2019-2020年高三化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案(一)教學(xué)素材.doc
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2019-2020年高三化學(xué) 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教案(一)教學(xué)素材 分子晶體和原子晶體 1. 晶體與非晶體 2. 晶胞 3. 分子晶體 4. 原子晶體 二. 重點(diǎn)、難點(diǎn) 1. 通過實(shí)驗(yàn)探究理解晶體與非晶體的差異。 2. 了解區(qū)別晶體與非晶體的方法,認(rèn)識化學(xué)的實(shí)用價(jià)值,增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。 3. 了解分子晶體的組成粒子、結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性質(zhì)的一般特點(diǎn)。 4. 理解分子間作用力和氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響,知道一些常見的屬于分子晶體的物質(zhì)類別。 5. 掌握原子晶體的概念,能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。 6. 了解金剛石等典型原子晶體的結(jié)構(gòu)特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。 三. 教學(xué)過程 (一)晶體與非晶體 1、晶體的定義:晶體是由原子或原子團(tuán)、離子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。非晶體是原子、分子或離子無規(guī)則地堆積在一起所形成的固體。 (1)一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,而非由外觀判斷。 (2)晶體內(nèi)部的原子有規(guī)律地排列,且外觀為多面體,為固體物質(zhì)。 (3)周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。 2、晶體與非晶體的本質(zhì)差異 自范性 微觀結(jié)構(gòu) 晶體 有(能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形) 原子在三維空間里呈周期性有序排列 非晶體 沒有(不能自發(fā)呈現(xiàn)多面體外形) 原子排列相對無序 (1)自范性:晶體能自發(fā)性地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。 (2)晶體自范性的本質(zhì):是晶體中粒子微觀空間里呈現(xiàn)周期性地有序排列的宏觀表象。 (3)晶體自范性的條件之一:生長速率適當(dāng)。如熔融態(tài)的二氧化硅,快速地冷卻得到瑪瑙,而緩慢冷卻得到水晶。 3、晶體形成的一段途徑: (1)熔融態(tài)物質(zhì)凝固。如從熔融態(tài)結(jié)晶出來硫晶體。 (2)氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固(凝華)。如凝華得到的碘晶體。 (3)溶質(zhì)從溶液中析出。如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。 4、晶體的特點(diǎn): (1)均勻性 (2)各向異性 (3)自范性 (4)有明顯確定的熔點(diǎn) (5)有特定的對稱性 (6)使X射線產(chǎn)生衍射 (二)晶胞 1、晶胞的定義:晶體結(jié)構(gòu)中的基本單元叫晶胞。 (1)晶胞是從晶體結(jié)構(gòu)中截取出來的大小、形狀完全相同的平行六面體。晶胞代表整個(gè)晶體,無數(shù)個(gè)晶胞堆積起來,則得到晶體。 (2)整個(gè)晶體是由晶胞“無隙(相鄰晶胞之間沒有任何間隙)并置(所有晶胞都是平行排列的,取向相同)”堆砌而成。晶胞的無隙并置體現(xiàn)了晶體的各向異性(強(qiáng)度、導(dǎo)熱、光學(xué)性質(zhì))和緊密堆積(緊密堆積指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中,原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高,能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。)。 (3)晶胞內(nèi)微粒的組成反映整個(gè)晶體的組成,求出晶胞中微粒的個(gè)數(shù)比就能寫出晶體的化學(xué)式。 2、晶胞中原子個(gè)數(shù)的計(jì)算方法: (三)分子晶體 1、定義:分子間以分子間作用力(范德華力,氫鍵)相結(jié)合的晶體叫分子晶體。 (1)構(gòu)成分子晶體的粒子是分子; (2)分子晶體的粒子間的相互作用是范德華力; (3)范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用; (4)分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。 2、典型的分子晶體 (1)所有非金屬氫化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX (2)部分非金屬單質(zhì):X2、 N2、 O2、 H2、S8、P4、C60 (3)部分非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4,P4O6, P4O10 (4)幾乎所有的酸:H2SO4、HNO3、H3PO4 (5)大多數(shù)有機(jī)物:乙醇,冰醋酸,蔗糖 3、分子晶體的物理特性: 某些分子晶體的熔點(diǎn) 由于范德華力很弱,所以分子晶體一般具有: (1)較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn); (2)較小的硬度; (3)一般都是絕緣體,熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電。 【思考1】為何分子晶體的硬度小,熔沸點(diǎn)低? 因?yàn)闃?gòu)成晶體的微粒是分子,分子之間以分子間作用力(主要是范德華力)相結(jié)合,范德華力遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的作用。 【思考2】是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力? 不對,分子間氫鍵也是一種分子間作用力,如冰中就同時(shí)存在著范德華力和氫鍵。 【思考3】為何干冰的熔沸點(diǎn)比冰低,密度卻比冰大? 由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用,破壞分子間作用力較難,所以熔沸點(diǎn)比干冰高。由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性,導(dǎo)致晶體冰中有相當(dāng)大的空隙,所以相同狀況下體積較大。又由于CO2分子的相對分子質(zhì)量>H2O分子的相對分子質(zhì)量,所以干冰的密度大。 4、分子晶體的結(jié)構(gòu)特征 組成微粒 微粒間作用 堆積方式 熔沸點(diǎn)比較 密度比較 冰 水分子 范德華力和氫鍵 每個(gè)分子周圍有4個(gè)緊鄰的分子 較高 較小 干冰 CO2分子 范德華力 每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子 較低 較大 大多數(shù)分子晶體結(jié)構(gòu)有如下特征: (1)如果分子間作用力只是范德華力。以一個(gè)分子為中心,其周圍通??梢杂袔讉€(gè)緊鄰的分子。如O2、C60、CO2,我們把這一特征叫做分子緊密堆積。 (2)如果分子間除范德華力外還存在著氫鍵,分子就不會采取緊密堆積的方式。如在冰的晶體中,每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子,形成正四面體。氫鍵不是化學(xué)鍵,比共價(jià)鍵弱得多卻跟共價(jià)鍵一樣具有方向性,而氫鍵的存在迫使四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引,這一排列使冰晶體中空間利用率不高,皆有相當(dāng)大的空隙使得冰的密度減小。 5、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大,物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。因此,比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低,實(shí)際上就是比較分子間作用力(包括范力和氫鍵)的大小。 (1)組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,熔沸點(diǎn)越高。如:O2>N2,HI>HBr>HCl。 (2)分子量相等或相近,極性分子的范德華力大,熔沸點(diǎn)高,如CO>N2 (3)含有氫鍵的,熔沸點(diǎn)較高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S,HF>HCl,NH3>PH3 (4)在烷烴的同分異構(gòu)體中,一般來說,支鏈數(shù)越多,熔沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn):正戊烷>異戊烷>新戊烷;芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照“鄰位>間位>對位”的順序。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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