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

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200km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 3350 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 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 109 28 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si c键的键长大于c c键的键长 故si c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109 28 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1000 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 熔沸点比同族元素的氢化物反常得高 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 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 cc si si si 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ch4 sih4 geh4 snh4 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ph3 ash3 sbh3 nh3 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h2s h2se h2te h2o 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 则沸点顺序为hcl hbr hi hf 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si si c si c c 相应键能si si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 c60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3850 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 142nm 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边