第二节分子晶体与原子晶体

复习总结：晶体离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体混合晶体微粒为离子,离子键微粒为分子，分子间作用力或氢键；微粒为原子,极性共价键或非极性共价键；微粒为原子，金属键。第二节分子晶体与原子晶体一、分子晶体相关知识只含分子的晶体叫分子晶体分子1、概念：2、组成微粒：3、粒子间作用力：分子内原子间以共价键结合，相邻分子间靠分子间作用力相互吸引分子间作用力范德华力、氢键结合表格和已有知识,分析:分子晶体有哪些物理特性？为什么?4、物理特性：(1)熔点、沸点较低，有的易升华；(3)固体不导电，熔融状态也不导电。有些在水溶液中可以导电.(2)硬度较小；(4)溶解性符合相似相溶原理取决于范德华力的大小5、典型的分子晶体：（1）所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等（2）部分非金属单质:X2、O2、H2、S8、P4、C60等（3）部分非金属氧化物:CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等（4）几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等（5）绝大多数有机物的晶体：乙醇、乙酸、蔗糖等2.下列性质适合于分子晶体的是()A.熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电B.熔点10.31℃，液态不导电、水溶液能导电C.易溶于CS2、熔点112.8℃，沸点444.6℃D.熔点97.81℃，质软、导电、密度0.97g／cm3BC课堂过关:1.下列分子晶体：①H2O②HCl③HBr④HI⑤CO⑥N2⑦H2熔沸点由高到低的顺序是()A.①②③④⑤⑥⑦B.④③②①⑤⑥⑦C.①④③②⑤⑥⑦D.⑦⑥⑤④③②①C4．下列过程中，共价键被破坏的是()A．碘升华B．溴蒸气被木炭吸附C．酒精溶于水D．HCl气体溶于水3.当S03晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是()A.分子内化学键B.分子间距离C.分子构型D.分子间作用力BDD5.下列有关共价化合物的说法：①具有较低的熔、沸点②不是电解质③固态时是分子晶体④都是由分子构成⑤液态时不导电，其中一定正确的是()A.①③④B.②⑤C.①②③④⑤D.⑤D课堂过关:分子的密堆积氧（O2）的晶体结构碳60的晶胞分子的密堆积（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个）干冰的晶体结构图碘的晶体结构图由此可见，每个碘分子周围有个碘分子12二、分子晶体结构（1）密堆积只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰、I2、O2。冰中１个水分子周围有４个水分子冰的结构氢键具有方向性分子的非密堆积有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。（2）非密堆积二、分子晶体结构特征科学视野：天然气水合物—一种潜在的能源1．下图是C60的晶胞结构，数一数在C60晶体中，每个晶胞平均含有C60分子的数目为()A．4B．12C．14D．16课堂过关:A2．右图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子。下列有关说法正确的是A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体B．水分子之间的主要作用力是氢键C．水分子间通过H－O键形成冰晶体D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大课堂过关:AB3.水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（H2O）n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：①1mol冰中有mol氢键？②H2O的熔沸点比H2S高还是低？为什么？2水分子间存在氢键课堂过关:高③已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶点的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上课堂过关:H3BO3的层状结构4．正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连下列有关说法正确的是A．正硼酸晶体属于原子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子最外层为8e－稳定结构D．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键课堂过关:D5．已知氯化铝的熔点为190℃(2．202×lO5Pa)，但它在180℃即开始升华。(1)氯化铝是____________。(填“离子化合物”“共价化合物”)设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是______________________________________________。(4)在500K和1.01×105Pa时，它的蒸气密度(换算为标准状况时)为11.92g·L－1，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为____________。是晶体(2)无水氯化铝在空气中强烈的“发烟”，其原因是共价化合物Al2Cl6氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生HCl气体，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”。在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。课堂过关:分子6．水是我们熟悉的物质。每个水分子都能被其他4个水分子包围形成如右图所示的四面体单元，由无数个这样的四面体再通过氢键可相互连接成一个庞大的分子晶体——冰。（1）氢键的形成使冰的密度比水________，氢键有方向性和饱和性，故平均每个水分子最多形成____________个氢键。（2）实验测得冰中氢键的作用能为18.8kJ／mol，而冰的熔化热为5.0kJ／mol，说明____________________________（3）干冰的外观和冰相像，可由二氧化碳气体压缩成液态后再急剧膨胀而制得。右图为干冰晶体结构示意图。通过分析，可知每个CO2分子周围与之相邻等距的CO2分子共个。一定温度下，已测得干冰晶胞(即图示)的边长a＝5.72×10－8cm，则该温度下干冰的密度为_____g/cm3。课后练习:小2液态水中仍然存在大量氢键121.56思考与交流比较CO2和SiO2的一些物理性质和结构，试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。物质CO2SiO2熔点-56.2℃1723℃沸点-78.5℃2230℃二、原子晶体1、定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。2、构成微粒：原子3、微粒之间的作用：共价键4、气化或熔化时破坏的作用：共价键5、物理性质：熔沸点高，硬度大（取决于共价键的键长和键能）难溶于一般溶剂，不具有导电，导热，延展性（与共价键方向性和饱和性有很大关系）。6、常见原子晶体例举：（1）某些非金属单质[硼、硅、锗、金刚石等]（2）某些非金属化合物[碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。]（3）某些氧化物[如二氧化硅(SiO2)、Al2O3等]7、原子晶体的结构特征共价键的方向性和饱和性对晶体的结构和性质有决定作用，堆积的紧密程度降低。金刚石典型的原子晶体分析---金刚石109º28´共价键典型的原子晶体分析---金刚石①在晶体中每个碳原子以共价单键与4个碳原子相结合，成为正四面体。②晶体中C—C键夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。③最小环上有6个碳原子。每个C被12个六元环共用。每个C—C键被6个六元环共用。④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为1∶(4×12)＝1∶2。典型的原子晶体分析---金刚石⑤每个晶胞中（P68图）含8个C8×1/8+6×1/2+4=8⑥硬度大，不导电，熔沸点高晶体硅类比金刚石，但键长大于金刚石180º109º28´Sio共价键二氧化硅的结构模型典型的原子晶体分析---二氧化硅①在晶体中，1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子相结合。故SiO2晶体中硅原子与氧原子按1∶2的比例组成。不存在SiO2分子。②即在Si晶体中，每个Si–Si之间插入一个O原子。最小环上有12个原子。每个Si被12个12元环共用，每个O被6个12元环共用。③Si与4个O成四面体，1molSiO2中含4molSi—O键典型的原子晶体分析---二氧化硅二氧化硅的用途：课本68页思考：SiO2与CO2的区别？石英SiO2干冰CO2晶体类型原子晶体分子晶体构成粒子原子分子粒子间作用力共价键分子间作用力结构特征正四面体空间网状立方面心结构物理性质熔沸点高，硬度大熔沸点低，硬度小用途光学仪器，光导纤维，电子仪器人工降雨，制冷剂分子晶体和原子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体概念相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体组成粒子原子分子粒子间作用力共价键分子间作用力熔、沸点很高较低硬度很大较小溶解性不溶于任何溶剂部分溶于水导电性不导电，个别为半导体不导电，部分溶于水导电熔化时破坏的作用力破坏共价键一定破坏分子间作用力(有时还破坏氢键，如冰熔化；S8熔化时还破坏共价键)实例金刚石干冰，稀有气体结构特点其最小的碳原子环中有6个碳原子，C—C键夹角为109°28′CO2晶体中存在二氧化碳分子晶体类型原子晶体分子晶体(2010年郑州模拟)下列说法正确的是()A．原子晶体中只存在非极性共价键B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HFC．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物1【答案】C2．有下列几种晶体：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金刚石，E.晶体氩，F.干冰。(1)属于分子晶体的是________(填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)属于原子晶体的化合物是________。(3)直接由原子构成的晶体是________。(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是______，需克服共价键的是________。答案：(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD1．不同类型的晶体原子晶体＞分子晶体2．同一类型的晶体(1)分子晶体分子晶体分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，C2H5OH＞CH3OCH3。晶体熔、沸点比较一般而言：①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高，如熔、沸点：CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4。②组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO＞N2，CH3OH＞CH3CH3。③在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔、沸点越低，如熔、沸点：C17H35COOH＞C17H33COOH，硬脂酸油酸(C17H35COO)3C3H5＞(C17H33COO)3C3H5。硬脂酸甘油酯油酸甘油酯④烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高，如熔、沸点：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。⑤同分异构体中，链烃及其衍生物的同分异构体随支链增多，熔、沸点降低，如熔、沸点：芳香烃的异构体有两个取代基时，熔点按对、邻、间位降低，沸点按邻、间、对位降低。(2)原子晶体原子晶体原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质熔、沸点越高，反之越低，如熔、沸点：金刚石＞金刚砂＞晶体硅。下列晶体性质的比较中错误的是()A．熔点：金刚石碳化硅晶体硅B．沸点：NH3PH3C．硬度：白磷冰二氧化硅D．熔点：SiI4SiBr4SiCl4例2C2．下列分子晶体，关于熔、沸点高低叙述中，正确的是()A．Cl2＞I2B．SiCl4＞CCl4C．NH3＜PH3D．C(CH3)4＞CH3(CH2)2CH3跟踪训练B一种结晶形碳，有天然出产的矿物。铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3，化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔芯等。知识拓展－石墨石墨晶体结构知识拓展－石墨石墨1、石墨为什么很软？2、石墨的熔沸点为什么很高（高于金刚石）？3、石墨属于哪类