分子晶体共价晶体课件-高二上学期化学人教版选择性必修

第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体第1课时教学目标1、教学重点和难点1)重点：分子晶体、共价晶体的结构特点与性质之间的关系，氢键对分子晶体结构与性质的影响。2)难点：分子晶体、共价晶体的结构特点，氢键对冰的结构和性质的影响。温故知新晶体中的粒子可以是分子、原子或离子；粒子间的相互作用可以是共价键、离子键、金属键或分子间作用力（范德华力和氢键）。

根据晶体中的粒子间的相互作用及排列方式，可把晶体分为分子晶体、共价晶体、离子晶体和金属晶体。NaClCu金刚石冰一、分子晶体观察干冰的晶体结构，填写下表观察思考干冰晶体构成微粒微粒间作用力分子间分子内分子范德华力共价键1、概念：只含分子的晶体称为分子晶体。问题：所有分子晶体中是否均存在化学键？为什么？否，稀有气体是单原子分子，无化学键，只有分子间作用力一、分子晶体下列晶体中，哪些是分子晶体呢？观察思考NaCl、H2O、NH3、Si、Cl2、P4、SiO2、CO2、SO3H2SO4、H3PO4、HCl、CH3CH2Br、CH3CH2OH2、典型的分子晶体(1)所有非金属氢化物：H2O、NH3、CH4、HX等(2)部分非金属单质:X2、S8、P4、C60、稀有气体等（除金刚石和硅单质）

(3)部分非金属氧化物:CO2、SO3、NO2、P4O10（除SiO2等）(4)几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等(5)绝大多数有机物：乙醇、乙酸、蔗糖等一、分子晶体3、分子晶体的物理性质观察思考表3-2某些分子晶体的熔点分子晶体氧气氮气白磷水熔点/℃−218.3−210.144.20分子晶体硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/℃−85.6−182.516.7132.7结合表格和已有知识，分析分子晶体有哪些物理特性？为什么?(1)分子晶体具有较低的熔点原因：分子晶体熔化时一般只破坏范德华力、氢键，不破坏化学键。范德华力、氢键相对化学键较弱。一、分子晶体3、分子晶体的物理性质(1)分子晶体具有较低的熔点(2)分子晶体硬度小(分子间作用力较弱，容易被克服)(3)分子晶体不导电：

(4)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律构成分子晶体的微粒都是分子，在熔融状态下没有产生自由移动的离子（如H2SO4没有导电性）1．现有下列三组物质，你能判断出它们的熔、沸点由低到高的顺序吗？(1)HF、HCl、HBr(2)Cl2、Br2、I2(3)丙烷、正丁烷、异丁烷提示：(1)HCl<HBr<HF。(2)Cl2<Br2<I2。(3)丙烷<异丁烷<正丁烷。分子晶体的熔、沸点比较(1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，熔、沸点较高。例如：HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。(2)组成和结构相似，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。例如：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。(3)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。例如：CO＞N2。(4)同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。一、分子晶体4、分子晶体的微粒堆积方式——干冰晶体干冰晶胞观察思考1、每个干冰晶胞中有____个CO2分子2、每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有____个412分子密堆积一、分子晶体4、分子晶体的微粒堆积方式密堆积微粒间作用力空间特点举例范德华力通常每个分子周围最多有12个紧邻的分子如：C60、干冰、I2、O2C60的晶胞一、分子晶体冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？观察思考冰的结构1234(1)每个H2O周围只有4个紧邻的H2O(2)因为水分子间存在氢键，氢键具有方向性，每个H2O都与4个相邻的H2O相互吸引，构成四面体，属于非密堆积。一、分子晶体4、分子晶体的微粒堆积方式非密堆积密堆积微粒间作用力空间特点举例范德华力通常每个分子周围最多有12个紧邻的分子如：C60、干冰、I2、O2范德华力、氢键每个分子周围紧邻的分子数小于12如：HF、NH3、冰一、分子晶体冰晶体中1molH2O最多有______mol氢键观察思考冰的结构12342一、分子晶体4、分子晶体的微粒堆积方式——冰晶体(非密堆积)观察思考冬季河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的密度比水小呢？冰的结构冰融化，分子间的空隙减小由于氢键的方向性，使冰晶体中每个H2O与四面体顶角方向的4个相邻H2O相互吸引，形成空隙较大的网状体。冰融化后，分子间的空隙减小。所以冰的密度比水小，冰会浮在水面上。一、分子晶体4、分子晶体的微粒堆积方式——冰晶体(非密堆积)观察思考为什么水在4℃时的密度最大？大量氢键非密堆积空隙大密度小氢键减少部分解体空隙减小密度增大热运动加剧分子间距加大密度减小冰水约4℃水超过4℃一、分子晶体思考讨论

硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？

硫化氢晶体中分子之间只有范德华力，范德华力无饱和性与方向性，能够形成分子密堆积。因此，一个硫化氢分子周围有12分紧邻分子。

而冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，这迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四个相邻水分子形成氢键。因此，冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子。第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体第2课时导入新课思考与交流比较CO2和金刚石的一些物理性质和结构，试判断金刚石晶体是否属于分子晶体？化学式状态(室温)熔点/℃CO2气态−78.5金刚石固态＞3500干冰晶胞金刚石晶体结构和晶胞示意图二、共价晶体1、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。共价晶体构成微粒微粒间作用力原子共价键二、共价晶体2、共价晶体的类别除了金刚石，还有哪些物质属于共价晶体呢？让我们沿着元素周期表一起寻找。(1)某些单质：以碳为中心同主族向下：硅(Si)、锗(Ge)、灰锡(Sn)等同周期向左、向右：硼(B)(2)某些非金属化合物：二氧化硅(SiO2)、金刚砂(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼（BN）等二、共价晶体表3−3某些共价晶体的熔点和硬度原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/oC＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.03、共价晶体的性质(1)熔点高：原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化需要克服共价键，需要很高的能量。结论：结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。(2)硬度大、一般不导电，但晶体硅、锗是半导体二、共价晶体3、共价晶体的结构——金刚石的晶体结构金刚石晶胞示意图二、共价晶体3、共价晶体的结构——金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构(1)每个碳与相邻____个碳以______键结合，形成_________结构；键角为_______，碳原子采取了____杂化。(2)最小碳环由__个C组成且不在同一平面内，最多有___个C共平面(3)1mol金刚石中含有C−C共价键数

____mol。4共价正四面体109o28′sp3642（4）每个碳原子被______个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为____126×(1/12)=0.5个金刚石模型的演变(等电子体原理)

1、与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构2、第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)3、与第ⅣA族同周期的元素间根据等电子体原理，如：BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。金刚石晶体硅SiCGaAs

金刚石模型的衍生(方石英SiO2)晶体硅的晶胞中，在Si−Si键之间插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常见的SiO2晶胞)。二、共价晶体3、共价晶体的结构——二氧化硅的晶体结构(1)晶体中每个硅原子与____个氧原子以共价键结合，形成________结构；每个正四面体占有____个Si，___个O。故该晶体中硅、氧原子个数比为______。(2)最小环上有___个原子(__个Si和__个O)

1molSiO2晶体中含____molSi−O键4正四面体121:212664思考与讨论P82(1)“具有共价键的晶体叫做共价晶体”。这种说法对吗？为什么？不对。分子晶体中的CO2、H2O等大多数分子也有共价键；很多离子晶体，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在离子内部也含有共价键。共价晶体石英硅锗熔点/℃171014101211硬度*76.56.0(2)怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度均依次降低?三者的组成元素为同一主族元素，形成的晶体结构类似，结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高，硬度越大。1．氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各组物质熔化时所克服的粒子间作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力的类型相同的是(

)A．硫酸钠和金刚石

B．冰和干冰C．晶体硅和水晶

D．苯和四氯化碳解析：选C。氮化硼超硬、耐磨、耐高温，是一种共价晶体，熔化时破坏共价键。A选项中的硫酸钠熔化时破坏离子键，A选项错误；B、D选项中的四种物质都是分子晶体，熔化时都破坏分子间作用力，B、D选项错误；C选项中的两种物质均为共价晶体，熔化时均破坏共价键，C选项正确。2．现有下列几种晶体：A.水晶；B.冰醋酸；C.白磷；D.金刚石；E.氩气；F.干冰。请回答下列问题：(1)属于分子晶体的是________(填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)属于共价晶体的化合物是________。(3)晶体中存在化学键，受热熔化时，化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。答案：(1)BCEF

E

(2)AD

(4)BCF

AD晶体的类型分子晶体共价晶体概念以分子间作用力结合相邻原子间以共价键结合组成的粒子分子原子作用力分子间：范德华力、氢键(部分)分子内：共价键(除了稀有气体)共价键熔点较低较高硬度小大【归纳总结】分子晶体和共价晶体对比高考真题中的晶体沸点问题[2021浙江卷]已知3种共价晶体的熔点数据如下表：金