2017-2018学年高中化学 第3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教学案 鲁科版选修3

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1、第3节　原子晶体与分子晶体[课标要求]1．知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间的作用力的区别。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。1.原子晶体是指相邻原子间以共价键结合形成的具有空间立体网状结构的晶体。2．常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅。3．原子晶体具有熔点高、硬度大，不溶于溶剂的特性。4．对于结构相似的原子晶体，其原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。5．分子晶体是指分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。6．常见的分子晶体有非金属单质(除S

2、i)、非金属氧化物(除SiO2)、酸、多数有机物。7．分子晶体具有硬度小，熔点、沸点低的特性。8．由组成和结构相似的分子组成的不含氢键的分子晶体，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，晶体的熔点升高。1．概念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。2．结构3．结构特点(1)由于共价键的饱和性和方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。(2)由于所有原子间均以共价键相结合，所以晶体中不存在单个分子。4．典型的原子晶体(1)金刚石在晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围_4_个碳原子以共价键相结合，C—C键间的夹角为

3、109.5°。(2)二氧化硅硅、氧原子个数比为1∶2。5．原子晶体的物理性质根据下表中有关数据分析，并填写表下面的空白。晶体键能/kJ·mol－1熔点/℃硬度金刚石(C—C)347335010碳化硅(C—Si)30126009晶体硅(Si—Si)22614157(1)键能：C—C＞C—Si＞Si—Si；熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅；硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅(用“＞”或“＜”填空)。(2)规律：原子晶体具有很高的熔点，很大的硬度；对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。[特别提醒]　(1)1个C原

4、子形成4个C—C键，每个C—C键被两个C原子共用，故每个C原子占用C—C键数目为4×＝2，即1mol金刚石含有2molC—C键。(2)金刚石晶体中最小环上有6个碳原子，SiO2晶体中最小环上有12个原子(6个O原子和6个Si原子)。1．根据金刚石的结构特点，你能分析其硬度大的原因是什么吗？提示：在金刚石晶体内部，每个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构，破坏这种三维结构中的C—C共价键需要很高的能量，所以金刚石的硬度很大。2．从金刚石的结构出发，分析晶体硅、碳化硅的结构是怎样的？提示：(1)晶体硅的结构跟金刚石相近

5、，即把金刚石中的碳原子换成硅原子即可得晶体硅的结构。(2)碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的结构，碳原子和硅原子的位置是交替的，在整个晶体中硅与碳的原子个数比为1∶1。(1)原子晶体的构成微粒是原子，只存在共价键，不存在其他作用力。(2)原子晶体的化学式表示其比例组成，晶体中不存在分子。(3)常见的原子晶体有：金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅。(4)原子晶体一般具有熔点高、硬度大、不溶于溶剂等特点。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)原子晶体中一定存在极性键，可能存在范德华力。(　　)(2)CO2、SiO2均属

6、于原子晶体。(　　)(3)硬度很大、熔点很高的晶体可能是原子晶体。(　　)(4)SiC熔化时断裂非极性共价键。(　　)(5)原子晶体一定不是电解质。(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√2．下列晶体中属于原子晶体的是(　　)A．干冰　　　　　　　　B．食盐C．胆矾D．晶体硼解析：选D　常见的原子晶体中属于非金属单质的有金刚石、晶体硅、晶体硼等，属于非金属化合物的有二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。1．分子晶体的结构2．分子晶体与物质类型的关系类　型实　例所有氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2

7、、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等多数有机物的晶体苯、乙醇等3．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范德华力范德华力范德华力和氢键晶胞微粒数_4__4_—配位数—_12__4_4．分子晶体的物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。[特别提醒]　(1)

8、共价键具有方向性和饱和性，原子晶体不服从紧密堆积原理。(2)分子间只存在范德华力的分子晶体服从紧密堆积排列原理；分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性、饱和性，故不服从紧密堆积排列原理。1．下列各组晶