高中化學(xué) 3.2 分子晶體與原子晶體課件 新人教版選修3 .ppt

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第二節(jié) 分子晶體與原子晶體,一、分子晶體 1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1)構(gòu)成微粒及作用力。,分子,分子間作用力,(2)堆積方式。,密堆積,氫鍵,密堆積,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,3.兩種典型的分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)： (1)干冰。 ①每個(gè)晶胞中有__個(gè)CO2分子，___個(gè)原子。 ②每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為_(kāi)__個(gè)。,4,12,12,(2)冰。 ①水分子之間的作用力有_________，但主要是_____。 ②由于_____的方向性，使四面體中心的每個(gè)水分子與四面體 頂點(diǎn)的__個(gè)相鄰的水分子相互吸引。,范德華力,氫鍵,氫鍵,4,二、原子晶體 1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1)構(gòu)成微粒及作用力。 (2)空間構(gòu)型：整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵_____結(jié)構(gòu)，不 存在_____的小分子，是一個(gè)“巨分子”，又稱_____晶體。,原子,共價(jià)鍵,網(wǎng)狀,單個(gè),共價(jià),2.原子晶體與物質(zhì)的類別：,單質(zhì),非金屬化合物,氧化物,3.金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1)在晶體中每個(gè)碳原子以4個(gè)_________對(duì)稱地與相鄰的4個(gè) 碳原子相結(jié)合，形成_________結(jié)構(gòu)。,共價(jià)單鍵,正四面體,(2)晶體中碳碳鍵之間的夾角為_(kāi)_________，碳原子采取了 ___雜化。 (3)最小環(huán)上有__個(gè)碳原子。,109°28′,sp3,6,1.辨析下列說(shuō)法的正誤： (1)分子晶體中一定存在共價(jià)鍵。 ( ) 分析：稀有氣體形成的分子晶體中不存在共價(jià)鍵。 (2)干冰升華的過(guò)程中破壞了共價(jià)鍵。 ( ) 分析：干冰升華的過(guò)程中破壞了分子間作用力，分子內(nèi)部的共價(jià)鍵并沒(méi)有被破壞。,×,×,(3)二氧化硅和干冰雖然是同一主族的氧化物，但屬于不同的 晶體類型。 ( ) 分析：二氧化硅屬于原子晶體，干冰屬于分子晶體。 (4)分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較低，原子晶體的熔、沸點(diǎn)比較 高。 ( ) 分析：分子晶體熔化時(shí)破壞的只是分子間作用力，原子晶體 熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵，由于共價(jià)鍵的鍵能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子間 作用力，所以原子晶體的熔、沸點(diǎn)比較高，分子晶體的熔、 沸點(diǎn)比較低。,√,√,2.下列關(guān)于原子晶體的說(shuō)法不正確的是 ( ) A.原子晶體中的成鍵微粒是原子 B.原子晶體中原子之間全部以共價(jià)鍵結(jié)合 C.原子晶體均是化合物 D.原子晶體的熔、沸點(diǎn)都比較高 【解析】選C。原子晶體可能是單質(zhì)，如金剛石、晶體硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。,3.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,【解析】選B。稀有氣體形成的晶體中，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)的氮、氧、氟原子結(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項(xiàng)錯(cuò)誤。,4.下列晶體中，前者屬于原子晶體，后者屬于分子晶體的 是 ( ) A.硅晶體、二氧化硅晶體 B.足球烯(C60)、天然氣水合物 C.金剛石、冰 D.干冰、碳化硅 【解析】選C。本題考查物質(zhì)組成與晶體類型的關(guān)系。硅、二氧化硅、碳化硅和金剛石都是原子晶體，冰、干冰、天然氣水合物、C60都是分子晶體。,5.下列有關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述錯(cuò)誤的是 ( ) A.水是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵 B.由極性鍵形成的分子可能是非極性分子 C.水、冰中都含氫鍵 D.分子晶體中一定存在分子間作用力，可能有共價(jià)鍵,【解析】選A。本題考查分子間作用力與氫鍵的相關(guān)知識(shí)。水是一種穩(wěn)定的化合物，是因?yàn)楹蠴—H共價(jià)鍵；CO2是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子；水和冰分子中都存在氫鍵；分子晶體中也有無(wú)共價(jià)鍵的，如稀有氣體的晶體。,一、原子晶體和分子晶體的比較,【警示】 (1)由原子組成的晶體不一定是原子晶體，如稀有氣體組成的晶體。 (2)原子晶體中只含有共價(jià)鍵，不存在范德華力。 (3)原子晶體中沒(méi)有單個(gè)的小分子，其化學(xué)式僅代表原子的個(gè)數(shù)比。 (4)分子晶體中分子內(nèi)部可能含有共價(jià)鍵，分子間一定沒(méi)有共價(jià)鍵。,【微思考】 (1)冰晶體融化和水分子分解破壞的作用力相同嗎？ 提示：不相同。冰晶體融化時(shí)所破壞的作用力是分子間作用力，即范德華力和氫鍵，而水分解所破壞的是共價(jià)鍵。,(2)如圖為SiO2晶體的結(jié)構(gòu)模型，觀察此圖并思考： 含1 mol硅原子的SiO2晶體中，含Si—O鍵多少摩爾？含氧原子多少摩爾？硅原子與氧原子的比例是多少？,提示：由圖可知，1個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子相連，1個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子相連，因此含1 mol硅原子的二氧化硅晶體中，Si—O鍵為4 mol，含氧原子2 mol，硅原子與氧原子的比例是1∶2。,【典題訓(xùn)練】(2014·福州高二檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵 B.稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體 C.干冰升華時(shí)，分子內(nèi)共價(jià)鍵會(huì)發(fā)生斷裂 D.金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物 【解題指南】解答本題時(shí)要注意以下兩點(diǎn)： (1)知道組成原子晶體和分子晶體的微粒； (2)物質(zhì)進(jìn)行三態(tài)變化時(shí)破壞的作用力。,【解析】選B。本題主要考查常見(jiàn)晶體的相關(guān)知識(shí)。單質(zhì)類型為原子晶體(如晶體硅、金剛石)的物質(zhì)，只有非極性共價(jià)鍵，而化合物類型的原子晶體(如SiO2)中則含有極性共價(jià)鍵，A項(xiàng)不正確；稀有氣體為單原子分子，故B項(xiàng)正確；干冰升華時(shí)破壞的是CO2分子之間的作用力，分子內(nèi)的C＝O共價(jià)鍵沒(méi)有變化，C項(xiàng)不正確；只有活潑金屬與活潑非金屬才能形成離子化合物，而AlCl3等物質(zhì)則為共價(jià)化合物，D項(xiàng)不正確。,【方法規(guī)律】非金屬單質(zhì)晶體類型的判斷方法 (1)依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：原子晶體的組 成粒子是原子，粒子間的作用是共價(jià)鍵；分子晶體的組成粒 子是分子，粒子間的作用是分子間作用力。 (2)熟記常見(jiàn)的、典型的原子晶體。 (3)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體熔、沸點(diǎn)高，常在1 000℃ 以上；分子晶體熔、沸點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下至很低的 溫度。,(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。 (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。,【變式訓(xùn)練】用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松， 同時(shí)用射頻電火花噴射氮?dú)猓藭r(shí)碳、氮原子結(jié)合成碳氮化 合物薄膜，這種化合物可以比金剛石更堅(jiān)硬，其原因可能是 ( ) A.碳、氮原子構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體 B.該晶體為分子晶體 C.碳、氮鍵比金剛石中的碳碳鍵長(zhǎng) D.氮原子最外層電子數(shù)比碳原子多,【解析】選A。碳氮化合物薄膜比金剛石更堅(jiān)硬，根據(jù)原子晶體的特點(diǎn)可以判斷此薄膜屬于原子晶體范疇；因?yàn)樵影霃絅C，故此原子晶體中共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)應(yīng)該比金剛石中的C—C鍵短，而氮原子最外層電子數(shù)比碳原子多不是根本原因。,二、分子晶體和原子晶體熔、沸點(diǎn)的比較 1.不同類型的晶體：原子晶體分子晶體。 2.同一類型的晶體： (1)分子晶體。 ①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；含有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常得高。如H2OH2TeH2SeH2S。 ②不含氫鍵且組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。,③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，其熔、沸點(diǎn)越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。 ④同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。 如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3,(2)原子晶體。 晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能。鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔點(diǎn)：金剛石碳化硅晶體硅。,【點(diǎn)撥】 原子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷方法 原子晶體熔、沸點(diǎn)高低主要看原子半徑。因?yàn)樵泳w中原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，原子半徑越大，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，共價(jià)鍵越不穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越低。,【微思考】 (1)干冰和冰相比，哪一種晶體的熔點(diǎn)高？為什么？ 提示：冰的熔點(diǎn)比干冰的熔點(diǎn)高。因?yàn)楦杀蟹肿娱g只存在范德華力，而冰中分子間存在范德華力和氫鍵。,(2)若不知道共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)或鍵能數(shù)據(jù)，如何利用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)判斷原子晶體的熔、沸點(diǎn)？ 提示：若沒(méi)有告知鍵長(zhǎng)或鍵能數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)比較原子半徑的大小的方法來(lái)比較共價(jià)鍵。原子半徑越小，則化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)越短，化學(xué)鍵就越強(qiáng)，鍵就越牢固，破壞化學(xué)鍵需要的能量就越大，故晶體的熔、沸點(diǎn)就越高。,【典題訓(xùn)練】(2013·武漢高二檢測(cè))下列有關(guān)物質(zhì)的熔點(diǎn)高低順序正確的是 ( ) A.HFSiO2 D.H2OH2S，SO2SeO2,【解題指南】解答本題要注意以下兩點(diǎn)： (1)影響分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的因素是分子間作用力，判斷時(shí)要注意是否含有氫鍵。 (2)原子晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于分子內(nèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱。,【解析】選D。HCl、HBr；SO2、SeO2均為組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高。HF、H2O分子中均存在氫鍵，所以熔點(diǎn)出現(xiàn)“反常”現(xiàn)象。金剛石、碳化硅和晶體硅中，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)：C—C鍵C—Si鍵Si—Si鍵，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，則原子晶體的熔點(diǎn)越高。所以三者的熔點(diǎn)由高到低的順序是金剛石、碳化硅、晶體硅。,【方法規(guī)律】原子晶體、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較方法,【變式訓(xùn)練】SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，對(duì)其進(jìn)行的下列推測(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】選B。由于SiCl4分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，所以一定屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小，在這兩種分子之間都只有范德華力，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的分子間作用力比CCl4大，熔、沸點(diǎn)應(yīng)該比CCl4高一些。CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也應(yīng)該是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。,【加固訓(xùn)練】下列性質(zhì)適合于分子晶體的是 ( ) ①熔點(diǎn)1 070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電 ②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電 ③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃ ④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97 g·cm-3 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 【解析】選C。分子晶體的熔點(diǎn)較低，①中熔點(diǎn)高，不是分子晶體，④是金屬鈉的性質(zhì)。,