【教學(xué)課件】第2節(jié) 分子晶體與共價(jià)晶體 第3課時(shí) 示范課件

第3課時(shí)分子晶體與共價(jià)晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體溫故知新1.具有共價(jià)鍵的晶體叫做共價(jià)晶體，這種說(shuō)法對(duì)么？不對(duì)，像H2O、Cl2、CO2等分子都有共價(jià)鍵，它們的晶體卻是分子晶體。2.分子晶體和共價(jià)晶體中每個(gè)粒子周?chē)o鄰的粒子數(shù)都有12個(gè)，這種說(shuō)法對(duì)么？不對(duì)，分子晶體中多數(shù)滿(mǎn)足分子密堆積，而像H2O這樣存在分子間氫鍵的分子，需滿(mǎn)足氫鍵的方向性，緊鄰的水分子數(shù)只有4個(gè)。共價(jià)晶體需滿(mǎn)足共價(jià)鍵的方向性，緊鄰的原子數(shù)一定不會(huì)是12。三、分子晶體與共價(jià)晶體整合提高分子晶體與共價(jià)晶體的比較晶體類(lèi)型分子晶體共價(jià)晶體構(gòu)成粒子粒子間作用力是否存在分子熔化時(shí)破壞的作用力熔點(diǎn)熔點(diǎn)的比較方法晶體類(lèi)型分子晶體共價(jià)晶體構(gòu)成粒子分子原子粒子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵是否存在分子是否熔化時(shí)破壞的作用力分子間作用力共價(jià)鍵熔點(diǎn)較低很高熔點(diǎn)的比較方法相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔點(diǎn)越高；若有分子間氫鍵，熔點(diǎn)顯著提高原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高晶體類(lèi)型分子晶體共價(jià)晶體硬度溶解性導(dǎo)電性代表物三、分子晶體與共價(jià)晶體整合提高分子晶體與共價(jià)晶體的比較晶體類(lèi)型分子晶體共價(jià)晶體硬度較小很大溶解性相似相溶，取決于溶劑分子和溶質(zhì)分子是否有極性；溶質(zhì)與溶劑分子若能形成氫鍵，溶解度顯著增加一般難溶于溶劑導(dǎo)電性一般不導(dǎo)電一般不導(dǎo)電代表物H2O、Cl2、CO2金剛石、硅、碳化硅、二氧化硅典型例題例1.科研人員發(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，如圖所示。頂角和面心的原子是Ti，棱的中心和體心的原子是C，它的化學(xué)式是（

）A.TiC B.Ti13C14C.Ti4C7 D.Ti14C13

解析

本題要特別注意審題，圖示為一個(gè)團(tuán)簇分子，而非一個(gè)晶胞。因此在計(jì)算原子數(shù)量時(shí)無(wú)需乘以系數(shù)進(jìn)行平均。Ti的頂角8個(gè)加面心的6個(gè)，共14個(gè)，C的棱心12加體心的1個(gè)，共13個(gè)，故化學(xué)式為T(mén)i14C13。D典型例題例2.SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類(lèi)似，對(duì)其作出如下判斷：①SiCl4是分子晶體；②常溫常壓下SiCl4不是氣體；③SiCl4分子是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子；④SiCl4熔點(diǎn)高于CCl4。其中正確的是A.只有① B.只有①②C.只有②③ D.①②③④解析

由題意知SiCl4中Si為sp3雜化，SiCl4為正四面體的分子，因此①正確；Si-Cl鍵為極性鍵，四個(gè)Si-Cl鍵的矢量和為0，故它是非極性分子，③正確；SiCl4的相對(duì)分子量大于CCl4，范德華力更強(qiáng)，熔沸點(diǎn)更高，常溫常壓下CCl4是液體，故②④正確。D典型例題例3.如圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列說(shuō)法不正確的是：A.水分子間存在O-H···O作用力

B.冰中1個(gè)水分子通過(guò)氫鍵與4個(gè)水分子相連，冰中水分子與氫鍵的數(shù)目之比為1:4C.冰融化要破壞范德華力和氫鍵

D.液態(tài)水結(jié)成冰時(shí)體積變大與氫鍵具有方向性有關(guān)B典型例題解析

B項(xiàng)，由圖可知，冰中1個(gè)水分子通過(guò)氫鍵與4個(gè)水分子相連，其中兩個(gè)O-H與另兩個(gè)水分子的O形成氫鍵，自己O原子上的兩對(duì)孤對(duì)電子分別與另外兩個(gè)水分子的O-H形成氫鍵。由上可知，每個(gè)水分子周?chē)纬闪?個(gè)氫鍵，但是特別注意，這個(gè)氫鍵為兩個(gè)水分子共有，故每個(gè)水分子平均占有的氫鍵數(shù)為4×1/2=2個(gè)，因此冰中水分子與氫鍵的數(shù)目之比為1:2。典型例題例4.已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說(shuō)法不正確的是（

）A.該晶體屬于共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的碳碳鍵更牢固B.該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿(mǎn)足8電子結(jié)構(gòu)D.該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)D典型例題解析

A項(xiàng)，由構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合可知該晶體屬于共價(jià)晶體?；瘜W(xué)鍵比金剛石的碳碳鍵更牢固，可由兩個(gè)角度推知：一是宏觀(guān)性質(zhì)，硬度比金剛石還大，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，二是共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)，氮原子半徑小于碳原子，故C-N鍵鍵長(zhǎng)小于C-C鍵鍵長(zhǎng)，C-N鍵鍵能大于C-C鍵鍵能。B項(xiàng)和C項(xiàng)，碳和氮的價(jià)電子數(shù)分別為4、5，需共用4對(duì)、3對(duì)電子達(dá)到八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。而該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子（類(lèi)比SiO2）恰好滿(mǎn)足該條件。D項(xiàng)，晶體中存在C-N鍵，它是極性鍵。典型例題例5.解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系時(shí)，與化學(xué)鍵強(qiáng)弱無(wú)關(guān)的是（

）A.HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低C.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸點(diǎn)逐漸提高D.硅的熔、沸點(diǎn)小于金剛石的熔、沸點(diǎn)C典型例題解析

A項(xiàng)，鹵化氫受熱分解時(shí)，斷裂的化學(xué)鍵是H-X鍵，鹵原子半徑越大，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，越容易發(fā)生斷裂。B項(xiàng)，鹵化鈉均為由鈉離子和鹵離子組成，彼此靠離子鍵維系在一起，熔化時(shí)陰陽(yáng)離子要克服彼此的束縛，破壞的作用力是離子鍵。C項(xiàng)，鹵素單質(zhì)均為分子晶體，熔化沸騰破壞的是分子間作用力，與化學(xué)鍵強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。D項(xiàng)，硅和金剛石均為共價(jià)晶體，熔化沸騰破壞的是共價(jià)鍵，鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高。課堂練習(xí)1.下列物質(zhì)固態(tài)時(shí)，一定是分子晶體的是（

）A.非金屬氧化物

B.非金屬單質(zhì)C.金屬氧化物

D.非金屬氫化物D解析

解題思路：在相應(yīng)的物質(zhì)類(lèi)別中看能否舉出反例。A項(xiàng)，非金屬氧化物中如SiO2是共價(jià)晶體；B項(xiàng)，非金屬單質(zhì)中碳的單質(zhì)金剛石是共價(jià)晶體；C項(xiàng)，金屬氧化物如剛玉（Al2O3）是共價(jià)晶體；D項(xiàng)，所有非金屬氫化物都是分子晶體。課堂練習(xí)2.SiO2晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖所示。關(guān)于SiO2晶體的說(shuō)法中，不正確的是（

）A.1molSiO2晶體中含2molSi-O鍵

B.晶體中Si、O原子個(gè)數(shù)比為1:2C.晶體中Si、O原子最外電子均滿(mǎn)足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12A課堂練習(xí)解析

A項(xiàng)，1molSiO2中，有1molSi原子，由晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)Si與周?chē)?個(gè)O相連

，故有4個(gè)Si-O鍵，因此1molSiO2中有4molSi-O鍵；B項(xiàng)，晶體中Si、O兩種原子的個(gè)數(shù)比必定等于宏觀(guān)物質(zhì)化學(xué)式中Si、O的個(gè)數(shù)比為1:2，因宏觀(guān)微觀(guān)是統(tǒng)一的。C項(xiàng)，Si的價(jià)電子數(shù)為4，O為6，Si、O分別形成4個(gè)、2個(gè)共價(jià)鍵后，原子最外層均滿(mǎn)足8電子結(jié)構(gòu)；D項(xiàng)，晶體中最小的環(huán)由6個(gè)Si和6個(gè)O交替排列連接而成。課堂練習(xí)3.根據(jù)下列幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說(shuō)法中，不正確的是（

）A.SiCl4是分子晶體B.單質(zhì)B是共價(jià)晶體C.AlCl3加熱能升華D.單質(zhì)B熔化需破壞分子間作用力DAlCl3SiCl4單質(zhì)B熔點(diǎn)/℃190-682300沸點(diǎn)/℃182.7572500解析

AlCl3和SiCl4的熔、沸點(diǎn)較低，為分子晶體，單質(zhì)B的熔、沸點(diǎn)很高，為共價(jià)晶體，A項(xiàng)和B項(xiàng)正確。AlCl3的沸點(diǎn)低于熔點(diǎn)，故加熱時(shí)會(huì)直接升華。B為共價(jià)晶體，晶體中無(wú)分子，熔化時(shí)需破壞的作用力是共價(jià)鍵。課堂練習(xí)4.下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度。分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是（

）A.構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類(lèi)越多，晶體的熔點(diǎn)越高B.構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高C.構(gòu)成共價(jià)晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D.構(gòu)成共價(jià)晶體的原子的相對(duì)原子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大B共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度109.59.57.06.56.0課堂練習(xí)解析

A項(xiàng)，金剛石僅有碳原子一種，熔點(diǎn)比兩種原子的氮化硼和碳化硅都高，不正確；B項(xiàng)和C項(xiàng)，原子半徑自左向右逐漸減小，同主族自上而下逐漸增大。對(duì)于共價(jià)鍵來(lái)說(shuō)，一般鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越高，硬度越大，B與表中數(shù)據(jù)一致，B正確，C恰好相反，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，相對(duì)原子質(zhì)量Ge>Si>C，但硬度Ge最小，故錯(cuò)誤。共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度109.59.57.06.56.0課堂練習(xí)5.在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時(shí)，人們成功制得共價(jià)晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2共價(jià)晶體相似，下列說(shuō)法正確的是（

）A.共價(jià)晶體干冰易升華，可用作制冷劑B.共價(jià)晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)C.共價(jià)晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D.共價(jià)晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反應(yīng)E.1mol共價(jià)干冰中含有4molC-O鍵F.分子晶體CO2向共價(jià)晶體CO2的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化

BDEF課堂練習(xí)解析

A、B、C三項(xiàng)，共價(jià)晶體具有熔點(diǎn)高、硬度大的特征，因此其不易升華，不能做制冷劑，可以做耐磨材料。D項(xiàng)，SiO2作為酸性氧化物可與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，題干說(shuō)共價(jià)CO2的性質(zhì)與SiO2相似，因此推知共價(jià)晶體干冰也可以與氫氧化鈉反應(yīng)。E項(xiàng)，SiO2共價(jià)晶體中每個(gè)Si與4個(gè)O形成4個(gè)Si-O鍵，1molSiO2中含有4molSi-O鍵，題干說(shuō)共價(jià)CO2的結(jié)構(gòu)與SiO2相似，因此推知1mol共價(jià)晶體干冰中含有4molC-O鍵。F項(xiàng)，分子晶體CO2向共價(jià)晶體CO2的轉(zhuǎn)化過(guò)程中包含了CO2分子中碳氧雙鍵的斷裂和共價(jià)晶體CO2新的碳氧單鍵的形成，二者結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵不同，屬于化學(xué)轉(zhuǎn)化。課堂練習(xí)6.第IIIA、VA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。（1）在GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與_____個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)____________，GaN屬于______晶體。解析

題干說(shuō)GaN晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅類(lèi)似，因此類(lèi)比單晶硅作答GaN的結(jié)構(gòu)。單晶硅中每個(gè)Si原子與4個(gè)Si原子相連，與同一個(gè)Si原子相連的Si原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，單晶硅是共價(jià)晶體。4正四面體共價(jià)課堂練習(xí)6.第IIIA、VA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs