新课标人教版高中化学选修3第三章晶体结构与性质全部 (2)课件

第二章分子结构与性质第一节晶体的常识（2课时）新课标人教版高中化学选修3第三章晶体结构与性质雪花晶体食糖晶体美丽的晶体明矾晶体单质硫食盐晶体一、晶体与非晶体1.概念晶体: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.分类晶体离子型晶体

原子型晶体

分子型晶体

金属型晶体

混合型晶体3.晶体与非晶体的本质差异说明:(1)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.(2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.自范性微观结构晶体有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序5.晶体的特性有规则的几何外形有固定的熔沸点各向异性(强度、导热性、光学性质等）从晶体结构上说就是晶体的各向异性即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，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同宏观表现例子：木材木头的横纹和竖纹就不一样，劈柴的时候应该顺着竖纹，道理就在这。2.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平行六面体无隙并置例1．水的状态除了气、液和固态外，还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165k时形成的，玻璃态的水无固态形状，不存在晶体结构，且密度与普通液态水的密度相同，有关玻璃态水的叙述正确的是()A.水由液态变为玻璃态，体积缩小B.水由液态变为玻璃态，体积膨胀C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体D

D

石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______.练习一：2:323例2．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是

。Ti14C13

练习二某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列方式如图所示(其中前后两面心上的B原子未能画出)，晶体中A、B、C的原子个数之比依次为()A.1:3:1B.2:3:1C.2:2:1D.1:3:3A复习回忆一、晶体与非晶体1.概念2.分类3.晶体与非晶体的本质差异4.晶体形成的途径5.晶体的特性二、晶胞

１.概念

分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。**构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的相互作用是分子间作用力．一．分子晶体碘晶体结构

由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：①较低的熔点和沸点②较小的硬度。③一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。2.分子晶体的物理特性(1)非金属氢化物：H2O,H2S,NH3,CH4,HX(2)酸：H2SO4,HNO3,H3PO4(3)部分非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60

(4)部分非金属氧化物:CO2,SO2,NO2,P4O6,P4O10(5)大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体分子的密堆积（与每个分子距离最近的相同分子共有12个）干冰的晶体结构图分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积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。

思考与交流１.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体．

**构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结合。二．原子晶体（共价晶体）金刚石对比分子晶体和原子晶体的数据，原子晶体有何物理特性？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，所以原子晶体的（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剂

2.原子晶体的物理特性3.常见的原子晶体某些非金属单质：

金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体硼（B）、晶体锗(Ge)等某些非金属化合物：

碳化硅（SiC）晶体、氮化硼（BN）晶体某些氧化物：

二氧化硅（SiO２）晶体109º28´金刚石的晶体结构示意图共价键180º109º28´SiO二氧化硅的晶体结构示意图共价键解释：结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高金刚石＞碳化硅＞晶体硅交流与研讨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”。这种说法对吗？为什么？莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准，1824年由德国矿物学家莫斯（FrederichMohs）首先提出。确定这一标准的方法是，用棱锥形金刚石钻针刻划所试矿物的表面而产生划痕，用测得的划痕的深度来表示硬度。资料莫氏硬度一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（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。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键（大π键），故熔沸点很高。石墨为混合键型晶体。第二章分子结构与性质第三节金属晶体（2课时）新课标人教版高中化学选修3第三章晶体结构与性质Ti金属样品

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同性质呢?二、金属的结构组成粒子：作用力：金属阳离子和自由电子金属离子和自由电子之间的较强作用－－金属键（电子气理论）金属晶体：通过金属键作用形成的单质晶体金属键强弱判断:阳离子所带电荷多、半径小－金属键强，熔沸点高。【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，因而形成电流，所以金属容易导电。晶体类型离子晶体金属晶体导电时的状态导电粒子水溶液或

熔融状态下晶体状态自由移动的离子自由电子比较离子晶体、金属晶体导电的区别：三、金属晶体的结构与金属性质的内在联系1、金属晶体结构与金属导电性的关系【讨论2】金属为什么易导热？自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，引起两者能量的交换。当金属某部分受热时，那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，通过碰撞，把能量传给金属离子。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。2、金属晶体结构与金属导热性的关系【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？

原子晶体受外力作用时，原子间的位移必然导致共价键的断裂，因而难以锻压成型，无延展性。而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。3、金属晶体结构与金属延展性的关系金属的延展性自由电子+金属离子金属原子位错+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++资料金属之最熔点最低的金属是--------汞熔点最高的金属是--------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课堂练习一C2．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．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动C．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

D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子C课堂练习二下列叙述正确的是（）A.任何晶体中，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课堂练习三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？课堂练习四石墨是层状结构的混合型晶体第二章分子结构与性质第四节离子晶体（2课时）新课标人教版高中化学选修3第三章晶体结构与性质明矾晶体冰晶蔗糖晶体（冰糖）胆矾食盐晶体晶体是通过结晶形成的具有规则几何外形的固体.一.晶体复习回忆分子间相互作用

范德瓦耳斯力化学键共价键离子键极性键

非极性键

配位键离子键共价键定义形成条件形成过程表示方法写出下列化合物的电子式NaClHCl离子键的形成氯化钠的形成过程布拉格父子测定：正负离子在空间有规则地周期排列形成的无限结构。

思路：微粒→结合力→空间线形→面→体→无限(是否有单个小分子)→球棍模型Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食盐（晶体）的结构观察与思考：氯化钠的晶体结构1.每个Na+周围的有___个Cl-，每个Cl-周围有___个Na+

2.最小的立方体平均含有___Na+和__个Cl-观察与思考：氯化钠的晶体结构2.最小的立方体平均含有___Na+和__个Cl-3.氯化钠晶体的晶胞如图，该晶胞中Na+和Cl-的个数分别为(）A．1、1B．2、2C．4、4D．13、14

观察与思考：在氯化钠晶体中,与一个Na+距离最小且相等的其它Na+有______个归纳与小结：用均摊法确定晶体的化学式体心原子：完全属于该晶胞，每个晶胞的占有值为1面心原子：属于两个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/2棱上原子：属于四个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/4顶点原子：属于八个晶胞共有，每个晶胞平均占有它的1/8假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同，则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为-------.

巩固与拓展：练习2：氯化钠晶体中Na+和Cl-的核间距离为acm,摩尔质量为Mg·mol-1,密度为ρg·cm-3则阿伏加德罗常数的值NA可表示为巩固：测知NaCl晶体的的密度为ρ(g·cm-3),则其晶体中离子间的平均距离为：———。观察与思考：氯化铯中铯离子与氯离子的排列方式离子晶体:阴阳离子通过离子键结合而成的晶体1.离子晶体是否存在分子2.化学式表示的意义分析与思考：常见离子晶体的熔点NaCl808ºCKCl772ºCRbCl717ºCCsCl645ºCKBr734ºC离子晶体氯化钠氧化钡氧化镁m.p.(K)107421963073离子晶体的性质构成微粒:阴、阳离子相互作用:离子键性质特点:熔沸点高,硬度大,是电解质.判断离子晶体的依据？化学变化中一定有化学键被破坏，如果化学键被破坏，是否一定发生化学反应？思考与讨论：Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+当受外力时离子键被破坏判断晶体是否是离子晶体方法：1.微粒的种类和微粒间的结合方式.2.从物质的性质和构成元素的种类作定性判断.归纳与小结：(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r-)(2)电荷因素----正负离子的电荷比CaF2晶体中正离子配位数8,负离子配位数为

。TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？(3)键性因素----离子键的纯粹程度r+/r-0.225－0.4140.414－0.7320.732－1.00配位数４６８离子晶体中离子的配位数的决定因素晶格能1.晶格能:在标准状况下,气态正离子和气态负离子形成1mol离子晶体所释放的能量.2.影响晶格能的因素:(1)与正负离子电荷成正比(2)与核间距成反比(与半径成反比)3.晶格能与离子晶体的物理性质:晶格能越大,离子晶体越稳定,熔沸点越高、硬度越大.拓展与迁移氧化镍（NiO）晶体的结构与氯化钠相同，Ni2+和最邻近的O2-的核间距离为a×10-8cm，已知NiO的摩尔质量74.7g·mol-1,计算NiO的密度.天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被两个Ni3+所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O,试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。同学们再见！第二章分子结构与性质单元复习（2课时）新课标人教版高中化学选修3第三章晶体结构与性质(1)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.(2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.自范性微观结构晶体有(能自发呈现多面体外形)原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有(不能自发呈现多面体外形)原子排列相对无序一、晶体与非晶体1.晶体与非晶体的区别2.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.3.晶体的特性有规则的几何外形有固定的熔沸点物理性质(强度、导热性、光学性质等）各向异性二.晶胞1.定义:晶体中重复出现的最基本的结构单元体心立方简单立方面心立方三种典型立方晶体结构立方晶胞体心：1面心：1/2棱边：1/4顶点：1/8立方晶体中晶胞对质点的占有率晶胞体内的原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞

石墨晶体的层状结构，层内为平面正六边形结构（如图），试回答下列问题：（1）图中平均每个正六边形占有C原子数为____个、占有的碳碳键数为____个。碳原子数目与碳碳化学键数目之比为_______.练习一：2:323三.四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子、自由电子粒子间作用力离子键共价键分子间作用力金属键熔沸点硬度较高较硬很高很硬较低一般较软一般较高，少部分低,一般较硬，少部分软溶解性难溶解相似相溶导电情况固体不导电，熔化或溶于水后导电不导电（除硅）一般不导电良导体离子晶体原子晶体分子晶体1.金属氧化物（K2O、Na2O2）2.强碱（NaOH、KOH、Ba(OH)23.绝大多数的盐类1.金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼2.SiC、SiO2晶体、BN晶体1.大多数非金属单质:X2,O2,H2,S8,P4,C60

（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）2.气态氢化物:H2O,NH3,CH4,HX3.非金属氧化物:CO2,SO2,NO2（除SiO2外）3.酸:H2SO4,HNO34.大多数有机物:乙醇，蔗糖（除有机盐）晶体熔沸点高低的判断⑴不同晶体类型的熔沸点比较

一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）⑵同种晶体类型物质的熔沸点比较

①离子晶体：阴、阳离子电荷数越大，半径越小熔沸点越高②原子晶体：原子半径越小→键长越短→键能越大熔沸点越高③分子晶体：相对分子质量越大，分子的极性越大熔沸点越高组成和结构相似的分子晶体④金属晶体：金属阳离子电荷数越高，半径越小熔沸点越高四、金属晶体的原子堆积模型原子在二维平面上的两种放置方式－非密置层和密置层非密置层配位数为４密置层配位数为６三维堆积－四种方式金属晶体的原子堆积模型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ＡＢＡＣＢＡ镁型铜型金属晶体的两种最密堆积方式金属晶体的原子堆积模型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Po52%6钾型(bcp)K68%8镁型(hcp)Mg74%12铜型(ccp)Cu74%12五.离子晶体NaCl和CsCl的晶胞NaCl晶体每个Na+同时吸引6个Cl-每个Cl-同时吸引6个Na+在氯化铯晶体中，每个Cl-(或Cs+)周围与之最接近且距离相等的Cs+(或Cl-)共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；在每个Cs+周围距离相等且最近的Cs+共有

；这几个Cs+(或Cl-)在空间构成的几何构型为

；CsCl晶体8个立方体6个正八面体(1)几何因素----正负离子的半径比(r+/r-)(2)电荷因素----正负离子的电荷比CaF2晶体中正离子配位数8,负离子配位数为

。TiO2晶体中正离子的配位数为6，负离子的配位数为多少？(3)键性因素----离子键的纯粹程度r+/r-0.225－0.4140.414－0.7320.732－1.00配位数４６８1.离子晶体中离子的配位数的决定因素2.晶格能1.晶格能:在标准