1、选择性必修 2 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质分子晶体与共价晶体高二年级 化学选择性必修 2 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质分子晶体与共价晶体学习目标1.能说明分子晶体、共价晶体中的微粒及其微粒间的相互 作用2.能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质。3.能说明分子间作用力（含氢键）对物质熔、沸点等性质 的影响，能列举含有氢键的物质及其性质特点。为什么冰比水轻？冰、干冰、可燃冰的结构有什么不同？为什么干冰可以用作制冷剂？金刚石为什么是最硬的物质？这些常识，你知道吗？引入新课引入新课观察下图，找出两种晶体构成、结构的共同点干冰的晶体结构 I2 的晶体结构 观察下图，找出两
2、种晶体构成、结构的共同点干冰的晶体结构 I2 的晶体结构 由分子构成分子内部原子间以共价键连接相邻分子间以分子间作用力 互相吸引分子均位于晶胞的顶点 和面心天津市秋季学期基础教育精品课程资源一、分子晶体1.概念：只含分子的晶体 分子间作用力 分子 3.微粒间作用力：2.构成微粒：天津市秋季学期中小学精品课程资源 干冰和冰的外观相似、硬度接近，为什么干冰的熔点比水低得多，且密度比冰的高？干冰冰天津市秋季学期基础教育精品课程资源干冰晶胞冰的结构 冰、干冰中分子间的作用力氢键范德华力天津市秋季学期基础教育精品课程资源与一个 CO2 分子紧邻的 CO2 分子共有_个 天津市秋季学期基础教育精品课程资源
3、天津市秋季学期基础教育精品课程资源天津市秋季学期基础教育精品课程资源天津市秋季学期基础教育精品课程资源分子密堆积12与一个 CO2 分子紧邻的 CO2 分子共有_个 天津市秋季学期基础教育精品课程资源（1）若分子间主要为范德华力时：以 1 个分子为中心，周围有 12 个紧邻分子，即分子密堆积结构。如：干冰、碘、C60 等。4.分子晶体的结构特征一、分子晶体天津市秋季学期基础教育精品课程资源碳 60 的晶胞O2 的晶胞分子密堆积天津市秋季学期基础教育精品课程资源冰为什么会浮在水面上？自制冰棍时，为什么水最好别加满容器？天津市秋季学期中小学精品课程资源资料天津市秋季学期基础教育精品课程资源氢键具有
4、方向性分子非密堆积冰中一个水分子周围有 4 个水分子冰的结构周期性有序排列天津市秋季学期基础教育精品课程资源（2）若分子间主要为氢键时：氢键具有方向性，使晶体中的空间利用率不高，留有相当大的空隙，为分子非密堆积结构。如：冰、HF、NH3等。4.分子晶体的结构特征一、分子晶体天津市秋季学期中小学精品课程资源水约 4 水超过 4 冰大量氢键非密堆积空隙大密度小氢键减少部分解体空隙减小密度增大热运动加剧分子间距加大密度减小天津市秋季学期中小学精品课程资源 硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有 12 个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有 4 个紧邻分子，这是为什么？思考 P 7
5、9冰：氢键硫化氢：范德华力分子密堆积分子非密堆积天津市秋季学期中小学精品课程资源 干冰和冰的外观相似、硬度接近，为什么干冰的熔点比水低得多，且密度比冰的高？干冰中的 CO2 分子之间只存在范德华力，一个分子周围有 12 个紧邻分子，密度比冰的高，而范德华力强度比氢键弱，所以熔点比水低得多。天津市秋季学期中小学精品课程资源干冰能让镁粉持续燃烧吗？天津市秋季学期中小学精品课程资源干冰能让镁粉持续燃烧吗？天津市秋季学期基础教育精品课程资源5.分子晶体的性质一、分子晶体分子晶体氧气氮气白磷水熔点/218.3210.144.20分子晶体硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/85.618216.6132.7表 3-2
6、某些分子晶体的熔点天津市秋季学期基础教育精品课程资源5.分子晶体的性质一、分子晶体微观结构宏观性质分子无离子、自由电子纯净物不导电电解质溶液导电分子间作用力（比化学键弱）硬度小熔点低分子的极性相似相溶天津市秋季学期基础教育精品课程资源(1)所有非金属氢化物：如 H2O、H2S、NH3、HCl、CH4 等；(2)部分非金属单质：如卤素(X2)、O2、S8、N2、P4、C60、稀有气体等；6.常见的分子晶体一、分子晶体天津市秋季学期基础教育精品课程资源(3)部分非金属氧化物：如 CO2、P4O6、P4O10、SO2 等；(4)几乎所有的酸；(5)绝大多数有机物的晶体：如乙醇、冰醋酸、蔗糖。6.常见
7、的分子晶体一、分子晶体天津市秋季学期基础教育精品课程资源了解可燃冰 20 世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，这种晶体的主要成分是甲烷，因而又称甲烷水合物，它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称可燃冰。科学技术社会天津市秋季学期基础教育精品课程资源了解可燃冰 天然气在水合物晶体中，装在以氢键相连的几个水分子构成的笼中，因而又称笼状化合物。天然气水合物晶体中的水分子笼也是多种多样的，它们是一类笼状的分子晶体。科学技术社会 全球的海底和冰川底部藏在天然气水合物中的天然气，总量超过煤、石油和天然气等化石燃料的总和的两倍，是巨大的潜在能源
8、。2017 年，我国南海神狐海域试采实现连续超过七天的稳定采气。天津市秋季学期基础教育精品课程资源蓝鲸一号科学技术社会天津市秋季学期中小学精品课程资源分子晶体小结只含分子的晶体低熔点、易升华，硬度小含有氢键的分子晶体具有更为特殊的物理性质（熔沸点偏高、水溶性高、水的密度反常等）分子密堆积 如：干冰只有范德华力含有氢键分子之间分子非密堆积 如：冰构成结构性质天津市秋季学期基础教育精品课程资源金刚石钻石的原身天津市秋季学期中小学精品课程资源 天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形，这是金刚石微观原子有序排列的宏观表现金刚石的微观结构是怎样的？请观看动画天津市秋季学期中小学精品课程资源资料天津市秋季学
9、期中小学精品课程资源金刚石晶体的结构特点 金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价键对称地与相邻的 4 个碳原子相结合，键角为 109 28，即金刚石中的碳采取 sp3 杂化轨道形成共价键三维骨架结构。天津市秋季学期中小学精品课程资源二、共价晶体1定义：2构成粒子：原子 3粒子间作用：共价键4空间结构：三维骨架结构相邻原子间以共价键结合而形成的三维骨架结构的晶体 天津市秋季学期中小学精品课程资源天津市秋季学期中小学精品课程资源109 28，三维骨架键能：347.7 kJ/mol（很大）键长：154 pm（很短）熔点很高：大于 3500 0C 硬度最大：摩氏 10 度 结构决定性质天津市秋季学期中小学
10、精品课程资源 金刚石的用途天津市秋季学期中小学精品课程资源 除了金刚石，还有哪些物质属于共价晶体呢？让我们沿着元素周期表一起寻找。天津市秋季学期中小学精品课程资源5.常见共价晶体 (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）高聚氮二、共价晶体天津市秋季学期中小学精品课程资源 与金刚石极其相似，只是将碳原子换成了硅原子 硅晶体的结构资料天津市秋季学期中小学精品课程资源 硅晶体的结构思考：请推测晶体硅中 SiSi 键的键参数与金刚石中 CC 键的键参数相比，有什么变化？原子半径：Si C键长变长，键能变小天津市秋季学期中小学精品课程资源
11、(2)某些非金属化合物：碳化硅（SiC）氮化硅（Si3N4）氮化硼（BN）等 以 Si3N4 为基础，用 Al 取代部分 Si，用 O 取代部分 N 而获得结构多样化的 陶瓷，用于制作 LED 发光材料。5.常见共价晶体二、共价晶体天津市秋季学期中小学精品课程资源二、共价晶体6.共价晶体的性质资料卡片 P 82天津市秋季学期中小学精品课程资源 某些共价晶体的熔点和硬度原子晶体金刚石 氮化硼 碳化硅石英硅锗熔点/0C350030002700171014101211硬 度109.59.576.56.0资料卡片 P 82天津市秋季学期中小学精品课程资源共价键三维骨架结构 熔点高 硬度大 一般不导电
12、难溶于一些常见的溶剂 二、共价晶体6.共价晶体的性质天津市秋季学期中小学精品课程资源（1）怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和 硬度依次降低？金刚石、硅和锗中原子半径依次增大，键长变长，键能变小，共价键稳定性下降，熔点和硬度依次下降。思考 P 82天津市秋季学期中小学精品课程资源SiO2 自然界含量最高的固态二元氧化物 有多种结构，最常见的是低温石英（-SiO2）黄沙、石英矿脉、花岗石中的白色晶体以及 透明的水晶都是低温石英。二氧化硅的存在天津市秋季学期中小学精品课程资源石英的左、右型晶体压电材料：制作石英手表 低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环
13、状结构二氧化硅的结构天津市秋季学期中小学精品课程资源二氧化硅的用途 以 SiO2 为原料制造的高科技产品：单晶硅 硅芯片 硅太阳能电池 二氧化硅光导纤维天津市秋季学期中小学精品课程资源 俗名“金刚砂”，它具有类似金刚石的结构和性质，其空间结构中碳原子和硅原子相间排列，化学式为 SiC。SiC 的球棍模型功能陶瓷高级耐火材料磨料用途碳化硅天津市秋季学期中小学精品课程资源（2）“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？不对，共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体。如 CO2、H2O 等分子晶体中也含有共价键。思考 P 82天津市秋季学期中小学精品课程资源晶体类型分子晶体
14、共价晶体直接构成晶体的粒子分子原子粒子间相互作用分子间作用力共价键熔点较低很高硬度较小很大代表物冰、干冰金刚石课堂小结天津市秋季学期中小学精品课程资源 下列说法中，错误的是（）A.只含分子的晶体一定是分子晶体 B.碘晶体升华时破坏了共价键 C.几乎所有的酸都属于分子晶体 D.稀有气体分子中只含原子，但稀有气体的晶体属于 分子晶体课堂反馈BP 84-1天津市秋季学期中小学精品课程资源下列说法中，正确的是（）A.冰融化时，分子中 HO 键发生断裂 B.共价晶体中，共价键越强，熔点越高 C.分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点 一定越高 D.分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定课
15、堂反馈B分子晶体：影响熔、沸点的是分子间作用力，决定分子 稳定性的是分子内的共价键P 84-2天津市秋季学期中小学精品课程资源下列说法中，正确的是（）A.分子晶体一定存在分子间作用力和共价键 B.分子晶体的熔点一般比共价晶体的熔点高 C.稀有气体形成的晶体属于分子晶体 D.CO2 晶体是分子晶体，可推测 SiO2 晶体也是分子晶体课堂反馈C稀有气体P 85-4SiO2 晶体是共价晶体低天津市秋季学期中小学精品课程资源请将下列晶体分类，并填入下表：金刚石 干冰 冰 可燃冰 硫磺 C60 碘 石英 白磷（P4）苯甲酸 金刚砂（SiC）稀有气体的晶体 氧气的晶体 氮气的晶体课堂反馈分子晶体共价晶体P
16、 85-7天津市秋季学期中小学精品课程资源请将下列晶体分类，并填入下表：课堂反馈分子晶体干冰、冰、可燃冰、硫磺、C60、碘 白磷（P4）、苯甲酸、稀有气体的晶体 氧气的晶体、氮气的晶体共价晶体金刚石、石英、金刚砂（SiC）天津市秋季学期中小学精品课程资源下列事实能说明刚玉（Al2O3）是共价晶体的是（）Al2O3 是两性氧化物；硬度很大；它的熔点是 2045；自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A.B.C.D.课堂反馈BP 85-3天津市秋季学期中小学精品课程资源1.整理笔记、落实知识2.完成 P 84 课后习题 5、6、8、93.阅读 P 83“科学技术社会”，了解金刚石的“前世今生”，写一篇小论文。课后作业天津市秋季学期基础教育精品课程资源 金刚石再硬、智慧能使它变软；拥有智慧，平凡的石墨也能变成璀璨的钻石。同 学 们 再 见！
