高中化学 第三章 第二节分子晶体与原子晶体精品课件 新人教版选修3.ppt

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.掌掌握握分分子子晶晶体体、、原原子子晶晶体体的的概概念念及及结结构构特点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)粒粒子子间间的的作作用用力力：：分分子子晶晶体体中中相相邻邻分分子子靠靠_______________相互吸引相互吸引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①①若若分分子子间间作作用用力力只只是是__________，，若若以以一一个个分分子子为为中中心心，，其其周周围围通通常常可可以以有有____个个紧紧邻邻的的分分子子，，分分子子晶晶体体的的这这一一特特征征称称为为分分子子密堆积，如密堆积，如O2、、CO2②②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，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积的方式如冰中每个水分子周围只有____个紧邻的水分子个紧邻的水分子范德华力范德华力12方向性方向性43.物理性质物理性质分子晶体具有熔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．．所所有有分分子子晶晶体体的的分分子子内内原原子子间间都都有有共共价价键键吗？吗？提示：提示：不一定稀有气体属于分子晶体，晶体不一定稀有气体属于分子晶体，晶体中没有化学键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.概概念念：：原原子子间间以以_________相相结结合合而而形形成成的具有三维的共价键的具有三维的共价键______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．．金金刚刚石石在在所所有有已已知知晶晶体体中中硬硬度度最最大大、、熔熔点点很高很高(＞＞3550 ℃℃)，如何从结构角度解释？，如何从结构角度解释？提提示示：：金金刚刚石石晶晶体体属属于于原原子子晶晶体体，，具具有有三三维维的的共共价价键键网网状状结结构构，，C—C键键键键长长很很短短，，键键能能很大高高高高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C—C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·哈哈尔尔滨滨高高二二质质检检)下下列列晶晶体体中中不不属属于于原原子晶体的是子晶体的是(　　　　)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探究究导导引引1　　干干冰冰和和冰冰相相比比，，哪哪一一种种晶晶体体的的熔点高？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)所有非金属氢化物所有非金属氢化物,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)部分非金属氧化物部分非金属氧化物,如如CO2、、P4O6、、P4O10、、SO2等等(4)几乎所有的酸几乎所有的酸,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,但某些分子晶体溶但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①①范范德德华华力力广广泛泛存存在在于于分分子子晶晶体体内内部部。

干干冰冰晶晶体体中中，，CO2分分子子之之间间的的作作用用力力只只有有范范德德华华力力，，具具有有分分子子密密堆堆积积的的特特征征，，所所以以干干冰冰晶晶体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②②干干冰冰晶晶体体中中，，每每个个晶晶胞胞中中平平均均含含有有4个个CO2分子③③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(2)分子晶体结构的特殊性分子晶体结构的特殊性——冰冰①①氢氢键键只只存存在在于于特特殊殊的的分分子子晶晶体体中中在在冰冰晶晶体体中中，，水水分分子子之之间间的的作作用用力力有有范范德德华华力力和和氢氢键键，，但但主主要要作作用用力力是是氢氢键键所所以以冰冰晶晶体体的的结结构构是是分分子子晶晶体体中中一一种种特特殊殊的的结结构构，，不不具具有有分分子密堆积的特征子密堆积的特征②②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③③在在冰冰晶晶体体中中,每每个个水水分分子子参参与与形形成成4个个氢氢键键,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·孝孝感感高高二二质质检检)干干冰冰汽汽化化时时，，下下列列所所述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．分子间的氢键解解析析：：选选B干干冰冰是是CO2的的分分子子晶晶体体，，CO2分分子子间间只只存存在在范范德德华华力力，，不不存存在在氢氢键键；；汽汽化化时时只只需需克克服服范范德德华华力力，，分分子子的的化化学学性性质质和和分分子子内内的的共价键不发生变化共价键不发生变化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探究究导导引引2　　由由原原子子组组成成的的晶晶体体都都是是原原子子晶晶体吗？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，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①①每每个个碳碳原原子子都都采采取取了了sp3杂杂化化，，以以4个个共共价价键键对对称称地地与与相相邻邻的的4个个碳碳原原子子相相结结合合，，形形成成正正四四面面体体结结构构。

这这些些正正四四面面体体向向空空间间发发展展，，构构成成一一个个坚坚实实的的、、彼彼此此联联结结的的空空间间网网状状结结构构的的晶体②②晶晶体体中中所所有有的的C—C键键键键长长相相等等，，键键角角相相等等(109°28′)(2)二氧化硅二氧化硅①①每每个个硅硅原原子子和和4个个氧氧原原子子形形成成4个个共共价价键键；；每每个个氧氧原原子子与与2个个硅硅原原子子相相结结合合故故SiO2晶晶体体是是由由硅硅原原子子和和氧氧原原子子按按1∶∶2的的比比例例所所组组成成的的空间网状结构的晶体空间网状结构的晶体②②最最小小环环是是由由6个个硅硅原原子子和和6个个氧氧原原子子组组成成的的12元环③③1 mol SiO2中含有中含有4 mol Si—O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.干干冰冰和和二二氧氧化化硅硅晶晶体体同同属属于于第第ⅣⅣA族族元元素素的的最最高高价价氧氧化化物物，，它它们们的的熔熔、、沸沸点点差差别别很很大大的的原原因是因是(　　　　)A．．二二氧氧化化硅硅的的相相对对分分子子质质量量大大于于二二氧氧化化碳碳的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．干冰是分子晶体，二氧化硅是原子晶体C．．C—O键键能比键键能比Si—O键键能大键键能大D．．CO2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1～～2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　分子晶体　分子晶体 (2012·济济南南高高二二质质检检)下下列列有有关关冰冰和和干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．．冰冰晶晶体体中中每每个个水水分分子子周周围围只只有有4个个紧紧邻邻的的水分子水分子例例1C．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【【名名师师点点睛睛】】　　(1)干干冰冰晶晶体体的的结结构构代代表表了了分分子子晶晶体体结结构构的的普普遍遍性性，，而而冰冰晶晶体体的的结结构构是是分分子晶体中一种特殊的结构子晶体中一种特殊的结构2)影影响响分分子子晶晶体体物物理理性性质质的的主主要要因因素素是是分分子子间间作作用用力力(包包括括范范德德华华力力和和氢氢键键)。

由由于于分分子子间间作作用用力力很很弱弱，，所所以以分分子子晶晶体体的的熔熔、、沸沸点点一一般较低，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·吴吴忠忠高高二二质质检检)下下列列各各组组晶晶体体物物质质中中，，化化学学键键类类型型相相同同，，晶晶体体类类型型也也相相同同的的是是(　　　　)①①SiO2和和SO3　　②②晶晶体体硼硼和和HCl　　③③CO2和和SO2　　④④晶晶体体硅硅和和金金刚刚石石　　⑤⑤晶晶体体氖氖和和晶晶体体氮氮　　⑥⑥硫硫磺和碘磺和碘A．．①②③①②③　　　　　　　　　　　　B．．④⑤⑥④⑤⑥C．．③④⑥③④⑥ D．．①③⑤①③⑤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)化学键类型化学键类型(极性键和非极性键极性键和非极性键)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。

【【解解析析】】　　本本题题考考查查了了化化学学键键的的类类型型与与晶晶体体类类型型的的判判断断属属于于分分子子晶晶体体的的有有SO3、、HCl、、CO2、、SO2、、晶晶体体氖氖、、晶晶体体氮氮、、硫硫磺磺和和碘碘属属于于原原子子晶晶体体的的有有SiO2、、晶晶体体硼硼、、晶晶体体硅硅和和金金刚刚石石CO2、、SO2、、SiO2、、SO3和和HCl都都只只含含有有极极性性键键；；晶晶体体硼硼、、晶晶体体硅硅、、金金刚刚石石、、晶晶体体氮氮、、硫硫磺磺和和碘碘都都只只含含有有非非极极性性键键；；晶晶体体氖氖是是由由稀稀有有气气体体分分子子组组成成，，稀稀有有气气体体为为单单原原子子分子，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【【规规律律方方法法】】　　判判断断非非金金属属元元素素组组成成的的晶晶体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)记记忆忆常常见见的的、、典典型型的的原原子子晶晶体体常常见见的的原原子子晶晶体体有有：：某某些些非非金金属属单单质质如如硼硼、、硅硅、、锗锗等等;某某些些非非金金属属化化合合物物如如碳碳化化硅硅、、氮氮化化硼硼、、二二氧氧化硅等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)依依据据导导电电性性判判断断：：分分子子晶晶体体为为非非导导体体，，但但部部分分分分子子晶晶体体溶溶于于水水后后能能电电离离出出自自由由移移动动的的离离子子，，故故能能导导电电；；原原子子晶晶体体多多数数为为非非导导体体，，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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①①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、沸点反常的高具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高如如H2O＞＞H2Te＞＞H2Se＞＞H2S热点示例思维拓展热点示例思维拓展②②不不含含氢氢键键且且组组成成和和结结构构相相似似的的分分子子晶晶体体，，相相对对分分子子质质量量越越大大，，熔熔、、沸沸点点越越高高如如SnH4＞＞GeH4＞＞SiH4＞＞CH4③③组组成成和和结结构构不不相相似似的的物物质质(相相对对分分子子质质量量接接近近)，，分分子子的的极极性性越越大大，，其其熔熔、、沸沸点点越越高高如如CO＞＞N2，，CH3OH＞＞CH3CH3④④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CH3CH2CH2CH3＞＞CH3CH(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。