3.2分子晶体和共价晶体 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 第二节 第1课时 《分子晶体》 人教版 选择性必修2 Q1：为何二氧化碳常温下呈气态？将其转化为液体甚至固体，需要什么条件？ IVA 干冰 石英 样品 熔点 Q2-1：同为IVA元素的氧化物,干冰、石英的熔点相差悬殊， 试从微观结构解释原因。 VIA 冰 硫化氢 熔点 0 ℃ -85.5℃ IVA 干冰 石英 样品 熔点 Q2-2：试从微观结构解释VIA元素的氢化物冰和硫化氢熔点的大小关系。 VIA 冰 硫化氢 熔点 0 ℃ -85.5℃ Q2-3：试从微观结构解释石英的硬度远大于冰。 Q2-4：已知金刚石和晶体硅结构类似，预测两者的熔点和硬度大小关系， 并说明理由。 Q3-1：观察干冰和冰的晶体结构，分析晶体中一个分子紧邻且等距的分子个数是否相同， 你认为相同或不同的原因是什么？（可把分子简化为一个点） Q3-2：为何冰中水分子的配位数不能是12而是4？ Q3-3：观察干冰晶胞，描述CO2分子的位置，每个晶胞中有几个CO2？ CO2分子有几种取向？ 设晶胞边长为a pm，紧邻的两个CO2分子的距离与a的关系？ 晶胞的密度？ “ ” 冰中水分子间存在大量的氢键，分子采取非密堆积形式排列，导致冰中水分子间存在大量空隙，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，其密度比液态水的小。 Q4-1 为什么冰的密度比水的密度小？ Q4-2：水的密度随温度变化的曲线如下图所示。0-4℃，水的密度随温度的升高而增大。超过4℃，水的密度随温度的升高而减小。为什么会这样呢? “ ” 0-4℃：温度升高，部分氢键断裂，分子间空隙减小 超过4℃：温度升高，分子热运动加快，分子距离加大 0-4℃：密度随温度升高而增大 超过4℃：密度随温度升高而减小 Q5：请根据干冰和冰的晶体结构，解释干冰为什么容易升华？且密度比冰的高？为什么干冰的密度比液态CO2的都大？ 干冰 干冰 冰的晶体 干冰升华，只需要破坏CO2分子间的范德华力，而冰融化则需要破坏相对较强的氢键，所以干冰容易升华。 干冰晶体结构属于密堆积，每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子，而冰晶体结构属于非密堆积，每个H2O分子周围只有4个紧邻的H2O分子，导致冰中水分子间存在大量空隙，所以，在同一条件下，冰的体积比干冰的体积大，而二氧化碳的相对分子质量比水的相对分子质量大，即干冰的密度比冰的密度大。 来源于网络 来源于网络 想一想 为何邻羟基苯甲醛在水中的溶解度大于对羟基苯甲醛的? Q6-1:说一说你知道的哪些物质的晶体是分子晶体？可以预测它们有何性质？ Q6-2:如何判断一个物质的晶体是否为分子晶体？ 分子 分子间作用力 (范德华力和氢键) 分子晶体 只有范德华力： 分子密堆积 有氢键： 分子非密堆积 分子晶体 结构 物理特性 分子内：共价键(除稀气) 化学性质 结构决定性质 金刚：源自梵语，本义是印度神话中雷神因陀罗的武器，象征坚硬、无坚不摧、永恒不坏。佛教传入中国后，“金刚” 成为形容最坚固、最锐利事物的专用词。明朝李时珍研究金刚石时发现，它不但可切割玉石，还能在玉器或瓷器上钻眼，于是就称它“金刚钻”。“没有金刚钻不揽瓷器活。”这句话说的就是古人用来修复老瓷器的一种工艺，瓷器烧制后质地脆硬，想在上面打眼钻孔唯有金刚石钻头才可以，玉器也是。 你认为金刚石为什么那么硬？ 第三章 第二节 第2课时 《共价晶体》 人教版 选择性必修2 分子晶体 干冰 石英 样品 熔点 沸点 共价晶体 Q1-1：同为IVA的氧化物,干冰、石英的熔沸点相差悬殊，从微观角度试解释原因。 判断正误：(1)只由原子形成的晶体一定是共价晶体吗？ (2)“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？ Q1-2：试从微观角度解释石英的硬度为何大于干冰。 Q2：(1)从微观结构角度，推测共价晶体可能有哪些性质？ (2)预测共价晶体金刚石、碳化硅、石英、硅的熔点和硬度的大小关系， 并说明理由。 (3)比较SiO2、CO2、H2O的熔沸点，试总结比较物质熔沸点的方法。 Q3：(1)为什么同为ⅣA族元素的氧化物，CO2形成的是分子晶体， 而SiO2形成的却是共价晶体？ (2)哪些原子易形成共价键，哪些物质可能属于共价晶体呢？ 让我们沿着元素周期表一起寻找。 如果以金刚石为母体，将其中的部分碳原子换成其他原子， 可以换成什么原子呢？ (1)某些单质：以碳为中心， 同主族向下： 硅（Si）锗（Ge）和灰锡（Sn）等 同周期向左、向右： 硼（B） (2)某些非金属化合物： 二氧化硅(SiO2)、金刚砂（SiC）、氮化硅（Si3N4）、氮化硼(BN)等 16 Q4：请根据共价键的特征分析共价晶体中原子的排列是否服从密堆积原理？ 为什么？ Q5：观察金刚石的结构，思考并回答以下问题： (1)金刚石中碳原子的杂化方式？C—C键的夹角？ (2)金刚石晶体中碳原子数与C—C键数之比为？ 12g金刚石中C—C键数为＿＿＿ NA个 (3)金刚石中的最小环由几个原子构成？这些原子是否在同一平面上？ 17 正四面体 最小环为六元环 在金刚石晶体中每个碳原子被几个六元环共用？每个碳碳键被几个六元环共用？ Q6：观察金刚石的晶胞，回答以下问题 (1)每个晶胞中有几个碳原子？碳原子的配位数？ (2)假设晶胞边长为a，则最近的两个碳原子之间的距离是多少？如果碳原子的半径为r，那么r与a的关系是什么？（假设成键的两个碳原子相切） (3)空间利用率？ (4)正四面体的空隙填充率？ 以碳原子A为原点，晶胞棱长为单位长度，建立直角坐标系，写出B、C、D、E这四个碳原子的坐标 A、 B、 C、 D、 E、 ③晶体中碳原子的空间坐标(以晶胞参数(棱长)a为单位长度) (0,0,0) (0.5,0.5,0) (0,0.5,0.5) (0.5,0,0.5) (0.25,0.25,0.25) 把金刚石中的C原子换成Si原子， 得到晶体硅的结构， 不同的是Si—Si键长＞C—C键长。 晶体硅(Si)的晶胞 碳化硅(SiC)的晶胞 Q1：碳化硅晶胞中，碳原子和硅原子的位置能否互换？ SiC能否叫做碳化硅的分子式？ 1molSiC中的共价键数目是多少？C/Si的配位数？空间利用率？四面体的空隙填充率？ SiO2的晶胞 向晶体硅结构中每个Si—Si键中间“插入”一个O原子，便得到以硅氧四面体为骨架的理想SiO2晶体结构。 Q2：观察分析理想SiO2晶体的结构，回答以下问题： 1.二氧化硅的化学式为什么是SiO2？其意义是什么？ 2. 1mol二氧化硅晶体中，Si—O键数目是多少？ 3.Si/O的配位数？最小环上有几个原子？ Si、O原子均采取sp3杂化。 正四面体内O—Si—O键角为109°28′。 一个晶胞中平均含有8个Si，16个O SiO2有多种结构，最常见的是低温石英。遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都是低温石英。在低温石英的结构中，顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链（如图3-22），这一结构决定了它具有手性（左、右型）（如图3-23），被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 天然金刚石 人类把天然金刚石当作宝石珍藏已有三千余年的历史。经过琢磨的金刚石称为钻石，透光度高。纯净的金刚石无色透明，含杂质则呈蓝、黄、棕、绿、黑等色。 天然金刚石是火山爆发带到地表来的。 人工合成金刚石 （1）高压合成：高压合成金刚石的原料是廉价的石墨。用高压釜施加高温高压并加入金属镍等金属催化剂，石墨可转化为金刚石（如图3-26）。 人工合成金刚石 （2）低压合成：甲烷等简单的碳氢化合物跟大量氢气混合，在微波炉里形成低温低压的等离子体在硅等基质上沉积，能得到颗粒微小的金刚石的薄膜。 金刚石的用途 课堂小结 原子 共价键 共价晶体 立体三维骨架结构 非密堆积 物理性质 结构决定性质 熔沸点高、硬度大 一般不导电，但Si Ge 为半导体 难溶于一般溶剂 有方向性和饱和性 课堂小结 判断 晶体的类型 共价晶体 分子晶体 有氢键 只有 范德华力 ＞ ＞ 判断 键能的大小 键能越大 熔点越高 判断 分子间的 作用力 相对分子质量大小 氢键的数 目多少 方 法 （1）依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 （2）依据性质判断 比较物质的熔点的方法： 粒子 粒子间的作用力 晶体的类型 性质特点 结构特点 研究晶体的思路 用途 $