3.3 共价晶体和分子晶体 第2课时（教学课件）化学沪科版选择性必修2

3.3 共价晶体和分子晶体 第2课时 分子晶体 沪科版选择性必修2 第三章 晶体结构与性质 分子晶体的组成 1 共价晶体的结构特点 2 知识导航 3 混合型晶体和过渡型晶体 知识导航 明·学习目标 2.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。 1.能说出常见的分子晶体。 3.2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。。 4.能说出混合型晶体和过渡型晶体的特点。 引·新课导入 干冰用于舞台、剧场、影视、婚庆、庆典、晚会等制作云海效果 引·新课导入 干冰 冰 可燃冰 常见的分子晶体 引·新课导入 干冰和及其晶胞 01 分子晶体的组成 探·知识奥秘 一、分子晶体 思考讨论：从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析，以下四种晶体结构的共同特点是什么？ 碘（I2） 干冰(CO2) 碳60(C60) 冰(H2O) 探·知识奥秘 (1)构成微粒及其相互作用。 一、分子晶体 分子晶体 构成微粒 微粒间的作用力 分子 分子间作用力 稀有气体的晶体内,只有分子间作用力,不存在共价键。。 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(单原子分子除外)。 1.分子晶体的组成 探·知识奥秘 一、分子晶体 因为分子晶体熔化时，只破坏分子间作用力（范德华力、氢键），不破坏化学键，而分子间作用力较弱，所以分子晶体的熔、沸点较低。 2.物理性质 探·知识奥秘 一、分子晶体 分子晶体的硬度较小，分子晶体中只含有分子； 分子晶体 物理性质 在固态和熔融状态下分子晶体不能导电，部分溶于水导电。 分子晶体的熔、沸点较低 探·知识奥秘 一、分子晶体 ①多数非金属单质,如卤素(X2)、氧气(O2)、硫(S8)、氮气(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。 ②所有非金属氢化物,如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等。 ③稀有气体,如He、Ne。 ④部分非金属氧化物,如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。 ⑤几乎所有的酸,如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 ⑥绝大多数有机物,如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 3.常见的分子晶体 2．水的沸点是100 ℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7 ℃,引起这种差异的主要原因是 (　　) A.范德华力 　　　　　B.共价键 C.氢键 　　　　 　D.相对分子质量 C 1．下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是 (　　) A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 B 析·典型范例 3．下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　) ①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl　 ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮　 ⑥硫黄和碘 A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤ C 析·典型范例 02 分子晶体 的结构特点 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点特点 （1）分子间作用力只有范德华力。 晶体中分子堆积方式为分子密堆积，即以一个分子为中心， 其周围通常可以有12个紧邻的分子。 ①每个晶胞中有4个分子。 ②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。 1.分子晶体结构特点 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 只有范德华力(无方向性、饱和性)，无分子间氢键——分子密堆积 每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2; 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 水分子之间的主要作用力是氢键 ，由于氢键具有方向性和饱和性，氢键使冰的每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，其晶体结构如右图。 2.分子间有氢键 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 问题1：冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？ 冰晶体中1 mol H2O最多有多少mol 氢键？ 思考讨论 问题2：从微观角度思考，冰和干冰晶体不一样的原因是什么？ 问题3：为什么冰刚刚融化时，密度变大，升高温度后后密度又变小？ 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？冰晶体中1 mol H2O最多有多少mol 氢键？ 1 2 3 4 每个水分子周围有4个紧邻的水分子，根据均摊法，冰晶体中1 mol H2O最多有2mol 氢键？ 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 从微观角度思考，冰和干冰晶体不一样的原因是什么 冰中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，采取分子非密堆积。 干冰分子间存在范德华力，范德华力无方向性和饱和性，采取分子密堆积。 冰 干冰 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 为什么冰刚刚融化时，密度变大，升高温度后后密度又变小？ 冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。 探·知识奥秘 二、分子晶体的结构特点 范德华力 范德华力和氢键 干冰 (CO2) 冰 (H2O)   分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 空间特点 通常每个分子周围 有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数 小于12个，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 范德华力 范德华力和氢键 分子晶体的结构特征 探·知识奥秘 分子晶体的判断方法 物质的类别判断 物质的性质判断 总结： 分子晶体的判断方法 粒子间作用判断 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。 分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。 二、分子晶体的结构特点 探·知识奥秘 三、共价晶体性质及应用 液晶科普 探·知识奥秘 液晶科普 特点：液晶分子之间的排列具有方向性，但不整齐，它既不像晶体那样有固定的形状和排列整齐，也不像液体时那样杂乱无序、可以流动而没有固定的形状，而是介于固体和液体之间的一种过渡态。 二、分子晶体的结构特点 1．下列性质适合于分子晶体的是(　　) ①熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液导电 ②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 ③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软、导电，密度为0.97 g·cm－3 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 析·典型范例 C 2.甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子 B．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 C．晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子 D．甲烷晶体熔化时需克服共价键 析·典型范例 A 3.某研究所合成了一种球形分子,它的分子式为C60Si60,其结构中包含有C60和Si60。下列对该分子的叙述正确的是 (　　) A.形成的晶体属于分子晶体 B.分子中Si60被包裹在C60里面 C.其摩尔质量为2400 D.熔点高、硬度大 析·典型范例 A 4.下列有关分子晶体的说法一定正确的是(　　) A.分子内均存在共价键 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.其结构一定为分子密堆积 析·典型范例 B 03 混合型晶体和过渡型的特点 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 思考讨论: 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 ①石墨中C原子以 杂化；层内C－C之间夹角为_____。 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 ③1mol石墨(C)中含有____molC－C键 。 个C-C键。 1.5 每个环中，平均含有 个C原子， ②石墨晶体中最小环为 元环， 6×1/3=2 6×1/2=3 六 ④同层平面内，C原子的配位数为3，共价键的键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。 sp2 120o 石墨的结构特点 探·知识奥秘 石墨晶体中的二维平面结构 石墨结构中未参与杂化的p轨道 层平面内C原子的配位数为3，共价键的键长很短，键能很大，石墨的熔点很高。 层与层之间靠范德华力维系，作用力弱，容易滑动，所以石墨质软，可作润滑剂 碳为sp2杂化，原子均剩余一个未参与杂化的2p电子，p轨道平行重叠，形成离域π键，这些p轨道中的电子可在整个层平面中运动。 类似共价晶体 类似分子晶体 石墨能导电类似金属晶体 三、混合型晶体和过渡型的特点 探·知识奥秘 【思考】为何石墨熔点比金刚石高？ 金刚石中碳原子形成共价键，石墨中碳原子除形成共价键外，还形成大π键，且石墨中C—C的键长更短、键能更大，故石墨的熔点高于金刚石。 三、混合型晶体和过渡型的特点 探·知识奥秘 三、共价晶体性质及应用 混合晶体 共价晶体 分子晶体 层内碳原子之间共价键 层与层碳原子之间存在范德华力 金属晶体 未参与杂化的p轨道上电子可在层内运动 既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力， 兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体，称为混合型晶体。 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键的百分数。 离子键的百分数大，作为离子晶体处理；离子键的百分数小，作为共价晶体处理 氧化物 CsF Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 92 62 50 41 33 这些晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键； 这些晶体既不是纯粹的离子晶体，也不是纯粹的共价晶体； 这些晶体是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 TiO2熔点可以高达1830℃，以共价键为主 TiCI4熔点仅为-25℃，以共价键为主 分子晶体性质类似 共价晶体性质类似 探·知识奥秘 三、混合型晶体和过渡型的特点 X-射线衍射是是测定晶体结构和分子空间结构的重要手段。每种晶体都具有特定的晶体结构，因此在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都会显示出特有的衍射图像。 可得到分子空间结构 化学键的键长、键角等信息 (1)分子晶体中,共价键的键能越大,该分子越稳定。 (2)分子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定。 (3)分子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高。 (4)分子晶体中分子之间只有范德华力。 (5)水分子间存在着氢键,故水分子较稳定。 (6)干冰晶体中只存在范德华力不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子。 1.判断下列问题的对与错 析·典型范例 析·典型范例 2.下列说法正确的是(　　) A.C60汽化和I2升华克服的作用力不相同 B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同,它们的熔点相近 C.NaCl和HCl溶于水时,破坏的化学键都是离子键 D.常温下TiCl4是无色透明液体,熔点-23.2 ℃,沸点136.2 ℃,所以TiCl4属于分子晶体 D 析·典型范例 3.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下列关于这两种晶体的说法正确的是 A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大 C.两种晶体均为分子晶体 D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻 氮原子构成的空间结构为平面三角形 D 析·典型范例 5.某化学兴趣小组在学习分子晶体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:   NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 -68 782 沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600 根据这些数据分析,他们认为属于分子晶体的是(　　) A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4 C.NaCl、CaCl2 D.全部 B 分子晶体 分子晶体的组成 分子晶体的结构特点 分子 二氧化碳晶胞 理·核心要点 混合型晶体的性质 过渡型晶体 分子晶体 范德华力 氢键 冰晶胞 金属晶体 共价晶体 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019必修第一册 Lavf59.14.100 EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏5.2.1软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.2.1软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $