高中化學(xué)選修3分子晶體與原子晶體 課件

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1、第 二 節(jié) 分 子 晶 體 與 原 子 晶 體第 二 課 時(shí) 比 較 CO2和 SiO2的 一 些 物 理 性 質(zhì) 和結(jié) 構(gòu) ， 試 判 斷 SiO2晶 體 是 否 屬 于 分 子晶 體 。 物 質(zhì) 干 冰 金 剛 石熔 點(diǎn) 很 低 3550沸 點(diǎn) 很 低 4827 二 、 原 子 晶 體 1、 定 義 ： 原 子 間 以 共 價(jià) 鍵 相 結(jié) 合 而 形 成的 空 間 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 的 晶 體 。 2、 構(gòu) 成 微 粒 ： 3、 微 粒 之 間 的 作 用 ： 4、 氣 化 或 熔 化 時(shí) 破 壞 的 作 用 力 ： 5、 物 理 性 質(zhì) ： 熔 沸 點(diǎn) 高 ， 硬 度 大 ， 難 溶 于

2、一 般 溶 劑 。 （ 共 價(jià) 鍵 鍵 能 越 大 ， 熔 沸 點(diǎn) 越 高 ， 硬 度 越 大 ）原 子 共 價(jià) 鍵 共 價(jià) 鍵6、 常 見 原 子 晶 體（ 1） 某 些 非 金 屬 單 質(zhì) ： 硼 （ B） 、 硅 （ Si） 、鍺 （ Ge） 、 金 剛 石 （ C） 等（ 2） 某 些 非 金 屬 化 合 物 ： SiC、 BN等（ 3） 某 些 氧 化 物 ： SiO2、 Al2O3等10928共 價(jià) 鍵思 考 ： （ 1） 在 金 剛 石 晶 體 中 ,C采 取 什么 雜 化 方 式 ？ 每 個(gè) C與 多 少 個(gè) C成鍵 ？ 形 成 怎 樣 的 空 間 結(jié) 構(gòu) ？ 每 個(gè)碳 原 子

3、 周 圍 緊 鄰 的 碳 原 子 有 多 少個(gè) ？ 最 小 碳 環(huán) 由 多 少 個(gè) 碳 原 子 組 成 ？ 它 們 是 否 在 同一 平 面 內(nèi) ？ （ 2） 在 金 剛 石 晶 體 中 ， C原 子 個(gè) 數(shù) 與 CC鍵 數(shù) 之比 為 多 少 ？ （ 3） 12克 金 剛 石 中 CC鍵 數(shù) 為 多 少 NA？7、 典 型 的 原 子 晶 體金 剛 石 的 結(jié) 構(gòu) 特 征 ： 在 金 剛 石 晶 體 里 每 個(gè) 碳 原 子 都 采 取 SP3雜 化 ， 被 相 鄰 的 4個(gè) 碳 原 子 包 圍 ， 以共 價(jià) 鍵 跟 4個(gè) 碳 原 子 結(jié) 合 ， 形 成 正 四 面 體 ， 被 包 圍 的 碳

4、原 子 處于 正 四 面 體 的 中 心 。 這 些 正 四 面 體 向 空 間 發(fā) 展 ， 構(gòu) 成 一 個(gè) 堅(jiān) 實(shí) 的 ， 彼 此 聯(lián) 結(jié) 的空 間 網(wǎng) 狀 晶 體 。 金 剛 石 晶 體 中 所 有 的 CC鍵 長(zhǎng) 相 等 ， 鍵 角 相 等 （ 109 28） ； 晶 體 中 最 小 的 碳 環(huán) 由 6個(gè) 碳 組 成 ， 且 不 在 同 一 平 面 內(nèi) ； 晶 體 中 每 個(gè) C參 與 了 4條 CC鍵 的 形 成 ， 而 在 每 條 鍵 中 的 貢 獻(xiàn)只 有 一 半 ， 故 C原 子 與 CC鍵 數(shù) 之 比 為 ： 1 ： （ 4 x ） = 1： 218010928Sio 共 價(jià) 鍵

5、思 考 1： 在 SiO2晶 體 中 每 個(gè) 硅 原 子 周 圍 緊 鄰的 氧 原 子 有 多 少 個(gè) ？ 每 個(gè) 氧 原 子 周 圍 緊 鄰 的硅 原 子 有 多 少 個(gè) ？ 在 SiO2晶 體 中 硅 原 子 與 氧原 子 個(gè) 數(shù) 之 比 是 多 少 ？思 考 題思 考 2： 在 SiO2晶 體 中 每 個(gè) 硅 原 子 連 接 有 幾個(gè) 共 價(jià) 鍵 ？ 每 個(gè) 氧 原 子 連 接 有 幾 個(gè) 共 價(jià) 鍵 ？硅 原 子 個(gè) 數(shù) 與 Si O共 價(jià) 鍵 個(gè) 數(shù) 之 比 是 多 少 ？氧 原 子 個(gè) 數(shù) 與 Si O共 價(jià) 鍵 個(gè) 數(shù) 之 比 是 多 少 ？思 考 3:在 二 氧 化 硅 的 晶

6、 體 結(jié) 構(gòu) 中 ,最 小 的 環(huán)由 幾 個(gè) 原 子 構(gòu) 成 ?思 考 題SiO2的 結(jié) 構(gòu) 特 征 ： 在 SiO2晶 體 中 1個(gè) Si原 子 和 4個(gè) O原 子 形 成 4個(gè) 共 價(jià) 鍵 ， 每 個(gè) Si原 子 周 圍 結(jié) 合 4個(gè) O原 子 ； 同 時(shí) ， 每 個(gè) O原 子 跟 2個(gè)Si原 子 相 結(jié) 合 。 實(shí) 際 上 ， SiO2晶 體 是 由 Si原 子 和 O原 子 按 1： 2的 比 例 所 組 成 的 立 體 網(wǎng) 狀 的 晶 體 。 最 小 的 碳 環(huán) 是 由 6個(gè) Si原 子 和 6個(gè) O原 子 組 成 的12元 環(huán) 。 1mol SiO2中 含 4mol SiO鍵1、

7、怎 樣 從 原 子 結(jié) 構(gòu) 的 角 度 理 解 金 剛 石 、 硅和 鍺 的 熔 點(diǎn) 和 硬 度 依 次 下 降 ?2 “ 具 有 共 價(jià) 鍵 的 晶 體 叫 做 原 子 晶 體 ” 。這 種 說 法 對(duì) 嗎 ?為 什 么 ?探 究 思 考莫 氏 硬 度 是 表 示 礦 物 硬 度 的 一 種 標(biāo) 準(zhǔn) ， 1824年 由 德國(guó) 礦 物 學(xué) 家 莫 斯 （ Frederich Mohs） 首 先 提 出 。 確定 這 一 標(biāo) 準(zhǔn) 的 方 法 是 ， 用 棱 錐 形 金 剛 石 鉆 針 刻 劃 所試 礦 物 的 表 面 而 產(chǎn) 生 劃 痕 ， 用 測(cè) 得 的 劃 痕 的 深 度 來表 示 硬 度

8、。資 料 莫 氏 硬 度小 結(jié) 1： 分 子 晶 體 與 原 子 晶 體 的 比 較晶 體 類 型 原 子 晶 體 分 子 晶 體概 念組 成 微 粒 作 用 力熔 沸 點(diǎn)硬 度溶 解 性導(dǎo) 電 性 相 鄰 原 子 間 以 共 價(jià) 鍵 相 結(jié)合 而 形 成 空 間 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 分 子 間 以 分 子 間 作用 力 結(jié) 合原 子 分 子共 價(jià) 鍵 分 子 間 作 用 力很 大 較 小很 大 較 小不 溶 于 任 何 溶 劑 部 分 溶 于 水不 導(dǎo) 電 ， 個(gè) 別 為 半 導(dǎo) 體 固 體 和 熔 化 狀 態(tài) 都 不 導(dǎo)電 ， 部 分 溶 于 水 導(dǎo) 電小 結(jié) 2： 判 斷 晶 體 類 型 的

9、 方 法1、 依 據(jù) 組 成 晶 體 的 微 粒 和 微 粒 間 的 作 用 力 判 斷 ： 構(gòu) 成 原 子晶 體 的 微 粒 是 原 子 ， 原 子 間 的 作 用 力 是 共 價(jià) 鍵 ， 構(gòu) 成 分 子 晶體 的 微 粒 是 分 子 ， 分 子 之 間 的 作 用 力 是 分 子 間 作 用 力 。2、 依 據(jù) 物 質(zhì) 的 分 類 判 斷3、 依 據(jù) 晶 體 的 熔 點(diǎn) 判 斷 ： 原 子 晶 體 的 熔 點(diǎn) 高 ， 一 般 在1000 以 上 ， 分 子 晶 體 的 熔 點(diǎn) 低 ， 常 在 幾 百 度 以 下 甚 至 更 低4、 依 據(jù) 導(dǎo) 電 性 判 斷 ： 分 子 晶 體 為 非 導(dǎo)

10、 體 ， 部 分 分 子 溶 于 水能 導(dǎo) 電 ， 原 子 晶 體 多 為 非 導(dǎo) 體 ， 有 些 為 半 導(dǎo) 體 ， 如 ： 硅 、 鍺5、 依 據(jù) 硬 度 和 機(jī) 械 性 能 判 斷 ： 原 子 晶 體 硬 度 大 ， 分 子 晶 體硬 度 小 一 種 結(jié) 晶 形 碳 ， 有 天 然 出 產(chǎn) 的 礦 物 。 鐵 黑色 至 深 鋼 灰 色 。 質(zhì) 軟 具 滑 膩 感 ， 可 沾 污 手 指 成灰 黑 色 。 有 金 屬 光 澤 。 六 方 晶 系 ， 成 葉 片 狀 、鱗 片 狀 和 致 密 塊 狀 。 密 度 2.25g/cm3， 化 學(xué) 性 質(zhì)不 活 潑 。 具 有 耐 腐 蝕 性 ，

11、在 空 氣 或 氧 氣 中 強(qiáng) 熱可 以 燃 燒 生 成 二 氧 化 碳 。 石 墨 可 用 作 潤(rùn) 滑 劑 ，并 用 于 制 造 坩 鍋 、 電 極 、 鉛 筆 芯 等 。 知 識(shí) 拓 展 石 墨石墨晶體結(jié)構(gòu)知 識(shí) 拓 展 石 墨石 墨1、 石 墨 為 什 么 很 軟 ？2、 石 墨 的 熔 沸 點(diǎn) 為 什 么 很 高 （ 高 于 金 剛 石 ） ？3、 石 墨 屬 于 哪 類 晶 體 ？ 為 什 么 ？石 墨 為 層 狀 結(jié) 構(gòu) ， 各 層 之 間 是 范 德 華 力 結(jié)合 ， 容 易 滑 動(dòng) ， 所 以 石 墨 很 軟 。石 墨 各 層 均 為 平 面 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) ， 碳 原 子 之

12、 間存 在 很 強(qiáng) 的 共 價(jià) 鍵 （ 大 鍵 ） ， 故 熔 沸 點(diǎn)很 高 。石 墨 為 混 合 鍵 型 晶 體 。練 習(xí)1、 金 剛 石 （ 晶 體 硅 結(jié) 構(gòu) 與 此 類 似 ）（ 1） 由 圖 中 觀 察 可 知 ： 每 個(gè) 碳 原 子 被相 鄰 的 4個(gè) 碳 原 子 包 圍 ， 以 共 價(jià) 鍵 跟 4個(gè) 碳 原 子 接 個(gè) ， 形 成 四 面 體 。 這 些 四面 體 向 空 間 發(fā) 展 ， 構(gòu) 成 一 個(gè) 堅(jiān) 實(shí) 的 、彼 此 聯(lián) 結(jié) 的 空 間 網(wǎng) 狀 晶 體 。 每 個(gè) C-C鍵 長(zhǎng) 相 等 ， 鍵 角 均 為 109。 28。（ 2） 晶 體 中 最 小 環(huán) 由 _個(gè) C組

13、成 且 不 共 面 。6（ 3） 晶 體 中 C原 子 數(shù) 與 C-C 鍵 數(shù) 之 比 為 ： * / ： * / ： 例 、 如 右 圖 所 示 ，在 石 墨 晶 體 的 層狀 結(jié) 構(gòu) 中 ， 每 一個(gè) 最 小 的 碳 環(huán) 完全 擁 有 碳 原 子 數(shù)為 _， 每 個(gè) C完全 擁 有 C C數(shù) 為_ 石 墨 中 C C夾角 為 120 ， C C鍵 長(zhǎng) 為 1.42 10 10 m層 間 距 3.35 10 10 m23項(xiàng) 目 金 剛 石 石 墨晶 體 形 狀晶 體 中 的 鍵 或 作 用力由 最 少 碳 原 子 形 成環(huán) 的 形 狀 與 個(gè) 數(shù)碳 原 子 成 鍵 數(shù) 鍵 的 平 均 數(shù) 原

14、 子 的 平 均 數(shù) 正 四 面 體 空 間 網(wǎng) 狀 六 邊 形 平 面 層 狀共 價(jià) 鍵 共 價(jià) 鍵 與 范 德 華 力 個(gè) 原 子 不 同 面 個(gè) 原 子 同 面 6*1/2=3 6*1/2=36*1/4=3/2 6*1/3=2小 結(jié) ： 金 剛 石 、 石 墨 的 比 較白 球 表 示 硅 原 子SiO 2平 面 結(jié) 構(gòu)利用金剛石的結(jié)構(gòu)來推斷SiO2的空間結(jié)構(gòu)SiO 2最 小 的 環(huán) 有 幾 個(gè) 原 子 組 成 ？金 剛 石 的 結(jié) 構(gòu)12個(gè) （ 6個(gè) 硅 6個(gè) 氧 ）題 目 1： 最 近 科 學(xué) 家 發(fā) 現(xiàn) 一 種 由 鈦 原 子 和 碳 原 子 構(gòu)成 的 氣 態(tài) 團(tuán) 簇 分 子 ，

15、如 右 圖 所 示 。 頂 角 和 面 心 的 原子 是 鈦 原 子 ， 棱 的 中 心 和 體 心 的 原 子 是 碳 原 子 ， 則它 的 分 子 式 是 ( ) A TiC B Ti4C4C Ti14C13 D Ti13C14防 止 類 推 中 的 失 誤C2、 分 析 下 列 物 質(zhì) 的 物 理 性 質(zhì) ， 判 斷 其 晶 體 類 型 ：A、 碳 化 鋁 ， 黃 色 晶 體 ， 熔 點(diǎn) 2200 ， 熔 融 態(tài) 不 導(dǎo)電 ； _B、 溴 化 鋁 ， 無 色 晶 體 ， 熔 點(diǎn) 98 ， 熔 融 態(tài) 不 導(dǎo) 電 ；_C、 五 氟 化 釩 ， 無 色 晶 體 ， 熔 點(diǎn) 19.5 ， 易 溶 于 乙 醇 、氯 仿 、 丙 酮 中 ； _D、 物 質(zhì) A， 無 色 晶 體 ， 熔 融 時(shí) 或 溶 于 水 中 都 能 導(dǎo) 電_