种是将球对准第一层的球。123456 于是每两层形成一个周期，即 AB AB 堆积方式，形成六方紧密堆积。 配位数 12 。 ( 同层 6，上下层各 3 )六方密堆积 第三层的另一种排列方式，是将球对准第一层的 2，4，6 位，不同于 AB 两层的位置，这是 C 层。123

23、456123456123456123456此种立方紧密堆积的前视图ABCAABC 第四层再排 A，于是形成 ABC ABC 三层一个周期。 得到面心立方堆积。 配位数 12 。( 同层 6， 上下层各 3 ) 镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式三、金属晶体的四种堆积模型对比堆积模型典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方钾型( bcp )镁型(hcp)铜型(ccp)阅读课文79资料卡片，并填写下表金属晶体的四中堆积模型对比石墨是层状结构的混合型晶体 1下列有关金属元素特征的叙述中正确的是A金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B金属元素在化合物中一定显正价C金属元素在不同化合物中的化合价均不同D

24、金属单质的熔点总是高于分子晶体能力训练2、单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据回答： 金刚石晶体硅晶体硼熔点(K)沸点(K)硬度(moh) 3823 5100 10 1683 2628 70 2573 2823 95 (1)晶体硼的晶体类型属于_晶体。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由B原子构成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个B原子。通过观察图形及推算，可知此结构单元是由_个B原子构成，其中BB键间的夹角是_。 3、某些金属晶体(Cu、Ag、Au)的原子按面心立方的形式紧密堆积，即在晶体结构中可以划出一块正立方体的结构单元，金属原子处于正立方体的八个

25、顶点和六个侧面上，试计算这类金属晶体中原子的空间利用率。 第三章 晶体结构与性质第四节离子晶体(1)离子键的形成Na (3s1)- e Na+ (2s22p6)NaClCl(3s23p5) +e Cl- (3s23p6)离子键与离子型化合物。正负离子由静电作用形成的化学键（2）影响离子键强度的因素1离子电荷数的影响： 离子所带电荷多，离子键强 。 2离子半径的影响： 离子半径大，离子间距大，作用力小；相反，半径小，作用力大。（3）常见的离子化合物a. 活泼的金属与活泼的非金属形成的化合物b. 大多数金属氧化物c. 含氧酸盐（包括铵盐）d.大多数碱各种离子晶体一、离子晶体1、定义：阳离子和阴离子

26、通过离子键结合成的晶体2、构成微粒：阴阳离子3、微粒间作用：离子键4、离子晶体的物理性质（1）硬度较大（2）熔、沸点较高（3）固态时不导电，熔化状态才导电。思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置？顶点和面心是钠离子棱上和体心是氯离子晶体的微观结构NaCl氯化钠晶体的堆积方式Na+Cl-315624154236每个Cl- 周围与之最接近且距离相等的Na+共有 个。 6这几个Na+在空间构成的几何构型为 。正八面体NaCl晶体中离子的配位数CsCl晶体的结构铯离子 氯离子 氯化铯晶体中氯离子和铯离子分别处于晶胞的什么位置？铯离子位于顶点，氯离子位于体心。氯化铯晶体 CsCl晶体中离

27、子的配位数（1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？ （2）在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 ；这几个Cl-在空间构成的几何构型为 。（3）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+共有 ；这几个Cs 在空间构成的几何构型 。 NaCl，CsCl晶体中的配位数离子晶体阴离子配位数阳离子配位数 NaCl CsCl6688影响离子配位数的因素1.几何因素2.电荷因素3.键性因素1、几何因素配位数与 r +/ r 之比相关：0.225 0.414 4 配位 0.414 0.732 6 配位0.732 1.000 8 配位NaCl:95/181=0.525 CsCl:169/181=0.9332、电荷因素CaF2的晶胞例：CaF2的晶体中，Ca2和F的个数之比_，电荷数之比_，Ca2配位数是_，F的配位数是_。由正负离子的电荷比影响离子晶体的配位数的因素，称为电荷因素。1:22:184CaFCa2配位数是_，F的配位数是_。84图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方晶胞上面心活动：归纳四类晶体的结构和性质