高中化学 第3章 晶体结构与性质 第2节 分子晶体与原子晶体课件 新人教版选修3.ppt

1、成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修,晶体结构与性质,第三章,第二节分子晶体与原子晶体,第三章,你已经知道，冰容易融化，干冰容易气化，碘晶体容易升华。那么，你知道这些晶体为什么具有上述的特殊性质吗？它们的结构是怎样的呢？,科学研究揭示，30亿年前，在地壳下200 km左右的地幔中处在高温、高压岩浆中的碳元素，逐渐形成了具有正四面体结构的金刚石。火山爆发时，金刚石夹在岩浆中上升到接近地表时冷却，形成含有少量金刚石的原生矿床。金刚石具有诸多不同凡响的优良性质：熔点高(3 350 )，不导电，硬度极高。这些性质显然是由金刚石的结构决定的。那么，金刚石具有怎样的结构呢？ 水晶是

2、一种古老的宝石，晶体完好时呈六棱柱钻头形。在水晶中，原子是怎样排列的呢？,一、分子晶体 1特点： (1)构成微粒及微粒间的作用力。,分子,分子间作用力,共价键,(2)微粒堆积方式。 若分子间作用力只有_，则分子晶体有_特征，即每个分子周围有_个紧邻的分子。 分子间还含有其他作用力，如_，则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。如冰中每个水分子周围只有_个紧邻的水分子。,范德华力,分子密堆积,12,氢键,4,2分子晶体与物质的类别：,氢化物,非金属单质,非金属氧化物,酸,有机物,4,12,12,(2)冰。 水分子之间的作用力有_，但主要是_。 由于_的方向性，使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的

3、_个相邻的水分子相互吸引。,范德华力,氢键,氢键,4,二、原子晶体 1结构特点： (1)构成微粒及作用力。 (2)空间构型：整块晶体是一个三维的共价键_结构，不存在_的小分子，是一个“巨分子”，又称_晶体。,原子,共价键,网状,单个,共价,(3)常见的原子晶体： 常见的非金属单质，如金刚石(C)，硼(B)、_(Si)等； 某些非金属化合物，如_(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。,晶体硅,碳化硅,2典型原子晶体的结构： (1)金刚石晶体的结构特点： 在晶体中每个碳原子以4个_对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成_结构。,共价单键,正四面体,晶体中碳碳键之间的夹角为_，碳原子采取

4、了_杂化。 最小环上有_个碳原子。 (2)SiO2的结构特点：把金刚石晶体中的_原子换为_原子，每两个硅原子之间增加一个_原子，即形成SiO2的晶体结构。,10928,sp3,6,碳,硅,氧,答案：D 解析：由于乙酸的相对分子质量最大，所以熔沸点最高。,解析：由于SiCl4与CCl结构相似，因此在性质上也具有相似性，所以SiCl4在常温常压下是液态，其晶体是由极性键形成的非极性分子晶体。同时由于SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，因此其范德华力强，晶体的熔点高于CCl4。,解析：原子晶体中可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，A项不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于HCl晶

5、体，B项不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，C项正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如AlCl3等，D项不正确。,答案：A 解析：根据AlN熔点高、硬度大、不导电、难溶于水和其他溶剂可知AlN晶体是原子晶体，熔化时共价键被破坏，A、B、C、D四个选项中属于原子晶体的有水晶(SiO2)、金刚石、晶体硅，故A项正确。,解析：根据题意可知金刚砂属于原子晶体，由于SiC键的键长大于CC键的键长，故SiC键的键能小，金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。硅原子与碳原子交替以共价单键相结合，且Si、C原子都形成四个单键，故一个碳原子周围结

6、合4个硅原子，同时一个硅原子周围结合4个碳原子。由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列，故键角为10928。类比金刚石中最小的原子环中有6个碳，则在金刚砂中，最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。,1.原子晶体和分子晶体的比较,原子晶体与分子晶体比较与判断,2.判断分子晶体和原子晶体的方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。 构成原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断。 原子晶体的熔点高，常在1 000以上，而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至温度更低。 (3)还可以依据晶体的硬度与

7、机械性能判断。原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。,(4)依据导电性判断。分子晶体为非导体，但部分溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、锗是半导体。 (5)记忆常见的、典型的原子晶体。 常见的原子晶体有：单质：金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等；化合物：SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等。除原子晶体外的绝大多数非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都属于分子晶体。,解析：A.完全由非金属元素组成的物质不一定是分子晶体或原子晶体，如铵盐，A错误。B.分子晶体中分子之间一定存在范德华力，B正确。C.SiC具有极高的熔点和较大的硬度，SiC属于原子

8、晶体，不存在分子，也不存在分子间作用力，C错误。D.金刚石是由碳元素组成的原子晶体，性质稳定，但可以与氧气发生反应，D错误。 答案：B,解析：根据构成晶体的微粒不同，分子晶体仅由分子构成，原子晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F，注意晶体氩是单原子分子晶体；原子晶体和单原子分子晶体都是由原子直接构成的，原子晶体有A、D，但属于化合物的只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，破坏共价键。,1.对于不同类型的晶体来说，熔沸点的高低顺序为原子晶体分子晶体。 2对于同属于分子晶体的不同晶体： (1)分子间作用力越大，物质的熔沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔沸点比同

9、族元素的氢化物反常得高。如H2OH2TeH2SeH2S。 (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SnH4GeH4SiH4CH4。,分子晶体和原子晶体熔沸点高低的比较,3对于同属于原子晶体的不同晶体： (1)晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。 (2)若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低。原子半径：C

10、CSiSiSi，熔点：金刚石碳化硅晶体硅。,解析：A.这几种氢化物结构和性质相似，且相对分子质量随着原子序数增大而增大，所以其沸点顺序为CH4SiH4GeH4SnH4，故A正确。B.这几种氢化物结构和性质相似，且相对分子质量随着原子序数增大而增大，但氨中含有氢键，所以其沸点最高，则沸点顺序为PH3AsH3SbH3NH3，故B错误。C.这几种氢化物结构和性质相似，且相对分子质量随着原子序数增大而增大，但水中含有氢键，所以其沸点最高，则沸点顺序为H2SH2SeH2TeH2O，故C错误。D.这几种氢化物结构和性质相似，且相对分子质量随着原子序数增大而增大，但HF中含有氢键，所以其沸点最高，则沸点顺序

11、为HClHBrHIHF，故D错误。 答案：A,解析：这些晶体中属于原子晶体，属于分子晶体。一般来说，原子晶体的熔点大于分子晶体的熔点；对于晶体类型相同的，在晶体中键长SiSiCSiCC，相应键能SiSi碳化硅晶体硅干冰。,答案：B 解析：分子晶体中不存在共用，从各图中可以看出不存在共用现象，所以最有可能是分子晶体。,解析：分子晶体熔化时要克服的是分子间作用力，分子内的共价键不断裂，A项错；原子晶体中原子间由共价键相结合，熔点的高低取决于共价键的强度(键能和键长)，B项正确；分子间的共价键的强弱决定分子的稳定性，分子间作用力的大小决定分子晶体的熔沸点的高低，C、D两项不正确。,(2)固态时，C6

12、0属于_(填“离子”“原子”或“分子”)晶体； (3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是_。 答案：(1)B(2)分子(3)2,混合键型晶体石墨 实验测定，石墨的熔点高达3 850 ，高于金刚石的熔点，这说明石墨晶体具有原子晶体的特点；但是，石墨很软并且能导电，它是非常好的润滑剂，这又不同于原子晶体。那么，石墨究竟属于哪种类型的晶体呢？,研究发现，石墨的晶体具有层状结构，每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的三个碳原子以共价键相结合，形成无限的六边形平面网状结构；共价键的键长为0.142 nm，键角为120。每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有一个未成对电子，因此能够形成遍及整个平面的大键。正是由于电子可以在整个六