1、第二节分子晶体与原子晶体第二节分子晶体与原子晶体课程标准导航课程标准导航1.掌握分子晶体、原子晶体的概念及结构掌握分子晶体、原子晶体的概念及结构特点。特点。2.掌握晶体类型与性质之间的关系。掌握晶体类型与性质之间的关系。3.了解氢键对物质物理性质的影响。了解氢键对物质物理性质的影响。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习一、分子晶体一、分子晶体1.概念：概念：_的晶体称为分子晶体。的晶体称为分子晶体。2.结构特点结构特点(1)构成粒子：分子晶体由分子构成。构成粒子：分子晶体由分子构成。(2)粒子间的作用力：分子晶体中相邻分子靠粒子间的作用力：分子晶体中相邻分子靠_相互吸引。相互吸引。
2、只含分子只含分子分子间作用力分子间作用力(3)粒子堆积方式粒子堆积方式若分子间作用力只是若分子间作用力只是_，若以一，若以一个分子为中心，其周围通常可以有个分子为中心，其周围通常可以有_个紧个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积，如堆积，如O2、CO2。若分子间含有其他作用力，如氢键。由于若分子间含有其他作用力，如氢键。由于氢键具有氢键具有_，使分子不能采取密堆积，使分子不能采取密堆积的方式。如冰中每个水分子周围只有的方式。如冰中每个水分子周围只有_个个紧邻的水分子。紧邻的水分子。范德华力范德华力12方向性方向性43.物理性质物理性质分子晶体具有熔
3、点分子晶体具有熔点_、硬度、硬度_、易、易_的物理特性。的物理特性。想一想想一想1所有分子晶体的分子内原子间都有共价键所有分子晶体的分子内原子间都有共价键吗？吗？提示：提示：不一定。稀有气体属于分子晶体，晶不一定。稀有气体属于分子晶体，晶体中没有化学键。体中没有化学键。低低很小很小升华升华二、原子晶体二、原子晶体1.概念：概念：原子间以原子间以_相结合而形成的相结合而形成的具有三维的共价键具有三维的共价键_结构的晶体。结构的晶体。2.结构特点结构特点(1)构成粒子：原子晶体由构成粒子：原子晶体由_构成。构成。(2)粒子间的作用力：原子晶体中相邻原子间粒子间的作用力：原子晶体中相邻原子间以以_相
4、结合。相结合。共价键共价键网状网状原子原子共价键共价键3.物理性质：物理性质：_硬度、硬度、_熔点是原子晶体熔点是原子晶体的物理特性。的物理特性。想一想想一想2金刚石在所有已知晶体中硬度最大、熔点金刚石在所有已知晶体中硬度最大、熔点很高很高(3550)，如何从结构角度解释？，如何从结构角度解释？提示：提示：金刚石晶体属于原子晶体，具有三维金刚石晶体属于原子晶体，具有三维的共价键网状结构，的共价键网状结构，CC键键长很短，键能键键长很短，键能很大。很大。高高高高解析：选解析：选C。冰和水中都存在氢键和范德华。冰和水中都存在氢键和范德华力，但在冰中，氢键的作用是主要的。由于力，但在冰中，氢键的作用
5、是主要的。由于氢键具有方向性，即氢键的存在迫使在四面氢键具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引，不具有分子密堆个相邻的水分子相互吸引，不具有分子密堆积的特征，所以冰的密度小于水的密度。积的特征，所以冰的密度小于水的密度。解析：选解析：选D。金刚石是原子晶体，晶体内只。金刚石是原子晶体，晶体内只含含CC非极性键，不存在范德华力，故金非极性键，不存在范德华力，故金刚石的硬度很大、熔点很高。刚石的硬度很大、熔点很高。3.(2012哈尔滨高二质检哈尔滨高二质检)下列晶体中不属于原下列晶体中不属于原子晶体的是子晶
6、体的是()A金刚砂金刚砂B干冰干冰C水晶水晶 D晶体硅晶体硅解析：选解析：选B。干冰是。干冰是CO2晶体晶体,属于分子晶体。属于分子晶体。要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点要点1分子晶体的结构和性质分子晶体的结构和性质探究导引探究导引1干冰和冰相比，哪一种晶体的干冰和冰相比，哪一种晶体的熔点高？为什么？熔点高？为什么？提示：提示：冰的熔点比干冰的熔点高。因为干冰冰的熔点比干冰的熔点高。因为干冰中分子间只存在范德华力，而冰中分子间存中分子间只存在范德华力，而冰中分子间存在范德华力和氢键。在范德华力和氢键。要点归纳要点归纳1.分子晶体的归纳分子晶体的归纳晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体定义定义只
7、含分子的晶体只含分子的晶体组成微粒组成微粒 分子分子物质类别物质类别(1)所有非金属氢化所有非金属氢化物物,如如H2O、NH3、CH4等等(2)部分非金属单质，如卤素部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷白磷(P4)、硫、硫(S8)、稀有气体等、稀有气体等(3)部分非金属氧化部分非金属氧化物物,如如CO2、P4O6、P4O10、SO2等等(4)几乎所有的几乎所有的酸酸,如如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等等(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体微粒间的作用力微粒间的作用力分子间作用力分子间作用力(氢键、氢
8、键、范德华力范德华力)熔化时需克服的作用力熔化时需克服的作用力较弱的分子间作用力较弱的分子间作用力物理物理性质性质熔、沸点熔、沸点较低较低硬度硬度较小较小导电性导电性固态和熔化时都不导固态和熔化时都不导电电,但但某些分子晶体溶某些分子晶体溶于水能导电，如于水能导电，如HCl溶解性溶解性相似相溶相似相溶决定熔、沸点高低的因素决定熔、沸点高低的因素 分子间作用力的强弱分子间作用力的强弱2.分子晶体的典型实例分子晶体的典型实例(1)分子晶体结构的普遍性分子晶体结构的普遍性干冰干冰范德华力广泛存在于分子晶体内部。干冰范德华力广泛存在于分子晶体内部。干冰晶体中，晶体中，CO2分子之间的作用力只有范德华分
9、子之间的作用力只有范德华力，具有分子密堆积的特征，所以干冰晶体力，具有分子密堆积的特征，所以干冰晶体的结构代表了分子晶体结构的普遍性。的结构代表了分子晶体结构的普遍性。干冰晶体中，每个晶胞中平均含有干冰晶体中，每个晶胞中平均含有4个个CO2分子。分子。干冰晶体中，每个干冰晶体中，每个CO2分子周围等距离紧分子周围等距离紧邻的邻的CO2分子有分子有12个。个。(2)分子晶体结构的特殊性分子晶体结构的特殊性冰冰氢键只存在于特殊的分子晶体中。在冰晶氢键只存在于特殊的分子晶体中。在冰晶体中，水分子之间的作用力有范德华力和氢体中，水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要作用力是氢键。所以冰晶体的结键，
10、但主要作用力是氢键。所以冰晶体的结构是分子晶体中一种特殊的结构，不具有分构是分子晶体中一种特殊的结构，不具有分子密堆积的特征。子密堆积的特征。由于氢键具有方向性，即氢键的存在迫使由于氢键具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点的在四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。个相邻的水分子相互吸引。在冰晶体中在冰晶体中,每个水分子参与形成每个水分子参与形成4个氢键个氢键,但按均摊法平均一个水分子形成但按均摊法平均一个水分子形成2个氢键。个氢键。特别提醒特别提醒分子晶体的化学式，就是分子式。分子晶体分子晶体的化学式，就是分子式。分子晶体熔化时一定会破坏范德
11、华力；有一些晶体还熔化时一定会破坏范德华力；有一些晶体还破坏氢键，如冰的熔化；还有少数晶体会破破坏氢键，如冰的熔化；还有少数晶体会破坏共价键，如坏共价键，如S8晶体熔化时，除破坏范德华晶体熔化时，除破坏范德华力外，力外，S8分子也会分解，破坏共价键。分子也会分解，破坏共价键。即时应用即时应用1.(2012孝感高二质检孝感高二质检)干冰汽化时，下列所述干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是内容发生变化的是()A分子内共价键分子内共价键 B范德华力范德华力C分子的化学性质分子的化学性质 D分子间的氢键分子间的氢键解析：选解析：选B。干冰是。干冰是CO2的分子晶体，的分子晶体，CO2分分子间只存在范德
12、华力，不存在氢键；汽化时子间只存在范德华力，不存在氢键；汽化时只需克服范德华力，分子的化学性质和分子只需克服范德华力，分子的化学性质和分子内的共价键不发生变化。内的共价键不发生变化。要点要点2原子晶体的结构和性质原子晶体的结构和性质探究导引探究导引2由原子组成的晶体都是原子晶由原子组成的晶体都是原子晶体吗？具有共价键的晶体都是原子晶体吗？体吗？具有共价键的晶体都是原子晶体吗？提示：提示：由原子组成的晶体不一定是原子晶体由原子组成的晶体不一定是原子晶体,如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。具有如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。具有共价键的晶体不一定是原子晶体，如大多数共价键的晶体不一定是原子晶体，
13、如大多数分子晶体中含有共价键。分子晶体中含有共价键。要点归纳要点归纳1.原子晶体的归纳原子晶体的归纳晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体定义定义原子间以共价键相结合而形成的原子间以共价键相结合而形成的具有三维的共价键网状结构的晶具有三维的共价键网状结构的晶体组成微粒体组成微粒组成微粒组成微粒原子原子物质类别物质类别(1)某些非金属单质，如晶体硼、某些非金属单质，如晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等晶体硅、晶体锗、金刚石等(2)某些非金属化合物，如碳化硅某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、二氧化硅、二氧化硅(SiO2)、氮化硅、氮化硅(Si3N4)、氮化硼、氮化硼(BN)等等晶体类型晶体类型分子晶体
14、分子晶体微粒间的作用力微粒间的作用力共价键共价键(极性键、非极性键、非极性键极性键)熔化时需克服的作用力熔化时需克服的作用力 很强的共价键很强的共价键物理物理性质性质熔、沸点熔、沸点较高较高硬度硬度较大较大导电性导电性固态和熔化时都不导固态和熔化时都不导电电(Si、Ge为半导体为半导体)溶解性溶解性难溶于一般溶剂难溶于一般溶剂决定熔、沸点高低的因决定熔、沸点高低的因素素共价键的强弱共价键的强弱2.原子晶体的典型实例原子晶体的典型实例(1)金刚石金刚石每个碳原子都采取了每个碳原子都采取了sp3杂化，以杂化，以4个共价个共价键对称地与相邻的键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正个碳原子相结合，形
15、成正四面体结构。这些正四面体向空间发展，构四面体结构。这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状结构的成一个坚实的、彼此联结的空间网状结构的晶体。晶体。晶体中所有的晶体中所有的CC键键长相等，键角相等键键长相等，键角相等(10928)。(2)二氧化硅二氧化硅每个硅原子和每个硅原子和4个氧原子形成个氧原子形成4个共价键；个共价键；每个氧原子与每个氧原子与2个硅原子相结合。故个硅原子相结合。故SiO2晶体晶体是由硅原子和氧原子按是由硅原子和氧原子按12的比例所组成的的比例所组成的空间网状结构的晶体。空间网状结构的晶体。最小环是由最小环是由6个硅原子和个硅原子和6个氧原子组成的个氧原
16、子组成的12元环。元环。1 mol SiO2中含有中含有4 mol SiO键。键。特别提醒特别提醒原子晶体是由原子组成的，所以不存在分子原子晶体是由原子组成的，所以不存在分子式，只有化学式，化学式组成只表示原子个式，只有化学式，化学式组成只表示原子个数的最简整数比数的最简整数比即时应用即时应用2.干冰和二氧化硅晶体同属于第干冰和二氧化硅晶体同属于第A族元素的族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是原因是()A二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量相对分子质量B干冰是分子晶体，二氧化硅是原子晶体干冰是
17、分子晶体，二氧化硅是原子晶体CCO键键能比键键能比SiO键键能大键键能大DCO2是非极性分子，二氧化硅是极性分子是非极性分子，二氧化硅是极性分子解析：选解析：选B。干冰是分子晶体。干冰是分子晶体,熔化、汽化时熔化、汽化时只需克服范德华力；二氧化硅是原子晶体，只需克服范德华力；二氧化硅是原子晶体，不存在二氧化硅分子，二氧化硅晶体熔化、不存在二氧化硅分子，二氧化硅晶体熔化、汽化时需克服共价键。而范德华力比共价键汽化时需克服共价键。而范德华力比共价键小小12个数量级，因此二氧化硅晶体的熔点个数量级，因此二氧化硅晶体的熔点远高于干冰的熔点。远高于干冰的熔点。题型探究技法归纳题型探究技法归纳题型题型1分
18、子晶体分子晶体 (2012济南高二质检济南高二质检)下列有关冰和干下列有关冰和干冰的叙述不正确的是冰的叙述不正确的是()A干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B冰晶体中每个水分子周围只有冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的个紧邻的水分子水分子例例1C干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华D干冰中只存在范德华力不存在氢键，一干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有个分子周围有12个紧邻的分子个紧邻的分子【思路点拨思路点拨】解答此题关键要明确干冰和解答此题关键要明确干冰和冰晶体结构的差异性及其原因，以及对物理冰晶体结构的差异性及其
19、原因，以及对物理性质的影响。性质的影响。【解析解析】干冰晶体中干冰晶体中CO2分子间作用力只分子间作用力只是范德华力，分子采取紧密堆积，一个分子是范德华力，分子采取紧密堆积，一个分子周围有周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性，故每个水分子周围只有有方向性，故每个水分子周围只有4个紧邻个紧邻的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰熔化需要克干冰熔化只需克服范德华力，冰熔化需要克
20、服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。常压下易升华。【答案答案】A【名师点睛名师点睛】(1)干冰晶体的结构代表了分干冰晶体的结构代表了分子晶体结构的普遍性，而冰晶体的结构是分子晶体结构的普遍性，而冰晶体的结构是分子晶体中一种特殊的结构。子晶体中一种特殊的结构。(2)影响分子晶体物理性质的主要因素是分子影响分子晶体物理性质的主要因素是分子间作用力间作用力(包括范德华力和氢键包括范德华力和氢键)。由于分子。由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一间作用力很弱，所以分
21、子晶体的熔、沸点一般较低，硬度较小。般较低，硬度较小。(3)一般地，含有氢键的分子晶体熔、沸点比一般地，含有氢键的分子晶体熔、沸点比不含氢键的分子晶体熔、沸点要高。不含氢键的分子晶体熔、沸点要高。题型题型2原子晶体原子晶体 (2012吴忠高二质检吴忠高二质检)下列各组晶体物下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是是()SiO2和和SO3晶体硼和晶体硼和HClCO2和和SO2晶体硅和金刚石晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮晶体氖和晶体氮硫磺和碘硫磺和碘ABC D例例2【思路点拨思路点拨】解答此题注意以下两点：解答此题注意以下两点：(1)化学键类型化学
22、键类型(极性键和非极性键极性键和非极性键)的判断。的判断。(2)分子晶体和原子晶体类型的判断方法。分子晶体和原子晶体类型的判断方法。【解析解析】本题考查了化学键的类型与晶体本题考查了化学键的类型与晶体类型的判断。属于分子晶体的有类型的判断。属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫磺和碘。、晶体氖、晶体氮、硫磺和碘。属于原子晶体的有属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和、晶体硼、晶体硅和金刚石。金刚石。CO2、SO2、SiO2、SO3和和HCl都只都只含有极性键；晶体硼、晶体硅、金刚石、晶含有极性键；晶体硼、晶体硅、金刚石、晶体氮、硫磺和碘都只含有非极性键；晶体氖体
23、氮、硫磺和碘都只含有非极性键；晶体氖是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原子是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。分子，分子间不存在化学键。【答案答案】C【规律方法规律方法】判断非金属元素组成的晶体判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有：是分子晶体还是原子晶体的方法有：(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:原子晶体的构成粒子是原子，原子间的作用原子晶体的构成粒子是原子，原子间的作用是共价键；分子晶体的构成粒子是分子，分是共价键；分子晶体的构成粒子是分子，分子间的作用是范德华力。子间的作用是范德华力。(2)记忆常见
24、的、典型的原子晶体。常见的原记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有：某些非金属单质如硼、硅、锗等子晶体有：某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。化硅等。(3)依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、依据晶体的熔、沸点判断：原子晶体熔、沸点高，常在沸点高，常在1000 以上；分子晶体熔、沸以上；分子晶体熔、沸点低，常在几百度以下至很低的温度。点低，常在几百度以下至很低的温度。(4)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能电离出自由移动的部分分子晶体溶于水后能电离出自
25、由移动的离子，故能导电；原子晶体多数为非导体，离子，故能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。但晶体硅、晶体锗是半导体。(5)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。大，分子晶体硬度小且较脆。课堂达标即时巩固课堂达标即时巩固分子晶体和原子晶体熔、沸点比较分子晶体和原子晶体熔、沸点比较1.不同类型的晶体：不同类型的晶体：原子晶体分子晶体。原子晶体分子晶体。2.同一类型的晶体同一类型的晶体(1)分子晶体分子晶体分子间作用力越大分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高；物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高。具有
26、氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高。如如H2OH2TeH2SeH2S。热点示例思维拓展热点示例思维拓展不含氢键且组成和结构相似的分子晶体，不含氢键且组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质组成和结构不相似的物质(相对分子质量接相对分子质量接近近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如如CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3。(2)原子晶体原子晶体晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短键能。键长越短,键能越大键能越大,共价键越稳定，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳物质的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅晶体硅。化硅晶体硅。
