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2020化学同步导学人教选修三课件:第三章 晶体结构与性质 第二节 第1课时 .ppt

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资源描述

1、明确学习目标 1.了解分子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。2.理解分子晶体的晶体类型与性质的关系。23 学生自主学习一、分子晶体及其物理性质1分子晶体的概念及粒子间的相互作用力(1)概念:只含_的晶体称为分子晶体。(2)粒子间的相互作用力:分子晶体内相邻分子间以_相互吸引,分子内原子之间以_结合。特别提醒:分子晶体熔化时,只破坏分子间作用力不破坏化学键。01 分子02 分子间作用力03 共价键2常见的分子晶体及其物理性质(1)常见的分子晶体所有_,如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等。部分_,如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60、稀有气体等。部分_氧化物,

2、如 CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10 等。几乎所有的_,如 H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3 等。绝大多数_的晶体,如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。04 非金属氢化物05 非金属单质06 非金属07 酸08 有机物(2)物 理 性 质:分 子 晶 体 熔 点 较 _,易 升 华,硬 度 较_。二、常见分子晶体的结构特征09 低10 小(1)干冰每个晶胞中有_个 CO2分子,_个原子。每个 CO2分子周围等距离紧邻的 CO2分子数为_个。(2)冰水分子之间的作用力有_,但主要是_。由于_的方向性,使四面体中心的每个水分子与四面体顶角的_个相邻的水分子相互吸引。01 402

3、1203 1204 范德华力和氢键05 氢键06 氢键07 41为何分子晶体的熔点低?提示:因为构成晶体的微粒是分子,分子之间以分子间作用力(主要是范德华力)相结合,范德华力远小于化学键的作用。提示 2干冰晶胞中拥有的分子数、每个二氧化碳分子等距离紧邻的 CO2 分子数分别是多少?提示:每个晶胞中有 4 个 CO2 分子,每个 CO2 分子周围等距离紧邻的CO2 分子有 12 个。提示 23 课堂互动探究一、分子晶体及其物理性质1分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用2分子晶体熔点的比较(1)结构相似,分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔点逐渐升高。例如,

4、常温下 Cl2 为气态,Br2为液态,而 I2 为固态;CO2 为气态,而 CS2 为液态。(2)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体,其熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高,如 CO 的熔点比 N2的熔点高。(3)组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体,相对分子质量相同,一般支链越多,分子间相互作用越弱,熔点越低,如熔点:正戊烷异戊烷新戊烷。(4)少数以氢键作用形成的分子晶体,比一般的分子晶体的熔点高,如含有 HF、HO、HN 等共价键的分子间可以形成氢键,所以 HF、H2O、NH3、醇、羧酸、糖等物质的熔点较高。即时练1下列晶体由原子直接构成,且属于分子晶体

5、的是()A固态氢B固态氖C磷D三氧化硫答案 B答案 2SiCl4 的分子结构与 CCl4 相似,对其进行的下列推测中不正确的是()ASiCl4 晶体是分子晶体B常温、常压下 SiCl4 是气体CSiCl4 的分子是由极性键形成的非极性分子DSiCl4 的熔点高于 CCl4答案 B答案 解析 由于 SiCl4 具有分子结构,所以属于分子晶体;在常温、常压下SiCl4 是液体;SiCl4是正四面体结构,是含极性键的非极性分子。在 SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于 CCl4的相对分子质量,所以 SiCl4的分子间作用力比 CCl4 的大,熔点比 CCl4的高

6、。解析 二、分子晶体的结构特征1干冰分子间作用力仅有范德华力下图表示的是 CO2 晶体晶胞的结构。由图可知,CO2 晶体的晶胞是 1 个面心立方结构,立方体的每个顶点上有 1 个 CO2 分子,6 个面心还有 6 个 CO2分子,每个 CO2分子周围离该分子距离最近且相等的 CO2分子有 12 个(同层4 个,上层 4 个,下层 4 个),每个晶胞从 CO2 晶体中分享到 4 个 CO2 分子,无数个这样的晶胞在空间“无隙并置”形成了 CO2 晶体。2冰冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键,冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。如下图所示,由于氢键具有一定的方向性,每个水分子与周围 4

7、个水分子结合,4 个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。这样,每个水分子中的每个氧原子周围都有 4 个氢原子,氧原子与其中的 2 个氢原子通过共价键结合,因此它们之间的距离较近一些,而与属于其他水分子的另外 2 个氢原子靠氢键结合在一起,在这种排列中,分子的间距比较大,有很多空隙,比较松散。因此,液态水变成固态,即水凝固成冰、雪、霜时,密度变小。3分子密堆积与分子非密堆积的比较即时练3如图为冰的一种骨架形式,以此为单位向空间延伸,请问该冰中的每个水分子有几个氢键()A2B4C8D12答案 A答案 解析 每个水分子与 4 个方向的 4 个水分子形成 4 个氢键,每个氢键为2 个水分子共用

8、,故其氢键个数为 4122。解析 4如图为干冰的晶体结构示意图。(1)通过观察分析,每个 CO2 分子周围紧邻等距离的 CO2 分子有_个,有_种取向不同的 CO2 分子。将 CO2分子视作质点,设晶胞边长为 a pm,则紧邻的两个 CO2 分子的距离为_pm。(2)在冰晶体中,水分子之间的主要作用力是_,还有_,由于该主要作用力与共价键一样具有_性,故 1 个水分子周围只有_个紧邻的水分子,这些水分子位于_的顶点。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率_(填“较高”或“较低”),故冰的密度比水的密度要_(填“大”或“小”)。答案(1)12 4 22 a(2)氢键 范德华力 方向 4 四面体

9、 较低 小答案 解析 观察并分析干冰和冰的晶体结构,可知在干冰晶体中,CO2 分子排列为面心立方堆积,顶点为一种取向,三对平行面分别为三种不同取向。离顶点的 CO2分子最近的是面心的分子,两者的距离为面对角线的一半,即22 a pm。每个 CO2分子周围紧邻且等距离的 CO2分子共有 12 个。在冰晶体中,水分子间的主要作用力是氢键,氢键具有方向性,1 个水分子周围只有 4个紧邻的水分子,使冰晶体中水分子的空间利用率较低,分子的间距较大,结构中有许多空隙,造成冰的密度小于水的密度。解析 本课归纳总结 23 学习效果检测学习效果检测1分子晶体具有某些特征的本质原因是()A组成晶体的基本微粒是分子

10、B熔融时不导电C基本构成微粒间以分子间作用力相结合D熔点一般比较低答案 C答案 2下列关于分子晶体的说法正确的是()A干冰汽化时,分子内共价键被破坏B稀有气体元素组成的晶体中存在非极性键C水汽化时分子间距离增大D白磷熔化时,分子间氢键被破坏解析 干冰汽化,只是由 CO2固体变成 CO2 气体,改变的是 CO2的分子间距离和分子间作用力,与分子内的共价键无关,A 错误;稀有气体元素组成的晶体是原子间通过范德华力结合而成,不存在化学键,B 错误;白磷中不存在氢键,D 错误。解析 答案 C答案 3下列有关冰和干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B冰是由氢键和范德华力形成的晶体

11、,每个水分子周围有 4 个紧邻的水分子C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,一个分子周围有 12 个紧邻的分子答案 A答案 解析 A 项,干冰是由分子密堆积形成的晶体,冰晶体中水分子间采取非紧密堆积的方式,错误;B 项,冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,故每个水分子周围只有 4 个紧邻的水分子,正确;C 项,干冰熔化只需克服范德华力,冰融化需要克服范德华力和氢键,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,而且常压下易升华,正确;D 项,干冰晶体中 CO2分子间作用力只是范德华力,分子采取紧密堆积,一个分子周围有 12 个紧邻的分子,正确。解析 4.德国和美国科学家首次制出了 20 个碳原子组成的空气笼状分子 C20,该笼状结构是由多个正五边形构成的,请回答:(1)C20 分子中共有_个正五边形;共有_条棱边。C20 晶体属于_(填晶体类型)。(2)固 体 C60 与 C20 相 比 较,熔 点 较 高 的 应 为 _,理 由 是_。解析 设 C20分子中有 x 个正五边形,x51320,x12;CC 键数目为 1251230,即 30 条棱边。解析 答案(1)12 30 分子晶体(2)C60 结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高答案 23 课时作业点击进入PPT课件

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