选修3-3-2 分子晶体和原子晶体教案

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1、2012级高二年级(化学)学科导学案学案类型：新授课材料序号:26编稿教师：郭俊辉审稿教师:杨宝生第三章晶体的结构与性质第2节分子晶体和原子晶体学习目标1．知道分子晶体的涵义，知道分子晶体的熔点、沸点等物理性质的特点。2．了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。学习重点理解晶体类型与性质之间的关系学习难点了解分子晶体、原子晶体的结构特点学习过程根据构成晶体的粒子及粒子间的作用力或化学键类型的不同，可把晶体简单地分为分子晶体、原子晶体、金属晶体和离子晶体。一、分子晶体1．概念：只含分子的晶体称为分子晶体。或者说分子

2、间只以分子间作用力结合形成的晶体。（1）构成分子晶体的粒子是分子。（2）在分子晶体中，分子内的原子间以共价键结合而粒子间的作用力是分子间作用力，包括范德华力和氢键。（3）晶体中也可以没有化学键，如稀有气体单质。2．典型的分子晶体（1）所有非金属气态氢化物。如H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等。（2）部分非金属单质。如卤素(X2)、氧(O2)、氢(H2)、氮(N2)、白磷(P4)、单质硫(如S8)、C60、稀有气体等。（3）部分非金属氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。（4）几乎所有的酸。（5）绝大多数有机物的晶体。3．物理

3、性质（1）由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有低熔沸点、易升华、硬度很小的特点。分子晶体熔沸点比较的规律：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，物质的熔沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体熔沸点反常高。。②组成和结构相似的物质（相对分子质量相近），分子极性越大，其熔沸点越高。如CO、N2。③互为同系物的有机物分子，碳原子数目越多，熔沸点越高。④互为同分异构体的有机物分子，链烃的同分异构体支链越多，沸点越低。（2）溶解性：不同的分子晶体存在较大差异。根据“相似相溶”原理，极性溶质一般易溶于极性溶剂，非极性溶质一般易溶

4、于非极性溶剂。（3）固态和熔融态时不导电。一般分子晶体都是绝缘体，熔融态也不能导电，而有些分子晶体在水溶液中可以导电。【例1】下列性质适合于分子晶体的是（）A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电C．难溶于CS2，熔点1128℃，沸点4446℃D．熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g·cm－3【例2】下列分子晶体熔、沸点高低比较正确的是（）A．Cl2>I2B．CCl4>SiCl4C．NH3>PH3D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH34．结构特点（1）分子密堆积通常分子间作用力

5、不具有方向性和饱和性，分子在形成晶体时会尽可能地利用空间，采取密堆积。干冰晶胞分析：①CO2分子位置：在顶点和面心；②一个干冰晶胞中平均有4个CO2分子；③与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有12个。【注】如果分子间作用力只是范德华力，则该分子晶体结构与干冰类似，采取密堆积，如I2、O2和C60等。（2）分子非密堆积分子间如存在氢键，由于氢键具有方向性，必然要对这些分子晶体的构型产生影响。如晶体冰等，氢键的存在使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。冰的结构分析如下：①每个水分子周围只有4个紧邻的水分子；②1mol水形成

6、的冰中，平均拥有2mol氢键；③如果把水分子看作一个质点，每个水分子与所连的水分子构成正四面体构型。导学案26（第5页共5页）【例3】下列有关分子晶体的说法中一定正确的是（）A．碘晶体为分子非密堆积B．分子间一定存在范德华力C．只有冰晶体为分子非密堆积D．其结构一定为分子密堆积二、原子晶体1．概念：所有原子都以共价键相互结合，形成三维的共价键网状结构的晶体。（1）构成原子晶体的粒子是原子。（2）粒子间作用力：共价键。（3）整个晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，又称共价晶体。2．典型的原子晶体（1）某些非金属单质，如金刚石(C)、

7、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)和灰锡等。（2）某些非金属化合物，如二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硼(BN)等。3．物理性质（阅读教材p69资料卡片）（1）熔沸点高、硬度大：由于共价键较强，所以原子晶体具有很高的熔沸点和很大的硬度。原子晶体熔沸点比较的规律：一般，原子间键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高，硬度越大。如金刚石与晶体硅、晶体锗的熔点和硬度依次下降。（2）（2）不导电，难溶于一般溶剂。【例4】氮化铝(AlN)常用做砂轮及高温炉衬材料，熔化状态下不导电，可知它属于（）A．离子晶体B．原子晶体C．

8、分子晶体D．无法判断【例5】碳化硅(SiC)是一种具有类似金刚石结构的晶体，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列三种晶体：①金刚石②晶体硅③碳化硅中