3.4 分子间作用力 分子晶体 第3课时（教学课件）化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦常见晶体结构的计算与分析，涵盖晶胞粒子数目计算、化学式确定、密度及空间利用率计算，以及金属、离子等晶体结构分析和类型判断。课堂导入从晶体共性（周期性结构、晶胞）与个性（不同晶体特性）切入，通过金属、离子等晶体实例，搭建宏观性质到微观结构的学习支架，衔接前后知识。 其亮点是“探-析-练”一体化设计，通过均摊法计算粒子数目、晶胞密度公式推导等科学探究，培养科学思维与模型建构能力，如金刚石晶胞中原子坐标参数分析。结合结构决定性质的化学观念，帮助学生深化微观探析能力，教师可借助系统例题与对比表格提升教学效率。

专题3 微粒间作用力与物质性质 第四单元 第3课时 常见晶体结构的 计算与分析 苏教版选择性必修2 有关晶体结构的计算 1 常见晶体结构的分析 2 知识导航 晶体类型的判断 3 知识导航 明·学习目标 1．能辨识常见物质的晶体类型，能从微观角度分析各种晶体的构成微粒及微粒间的作用力，并解释各类晶体性质的差异。 2．熟知各类晶体的结构特点及堆积模型，能利用均摊法对晶胞进行结构分析和计算。 引·新课导入 温故知新 学科提炼——晶体的共性与个性 01 有关晶体结构的计算 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 1.晶胞中粒子数目的计算 在研究不同晶体类型时，我们均可通过研究能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞来进行。 均摊法 顶角 棱上 面上 内部 顶点占1/8 棱上占1/4 面上占1/2 体内占1 (1) 立方晶胞 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 顶角：1/6 上下棱：1/4 侧棱：1/3 面上：1/2 体内：1 (2) 六方晶胞(六棱柱) 顶角：1/12 侧棱：1/6 体内：1 上下棱：1/4 (3) 正三棱柱晶胞 析·典型范例 1．根据下列晶胞结构计算原子个数 8×1/8 = 1 8×1/8 + 1 = 2 8×1/8 + 6×1/2 = 4 12×1/6+2×1/2 + 3 = 6 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 2.晶体化学式的确定 晶体的化学式表示的是晶体（也可以说是晶胞）中各类原子或离子数目的最简整数比 A B （A表示阳离子） 8个顶点 1个体心 化学式：AB 化学式：AB （A表示阳离子） A B 化学式：A2B 析·典型范例 2．已知某化合物是由钙、钛、氧三种元素组成的晶体，其晶胞结构如图所示，则该物质的化学式为（ ） A．CaTiO3 B．CaTiO6 C．Ca4TiO3 D．CaTiO12 A 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 表示晶胞内部各原子的相对位置 A B C D E F G H ①一般以坐标轴所在立体图形的棱长为1个单位。 ②从原子所在位置分别向x、y、z轴作垂线，所得坐标轴上的截距即为该原子的分数坐标。 x轴 y轴 z轴 A(0,0,0) B(1,0,0) C(1,1,0) D(0,1,0) E(0,1,1) F(0,0,1) G(1,0,1) H(1,1,1) 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 x轴 y轴 z轴 A B C D E G H F I K J L A(0,0,0) B(0,1,0) C(1,1,0) D(1,0,0) I(0,1,1) J(0,0,1) K(1,0,1) L(1,1,1) 1 2 E(0, 1, ) F(1, 1, ) G(1, 0, ) H(0, 0, ) 1 2 1 2 1 2 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 体心立方 面心立方 x轴 y轴 z轴 M M( , , ) 1 2 1 2 1 2 x轴 y轴 z轴 A B C D E F A( 0 , , ) 1 2 1 2 B( , 0 , ) 1 2 1 2 C( 1 , , ) 1 2 1 2 D( , 1 , ) 1 2 1 2 E( , , 1 ) 1 2 1 2 F( , , 0 ) 1 2 1 2 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 金刚石晶胞 A B C D A、B、C、D这4个原子在晶胞内什么位置？ x轴 y轴 z轴 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 金刚石晶胞 A B C D x轴 y轴 z轴 俯视 前左下 前右上 后右下 后左上 俯视图 A D y轴 x轴 C B 正面图 A B z轴 x轴 C D 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (1) 原子坐标参数 A( , , ) 3 4 1 4 1 4 B( , , ) 1 4 1 4 3 4 C( , , ) 1 4 3 4 1 4 D( , , ) 3 4 3 4 3 4 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 3.晶胞的两个基本要素 (2) 晶胞参数 描述晶胞的大小和形状 立方体晶胞中常用关系 边长a 1、面的对角线与边长关系： I= 2、体的对角线与边长关系： d = l d 析·典型范例 3．某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为__________。若该晶体中A原子和B原子的坐标分别为(0,0,0)、(0,0， )，则C原子的坐标为__________。 CuInSe2 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 4.计算其组成微粒间的距离 思考：金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。 (1)一个金刚石晶胞中含有__________________个碳原子。 (2)已知晶胞参数为a pm，晶体中两个最近的碳原子之间的距离为_____ pm。 (3)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？ 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 5.计算晶体密度 ρ= m/V 根据晶胞结构确定各种粒子的数目 根据晶胞的边长或微粒间的距离 晶胞质量 晶胞体积 求 求 单位：g·cm-3 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 5.计算晶体密度 例.铜晶体的晶胞如图所示，已知立方体的边长为a pm，求铜晶体的密度。 ①用均摊法算出一个晶胞中含有粒子的个数 一个铜晶胞中含有铜原子：8×1/8+6×1/2=4个 ②计算一个晶胞含有粒子的物质的量 一个铜晶胞含有铜原子：(4/NA)mol ③计算一个晶胞的质量 m=nM=(256/NA)g ④计算晶体的密度 ρ=m/V=(256/NA)g/(a3×10-30cm3) 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 5.计算晶体密度 简单立方堆积 体心立方堆积 面心立方堆积 晶胞类型 边长a与微粒半径r的关系 晶胞中微粒数 1 2 4 晶胞密度ρ 析·典型范例 4．已知晶体中Na+和Cl-间最小距离为a cm，计算NaCl晶体的密度。 Na+：12× + 1 = 4 1 4 Cl-：8× + 6× = 4 1 8 1 2 析·典型范例 5．Cu与Cl形成某种化合物的晶胞如图所示，该晶体的密度为ρ g·cm－3，晶胞边长为a cm，则阿伏加德罗常数为____________(用含ρ、a的代数式表示)。 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 计算晶体密度小结 晶体的密度 求一个晶胞的质量 一个晶胞中微粒数目 摩尔质量 阿伏加德罗常数 求一个晶胞的体积——晶胞边长(或微粒半径) 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 6.计算晶体空间利用率 晶体空间利用率= 晶胞中微粒总体积 晶胞体积 (1) 简单立方堆积 边长a 半径r a=2r 空间利用率= =52.3% 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 6.计算晶体空间利用率 (2) 体心立方堆积 边长a 4r 体对角线 空间利用率= 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 6.计算晶体空间利用率 (3) 面心立方 边长a 4r 面心立方的空间利用率为 =74% 探·知识奥秘 一、有关晶体结构的计算 6.计算晶体空间利用率 (4) 六方堆积 a h a=2r h= 正六边形的面积s= 6 六方堆积的空间利用率= =74% 析·典型范例 6．GaAs的熔点为1 238 ℃，密度为ρ g·cm－3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为__________，Ga与As以________键结合。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g·mol－1和MAs g·mol－1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶 胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______。 原子晶体 共价 02 常见晶体结构的分析 探·知识奥秘 1.常见金属晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 堆积方式 模型 典型代表 原子数目 简单立方堆积 体心立方堆积 面心立方堆积 六方堆积 8× = 1 1 8 8× +1 = 2 1 8 8× + 6× = 4 1 8 1 2 12× + 2× + 3 = 6 1 6 1 2 钋（Po） Na、K、Fe Au、Ag、Cu、Pb Mg、Zn、Ti 探·知识奥秘 2.常见离子晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析   NaCl型 CsCl型 ZnS型 CaF2型 晶胞         配位数 6 8 4 F－：8；Ca2＋：4 密度的计算(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 探·知识奥秘 3.常见共价晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 金刚石   (1)每个C与相邻4个C以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且6个C不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C的形成，C原子数与C—C数之比为1∶2 (5)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 探·知识奥秘 3.常见共价晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 SiO2   (1)每个Si与4个O以共价键结合，形成正四面体结构 (2)每个正四面体占有1个Si，4个“ O”，因此二氧化硅晶体中Si与O的个数比为1∶2 (3)最小环上有12个原子，即6个O，6个Si (4)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 探·知识奥秘 3.常见共价晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 SiC BP AlN   (1)每个原子与另外4个不同种类的原子形成正四面体结构 探·知识奥秘 4.常见分子晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 干冰   (1)每8个CO2构成1个立方体且在6个面的面心又各有1个CO2 (2)每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个 (3)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 探·知识奥秘 4.常见分子晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 晶体 晶体结构 结构分析 白磷   密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) 探·知识奥秘 5.常见混合晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 (1) 晶体模型 探·知识奥秘 5.常见混合晶体结构的分析 二、常见晶体结构的分析 (2) 结构特点——层状结构 ①同层内，碳原子采用 杂化，以 相结合形成____________ 结构。所有碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动。 ②层与层之间以 相结合。 ③石墨晶体中，既有共价键，又有范德华力，且有类似金属晶体的导电性，属于混合型晶体。 sp2 共价键 平面六元并环 范德华力 析·典型范例 1．石墨晶体是层状结构（如图）。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是(　 　) C ①石墨中存在两种作用力 ②石墨是混合型晶体 ③石墨熔、沸点都比金刚石低　④石墨中碳原子数和C—C σ键个数之比为1∶2　 ⑤石墨和金刚石的硬度相同　⑥石墨层内导电性和层间导电性不同 ⑦每个六元环平均占有的碳原子数是2 A. 全对 B. 除④外 C. 除③④⑤外 D. 除⑤⑥⑦外 析·典型范例 2．已知碘晶胞结构如图所示： (1)碘晶体属于 ⁠晶体。 (2)碘晶体熔化过程中克服的作用力为 。 (3) 假设碘晶胞中立方体的棱长为acm，阿伏伽德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为 。 ⁠ 分子　 分子间作用力　   03 晶体类型的判断 探·知识奥秘 1.过渡晶体 三、晶体类型的判断 (1)四类典型晶体是 、 、 、 。 (2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 离子键的百分数是依据电负性的差值计算出来的，差值越大，离子键的百分数越大。 探·知识奥秘 1.过渡晶体 三、晶体类型的判断 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越 ，其中作为离子晶体处理的是 ；作为共价晶体处理的是 ；作为分子晶体处理的是 。 小 Na2O、MgO Al2O3、SiO2 P2O5、SO3、Cl2O7 探·知识奥秘 1.过渡晶体 三、晶体类型的判断 几种类型晶体的结构和性质 晶体类型 金属晶体 离子晶体 共价晶体 分子晶体 结 构 构成微粒 金属阳离子 自由电子 阴、阳离子 原子 分子 微粒间作用力 金属键 离子键 共价键 分子间作用力 性 质 熔、沸点 差异较大 高 很高 低 硬 度 差异较大 硬而脆 很大 小 导电性 导电 熔化或溶于水导电 一般不导电，硅是半导体 固体及熔融态不导电,有的溶于水能导电。 举 例 金属、 金属合金 离子化合物 金刚石、Si、SiO2、SiC 硫、干冰、冰、 冰醋酸、蔗糖 探·知识奥秘 2.晶体类型的判断方法 三、晶体类型的判断 (1) 依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 原子→共价键 分子→分子间作用力 离子→离子键 金属阳离子和自由电子→金属键 探·知识奥秘 2.晶体类型的判断方法 三、晶体类型的判断 (2) 依据物质的分类判断 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外) 金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类 金属单质与合金 探·知识奥秘 2.晶体类型的判断方法 三、晶体类型的判断 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 常在1 000度至几千度 熔点低，常在数百度以下至很低温度 熔点较高，常在数百至1 000余度 多数熔点高，但也有少数熔点很低 (3) 依据晶体的熔点判断 探·知识奥秘 2.晶体类型的判断方法 三、晶体类型的判断 (4) 依据导电性判断 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 一般为非导体，但晶体硅能导电 若不是电解质：固态、液态不导电、溶于水(不反应)不导电 若是电解质：固态、液态不导电，溶于水导电 固态不导电，熔融或溶于水导电 固态或熔融均导电 探·知识奥秘 2.晶体类型的判断方法 三、晶体类型的判断 共价晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 硬度大 硬度小且较脆 硬度较大或较硬、脆 多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性 (5) 依据晶体的熔点判断 探·知识奥秘 3.比较晶体的熔沸点 三、晶体类型的判断 (1) 不同类型晶体熔沸点的比较 ①不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：______>_____>_____。 ②金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点 很高，汞、铯等熔、沸点很低。 分子晶体 共价晶体 离子晶体 (2) 同种类型晶体熔沸点的比较 ①共价晶体：原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高。如金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 探·知识奥秘 3.比较晶体的熔沸点 三、晶体类型的判断 (2) 同种类型晶体熔沸点的比较 ②离子晶体： 一般来说，化学组成、结构相似的晶体，离子所带电荷数越多、半径越小，离子键越强，熔、沸点越高。如KF＞KCl＞KI；CaCl2＞KCl 衡量离子晶体稳定性的物理量是晶格能。晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大 ③金属晶体： 金属晶体的核电荷数越多，原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强，熔、沸点越高。如Al＞Mg＞Na＞K。 一般来说，合金的熔、沸点比其各成分金属的低 探·知识奥秘 3.比较晶体的熔沸点 三、晶体类型的判断 (2) 同种类型晶体熔沸点的比较 ④分子晶体： 对于分子晶体，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越 大，晶体的熔、沸点越高。如CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4。 组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越 大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO＞N2。 在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷＞ 异戊烷＞新戊烷。 分子间存在氢键的分子晶体，熔沸点反常升高。如：H2O＞H2Se＞H2S。 析·典型范例 1．下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的是____________ 物质 性质 X 熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 Y 易溶于CCl4，熔点为11.2 ℃，沸点为44.8 ℃ Z 常温下为气态，极易溶于水，溶液pH>7 W 常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体 M 熔点为1 170 ℃，易溶于水，水溶液导电 N 熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3 X、Y、Z、W 有关晶体结构的计算 晶胞中粒子数目的计算 计算晶体空间利用率 理·核心要点 有关晶体结构的分析 计算晶体密度 过渡晶体与混合晶体 晶体类型的判断 晶体熔沸点大小的比较 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1. 下列晶体的分类正确的一组是( ) C 练·技能实战 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 A CaC2 石墨 Ar Hg B 玻璃 金刚石 CH3CH2OH Ag C CH3COONa SiC   Mg D Ba(OH)2 Si C60 NaH A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2. AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是( ) B 练·技能实战 A.①③ B.②⑤ C.⑤⑥ D.③④⑤⑥ A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3. 某晶体的晶胞如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数目之比是( ) A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4 B 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 4. 如图是CaF2晶胞的结构图。下列说法正确的是( ) A.一个CaF2晶胞中含有8个Ca2＋ B.一个CaF2晶胞中含有8个F－ C.在CaF2晶胞中Ca2＋的配位数为4 D.在CaF2晶胞中F－的配位数为8 B 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 5. 下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断错误的是( ) A.铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体 B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体 C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 B 练·技能实战 BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2 －170 2 073 920 801 1 291 190 －51 1 723 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 6. 东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题： （1） 基态原子的电子排布式为_______________________;与的 能级上未成对电子数之比为 __________________。 （2） 单质铜及镍都是由______键形成的晶体。 （3） 、 两元素形成的某种化合物的晶胞结构如图所示。该化合 物的化学式为______。 练·技能实战 或 金属 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版选择性必修2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 8×＋6×＋4＝8 a 2r＝a pm，即r＝ a pm。   mol－1 ×100% (2)密度：ρ(SiC)＝；ρ(BP)＝；ρ(AlN)＝(a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数的值) $