《分子晶体与共价晶体(第一课时)》课件

《分子晶体与共价晶体（第一课时）》请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。雪花食盐钻石玻璃请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。雪花食盐钻石玻璃晶体晶体晶体非晶体请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。雪花食盐钻石分子晶体离子晶体原子晶体问题1从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析

以下四种晶体结构的共同特点是什么？碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）组成粒子：分子相互作用分子内：共价键分子间：分子间作用力分子晶体：只含有分子的晶体称为分子晶体。碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）活动1利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？01axyz干冰晶体结构xyz1234活动1利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？干冰晶体结构xyz活动1利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？干冰晶体结构xyz活动1利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？干冰晶体结构xyz活动1利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？干冰晶体结构分子晶体的结构特征（1）分子密堆积只存在范德华力，每个分子周围有12个紧邻的分子活动2利用冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征

每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？冰的晶体结构冰中的一个水分子【思考1】为什么冰刚刚融化时，密度变大，4

℃后

密度又变小？低于4

℃时，氢键使得分子间有空隙冰的晶体结构融化的冰高于4

℃时，分子热运动（1）分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子）只存在范德华力（2）分子非密堆积（每个分子周围紧邻的分子少于12个）分子间存在氢键分子晶体的结构特征【思考2】为何干冰的密度比冰的密度大？冰：非密堆积干冰：密堆积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/℃-85.6-18216.6132.7某些分子晶体的熔点分析表中数据，结合已学知识，归纳分子晶体的物理性质，并说明原因。分子晶体的物理特性（1）较低的熔点（2）较小的硬度

原因：分子间作用力小影响因素：氢键、相对分子质量分子晶体冰性质熔点低硬度小分子分子间作用力影响因素氢键范德华力类型分子密堆积分子非密堆积干冰、碘、C60性质结构科研人员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________。练一练

Ti14C132.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其做出如下推断:①SiCl4晶体是分子晶体;②SiCl4熔点高于CCl4的熔点;③常温常压下SiCl4是气体。

其中正确的是(

)练一练

①②判断下列晶体是否属于分子晶体？H2S、O2、SO2、H2SO4、乙醇、NaCl、Cu√√√√√╳╳典型的分子晶体

（1）所有非金属氢化物：H2S、（2）部分非金属单质:O2、（3）部分非金属氧化物:CO2、（4）几乎所有的酸：H2SO4、（5）绝大多数有机化合物的晶体：乙醇、NH3、CH4、HX等H2、X2、P4、C60

、稀有气体等SO2、NO2、P4O6、P5O10等HNO3、H3PO4等冰醋酸、蔗糖等天然气水合物——一种潜在的能源20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。其主要气体成分是甲烷，称甲烷水合物，外形像冰，在常温常压下会迅速分解释放出甲烷又称“可燃冰”。结合80页“科学·技术·社会”的内容和阅读资料，说一说对于开发可燃冰的看法。探究1分子晶体的结构特点【问题探究】观察下图冰和干冰的晶体结构,回答下列问题:图甲:冰

图乙:干冰(1)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大?提示

冰中水分子间除了范德华力外还有氢键作用,而干冰中CO2分子间只有范德华力,所以冰的熔点比干冰高。由于水分子间形成的氢键具有方向性,导致冰晶体不具有分子密堆积特征,晶体中有较大的空隙,所以相同状况下冰的密度较小。由于干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体,所以干冰的密度较大。(2)干冰升华过程中破坏共价键吗?提示

干冰升华过程中只破坏范德华力,不破坏共价键。【深化拓展】分子晶体的判断及性质比较1.分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机化合物的晶体都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断组成分子晶体的微粒是分子,粒子间作用力是分子间作用力。(3)依据物质的性质判断分子晶体的硬度小,熔、沸点低。2.分子晶体熔、沸点的比较(1)结构相似,分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔点逐渐升高。例如,常温下Cl2为气态,Br2为液态,而I2为固态;CO2为气态,CS2为液态。(2)相对分子质量相等或相近的分子构成的分子晶体,极性分子构成的分子晶体的熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高,如CO的熔点比N2的熔点高。(3)组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体,相对分子质量相同,一般支链越多,分子间相互作用越弱,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。(4)组成和结构相似时,含氢键的分子晶体熔、沸点会反常的高。如H2O的熔、沸点高于H2S。【素能应用】典例1下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(

)A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B.冰晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子C.干冰比冰的熔点低得多,常压下易升华D.干冰中CO2分子间只存在范德华力,不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子答案

A解析

干冰晶体中,CO2分子间作用力只是范德华力,分子采取密堆积,一个分子周围有12个紧邻的分子;冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子,采取非密堆积的方式,空间利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力,冰融化需要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华。变式设问

干冰熔化和冰融化破坏的分子间作用力是否相同?提示

不相同。干冰熔化破坏的是范德华力,冰融化破坏的是范德华力和氢键。特别提醒

晶体冰中有关氢键的易错点(1)晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键(不是2个);1

mol水分子平均形成2

mol氢键(不是4

mol)。(2)冰、氢氟酸中均有氢键,且O—H…O比F—H…F弱,但水的沸点更高,其原因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。(3)晶体冰的密度比液态水的小。变式训练1在学习分子晶体后,某化学兴趣小组的同学查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801708194-69772沸点/℃14131412178571600根据这些数据分析,你认为属于分子晶体的是(

)A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2

D.全部答案

B解析

由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低。由表中数据可知,MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,故不属于分子晶体;AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。B项符合题目要求。探究2共价晶体的结构特点【问题探究】

(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构,判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式。提示

不能。因为共价晶体中形成的是共价键三维骨架结构,晶体中无分子存在。(2)以金刚石为例,说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同。提示

①构成微粒不同,共价晶体中只存在原子,没有分子。②微粒间的相互作用不同,共价晶体中原子之间通过共价键结合,分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。(3)含1mol碳原子的金刚石或1molSiO2中分别含有C—C和Si—O共价键的物质的量是多少?提示

含1

mol碳原子的金刚石和1

mol

SiO2中分别含有C—C和Si—O共价键的物质的量分别为2

mol和4

mol。【深化拓展】分子晶体与共价晶体的比较

晶体类型分子晶体共价晶体定

义只含分子的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的共价键三维骨架结构的晶体构成微粒分子或原子(稀有气体)原子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)熔点较低很高硬度较小很大溶解性相似相溶难溶于一般溶剂影响熔点高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱不存在分子

【素能应用】典例2硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为

。

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si共价键之间的夹角大小为

。

(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。(4)根据下表中三种物质(晶体)的熔点回答以下问题。简要解释熔点产生差异的原因:①SiO2和SiCl4:

。

②SiCl4和SiF4:

。

物质SiO2SiCl4SiF4熔点/℃1713-69-90.2答案

(1)1s22s22p63s23p2

(2)109°28'(3)如图所示(4)①SiO2是共价晶体,微粒间作用力为共价键;SiCl4是分子晶体,分子间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4

②SiCl4和SiF4均为分子晶体,分子间作用力均为范德华力,根据分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,可知SiCl4的熔点高于SiF4解析

(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以Si—Si共价键之间的键角为109°28'。(3)由图分析可知,图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si共价键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4