最新人教版选修3第二节《分子晶体与原子晶体》学案.docx
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最新人教版选修3第二节《分子晶体与原子晶体》学案
最新人教版选修3第二节《分子晶体与原子晶体》学案第二节分子晶体与原子晶体(第一课时)
【课前预习】
1、什么是分子晶体?
哪些物质由分子组成?
较典型的分子晶体有哪几类?
分子晶体具有哪些特性?
2、了解O2、C60、干冰、冰的分子密堆积及结构模型。
【教学目标】1、了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。
2、使学生了解晶体类型与性质的关系。
3、知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。
【课堂互动】
一、分子晶体
展示实物:
冰、干冰、碘、萘晶体
思考:
构成它们的基本粒子是什么?
这些粒子间通过什么作用结合而成的?
1、概念:
叫分子晶体。
※构成分子晶体的粒子是,粒子间的相互作用是。
思考与交流:
在分子晶体中,分子内的原子以相结合,而相邻分子通过分子间作用力相互吸引。
分子晶体有哪些特性呢?
(分析表3—2某些分子晶体的熔点)
讨论归纳:
2、分子晶体的物理特性:
①熔点和沸点较②硬度较
③一般都是绝缘体,固态和熔融状态都④
⑤
看图3-9,这其中属于分子晶体的是。
问:
还有哪些属于分子晶体?
3、典型的分子晶体
(1)非金属氢化物:
(2)酸(固体):
(3)部分非金属单质:
(4)部分非金属氧化物:
(5)大多数有机物:
从另一个角度讲:
所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易挥发的固体物质都属于分子晶体。
大多数分子晶体结构有如下特征:
如果分子间作用力只是范德华力。
以一个分子为中心,其周围通常可以有几个紧邻的分子。
如图3-10的O2,C60,我们把这一特征叫做。
如果分子间除范德华力外还有其他作用力(如氢键),如果分子间存在着氢键,分子就不会采取密堆积的方式。
4、分子晶体结构特征
(1)只有范德华力,分子间无氢键——若以一个分子为中心,其周围通常可以有个紧邻的分子,如图3-10的O2,C60,分子晶体的这一特征称为。
分子间除范德华力外还有其他作用力(如氢键),分子就不会采取密堆积的方式。
(2)分子间有氢键——不具有分子密堆积特征(如:
HF、冰、NH3)
观察课本P66冰的晶体结构图示,讨论回答:
在冰的晶体中,每个水分子周围只有个紧邻的水分子,形成。
氢键不是化学键,比共价键弱得多却跟共价键一样具有方向性,而氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子的相互吸引,这一排列使冰晶体中空间利用率不高,皆有相当大的空隙使得冰的密度。
还有一种晶体叫做干冰,它是固体的晶体。
干冰外观像冰,干冰不是冰。
其熔点比冰,在常压下极易。
干冰在工业上广泛用作。
观察课本P66干冰的晶体结构晶胞模型。
干冰晶体中CO2分子之间只存在分子间力不存在氢键,因此干冰中CO2分子紧密堆积,每个CO2分子周围,最近且等距离的CO2分子数目有个。
小结:
完成表格
晶体类型
分子晶体
结构
构成晶体的粒子
粒子间的相互作用力
性质
硬度
熔沸点
导电性
溶解性
资料卡片:
Mg+CO2——
[阅读]科学视野:
天然气水合物——一种潜在的能源
许多气体可以与水形成水合物晶体。
最早发现这类水合物晶体的是19世纪初的英国化学家戴维,他发现氯可形成化学式为Cl2·8H20的水合物晶体。
20世纪末,科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。
这种晶体的主要气体成分是甲烷,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”………
第二节分子晶体与原子晶体(第二课时)
【课前预习】1、什么是原子晶体?
哪些物质由原子组成?
原子晶体具有哪些性质?
2、了解金刚石的结构模型。
思考与交流
【教学目标】掌握原子晶体的概念、结构特点及结构对性质的影响。
【课堂互动】
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示,通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。
有的晶体的微观空间里没有分子,原子晶体就是其中之一。
在原子晶体里,所有原子都以共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构,是一个“巨分子”,又称共价晶体。
二、原子晶体(共价晶体)
1、概念:
。
构成原子晶体的粒子是,
原子间的相互作用:
。
观察课本P68图3-14金刚石的多面体外型、晶体结构、晶胞示意图:
金刚石晶体:
典型的原子晶体,在金刚石晶体中,每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的
个碳原子结合,C—C—C夹角为,即金刚石中的碳取杂化轨道形成共价键。
在金刚石晶体中,最小的环为元环,每个C原子为个环共用。
思考:
金刚石的物理性质与C—C共价键参数有什么关系?
金刚石里的C—C共价键的键长(154pm)很短,键能(347.7kJ/mo1)很大,这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大,而且熔点(>3550℃)也很高。
高硬度、高熔点是原子晶体的特性。
特点:
硬度最大、熔点高。
SiO2原子晶体:
自然界里有许多矿物和岩石,化学式都是SiO2,也是典型的原子晶体。
在SiO2晶体中,最小的环为元环,每个Si原子为个环共用,每个O原子为个环共用。
SiO2具有许多重要用途,是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
以二氧化硅为原料的高科技产品:
2、常见的原子晶体
某些非金属单质:
某些非金属化合物:
某些氧化物:
[学与问]
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下降?
2、“具有共价键的晶体叫做原子晶体”。
这种说法对吗?
为什么?
对比分子晶体和原子晶体的数据,原子晶体有何物理特性?
[自学1]资料卡片—某些原子的熔点和硬度
原子晶体
金刚石
氮化硼
碳化硅
石英
硅
锗
熔点/℃
3900
3000
2700
1710
1410
1211
硬度°
10
9.5
9.5
7
6.5
6.0
3、原子晶体的物理特性
在原子晶体中,由于原子间以较强的共价键相结合,而且形成空间立体网状结构,所以原子晶体一般具有:
(1)
(2)
(3)(4)
[自学1]资料莫氏硬度
“硬度是衡量固体软硬程度的指标。
硬度有不同的标度,最普通的硬度标度是划痕硬度,即摩氏硬度,以固体互相刻划时出现刻痕的固体的硬度较低。
全刚石不能被任何天然矿物刻划出封痕,因而是最硬的。
以金刚石的硬度为10,以另9种天然矿物为代表,可将摩氏硬度分为十度,
[自学2]科学视野—金刚石
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。
习惯上钻石的质量按克拉计算(1克拉等于200mg),超过10克拉就被视为珍品,至今最大的金刚石是“非洲之星”,发现于1906年,质量为3025克拉。
我国发现的最大金刚石是281.25克拉的“金鸡钻”(发现于1937年),被日本侵略者掠去,至今下落不明。
【课后提升1】分子晶体班级学号姓名
1.常温常压下为分子晶体是()
A.碘B.水C.硫酸铵D.CO2
2.为缓解地区的旱情,有关部门选择适宜的条件和方法,向大气中发射催雨剂,其主要成分是干冰(固态CO2)、液氮、碘化银等。
下列有关叙述不正确的是:
()
A.干冰和液氮都是由分子构成的B.干冰和液氮的分子中都有非极性共价键
C.干冰和液氮催雨的原理都属于物理变化D.碘化银粒在冷云中产生冰晶,起到催雨作用
3.下列物质固态时,一定是分子晶体的是()
A.酸性氧化物B.非金属单质C.碱性氧化物D.含氧酸
4.下列性质中,适合于分子晶体的是()
A.熔点1070℃,易溶于水,水溶液能导电B.熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
C.能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃D.熔点97.81℃,质软,导电,密度0.97g/cm3
5.石墨晶体中,层与层之间的结合力是()
A.金属键B.共价键C.分子间力D.离子键
6.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其做出如下推断:
①SiCl4晶体是分子晶体;②常温常压SiCl4不是气体;③SiCl4分子是由极性键构成的非极性分子;④SiCl4熔点高于CCl4。
其中正确的是()
A.只有①B.只有①②C.只有②③D.①②③④
7.水的沸点是100℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是—60.7°C,引起这种差异的主要原因是()
A.范德华力B.共价键C.氢键D.相对分子质量
8.干冰是CO2的晶体,则存在于晶体中的作用力为()
A.氢键B.分子间作用力C.共价键D.离子键
9.CO2晶体中具有相同的距离的CO2分子数最多为()
A.12B.8C.6D.4
10.下列各组中都属于分子晶体的是()
A.碘、二氧化碳、白磷、C60B.食盐、二氧化碳、白磷、二氧化硅
C.SO2、金刚石、N2、铜D.醋酸、甲烷、石墨、氧化钠
11.分子晶体一般具有的性质()
A.能溶于水B.熔沸点较高
C.通常状况下有些是固体,有些是气体,也有是液体的D.硬度一般较大
12.在石墨晶体里,每一层由无数个正六边形构成,同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C-C键结合,则石墨晶体中碳原子数与C-C键数之比为()
A.1:
1B.2:
1C.2:
3D.3:
2
13.第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要。
天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子,若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为()
A.CH4·14H2OB.CH4·8H2OC.CH4·(23/3)H2OD.CH4·6H2O
14.乙醇易溶于水中,这可以用以下的理由解释()
A.相似相溶B.乙醇分子与水易形成氢键
C.乙醇分子与水之间形成了化学键D.两者的晶体类型相同
15.下列不存在化学键的晶体是()
A.硝酸钾B.干冰C.石墨D.固体氩
16.完成表格
晶体类型
分子晶体
结构
构成晶体的粒子
粒子间的相互作用力
性质
硬度
熔沸点
导电性
溶解性
17.已知氯化铝的熔点为190℃(2.02×105Pa),但它在180℃和常压下即开始升华。
(1)氯化铝是晶体(填“离子”或“分子”)。
(2)在500℃,1.01×105Pa时,氯化铝的蒸气密度(换算成标准状况)为11.92g·L-1,且已知它
的结构中还含有配位键,氯化铝的化学式为。
(3)设计一个更可靠的实验,证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体,你的实验是
。
18.已知BBr3的熔点是-46℃,KBr的熔点是734℃,试估计它们各属于哪一类晶体。
19.下图为甲烷晶体的晶胞,每个晶胞含有几个甲
烷分子?
此晶体在常温、常压下不能存在的原因
是什么?
【课后提升2】原子晶体班级学号姓名
1.构成原子晶体的微粒及作用力是()
A.原子、共价键B.分子、共价键
C.原子、分子间作用力D.分子、分子间作用力
2.下列晶体中由原子直接构成的单质有()
A.硫B.氦气C.金刚石D.金属镁
3.固体熔化时必须破坏非极性共价键的是()
A.冰B.晶体硅C.溴单质D.二氧化硅
4.第三周期元素形成的单质中,属于原子晶体的是()
A.金刚砂B.金刚石C.单晶硅D.二氧化碳
5.碳化硅的一种晶体(SiC)具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
下列三种晶体:
①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中,它们的熔点由高到低的顺序是()
A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③
6.1999年美国《科学》杂志报道:
在40GPa的高压下,用激光加热到1800K,人们成功制得了原子晶体CO2,下列对该物质的推断一定不正确的是()
A.该原子晶体中含有极性键B.该原子晶体易气化,可用作制冷材料
C.该原子晶体有很高的熔点、沸点D.该原子晶体硬度大,可用作耐磨材料
7.在60gSiO2晶体中,含有Si—O键的物质的量为()
A.1molB.2molC.3molD.4mol
8.下列物质的熔点均按由高到低的排列,其原因是由于键能由大到小排列的是()
A.铝、钠、干冰B.金刚石、碳化硅、晶体硅
C.碘化氢、溴化氢、氯化氢D.二氧化硅、二氧化碳、一氧化碳
9.在金刚石晶体的网状结构中,含有共价键形式的碳原子环,其中最小的碳环中的碳原子数和
C-C键之间的夹角是()
A.6个,1200B.6个,109.50C.5个,109.50D.5个,1200
10.下列说法正确的是()
A.124gP4含有的P-P键的个数为6NAB.12g石墨中含有的C-C键的个数为2NA
C.12g金刚石中含有的C-C键的个数为1.5NAD.60gSiO2中含Si-O键的个数为2NA
11.下列数据是对应物质的熔点(0C),据此做出的下列判断中错误的是()
Na2O
NaCl
AlF3
AlCl3
920
801
1291
190
BCl3
Al2O3
CO2
SiO2
-107
2073
-57
1723
A.铝的化合物的晶体中有的是离子晶体B.表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
12.《美国化学会志》报道,科学家以二氧化碳为碳源,金属钠为还原剂,在470℃、80MPa下合成出金刚石,具有深远意义。
下列说法不正确的是()
A.由二氧化碳合成金刚石是化学变化B.金刚石是碳的一种同位素
C.钠被氧化最终生成碳酸钠D.金刚石中只含有非极性共价键
13.北约轰炸南联盟时,大量投掷了石墨炸弹和贫铀炸弹,贫铀炸弹能穿透坦克和装甲车,下列有关说法不正确的是()
A.投掷石墨炸弹破坏供电系统B.投掷石墨炸弹使部队受到杀伤
C.投掷贫铀炸弹破坏机械化部队战斗力D.投掷贫铀炸弹造成放射性污染
14.右图是石英晶体平面示意图,它实际上是立体的网状结构,其中硅、氧原子数之比为,原硅酸根离子SiO44-的结构可表示为左图。
二聚硅酸根离子Si2O76-中,只有硅氧键,它的结构可表
示为。
15.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。
工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于________晶体(填晶体类型)。
(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构。
请写出氮化硅的化学式______________
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度得氮化硅。
反应得化学方程式为___________________________________________________________________。
16.C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构):
(1)C60、金刚石和石墨三者互为_____________。
A.同分异构体B.同素异形体C.同系物D.同位素
(2)固态时,C60属于________晶体(填“离子”、“原子”或“分子”)。
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似,1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_______NA个。
二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子。
二氧化硅的空间网状结构中,硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是_________________。
(4)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是_________________。
【课后提升3】综合练习班级学号姓名
1.下列说法中,正确的是()
A.冰溶化时,分子中H—O键发生断裂
B.原子晶体中,共价键的键长越短,通常熔点就越高
C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子的熔沸点就越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,则分子越稳定
2.金刚石和石墨两种晶体中,每个最小的碳环里所包含的碳原子数()
A.前者多B.后者多C.相等D.无法确定
3.分子晶体中如果不是由于分子本身形状的影响,它的晶体将取密堆积结构,原因是分子晶体中
A.分子间作用力无一定方向性B.占据晶格结点的微粒是原子()
C.化学键是共价键D.三者都是
4.氮化硼很难熔化,加热至3000℃方可气化,下列对氮化硼的叙述,不正确的是()
A.氮化硼是分子晶体B.氮化硼是原子晶体
C.氮化硼是离子晶体D.化学式为BN
5.分子晶体在通常情况下不具有的性质是()
A.晶体微粒是分子B.干燥或熔化时均能导电
C.晶体内微粒间以范德华力结合D.熔点和沸点一般低于原子晶体和离子晶体
6.有下列物质①白磷②金刚石③石墨④二氧化硅⑤甲烷⑥四氯化碳⑦单质硅⑧铵离子,其分子结构或晶体结构单元中存在正四面体的是()
A.除③外B.①②⑤⑥C.除③⑧外D.除③④⑦⑧
7.下列叙述中正确的是()
A.原子晶体中,共价键的键能越大,熔沸点越高
B.分子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定
C.分子晶体中,共价键的键能越大,熔沸点越高
D.原子晶体中,构成晶体的微粒一定是相同的原子
8.构成SiO2的化学键在性质上和构成CO2分子的共价键都是极性键所以()
A.SiO2和CO2都属于原子晶体B.SiO2和CO2都是分子晶体
C.前者是原子晶体,后者是分子晶体D.前者是分子晶体,后者是原子晶体
9.下列比较正确的是()
A.化学键的键能由大到小:
金刚石>碳化硅>硅>锗
B.熔沸点由高到低:
氯化钠>氧化铝>硅>二氧化碳
C.硬度由大到小:
C60>碳化硅>铁>氯化钠
D.导电性能由强到弱:
金>铜>石墨>二氧化碳
10.下表是某些原子晶体的熔点和硬度
原子晶体
金刚石
氮化硼
碳化硅
氧化铝
石英
硅
锗
熔点/℃
3900
3000
2700
2030
1710
1410
1211
硬度
10
9.5
9.5
9
7
6.5
6.0
分析表中的数据,判断下列叙述正确的是()
A.构成原子晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高
B.构成原子晶体的原子间的共价键越大,晶体的熔点越高
C.构成原子晶体的原子的半径越大,晶体的硬度越大
D.构成原子晶体的原子的半径越小,晶体的硬度越大
11.2003年美国《科学》杂志报道:
在超高压下,科学家用激光器将CO2加热到1800K,成功制得了类似石英的CO2原子晶体。
下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是()
A.晶体中C、O原子个数比为1:
2B.该晶体的熔点、沸点高,硬度大
C.晶体中C—O—C键角为180°D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
12.单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据回答:
(1)晶体硼的晶体类型属于__________晶体,理由是___________。
(2)已知晶体的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如下图),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角,每个顶角各有一个硼原子。
通过观察图形及推算,得出此基本结构单元是由__________个硼原子构成的,其中B—B键的键角为____________,共含有___________个B—B键。
13.溴化碘IBr是一种卤素互化物,它有很高的化学活性,有许多性质跟卤素单质很相似,它在常温、常压是深红色固体,熔点41℃,沸点116℃,固体溴化碘是________晶体,含有_________键。
14.
(1)二氧化硅晶体中,每个硅原子周围有________个氧原子,每个氧原子周围有________个硅原子,硅氧原子个数比为________。
(2)石墨晶体结构如图所示,每一层由无数个正六边形构成。
平均每个正六边形所占有的碳原子数目为________、
平均每个正六边形所占有的共价键数目为________。
【课后提升1】分子晶体参考答案
1.B2.B3.D4.BC
5.C6.D7.C8.BC9.A10.A11.C12.C13.B14.AB15.D
16.
晶体类型
分子晶体
结构
构成晶体的粒子
分子
粒子间的相互作用力
分子间作用力
性质
硬度
小
熔沸点
较低
导电性
固态熔融状态不导电
溶解性
相似相溶
17.分子
(2)
(3)在加压条件下加热至熔融,测其导电性,若导电,则是离子晶体,若不导电,则为分子晶体。
18.BBr3是分子晶体,KBr是离子晶体。
【课后提升2】原子晶体参考答案
1.A2.BC3.B4.C5.A6.B7.D8.A9.B10.A11.B12.B13.B
14.1:
2
【课后提升3】综合练习参考答案
1.B2.C3.A4.AC5.B6.A7.A8.C9.A10.BD11.C
12.
(1)原子;熔点高,硬度大,并且各数据均介于金刚石和晶体硅之间
(2)12;60°;30
13.分子晶体、极性键
14.
(1)4;2;1︰2
(2)2;3
【跟踪训练】
【思考与交流】第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要。
天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳五个CH4分子或1个游离H2O分子。
根据上述信息,完成下列小题:
1、下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是
A、两种都是极性分子B、两种都是非极性分子
C、CH4是极性分子,H2O是非极性分子D、H2O是极性分子,CH4是非极性分子
2、若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为
A、CH4·14H2OB、CH4·8H2OC、CH4·(23/3)H2OD、CH4·6H2O
3、若有一种“可燃冰”组成为CH4·5.75H2O的分子,则m(CH4):
m(H2O)=
4、若要从“可燃冰”中分离出
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