1、第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与原子晶体 目标与素养：1.通过生活中常见物质了解分子晶体和原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。(微观探析与模型认知)2.通过实验理解分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系。(宏观辨识与科学探究)自 主 预 习 探 新 知 一、分子晶体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。2分子晶体的物理性质(1)分子晶体熔、沸点 ，硬度 ，易升华。(2)分子晶体不导电。分子分子间作用力共价键较低很小3属于分子晶体的物质种类(1)所有 ，如 H
2、2O、NH3、CH4 等。(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。(3)部分 ，如 CO2、P4O10、SO2 等。(4)几乎所有的，如 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3 等。(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。非金属氢化物非金属氧化物酸4分子晶体的结构特征(1)分子密堆积大多数分子晶体的结构有如下特征：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有 个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。如 C60、干冰、I2、O2 等。(2)含有氢键的分子晶体，不属于分子密堆积。如冰等。125两种典型的分
3、子晶体的空间结构(1)冰结构：冰晶体中，水分子间主要通过 形成晶体。由于氢键具有一定的 ，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个 O 原子周围都有 个 H原子，其中两个 H 原子与 O 原子以 结合，另外两个 H 原子与 O 原子以 结合，使水分子间构成四面体骨架结构。氢键方向性4共价键氢键性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率 ，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间空隙减小，密度反而 ，超过 4 时，分子间距离加大，密度渐渐 。不高增大减小(2)干冰结构：CO2 分
4、子内存在 CO 共价键，分子间存在 ，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个 CO2 分子，每个面上也有一个 CO2 分子。每个 CO2 分子与 个 CO2 分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各 4 个或互相平行的三层上，每层上各 4 个)(如图所示)。范德华力12性质：硬度跟冰相似，熔点却比冰低得多；在常压下极易 ，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的 CO2 之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的。升华高二、原子晶体1结构特点及物理性质(1)构成微粒及作用力(2)立体构型：整块晶体是一个三维的共价键 结构，不存在 的小分子，是一个“巨分子”，又称 晶体。原子共价键网状单个
5、共价(3)物理性质原子晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点、硬度。结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长 ，键能越大，晶体的熔点越高。高大越短2常见的原子晶体(1)物质类别某些单质非金属化合物(2)金刚石的结构特点在晶体中每个碳原子以 个共价单键与相邻的 个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中 CCC 夹角为 ，碳原子采取了 杂化。最小环上有 个碳原子。晶体中碳原子个数与 CC 键数之比为 1412 12。四410928sp361判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能含共价键()(2)干冰、冰均为分子晶体，晶体结构相同()(3)原子晶体
6、中存在共价键，可能存在范德华力()(4)SiO2 是原子晶体，构成粒子为 Si、O 原子，且个数比为 12()答案(1)(2)(3)(4)2下列物质：CO2 冰 SiC 晶体硅 二氧化硅 H3PO4 O2 CH4 NaCl Cu(1)属于分子晶体的为_(填序号不同)。(2)属于原子晶体的为_。答案(1)(2)核 心 突 破 攻 重 难 1.原子晶体金刚石与 SiO2金刚石及其晶胞 二氧化硅分子晶体、原子晶体的空间结构(1)金刚石晶体中，每个 C 与另外 4 个 C 形成共价键，碳原子采取sp3 杂化，CCC 夹角是 10928，最小的环是 6 元环。每个 C 被 12个六元环共用。含有 1 m
7、ol C 的金刚石中形成的 CC 有 2 mol。在金刚石的晶胞中，内部的 C 在晶胞的体对角线的14处。每个晶胞含有 8 个 C。(2)SiO2 晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子成键，每个 O 原子与 2个 Si 原子成键，最小的环是 12 元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是 Si 原子。1 mol SiO2 晶体中含 SiO 键数目为 4NA，在 SiO2 晶体中 Si、O 原子均采取 sp3 杂化。(1)原子晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在；而分子晶体中存在真实的分子。(2)原子晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比，如 SiO
8、2 只是表示晶体中 Si 与 O 的原子个数比为 12。而分子晶体的化学式表示真实的组成。2分子晶体干冰和冰(1)干冰晶体中，每个 CO2 分子周围等距且紧邻的 CO2 分子有 12 个，属于分子密堆积。晶胞中含有 4 个 CO2 分子。同类晶体还有晶体 I2、晶体 O2 等。干冰的结构模型(晶胞)冰的结构模型(2)冰的结构模型中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接，含 1 mol H2O 的冰中，最多可形成 2 mol 氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有 8 个 H2O。1.钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育，再经打磨，能放射出闪烁的光芒。钻石就是经过打磨的金刚石，已知金刚石的
9、网状结构如图所示，由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个 CC 键间的夹角是()A6 个 120 B5 个 108C4 个 10928D6 个 10928D 根据金刚石的晶体结构特点可知，最小环上碳原子数为 6 个，每个碳原子与相连的 4 个碳原子形成小的正四面体，因而任意两个 CC 键夹角为 10928。2.干冰晶胞如图所示，即每 8 个 CO2 构成立方体，且在 6 个面的中心又各占据 1 个 CO2 分子。在每个 CO2 周围距离 22 a(其中 a 为立方体棱长)的 CO2 有()A4 个B8 个C12 个D6 个C 如题图，在每个 C
10、O2 周围距离 22 a 的 CO2，即为每个面心上的CO2 分子，共有 831212 个，故 C 正确。3HF 分子晶体、NH3 分子晶体与冰的结构极为相似，在 HF 分子晶体中，与 HF 分子距离最近的 HF 分子有几个()A3B4C5D12B 根据 HF 分子晶体与冰结构相似可知，每个 HF 分子周围有 4 个HF 分子与之距离最近，构成正四面体，故 B 项正确。1.原子晶体与分子晶体的比较晶体类型原子晶体分子晶体 组成微粒原子分子 微粒间作用力共价键分子间作用力 熔、沸点很高较低原子晶体与分子晶体的判断硬度很大较小溶解性一般不溶于各种溶剂部分溶于水 导电性不导电，个别为半导体不导电，部
11、分水溶液导电 熔化时破坏的作用力共价键分子间作用力2.判断原子晶体和分子晶体的方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断构成原子晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断原子晶体的熔点高，常在 1 000 以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。(3)依据晶体的导电性判断分子晶体为绝缘体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如 HCl。原子晶体多数为绝缘体，但晶体 Si、晶体 Ge 为半导体。(4)依据晶体的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。4下列各组晶体都属于化合物组成的分子晶体
12、是()AH2O、O3、CCl4BCCl4、(NH4)2S、H2O2CSO2、SiO2、CS2DP2O5、CO2、H3PO4答案 D5X 是核外电子数最少的元素，Y 是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于 Y，W 可以形成自然界中硬度最大的原子晶体。下列叙述错误的是()AWX4 是沼气的主要成分B固态 X2Y 是分子晶体CZW 是原子晶体DZY2 的熔点与 WY2 的相近D 氢原子的核外只有一个电子，X 为氢元素；地壳中含量前两位的元素是氧、硅，故 Y 和 Z 分别是氧和硅；金刚石是自然界中硬度最大的物质，W 元素是碳元素。SiO2 是原子晶体，CO2 为分子晶体，二者熔点差别很大。1
13、.不同类型的晶体熔、沸点：原子晶体分子晶体。2同一类型的晶体(1)分子晶体分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如 H2OH2TeH2SeH2S。分子晶体、原子晶体的熔点、沸点比较组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如 SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如 CON2，CH3OHCH3CH3。同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如 C2H6CH4，C2H
14、5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH。(2)原子晶体晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：CSi，则键长：CCCSiCSiSiSi，熔点：金刚石碳化硅晶体硅。6下列有关物质的熔点高低顺序正确的是()AHFHClHBrB金刚石碳化硅SiO2DH2OH2S，SO2SeO2D HCl、HBr、SO2、SeO2 均为组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔点越高。HF、H2O 分子
15、中均存在氢键，所以熔点出现“反常”现象。金刚石、碳化硅和晶体硅中，共价键键长：CC CSi CSi SiSi，共价键键长越短，键能越大，则原子晶体的熔点越高。所以三者的熔点由高到低的顺序是金刚石 碳化硅晶体硅。7现有两组物质的熔点数据如下表所示：A 组熔点/B 组熔点/金刚石3 550HF83晶体硅1 410HCl115晶体硼2 300HBr89二氧化硅1 710HI51根据表中数据回答下列问题：(1)A 组物质属于_晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是_。(2)B 组物质中 HF 熔点反常是由于_。(3)B 组晶体不可能具有的性质是_(填序号)。硬度小 水溶液能导电 固体能导电 液体状态能导
16、电解析 A 组物质熔点很高，应是原子晶体，原子晶体熔化时破坏的是共价键；B 组物质是分子晶体，且结构相似，一般是相对分子质量越大，熔点越高，HF 的相对分子质量最小但熔点比 HCl 高，出现反常的原因是HF 分子间存在氢键，HF 熔化时除了破坏分子间作用力外，还要破坏氢键，所需能量更高，因而熔点更高；分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。答案(1)原子 共价键(2)HF 分子间能形成氢键，熔化时需要消耗的能量更多(3)当 堂 达 标 提 素 养 1下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()SiO2 和 SO3 金刚石和白磷 CO2 和 SO2晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮硫黄和
17、单质碘A BCDC 属于分子晶体的有 SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于原子晶体的有 SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子构成，晶体中不存在化学键。2SiCl4 的分子结构与 CCl4 相似，对其进行下列推测不正确的是()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D常温、常压下 SiCl4 不是气体答案 B3我们可以将 SiO2 的晶体结构想象为：在晶体硅的 SiSi 键之间插入 O 原子。根据 SiO2 晶体结构图，下列说法不正确的是()A石英晶体中每个 Si 原子通过 SiO 极性
18、键与 4 个 O 原子作用B每个 O 原子通过 SiO 极性键与 2 个 Si 原子作用C石英晶体中 Si 原子与 O 原子的原子个数比为12，可用“SiO2”来表示石英的组成D在晶体中存在石英分子，故 SiO2 叫分子式D 晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点；SiO2 的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中 Si 原子与 O 原子的原子个数比为 12，“SiO2”仅表示石英的组成，没有单个的 SiO2 分子。4AB 型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是()ABCD
19、C 构成的晶体为在一维、二维或三维空间结构，且在空间中微粒通过化学键连接，故它们不可能是分子晶体；而都不能再以化学键与其他原子结合，故为分子晶体。5下表列出三种物质(晶体)的熔点。物质SiO2SiCl4SiF4熔点/1 71070.590.2简要解释熔点产生差异的原因：(1)SiO2 和 SiCl4：_；(2)SiCl4 和 SiF4：_。答案(1)SiO2 是原子晶体，微粒间作用力为共价键。SiCl4 是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故 SiO2 熔点高于 SiCl4(2)SiCl4 和 SiF4 均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故 SiCl4 熔点高于 SiF4课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!
