《分子晶体与共价晶体(第二课时)》课件

《分子晶体与共价晶体（第二课时）》物质熔点/℃沸点/℃CO2-56.2（在527kPa下测得）-78.5SiO217232230干冰SiO2干冰组成的粒子：分子粒子间的作用力：范德华力性质：熔点低单晶硅金刚石SiO2常见的共价晶体金刚石的晶胞（1）组成的粒子：原子（2）粒子间的作用力：共价键活动1通过金刚石晶体的结构认识共价晶体结构组成共价晶体的粒子和粒子间的作用力是什么？常见的共价晶体（1）硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）（2）碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）顶点体内面心活动2认识金刚石的晶体结构和性质（1）一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？金刚石的晶胞顶点：8×＝1面心：6×＝3体内：41＋3＋4＝88121109°28´sp3共价键0.5mol活动2认识金刚石的晶体结构和性质

（2）金刚石中,每个碳原子与多少个碳原子成键？碳原子采取什么杂化方式？

（3）金刚石中，1mol

C形成的共价键数目是多少？C-C键参数键长154pm键能347.7kJ·mol-1金刚石性质熔点＞3500℃硬度大活动2认识金刚石的晶体结构和性质

（4）从金刚石结构的角度解释金刚石熔点高，硬

度大的原因。金刚石晶胞低温石英晶体的空间结构模型活动3认识二氧化硅的晶体结构

二氧化硅晶体结构与金刚石晶体结构有什

么相同点和不同点？石英的左、右型晶体二氧化硅晶体中硅氧四面体螺旋结构石英表低温二氧化硅晶体的用途共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0*硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是划痕硬度，即摩氏硬度，以固体互相刻画时出现刻痕的固体的硬度较低。某些共价晶体的熔点和硬度活动4根据表中数据，归纳共价晶体的性质特点，并从

结构角度解释原因。熔点高（通常＞1000

℃）硬度大碳化硅（SiC）砂轮氮化硅（Si3N4）航天耐高温材料共价晶体的性质特点共价晶体的结构特点非密堆积原子通过共价键形成空间网状结构【思考】怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的

熔点和硬度依次下降？共价晶体金刚石硅锗熔点/℃＞350014101211硬度*106.56.0共价晶体原子共价键键长健角键能方向性饱和性用途小结性质熔点高硬度大非密堆积结构分子晶体和共价晶体对比晶体的类型分子晶体共价晶体概念组成的粒子作用力熔点硬度分子晶体和共价晶体对比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作用力共价键熔点较低较高硬度小大分子晶体和共价晶体对比有下列几种晶体:A.干冰B.冰C.水晶D.金刚石

(1)属于共价晶体的是

（填序号，下同）。(2)属于分子晶体的是

。

(3)含化学键且受热熔化时化学键不发生变化的晶体

是

,受热熔化时需克服共价键的晶体

是

。

(4)晶体中存在氢键的是

。

A、BC、DA、BC、DB练一练想一想比较SiO2、CO2、H2O的熔点，并总结比较物质的熔点的方法。熔点：SiO2＞H2O＞CO2判断晶体的类型共价晶体分子晶体有氢键只有范德华力＞＞判断键能的大小键能越大熔点越高判断分子间的作用力相对分子质量大小氢键的数目多少方法（1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断（2）依据性质判断比较物质的熔点的方法：粒子粒子间的作用力晶体的类型性质特点结构特点研究晶体的思路用途耐高温强度高耐雨蚀透波性好材料研发导弹天线罩材料要求Si3N4晶体结构Si3N4材料的导弹天线罩制品探究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