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1、第二章分子结构与性质 第一节晶体的常识 2课时 新课标人教版高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 学习目标 晶体的特征 类型晶体与非晶体的差异晶体形成的途径晶体的特性晶胞的概念晶胞中原子个数的计算 雪花晶体 食糖晶体 美丽的晶体 明矾晶体 单质硫 食盐晶体 一 晶体与非晶体 1 概念晶体 具有规则几何外形的固体非晶体 没有规则几何外形的固体2 分类 3 晶体与非晶体的本质差异 说明 1 晶体自范性的本质 是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象 2 晶体自范性的条件之一 生长速率适当 4 晶体形成的途径 熔融态物质凝固 气态物质冷却不经液态直接凝固 凝华 溶质从溶液中析出 5 晶体
2、的特性 有规则的几何外形有固定的熔沸点各向异性 强度 导热性 光学性质等 二 晶胞 1 定义 晶体中重复出现的最基本的结构单元 三种典型立方晶体结构 2 晶胞中原子个数的计算 立方晶胞 体心 1 面心 1 2 棱边 1 4 顶点 1 8 小结 晶胞对质点的占有率 例1 水的状态除了气 液和固态外 还有玻璃态 它是由液态水急速冷却到165k时形成的 玻璃态的水无固态形状 不存在晶体结构 且密度与普通液态水的密度相同 有关玻璃态水的叙述正确的是 A 水由液态变为玻璃态 体积缩小B 水由液态变为玻璃态 体积膨胀C 玻璃态是水的一种特殊状态D 玻璃态水是分子晶体 D D 石墨晶体的层状结构 层内为平面
3、正六边形结构 如图 试回答下列问题 1 图中平均每个正六边形占有C原子数为 个 占有的碳碳键数为 个 碳原子数目与碳碳化学键数目之比为 练习一 2 3 2 3 水晶石 平行六面体 无隙并置 例2 最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子 如右图所示 顶角和面心的原子是钛原子 棱的中心和体心的原子是碳原子 它的化学式是 Ti14C13 练习二 某物质的晶体中含A B C三种元素 其排列方式如图所示 其中前后两面心上的B原子未能画出 晶体中A B C的中原子个数之比依次为 A 1 3 1B 2 3 1C 2 2 1D 1 3 3 A 同学们再见 第二章分子结构与性质 第二节晶体和原子晶体 2
4、课时 新课标人教版高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 复习回忆 一 晶体与非晶体1 概念2 分类3 晶体与非晶体的本质差异4 晶体形成的途径5 晶体的特性二 晶胞 概念分子间以分子间作用力 范德华力 氢键 相结合的晶体叫分子晶体 构成分子晶体的粒子是分子 粒子间的相互作用是分子间作用力 一 分子晶体 碘晶体结构 分子晶体有哪些物理特性 为什么 思考与交流 由于分子间作用力很弱 所以分子晶体一般具有 较低的熔点和沸点 较小的硬度 一般都是绝缘体 熔融状态也不导电 2 分子晶体的物理特性 1 非金属氢化物 H2O H2S NH3 CH4 HX 2 酸 H2SO4 HNO3 H3PO4 3 部分非
5、金属单质 X2 O2 H2 S8 P4 C60 4 部分非金属氧化物 CO2 SO2 NO2 P4O6 P4O10 5 大多数有机物 乙醇 冰醋酸 蔗糖 3 典型的分子晶体 4 晶体分子结构特征 只有范德华力 无分子间氢键 分子密堆积 每个分子周围有12个紧邻的分子 如 C60 干冰 I2 O2 有分子间氢键 不具有分子密堆积特征 如 HF 冰 NH3 分子的密堆积 与每个分子距离最近的相同分子分子共有12个 干冰的晶体结构图 分子的密堆积 与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 冰中 个水分子周围有 个水分子 冰的结构 氢键具有方向性 分子的非密堆积 笼装化合物 CO2和SiO2的一些物
6、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 思考与交流 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体 构成原子晶体的粒子是原子 原子间以较强的共价键相结合 二 原子晶体 共价晶体 金刚石 对比分子晶体和原子晶体的数据 原子晶体有何物理特性 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 所以原子晶体的 1 熔点和沸点高 2 硬度大 3 一般不导电 4 且难溶于一些常见的溶剂 2 原子晶体的物理特性 3 常见的原子晶体某些非金属单质 金刚石 C 晶体硅 Si 晶体硼 B 晶体锗 Ge 等某些非金属化合物 碳化硅 SiC 晶体 氮化硼 BN
7、晶体某些氧化物 二氧化硅 SiO 晶体 Al2O3 109 28 金刚石的晶体结构示意图 共价键 180 109 28 Si O 二氧化硅的晶体结构示意图 共价键 解释 结构相似的原子晶体 原子半径越小 键长越短 键能越大 晶体熔点越高金刚石 碳化硅 晶体硅 交流与研讨 1 怎样从原子结构角度理解金刚石 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 莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准 1824年由德国矿物学家莫斯 FrederichMohs 首先提出 确定这一标准的方法是 用棱锥形金刚石钻针刻划所试矿物的表面而产生划痕 用测得的划痕的深度来表示硬度 资料莫氏
8、硬度 一种结晶形碳 有天然出产的矿物 铁黑色至深钢灰色 质软具滑腻感 可沾污手指成灰黑色 有金属光泽 六方晶系 成叶片状 鳞片状和致密块状 密度2 25g cm3 化学性质不活泼 具有耐腐蚀性 在空气或氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳 石墨可用作润滑剂 并用于制造坩锅 电极 铅笔芯等 知识拓展 石墨 石墨晶体结构 知识拓展 石墨 石墨 1 石墨为什么很软 2 石墨的熔沸点为什么很高 高于金刚石 3 石墨属于哪类晶体 为什么 石墨为层状结构 各层之间是范德华力结合 容易滑动 所以石墨很软 石墨各层均为平面网状结构 碳原子之间存在很强的共价键 大 键 故熔沸点很高 石墨为混合键型晶体 同学们再见 同
9、学们再见 第二章分子结构与性质 第三节金属晶体 2课时 新课标人教版高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 Ti 金属样品 一 金属共同的物理性质 容易导电 导热 有延展性 有金属光泽等 金属为什么具有这些共同性质呢 二 金属的结构 组成粒子 作用力 金属阳离子和自由电子 金属离子和自由电子之间的较强作用 金属键 电子气理论 金属晶体 通过金属键作用形成的单质晶体 金属键强弱判断 阳离子所带电荷多 半径小 金属键强 熔沸点高 讨论1 金属为什么易导电 在金属晶体中 存在着许多自由电子 这些自由电子的运动是没有一定方向的 但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动 因而形成电流 所以金属容易导电
10、 水溶液或熔融状态下 晶体状态 自由移动的离子 自由电子 比较离子晶体 金属晶体导电的区别 三 金属晶体的结构与金属性质的内在联系 1 金属晶体结构与金属导电性的关系 讨论2 金属为什么易导热 自由电子在运动时经常与金属离子碰撞 引起两者能量的交换 当金属某部分受热时 那个区域里的自由电子能量增加 运动速度加快 通过碰撞 把能量传给金属离子 金属容易导热 是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分 从而使整块金属达到相同的温度 2 金属晶体结构与金属导热性的关系 讨论3 金属为什么具有较好的延展性 原子晶体受外力作用时 原子间的位移必然导致共价键的断裂 因而难以锻压
11、成型 无延展性 而金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性 各原子层之间发生相对滑动以后 仍可保持这种相互作用 因而即使在外力作用下 发生形变也不易断裂 不同的金属在某些性质方面 如密度 硬度 熔点等又表现出很大差别 这与金属原子本身 晶体中原子的排列方式等因素有关 3 金属晶体结构与金属延展性的关系 金属的延展性 资料 金属之最 熔点最低的金属是 汞 熔点最高的金属是 钨 密度最小的金属是 锂 密度最大的金属是 锇 硬度最小的金属是 铯 硬度最大的金属是 铬 最活泼的金属是 铯 最稳定的金属是 金 延性最好的金属是 铂 展性最好的金属是 金 金属晶体的形成是因为晶体中存在 A
12、金属离子间的相互作用B 金属原子间的相互作用C 金属离子与自由电子间的相互作用D 金属原子与自由电子间的相互作用 课堂练习一 C 2 金属能导电的原因是 A 金属晶体中金属阳离子与自由电子间的相互作用较弱B 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C 金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D 金属晶体在外加电场作用下可失去电子 C 课堂练习二 下列叙述正确的是 A 任何晶体中 若含有阳离子也一定含有阴离子B 原子晶体中只含有共价键C 离子晶体中只含有离子键 不含有共价键D 分子晶体中只存在分子间作用力 不含有其他化学键 B 课堂练习三 为什么碱金属单质的熔沸点从上到下逐
13、渐降低 而卤素单质的熔沸点从上到下却升高 课堂练习四 金属晶体的原子平面堆积模型 金属晶体中的原子可堪称直径相等的小球 将等径园球在一平面上排列 有两种排布方式 按 a 图方式排列 园球周围剩余空隙最小 称为密置层 按 b 图方式排列 剩余的空隙较大 称为非密置层 a 非密置层 b 密置层 简单立方堆积 Po 金属晶体的原子空间堆积模型1 简单立方堆积 体心立方堆积 IA VB VIB 金属晶体的原子空间堆积模型2 体心立方堆积 六方密堆积 镁型 金属晶体的原子空间堆积模型3 六方堆积过程图 六方密堆积 面心立方 铜型 金属晶体的原子空间堆积模型4 面心立方紧密堆积堆积的过程 面心立方 六方密
14、堆积 金属晶体的四中堆积模型对比 石墨是层状结构的混合型晶体 同学们再见 第二章分子结构与性质 第四节离子晶体 2课时 新课标人教版高中化学选修3 第三章晶体结构与性质 明矾晶体 冰晶 蔗糖晶体 冰糖 胆矾 食盐晶体 晶体是通过结晶形成的具有规则几何外形的固体 一 晶体 复习回忆 分子间相互作用 范德瓦耳斯力 化学键 共价键 离子键 极性键 非极性键 配位键 离子键的形成 氯化钠的形成过程 布拉格父子测定 正负离子在空间有规则地周期排列形成的无限结构 思路 微粒 结合力 空间线形 面 体 无限 是否有单个小分子 球棍模型 食盐 晶体 的结构 观察与思考 氯化钠的晶体结构1 每个Na 周围的有
15、个Cl 每个Cl 周围有 个Na 2 最小的立方体平均含有 Na 和 个Cl 观察与思考 氯化钠的晶体结构2 最小的立方体平均含有 Na 和 个Cl 3 氯化钠晶体的晶胞如图 该晶胞中Na 和Cl 的个数分别为 A 1 1B 2 2C 4 4D 13 14 观察与思考 在氯化钠晶体中 与一个Na 距离最小且相等的其它Na 有 个 归纳与小结 用均摊法确定晶体的化学式体心原子 完全属于该晶胞 每个晶胞的占有值为1面心原子 属于两个晶胞共有 每个晶胞平均占有它的1 2棱上原子 属于四个晶胞共有 每个晶胞平均占有它的1 4顶点原子 属于八个晶胞共有 每个晶胞平均占有它的1 8 假设某氯化钠纳米颗粒的
16、大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同 则这种纳米颗粒的表面微粒数与总微粒数的比值为 巩固与拓展 练习2 氯化钠晶体中Na 和Cl 的核间距离为acm 摩尔质量为Mg mol 1 密度为 g cm 3则阿伏加德罗常数的值NA可表示为 巩固 测知NaCl晶体的的密度为 g cm 3 则其晶体中离子间的平均距离为 观察与思考 氯化铯中铯离子与氯离子的排列方式 离子晶体 阴阳离子通过离子键结合而成的晶体 1 离子晶体是否存在分子2 化学式表示的意义 分析与思考 常见离子晶体的熔点 NaCl808 CKCl772 CRbCl717 CCsCl645 CKBr734 C 离子晶体的性质 构成微粒 阴 阳离子相互作用 离子键性质特点 熔沸点高 硬度大 是电解质 判断离子晶体的依据 化学变化中一定有化学键被破坏 如果化学键被破坏 是否一定发生化学反应 思考与讨论 当受外力时离子键被破坏 判断晶体是否是离子晶体方法 1 微粒的种类和微粒间的结合方式 2 从物质的性质和构成元素的种类作定性判断 归纳与小结 1 几何因素 正负离子的半径比 r r 2 电荷因素 正负离子的电荷比CaF2晶体中正离子配位
