3.2 分子晶体与原子晶体-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(人教版)

第二节　分子晶体与原子晶体 目标与素养：1.通过生活中常见物质了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。(微观探析与模型认知)2.通过实验理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。(宏观辨识与科学探究) 一、分子晶体 1．分子晶体的概念及粒子间的相互作用力 (1)概念：只含分子的晶体称为分子晶体。 (2)粒子间的相互作用力：分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。 2．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小，易升华。 (2)分子晶体不导电。 3．属于分子晶体的物质种类 (1)所有非金属氢化物，如H2O、NH3、CH4等。 (2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。 (3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O10、SO2等。 (4)几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。 4．分子晶体的结构特征 (1)分子密堆积 大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。如C60、干冰、I2、O2等。 (2)含有氢键的分子晶体，不属于分子密堆积。如冰等。 5．两种典型的分子晶体的空间结构 (1)冰 ①结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有4个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。 ②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时，分子间距离加大，密度渐渐减小。 (2)干冰 ①结构：CO2分子内存在C==O共价键，分子间存在范德华力，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)(如图所示)。 ②性质：硬度跟冰相似，熔点却比冰低得多；在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。 二、原子晶体 1．结构特点及物理性质 (1)构成微粒及作用力 (2)立体构型：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，又称共价晶体。 (3)物理性质 ①原子晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点高、硬度大。 ②结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 2．常见的原子晶体 (1)物质类别 (2)金刚石的结构特点 ①在晶体中每个碳原子以四个共价单键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。 ②晶体中C—C—C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。 ④晶体中碳原子个数与C—C键数目之比为1∶＝1∶2。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分子晶体中分子间一定存在范德华力 (　　) (2)干冰、冰均为分子晶体，晶体结构相同 (　　) (3)原子晶体中存在共价键，可能存在范德华力 (　　) (4)SiO2是原子晶体，构成粒子为Si、O原子，且个数比为1∶2 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√ 2．下列物质：①CO2　②冰　③SiC　④晶体硅　⑤二氧化硅　⑥H3PO4　⑦O2　⑧CH4　⑨NaCl　⑩Cu (1)属于分子晶体的为________(填序号，下同)。 (2)属于原子晶体的为________。 [答案]　(1)①②⑥⑦⑧　(2)③④⑤ 分子晶体、原子晶体的空间结构 1.分子晶体——干冰和冰 (1)干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等。 干冰的结构模型(晶胞)　　　冰的结构模型 (2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O。 2．原子晶体——金刚石与SiO2 金刚石及其晶胞　　　　　　二氧化硅 (1)①金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角是109°28′，最小的环是6元环。每个C被12个六元环共用。含有1 mol C的金