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文档简介

第2课时分子晶体学习目标1.了解分子晶体的概念、结构特点及物理性质。2.能够识别各种类型的晶体。

课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案探究整合应用第2课时课前自主学案自主学习一、分子晶体1.概念分子间通过_______________结合而成的晶体。2.结构特点由于分子间作用力不具有________,所以分子晶体在堆积排列时尽可能的利用空间采取紧密堆积的方式。分子间作用力方向性3.物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合,因此一般熔点_________,硬度______。(2)对组成和结构______,晶体中又不含氢键的物质来说,随着相对分子质量的增大,分子间作用力______,熔、沸点_______。如熔点:HCl____HBr____HI。4.常见物质几乎所有的酸,部分非金属单质、非金属的___________、__________以及大多数____________形成的晶体大都属于分子晶体。较低较小相似增强升高<<氢化物二氧化碳有机化合物几种典型的分子晶体比较单质碘干冰冰晶胞或结构模型微粒间作用力范德华力范德华力范德华力和氢键晶胞微粒数44配位数1241.SiO2和CO2都是第ⅣA族元素的氧化物,化学性质有许多相似之处,但物理性质却有很大的差异,为什么?【提示】

SiO2是原子晶体,晶体中的Si—O键键能很大,不易被破坏,所以SiO2熔点很高,硬度很大,不溶于水也不与水反应。CO2是分子晶体,熔化或气化时只破坏分子间作用力,不破坏化学键,而分子间作用力比化学键弱的多,所以CO2熔、沸点很低,固体的硬度很小。思考感悟二、石墨晶体1.结构特点石墨晶体是层状结构,在每一层内,碳原子排列成______________,一个个六边形排列成平面的网状结构,每一个碳原子都跟其他____________相结合。在同一个层内,相邻的碳原子以共价键相结合,层与层之间以_____________相结合(如图)。平面正六边形三个碳原子范德华力2.所属类型石墨中既有共价键,又有范德华力,同时还有_________的特性,是一种混合型晶体。3.物理性质由于石墨结构的特殊性,使其熔点______,有良好的_______,可做_______、_________、__________、原子反应堆中的中子减速剂等。金属键很高导电性电极润滑剂铅笔芯2.石墨与金刚石互为同素异形体,它们之间有哪些性质上的差异?【提示】

(1)硬度:金刚石>石墨;(2)导电性:石墨导电,金刚石不导电。思考感悟自主体验1.下列物质呈固态时,一定属于分子晶体的是(

)A.非金属单质B.非金属氧化物C.含氧酸D.金属氧化物解析:选C。要注意考虑一般规律与特例,非金属单质中金刚石、晶体硅、硼均为原子晶体,非金属氧化物中的二氧化硅为原子晶体,活泼金属氧化物为离子晶体,只有含氧酸为分子晶体。2.下列有关物质的熔点高低顺序不正确的是(

)A.HF>HCl,HCl<HBrB.CF4<CCl4<CBr4C.I2>SiO2

D.H2O>H2S,SO2<SeO2解析:选C。HCl、HBr;CF4、CCl4、CBr4;SO2、SeO2均为组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,熔点越高。HF,H2O分子中均存在氢键,所以熔点出现“反常”现象。3.在第3周期各元素(稀有气体除外)中,原子半径最大的原子是______,其单质晶体属于______晶体;原子半径最小的原子是______,其单质晶体属于______晶体,用电子式表示两元素形成化合物的过程__________________________,该化合物的晶体属于________晶体,最低负化合价的绝对值等于最高正化合价的原子是____________,其单质晶体类型为________________。解析:同周期从左到右,原子半径依次减小;|最低负化合价|=最高正价,必为第ⅣA族元素。课堂互动讲练要点一分子晶体与原子晶体的比较晶体类型分子晶体原子晶体定义分子间通过分子间作用力结合形成的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体组成微粒分子原子物质类别多数的非金属单质和共价化合物金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等少数非金属单质及共价化合物微粒间的作用力分子间作用力(氢键、范德华力)共价键(极性键、非极性键)熔化时需克服的作用力较弱的分子间作用力很强的共价键晶体类型分子晶体原子晶体物理性质熔、沸点较低很高硬度较小很大导电性固态和熔融时都不导电,但某些分子晶体溶于水能导电,如HCl固态和熔融时都不导电(Si、Ge为半导体)溶解性相似相溶难溶于一般溶剂决定熔、沸点高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱常见典例H2、NH3、CO2、P4、HCl、He、C60金刚石、晶体硅、碳化硅、石英(SiO2)特别提醒:原子晶体与分子晶体的本质区别在于构成晶体微粒间的作用力类型,而不是微粒的类型,例如稀有气体形成的晶体的微粒为单个原子但微粒间作用力为分子间作用力,故为分子晶体。

有下列八种晶体:A.SiO2(水晶);B.冰醋酸;C.氧化镁;D.白磷;E.晶体氩;F.氯化铵;G.铝;H.金刚石。用序号回答下列问题:(1)属于原子晶体的化合物是________,直接由原子构成的晶体是________,直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是________,含有共价键的离子晶体是________,属于分子晶体的单质是________。例1(3)在一定条件下能导电但不发生化学变化的是________________________________________________________________________。受热熔化后化学键不发生变化的是________,需克服共价键的是________。【解析】解答本题时一定要注意题干中的“关键词”。如(1)中属于原子晶体的化合物,则不能选H,因为金刚石为单质;直接由原子构成的晶体不仅有原子晶体,还要注意分子晶体中稀有气体的特殊性——稀有气体为单原子分子;(2)中注意题干中的“定语”即关键词,如极性分子、含有共价键、单质等。先根据所掌握的物质的性质对晶体分类,再结合题意写出答案。属于原子晶体的是:水晶和金刚石;属于分子晶体的是:冰醋酸、白磷和晶体氩;属于离子晶体的是:氧化镁、氯化铵;而铝属于金属晶体;(3)金属的导电是靠自由电子的移动并不发生化学变化,但金属熔化时金属键就会被破坏。分子晶体的熔化只需要克服分子间作用力,而原子晶体、离子晶体熔化时分别需要克服共价键、离子键。【答案】

(1)A

AEH

E

(2)B

F

DE(3)G

BD

AH【规律方法】判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有:(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子,质点间的作用是共价键;分子晶体的构成粒子是分子(稀有气体除外),质点间的作用是范德华力。(2)记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有:某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼等;某些氧化物如二氧化硅。(3)依据晶体的熔、沸点判断:原子晶体熔、沸点高,常在1000℃以上;分子晶体熔、沸点低,常在几百度以下至很低的温度。(4)依据导电性判断:分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、晶体锗是半导体。(5)依据硬度和机械性能判断:原子晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。变式训练1某元素的最高正价和最低负价的绝对值相等,其最高价氧化物的相对分子质量与其气态氢化物的相对分子质量之比是15∶8,该元素的最高价氧化物形成的晶体是(

)A.分子晶体

B.离子晶体C.原子晶体

D.以上晶体都不是要点二晶体熔、沸点高低的比较1.不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律原子晶体>离子晶体>分子晶体金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等沸点很高,而汞、镓、铯等沸点很低。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>石英>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,其离子晶体的熔、沸点就越高,即:晶格能越大,离子晶体的熔、沸点越高。如熔点:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。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。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。(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,如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。(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,如CO>N2,CH3OH>CH3CH3。(4)同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。例如,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,如熔、沸点:Na<Mg<Al。特别提醒:上述总结的规律都是一般规律,不能绝对化。在具体比较晶体的熔、沸点高低时,应先弄清晶体的类型,然后根据不同类型晶体进行判断,但应注意具体问题具体分析,如MgO为离子晶体,其熔点(2800℃)要高于原子晶体SiO2(1713℃)。

据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知:①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构;②N—N键的键能为167kJ·mol-1。请回答下列问题:(1)N60分子组成的晶体为________晶体,其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”),原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。例2(2)1molN60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942kJ·mol-1),表明稳定性N60________(填“>”、“<”或“=”)N2。(3)由(2)列举N60的用途(举一种)________。【思路点拨】

【解析】

(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。(2)因每个氮原子形成三个N—N键,每个N—N键被2个N原子共用,故1molN60中存在N—N键:【答案】

(1)分子高N60、N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高(2)13230<(3)做高能炸药变式训练2下列化合物,按其晶体的熔点由高到低排列正确的是(

)A.SiO2

CsCl

CBr4

CF4B.SiO2

CsCl

CF4

CBr4C.CsCl

SiO2

CBr4

CF4D.CF4

CBr4

CsCl

SiO2解析:选A。物质的熔点的高低与晶体的类型有关,一般来说:原子晶体>离子晶体>分子晶体,即:SiO2>CsCl>CBr4>CF4。当晶体的类型相同时,原子晶体与原子半径有关;离子晶体与离子的半径和离子所带的电荷数有关;分子晶体当组成和结构相似时,与相对分子质量的大小有关,一般来说,相对分子质量大的,熔点高,即CBr4>CF4。探究整合应用已知有关物质的熔、沸点数据如下表:MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/℃28522072714190沸点/℃360029801412182.7请参考上述

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