2019-2020学年高中化学 第三章 物质的聚集状态与物质性质 第3节 原子晶体与分子晶体课件 鲁

第3节原子晶体与分子晶体1．了解原子晶体空间结构特点及性质。2．能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。3．了解分子晶体的结构特点及性质。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一原子晶体1．定义：相邻原子间以共价键结合而形成的具有结构的晶体。2．结构特点(1)由于共价键的方向性和，在中心原子周围排列的原子数目是。(2)原子间以共价键相结合，因此在原子晶体中单个的分子。3．物理性质原子晶体中共价键的键能相对较大，因此一般熔、沸点，硬度。空间立体网状饱和性有限的不存在较高较大4．典型的原子晶体——金刚石和二氧化硅(1)金刚石①在晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围个碳原子以共价键相结合，成为形空间网状结构，C—C键间的夹角为。②最小环上有个碳原子。(2)二氧化硅①每个硅原子与个氧原子以共价键相结合每个氧原子与个硅原子以共价键相结合硅、氧原子个数比为。②最小环上有个原子，其中个Si原子，个O原子。4正四面体109.5°6421∶21266[自我诊断]熔化时，必须破坏非极性共价键的是()A．冰B．金刚石C．铁D．二氧化硅解析：冰是分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；金刚石是原子晶体，熔化时需破坏碳原子间的非极性共价键；铁是金属晶体，熔化时需破坏金属键；二氧化硅是原子晶体，熔化时需破坏硅原子和氧原子间的极性共价键。答案：B知识点二分子晶体1．定义：分子之间通过结合而形成的晶体。2．结构特点由于分子间作用力不具有，分子晶体在堆积排列时尽可能地利用空间，采取方式。3．物理性质分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点，硬度较小。分子间作用力方向性紧密堆积较低4．典型的分子晶体单质碘干冰冰晶胞或结构模型微粒间作用力晶胞微粒数配位数范德华力范德华力范德华力和氢键44124[自我诊断]干冰汽化时，下列所述内容会发生变化的是()A．分子间作用力B．分子内共价键C．分子内共价键键长D．分子内键能解析：干冰汽化时分子没有变化，化学键没有变化，只有分子间作用力发生变化。答案：A知识点三石墨晶体1．结构特点(1)石墨晶体具有层状结构，在每一层内，碳原子形成网状结构，每个碳原子跟个碳原子相结合。(2)在同一层内，相邻碳原子以相结合。每一个碳原子的一个未成对电子形成键。(3)层与层之间以相结合。2．晶体类型：石墨晶体属于型晶体。正六边形共价键3大π范德华力混合键要点一原子晶体与分子晶体的比较晶体类型分子晶体原子晶体定义分子间通过分子间作用力结合形成的晶体相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体熔化时需克服的作用力较弱的分子间作用力(范德华力和氢键)很强的共价键晶体类型分子晶体原子晶体熔、沸点较低很高硬度较小很大导电性固态和熔融态时都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电，如HCl固态和熔融态时都不导电物理性质溶解性相似相溶难溶于一般溶剂决定熔、沸点高低的因素分子间作用力的强弱共价键的强弱晶体类型分子晶体原子晶体组成微粒分子原子物质类别多数的非金属单质和共价化合物金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等少数非金属单质及共价化合物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)[典例1]有下列五种晶体：A.SiO2(水晶)；B.冰醋酸；C.白磷；D.晶体氩；E.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(3)受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。[解析]在选项中属于原子晶体的是：金刚石和水晶(由硅原子和氧原子构成)；属于分子晶体的是：冰醋酸、白磷和晶体氩；分子晶体的熔化只需要克服分子间作用力，而原子晶体熔化时需要克服共价键。[答案](1)AA、D、ED(2)BC、D(3)B、C、DA、E原子晶体与分子晶体的本质区别在于构成晶体微粒间的作用力类型，而不是微粒的类型，例如稀有气体形成的晶体的微粒为单个原子，但微粒间作用力为分子间作用力，故为分子晶体。1．最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是________。A．该晶体类型是原子晶体B．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2C．晶体中碳原子数与C—O化学键数之比为1∶2D．晶体的空间最小环共有6个原子构成E．硬度很大，可用做耐磨材料F．容易液化，可做制冷材料解析：解决此类问题要先判断晶体类型，然后再由晶体类型判断物质的性质。由题意可知此晶体为CO2原子晶体，具有类似SiO2的结构与性质：一个碳原子周围有四个氧原子，晶体中最小环由12个原子构成，C与C—O键之比应为1∶4，硬度很大，熔、沸点较高。答案：CDF要点二物质熔、沸点的比较1．不同类型晶体熔、沸点高低的比较一般规律为：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。2．同种晶体类型的物质熔、沸点高低的比较一般规律为：晶体内微粒间的作用力越大，熔、沸点越高。(1)原子晶体：比较共价键的强弱。一般地认为，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越牢固，物质的熔、沸点越高。如：金刚石(C)＞金刚砂(SiC)＞晶体硅(Si)。(2)离子晶体：比较离子键的强弱(或晶格能的大小)。一般地认为，阴、阳离子电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力越大，离子键越强，晶格能越大，熔、沸点越高。如：MgO＞NaCl＞CsCl。(3)金属晶体：比较金属键的强弱。一般认为，金属阳离子半径越小，离子所带电荷越多，则金属键越强，晶体的熔、沸点越高。如：Al＞Mg＞Na。(4)分子晶体：分子间作用力越强，熔、沸点越高。①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。如：F2＜Cl2＜Br2＜I2。②若分子间具有氢键，熔、沸点反常的高。如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。③在有机物同分异构体中，随着支链的增多，熔、沸点降低。如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。[典例2](1)碳化硅(SiC)是一种具有类似金刚石结构的晶体，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是______________(填序号)。(2)C60固体与金刚石相比，熔点更高的是________，原因是____________。[解析](1)原子晶体熔、沸点高低取决于共价键的强弱，因为原子半径C＜Si，所以熔点①＞③＞②。(2)C60为分子晶体，金刚石为原子晶体，它们熔化时分别破坏分子间作用力和化学键。因为分子间作用力＜化学键，所以C60的熔点小于金刚石的熔点。[答案](1)①＞③＞②(2)金刚石C60为分子晶体，熔化时破坏范德华力，金刚石为原子晶体，熔化时破坏共价键，所以C60的熔点小于金刚石的熔点(1)上述总结的规律都是一般规律，不能绝对化。在具体比较晶体的熔、沸点高低时，应先弄清晶体的类型，然后根据不同类型晶体进行判断，同时应注意具体问题具体分析，如MgO为离子晶体，其熔点(2800℃)要高于原子晶体SiO2(1713℃)。(2)金属晶体的熔、沸点差别很大，如W的熔点很高(3410℃)，碱金属熔点较低，汞在常温下为液态。(3)合金的熔、沸点一般来说比组成它各成分纯金属的熔、沸点低。如：铝硅合金＜纯铝(或纯硅)。2．下列物质的熔、沸点按由高到低顺序排列的是()A．HF、HCl、HBr、HIB．F2、Cl2、Br2、I2C．H2O、H2S、H2Se、H2TeD．CI4、CBr4、CCl4、CF4解析：A、C的HF和H2O晶体均存在氢键，熔、沸点较高，其他晶体没有氢键但结构相似。熔、沸点随相对分子质量的增大而升高。答案：D[随堂训练]1．下列有关原子晶体的叙述中，正确的是()A．原子晶体中只存在非极性共价键B．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键C．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键形成的空间网状结构的晶体D．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高解析：A项中如果是不同原子构成的原子晶体(如二氧化硅)，就会存在极性键，故A错；SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，故B错；石英晶体是由硅原子和氧原子通过共价键形成的空间网状结构晶体，即原子晶体，C正确；金属晶体的熔点差别较大，如金属钨的熔点高达(3410±20)℃，比原子晶体SiO2熔点(1713℃)高，而有的金属晶体熔点又很低，常温下为液态，如金属汞，其熔点比某些分子晶体(如碘常温下为固态)还低，故D错。答案：C2．下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质的分子式的是()A．NH4NO3B．SiO2C．C6H5NO2D．Cu解析：在四种类型的晶体中，除分子晶体中含有分子外，其余的晶体中都不存在单个的分子，化学式仅代表物质中原子的最简组成而不能表示其真正的分子。答案：C3．SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中不正确的是()A．SiCl4晶体是分子晶体B．常温常压下SiCl4是气体C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D．SiCl4熔点高于CCl4解析：CCl4是分子晶体，则SiCl4也是分子晶体。结构相似的分子晶体，其熔、沸点随相对分子质量的增大而升高，由于SiCl4的相对分子质量大于CCl4，所以SiCl4的熔、沸点应比CCl4的高，而CCl4在常温常压下是液体，所以SiCl4在常温常压下不可能是气体。答案：B4．下列说法中，正确的是()A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定解析：冰融化时，破坏的是氢键，H—O键并不断裂，A项错；原子晶体熔化时，破坏共价键，共价键越强，越不易被破坏，熔点越高，B项正确；分子晶体的熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性，故C、D项错误。答案：B5.石墨晶体为层状结构，每一层均为碳原子与周围其他3个碳原子相结合而成平面片层，同层相邻碳原子间距142pm、相邻片层间距为335pm。如图是其晶体结构片层俯视图。下列说法不正确的是()A．碳以sp2杂化B．每个碳形成3个σ键C．石墨碳原子数与σ键数之比为2∶3D．片层之间碳形成共价键解析：每个碳原子形成3个σ键，采取sp2杂化，故A、B正确；每个碳原子平均含有12×3＝32个σ键，所以碳原子数与σ键数之比为2∶3，故C正确；石墨片层之间的碳形成范德华力而不是共价键，故D错误。答案：D6．氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各组物质熔化时所克服的微粒间的作用力与氮化硼熔化所克服的微粒间的作用力类型相同的是()A．硫酸钠和金刚石B．冰和干冰C．晶体硅和水晶D．苯和四氯化碳解析：氮化硼超硬耐磨、耐高温，是一种原子晶体，熔化时破坏共价键。A选项中的硫酸钠是离子晶体，熔化时破坏离子键，错误；C选项中的两种物质均为原子晶体，熔化时均破坏共价键，正确；B、D两选项中的四种物质都是分子晶体，熔化时都破坏范德华力，错误。答案：C7．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中，错误的是()NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质B熔点/℃810710190－682300沸点/℃14651418182.7572500(注：AlCl3熔点在2.5×105Pa条件下测定)A．SiCl4是分子晶体B．单质B是原子晶体C．AlCl3加热能升华D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大解析：三类不同的晶体由于形成晶体的微粒和微粒间的作用力不同，因而表现出不同的性质。原子晶体具有高的熔、沸点，硬度大、不能导电。离子晶体具有较高的熔、沸点，较大的硬度，在水溶液中或熔化状态下能导电。分子晶体熔、沸点低，硬度小，不导电，熔化时无化学键断裂。根据这些