2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第3章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)與物質(zhì)性質(zhì) 第3節(jié) 第2課時(shí) 分子晶體課件 魯科版選修3.ppt

第3章第3節(jié)原子晶體與分子晶體,第2課時(shí)分子晶體,1.熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見的分子晶體。2.能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性。,目標(biāo)導(dǎo)航,基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),重點(diǎn)難點(diǎn)探究,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),欄目索引,一、分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),基礎(chǔ)知識(shí)導(dǎo)學(xué),答案,分子間作用力,1.概念與物理性質(zhì),分子,分子間作用力,較弱的分子間作用力,分子間作用力,較低,較小,較強(qiáng),強(qiáng),高,答案,2.分子晶體與物質(zhì)的類別,非金屬氫化物,非金屬單質(zhì),非金屬氧化物,酸,有機(jī)物的晶體,答案,3.微粒堆積方式,密堆積,密堆積,答案,議一議所有分子晶體中是否均存在化學(xué)鍵？,答案不是。絕大多數(shù)分子晶體的微粒內(nèi)部都存在化學(xué)鍵，如N2、H2O、SO2等分子內(nèi)部都有共價(jià)鍵，而稀有氣體為單原子分子，分子內(nèi)部無(wú)化學(xué)鍵，分子之間以范德華力結(jié)合，所以并非所有分子晶體的分子內(nèi)部都存在化學(xué)鍵。,二、典型分子晶體的結(jié)構(gòu)分析,答案,1.碘晶體,(1)碘晶體的晶胞是一個(gè)長(zhǎng)方體，在它的各有1個(gè)I2分子，每個(gè)晶胞中有_個(gè)I2分子。(2)I2分子之間以結(jié)合。,每個(gè)頂點(diǎn)和面心上,4,范德華力,答案,2.干冰晶體,(1)干冰晶胞是結(jié)構(gòu)，在它的各有1個(gè)CO2分子，每個(gè)晶胞中有個(gè)CO2分子。(2)每個(gè)CO2分子周圍距離最近且相等的CO2分子有個(gè)。(3)干冰晶體中分子之間通過(guò)相結(jié)合，熔化時(shí)分子內(nèi)的化學(xué)鍵_。,面心立方,每個(gè)頂點(diǎn)和面心上,4,12,范德華力,不斷裂,答案,3.冰晶體,(1)水分子之間的主要作用力是，當(dāng)然也存在。(2)有方向性，它的存在迫使在的每個(gè)水分子與_方向的個(gè)相鄰水分子互相吸引。,氫鍵,范德華力,四面體中心,四面體,頂角,氫鍵,4,答案,議一議1.為什么液態(tài)水變?yōu)楸鶗r(shí)，體積膨脹，密度減?。?答案冰晶體中主要是水分子依靠氫鍵而形成的，因氫鍵具有一定的方向性，使水分子間的間距比較大，有很大空隙，比較松散。所以水結(jié)成冰后，體積膨脹，密度減小。,2.干冰和碘易升華的原因是什么？乙醇與甲醚的相對(duì)分子質(zhì)量相等，為什么乙醇的沸點(diǎn)高于甲醚？,答案碘和干冰的分子間以較弱的范德華力結(jié)合；乙醇分子間存在氫鍵，分子間作用力強(qiáng)，甲醚分子間不存在氫鍵，分子間作用力弱，所以乙醇的沸點(diǎn)高于甲醚。,答案,三、石墨晶體,層狀,六邊,大,sp2,120,范德華力,答案,共價(jià)鍵,范德華力,金屬鍵,混合鍵型,高,易,答案,答案石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，同層內(nèi)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，CC鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中CC鍵的鍵長(zhǎng)短，鍵能大，所以石墨的熔、沸點(diǎn)高。石墨晶體中每個(gè)C原子未參與雜化的軌道中含有1個(gè)未成對(duì)電子，能形成遍及整個(gè)平面的大鍵，由于電子可以在整個(gè)六邊形網(wǎng)狀平面上運(yùn)動(dòng)，因此石墨沿層的平行方向能導(dǎo)電。,議一議1.石墨晶體不屬于原子晶體，但石墨的熔點(diǎn)為什么高于金剛石？石墨晶體為什么具有導(dǎo)電性？,返回,答案,2.石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個(gè)正六邊形占有的C原子數(shù)和CC鍵數(shù)各是多少？每一層中碳原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為多少？,答案2323石墨層狀結(jié)構(gòu)中每個(gè)C原子為三個(gè)正六邊形共有，即對(duì)每個(gè)六邊形貢獻(xiàn)個(gè)C原子，所以每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)目為62個(gè)。每個(gè)CC鍵為2個(gè)正六邊形所共用，所以平均每個(gè)正六邊形擁有3個(gè)CC鍵。所以每一層中碳原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為23。,一、四種晶體類型的比較,重點(diǎn)難點(diǎn)探究,1.四種晶體類型的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),2.晶體類型的判斷方法(1)依據(jù)組成晶體的微粒和微粒間的相互作用判斷原子晶體：原子共價(jià)鍵；分子晶體：分子分子間作用力；離子晶體：離子離子鍵；金屬晶體：金屬陽(yáng)離子和自由電子金屬鍵。,(2)依據(jù)物質(zhì)的分類判斷常見的原子晶體單質(zhì)有金剛石、晶體硅、晶體硼等，常見的原子晶體化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；分子晶體：大多數(shù)非金屬單質(zhì)(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機(jī)物(除有機(jī)鹽外)；離子晶體：金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強(qiáng)堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類；金屬晶體：金屬單質(zhì)與合金。,(3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷離子晶體的熔點(diǎn)較高，常在數(shù)百至1000余度；原子晶體熔點(diǎn)很高，常在1000度至幾千度；分子晶體熔點(diǎn)低，常在數(shù)百度以下至很低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點(diǎn)高，但也有少數(shù)熔點(diǎn)很低。,(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷原子晶體：一般不導(dǎo)電；,分子晶體：,若不是電解質(zhì)：固態(tài)、液態(tài)不導(dǎo)電、溶于水(不反應(yīng))不導(dǎo)電若是電解質(zhì)：固態(tài)、液態(tài)不導(dǎo)電，溶于水導(dǎo)電,離子晶體：固態(tài)不導(dǎo)電，熔融或溶于水導(dǎo)電；金屬晶體：固態(tài)或熔融均導(dǎo)電。(5)依據(jù)硬度和機(jī)械性能判斷原子晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；離子晶體硬度較大或較硬、脆；金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有較低的，且具有延展性。,關(guān)鍵提醒,并不是所有的分子晶體中都有化學(xué)鍵。如稀有氣體晶體的構(gòu)成微粒是單原子分子，不存在化學(xué)鍵。在分子晶體中，分子內(nèi)原子間以共價(jià)鍵結(jié)合(稀有氣體除外)，相鄰分子間靠分子間作用力結(jié)合。,解析答案,例1下表列舉了幾種物質(zhì)的性質(zhì)，據(jù)此判斷屬于分子晶體的是_。,解析分子晶體熔、沸點(diǎn)一般比較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電。所有在常溫下呈氣態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。M的熔點(diǎn)高，肯定不是分子晶體；N是金屬鈉的性質(zhì)；其余X、Y、Z、W均為分子晶體。,答案X、Y、Z、W,變式訓(xùn)練1下列數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn)，據(jù)此作出下列判斷中錯(cuò)誤的是(),解析答案,A.鋁的化合物的晶體中有離子晶體B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶體C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D.不同族元素的氧化物可形成相同類型的晶體,解析由表可知：AlCl3、BCl3、CO2是共價(jià)化合物且形成分子晶體；SiO2是原子晶體；其他是離子晶體。,答案B,解題反思,利用各類晶體的特征性質(zhì)可以推斷晶體的類型。,二、晶體熔、沸點(diǎn)的比較,1.不同類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較一般來(lái)說(shuō)，原子晶體>離子晶體>分子晶體；金屬晶體(除少數(shù)外)>分子晶體。金屬晶體的熔、沸點(diǎn)有的很高，如鎢、鉑等，有的則很低，如汞、銫、鎵等。2.同種類型晶體熔、沸點(diǎn)的比較(1)原子晶體一般來(lái)說(shuō)，對(duì)結(jié)構(gòu)相似的原子晶體來(lái)說(shuō)，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)越高。例如：金剛石>二氧化硅>碳化硅>晶體硅。,(2)分子晶體組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，一般相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。如I2>Br2>Cl2>F2；SnH4>GeH4>SiH4>CH4。組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。如CO>N2。同類別的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。如正戊烷>異戊烷>新戊烷。若分子間存在氫鍵，則分子間作用力比結(jié)構(gòu)相似的同類晶體大，故熔、沸點(diǎn)較高。如HF>HI；NH3>PH3；H2O>H2Te。,(3)離子晶體一般來(lái)說(shuō)，離子所帶的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔、沸點(diǎn)就越高。如NaCl>CsCl；MgO>MgCl2。(4)金屬晶體金屬陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)越多，離子半徑越小，其金屬鍵越強(qiáng)，金屬熔、沸點(diǎn)越高。如Al>Mg>Na。,(1)某些離子晶體的熔點(diǎn)高于某些原子晶體的熔點(diǎn)。如MgO(2800)>SiO2(1713)。(2)某些分子晶體的熔點(diǎn)高于某些金屬晶體的熔點(diǎn)。如堿金屬熔點(diǎn)較低。(3)個(gè)別金屬的熔點(diǎn)高于某些原子晶體的熔點(diǎn)。如鎢(3410)>SiO2(1713)。(4)合金的熔點(diǎn)一般低于成分金屬的熔點(diǎn)。,關(guān)鍵提醒,解析答案,例2參考下表中物質(zhì)的熔點(diǎn)，回答有關(guān)問(wèn)題。,(1)鈉的鹵化物及堿金屬的氯化物的熔點(diǎn)與鹵離子及堿金屬離子的_有關(guān)，隨著_的增大，熔點(diǎn)依次降低。(2)硅的鹵化物熔點(diǎn)及硅、鍺、錫、鉛的氯化物的熔點(diǎn)與_有關(guān)，隨著_的增大，_增大，故熔、沸點(diǎn)依次升高。(3)鈉的鹵化物的熔點(diǎn)比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點(diǎn)高得多，這與_有關(guān)，因?yàn)橐话鉥比_熔點(diǎn)高。,解析分析表中物質(zhì)及熔點(diǎn)規(guī)律，將物質(zhì)晶體類型合理分類，由同類晶型熔點(diǎn)變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)影響物質(zhì)熔點(diǎn)高低的規(guī)律。,答案(1)半徑半徑(2)相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量分子間作用力(3)晶體類型離子晶體分子晶體,解題反思,晶體熔、沸點(diǎn)比較的兩個(gè)“首先”(1)晶體熔、沸點(diǎn)比較時(shí)應(yīng)先分析晶體類型。(2)分子晶體熔、沸點(diǎn)比較時(shí)應(yīng)先判斷分子間是否存在氫鍵。,變式訓(xùn)練2Mg是第3周期元素，該周期部分元素氟化物的熔點(diǎn)見下表：,解析答案,(1)解釋表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因：_。,解析先比較不同類型晶體的熔點(diǎn)，NaF、MgF2為離子晶體，離子間以離子鍵結(jié)合，離子鍵作用強(qiáng)，SiF4固態(tài)時(shí)為分子晶體，分子間以范德華力結(jié)合，范德華力較弱，故NaF和MgF2的熔點(diǎn)都高于SiF4。,NaF與MgF2為離子晶體，SiF4為分子晶體，所以NaF與MgF2遠(yuǎn)比SiF4的熔點(diǎn)要高,解析答案,_。,解析再比較相同類型晶體的熔點(diǎn)。Na的半徑比Mg2半徑大，Na所帶電荷數(shù)小于Mg2，所以MgF2的離子鍵比NaF的離子鍵強(qiáng)度大，MgF2熔點(diǎn)高于NaF熔點(diǎn)。,因?yàn)镸g2的半徑小于Na的半徑且Mg2所帶電荷數(shù)多，所以MgF2的離子鍵強(qiáng)度大于NaF的離子鍵強(qiáng)度，故MaF2的熔點(diǎn)大于NaF,(2)硅在一定條件下可以與Cl2反應(yīng)生成SiCl4，試判斷SiCl4的沸點(diǎn)比CCl4的_(填“高”或“低”)，理由是_。,解析SiCl4和CCl4組成、結(jié)構(gòu)相似，SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CCl4的相對(duì)分子質(zhì)量，SiCl4的分子間作用力大于CCl4的分子間作用力，故SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4的熔點(diǎn)。,SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量比CCl4的大，,高,范德華力大，因此沸點(diǎn)高,返回,解析答案,1.下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中一定正確的是()A.分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵B.分子間一定存在范德華力C.分子間一定存在氫鍵D.其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積,隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,解析答案,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析稀有氣體元素組成的分子晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的N、O、F原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi)，所以B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，所以D選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。,答案B,2.SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，對(duì)其進(jìn)行下列推測(cè)，不正確的是()A.SiCl4晶體是分子晶體B.常溫、常壓下SiCl4是氣體C.SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子D.SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小，在SiCl4分子間、CCl4分子間只有范德華力，SiCl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于CCl4的相對(duì)分子質(zhì)量，所以SiCl4的分子間作用力大，熔、沸點(diǎn)比CCl4高。在常溫、常壓下SiCl4是液體。CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與CCl4的結(jié)構(gòu)相似，也是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。,答案B,3.下列說(shuō)法中正確的是()A.C60汽化和I2升華克服的作用力不相同B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點(diǎn)相近C.NaCl和HCl溶于水時(shí)，破壞的化學(xué)鍵都是離子鍵D.常溫下TiCl4是無(wú)色透明液體，熔點(diǎn)23.2，沸點(diǎn)136.2，所以TiCl4屬于分子晶體,D,解析答案,解析C60、I2均為分子晶體，汽化或升華時(shí)均克服范德華力；B中乙酸分子可形成氫鍵，其熔、沸點(diǎn)比甲酸甲酯高。,1,2,3,4,5,6,4.下列物質(zhì)的熔點(diǎn)高低順序，正確的是()A.金剛石>晶體硅>碳化硅B.K>Na>LiC.NaBr>NaCl>NaFD.CI4>CBr4>CCl4>CH4,D,解析答案,解析A項(xiàng)，鍵能：CC>CSi>SiSi，故熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅；B項(xiàng)，金屬鍵：Li>Na>K，故熔點(diǎn)：Li>Na>K；C項(xiàng)，晶格能：NaF>NaCl>NaBr，故熔點(diǎn)：NaF>NaCl>NaBr；D項(xiàng)，相對(duì)分子質(zhì)量：CI4>CBr4>CCl4>CH4，故熔點(diǎn)：CI4>CBr4>CCl4>CH4。,1,2,3,4,5,6,5.據(jù)報(bào)道，科研人員應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)模擬出來(lái)類似C60的物質(zhì)N60，試推測(cè)下列有關(guān)N60的說(shuō)法正確的是()A.N60易溶于水B.N60是一種分子晶體，有較高的熔點(diǎn)和硬度C.N60的熔點(diǎn)高于N2D.N60的穩(wěn)定性比N2強(qiáng),解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析C60是一種單質(zhì)，屬于分子晶體，而N60類似于C60，所以N60也是單質(zhì)，屬于分子晶體，即具有分子晶體的一些性質(zhì)，如硬度較小，熔、沸點(diǎn)較低。分子晶體相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。單質(zhì)一般是非極性分子，難溶于水這種極性溶劑，因此A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；N2分子以NN結(jié)合，N60分子中只存在NN，而NN比NN牢固得多，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。,答案C,6.碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：,解析答案,1,2,3,4,5,6,回答下列問(wèn)題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為_。,解析金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形成的，它們的組成相同，結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同，互為同素異形體。,同素異形體,(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_、_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析金剛石中碳原子與四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵(即C原子采取sp3雜化方式)，構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子采取sp2雜化方式，形成平面六元環(huán)結(jié)構(gòu)。,sp3,sp2,(3)C60屬于_晶體，石墨屬于_晶體。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析C60中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨晶體有共價(jià)鍵、金屬鍵和范德華力，所以石墨屬于混合鍵型晶體。,分子,混合鍵型,(4)石墨晶體中，層內(nèi)CC鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，而金剛石中CC鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其原因是金剛石中只存在CC間的_共價(jià)鍵，而石墨層內(nèi)的CC間不僅存在_共價(jià)鍵，還有_鍵。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析在金剛石中只存在CC間的鍵；石墨層內(nèi)的CC間不僅存在鍵，還存在鍵。,(5)C60的晶體結(jié)構(gòu)類似于干冰，則每個(gè)C60晶胞的質(zhì)量為_g(用含NA的式子表示，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析C60晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，所以每個(gè)C60晶胞有4個(gè)C60分子，所以一個(gè)C60晶胞質(zhì)量。,(6)金剛石晶胞含有_個(gè)碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，根據(jù)硬球接觸模型，則r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率_(不要求計(jì)算結(jié)果)。,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,返回,(7)硅晶體的結(jié)構(gòu)跟金剛石相似，1mol硅晶體中含有硅硅單鍵的數(shù)目約是_NA個(gè)(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值),解析答案,解析由金剛石的結(jié)構(gòu)模型可知，每個(gè)碳原子都與相鄰的碳原子形成一個(gè)單鍵，故每個(gè)碳原子相當(dāng)于形成(4)個(gè)單鍵，則1mol硅中可形成2molSiSi單鍵。,1,2,3,4,5,6,2,