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1、成才之路 化学 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修3 第三章 晶体结构与性质 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 晶体结构与性质 第三章 第三章 晶体结构与性质 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 第二节 分子晶体与原子晶体 第三章 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 新情境激趣入题1 新知识预习探究2 新思维名师讲堂3 新考题随堂自测4 新提升达标作业5 新视点专家博客6 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 新情境激趣入题 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版
2、化学 选修3 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 你已经经知道，冰容易融化，干冰容易气化，碘晶体容易升华华。 那么，你知道这这些晶体为为什么具有上述的特殊性质吗质吗 ？它们们 的结结构是怎样样的呢？ 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 科学研究揭示，30亿亿年前，在地壳下200 km左右的地幔中处处 在高温、高压压岩浆浆中的碳元素，逐渐渐形成了具有正四面体结结 构的金刚刚石。火山爆发时发时 ，金刚刚石夹夹在岩浆浆中上升到接近地 表时时冷却，形成含有少量金刚刚石的原生矿矿床。金刚刚石具有诸诸 多不同凡响的优优良性质质：熔点高(3
3、 350 )，不导电导电 ，硬度极 高。这这些性质显质显 然是由金刚刚石的结结构决定的。那么，金刚刚石 具有怎样样的结结构呢？ 水晶是一种古老的宝石，晶体完好时时呈六棱柱钻头钻头 形。在水晶 中，原子是怎样样排列的呢？ 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 新知识预习探究 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 学习习目标标 1 分子晶体的定义义 由 _构成，相邻分子靠_相互吸引。 2 分子晶体特点：_。 3 常见见分子晶体分类类 (1)所有非金属的氢化物，如_ _等。 (2)部分非金属单质，如_ _等。 (3)部分非金属氧化物，如
4、_等。 分子分子间作用力 低熔点、易升华、硬度很小 水、硫化氢、氨、氯化氢、 甲烷 卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、 白磷(P4)、 C60 CO2、 P2O6、 P4O10、 SO2 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 (4)几乎所有的酸。 (5)绝大多数有机物。 4 构成分子晶体的作用力 包括_和 _。 5 分子晶体结结构特点 (1)_个紧邻的分子密堆积，如O2和 C60。 (2)冰的晶体：构成晶体的作用力是_(也存在_)，每个水分子周围只有_个紧邻的水分子 。特点：_密度最大。 (3)干冰：CO2的晶体。分子间存在_，性质特点是：_，工
5、 业上用作_。 范德华力氢键 12 氢键 范德华力4 4 范德华力 熔点低，易升华制冷剂 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 6 分子晶体与化学键键 (1)分子晶体中_存在范德华力，_存在化学键。 (2)除稀有气体分子构成的晶体以外，一般分子晶体中分子之间存在的作用力是_，分子内部原子之间存 在的作用力是_，范德华力能量_，共价键能量_。 7 原子晶体的定义义 原子都以_相结合，是三维的共价键_结构。 8 金刚刚石结结构： _空间结构，CCC夹角为_， _杂化。 一定不一定 范德华力 共价键较小较大 共价键 网状 正四面体网状 10928 sp3 第三章 第二
6、节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 特点：_。 _(填 “溶于”或 “不溶于”)一般的溶剂。 不能导电。 9 SiO2原子晶体： 制 _、玻璃、宝石、_、硅光电池、芯片和_等。 10 常见见的原子晶体 (1)某些非金属单质，如_等。 (2)某些非金属化合物，如_、 _等。 (3)某些氧化物，如_等。 硬度最大、熔点高不溶于 水泥单晶硅 光导纤维 硼、硅、锗、金刚石 碳化硅(SiC)氮化硼(BN) 水晶(SiO2) 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 1 结结合教材冰晶体结结构示意图图，分析水分子之间间的结结合力是 什么样样的？每个水分子周
7、围围有几个水分子相连连？ 提示：冰晶体中每个水分子通过氢键过氢键 与周围围4个水分子相连连， 平均每个水分子形成2个氢键氢键 。 2 结结合教材干冰结结构示意图图，分析每个CO2分子紧邻紧邻 几个CO2 分子？一个干冰晶胞中含几个CO2分子？ 提示：每个CO2分子紧邻紧邻 12个CO2分子，一个干冰晶胞中含4 个CO2分子。 自主探究 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 3 俗话说话说 “没有金刚钻刚钻 ，不揽揽瓷器活”，金刚钻刚钻 的成分是什么 ？为为什么它非常坚坚硬？ 提示：金刚钻刚钻 的成分是金刚刚石，它是原子晶体结结构。 4 已知金刚刚石晶体中键键角均
8、为为10928，利用数学知识识，在金 刚刚石晶体中，构成最小碳环环需要几个碳原子？ 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 5 结结合教材金刚刚石晶体结结构中晶胞示意图图分析，金刚刚石晶胞 共有多少个碳原子？每个晶胞实际拥实际拥 有几个碳原子？ 提示：18个碳原子，分布于立方体的8个顶顶点，6个面心和4个 体内。实际拥实际拥 有8个碳原子。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 新思维名师讲堂 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 教材点拨拨 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化
9、学 选修3 (3)部分非金属氧化物：CO2、 SO2、 N2O4、 P4O6、 P4O10等。 (4)几乎所有的无机酸：H2SO4、 HNO3、 H3PO4等。 (5)大多数有机物的晶体：乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 3 分子晶体物理性质质的共同点 (1)具有较低的熔点和沸点。 (2)硬度很小。 (3)在固态和熔融态时都不导电。 (4)一般极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 4 分子间间作用力与分子晶体熔、沸点的关系 (1)分子晶体要熔化、汽化都要克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化、汽化时需要的能量就越
10、多，物质的熔点 和沸点就越高。例如，氧气分子间作用力比氮气分子间作用力大，氧气沸点( 183 )比氮气沸点( 196 ) 高。 (2)由于分子间作用力很弱，克服分子间作用力使物质熔化、汽化所需要的能量较少，因此分子晶体具有较低的熔点、沸点 和较小的硬度。 (3)若分子晶体中分子之间存在氢键，在熔化或汽化时同样要破坏氢键，此时物质的熔点要高得多。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 5 氢键氢键 型晶体和冰的结结构 当 H原子与电负性大的X(N、 O、 F)原子形成共价键时，在H原子上有剩余的作用力，可与另一电负性大的Y(N 、 O、 F)原子形成一种“较强的、
11、具有方向性的范德华力”，如XHY中，XH是具有极性的共价键， 而 HY就是所谓的氢键。 氢键具有与共价键相似的方向性和饱和性，而键能却比共价键小，比范德华力大，因而氢键是一种特殊的键型。因为氢键的 键能介于一般共价键键能与范德华力之间，故其键长也介于一般的共价键键长与H和 Y两原子的范德华半径和之间。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 由于氢键具有一定的方向性，在分子之间形成氢键时，必然要对由这些分子堆积而成的晶体的构型发生重要的影响。在氢键 型晶体中，有的因为分子间氢键而连接成链状，有的连接为层状，有的则形成骨架型结构。 氢键具有方向性和饱和性，这是决定氢
12、键型晶体结构特殊性的主要因素。在分析氢键型晶体时，从氢键的特征入手 ，有利于认识这一类晶体的空间结构以及由此所表现出的一些特殊性质。比如在冰中，由于存在氢键，水分子之间的距离增 大，因而密度出现反常。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 上面是冰的结构示意图，从这种非常典型的氢键结构可以看出，氢键对于晶体结构的影响是很明显的。在整个冰的晶体结构 中，每个H原子都参与了氢键的形成，这是因为它服从“最大限度形成氢键原理”，尽可能多地形成氢键，可以最大限度地 降低体系的能量，以增强晶体结构的稳定性
13、。这样，每个O原子周围都有4个 H原子。由图可以看出，2个 H原子距O 原子较近，以共价键结合；另2个 H原子距O原子较远，是以氢键相连。O原子的配位数为4，为了形成稳定的四面体 形结构，水分子中原有的键角105也稍微扩张，使各键角都成为10928。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 冰的这种结构是比较疏松的，因此冰的密度比水的密度要小。当冰融化成水时，部分氢键遭破坏，而水中仍存在许多以氢键 缔合的分子集团，且不断地变动重组。由于这些缔合分子可以堆积得较为紧密，因而冰融化时体积反而缩小。另外，由冰的 这种晶体结构模型出发，就不难推想出雪花为六角形的基本内在因素。 6 分子晶体与化学键键 (1)分子晶体中一定存在范德华力，不一定存在化学键。 (2)除稀有气体分子构成的晶体外，一般分子晶体中分子之间存在的作用力是范德华力，分子内部之间存在的作用力是共价 键。 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 典例透析 第三章 第二节 成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 化学 选修3 回答下列问题： (1)下列有关干冰的说法正确的是( ) A在该晶胞中二氧化碳分子位于立方体的顶点和棱上 B在干冰晶体中，二氧化碳分子间存在范德华力和氢键 C在
