人教版高中化学选修3课件第三章晶体结构与性质第二节第2课时
高中化学新教材同步选择性必修第二册第3章第二节第2课时:共价晶体
第2课时共价晶体[核心素养发展目标] 1.能辨识常见的共价晶体,并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响。
2.能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体,并能利用均摊法对晶胞进行分析。
一、共价晶体的概念及其性质1.共价晶体的结构特点及物理性质(1)概念相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。
(2)构成微粒及微粒间作用(3)物理性质①共价晶体中,由于各原子均以强的共价键相结合,因此一般熔点很高,硬度很大,难溶于常见溶剂,一般不导电。
②结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。
2.常见共价晶体及物质类别(1)某些单质:如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。
(2)某些非金属化合物:如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
(3)极少数金属氧化物,如刚玉(α-Al2O3)等。
(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体()(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体()(3)共价晶体在固态或熔化时均不导电()(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高,故常温时不与其他物质反应()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1.怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。
提示从碳到硅,核电荷数增大,电子层数增多,原子半径增大,C—C、C—Si、Si—Si的键长依次增大,键长越短,共价键越牢固,共价晶体熔化时破坏的是共价键,而键能大小是C—C>C—Si>Si—Si,所以,金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。
2.下表是某些共价晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙述正确的是()共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211硬度109.59.57 6.5 6.0①构成共价晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大,晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大A.①②B.③④C.①③D.②④答案D解析共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键,构成共价晶体的原子半径越小,键长越短,键能越大,对应共价晶体的熔、沸点越高,硬度越大。
人教版高中化学选修3-物质结构与性质--第二节-原子结构与元素的性质(第2课时)省公开课获奖课件说课
选修3 物质构造与性质 第一章 原子构造与性质 第二节 原子构造与元素旳性质 第2课时
2024/10/5
1
元素周期律
【教学目旳】
能说出元素电离能、电负性旳涵义, 能应用元素旳电离能阐明元素旳某些 性质。
2024/10/5
2
元素周期律
二、元素周期律
1.定义
元素旳性质随( 核电荷数 )旳递增发生周
3、已知在200C 1mol Na失去1 mol电子需吸收650kJ能
× 量,则其第一电离能为650KJ/mol。 × 4、Ge旳电负性为1.8,则其是经典旳非金属
5、气态O原子旳电子排布为:
× 6、 半径:K+>Cl-
×
√ 7、酸性 HClO4>H2SO4 ,碱性:NaOH > Mg(OH)2
8、第一周期有2*12=2,第二周期有2*22=8,则第五周
D.钾旳第一电离能比镁旳第一电离能大.
K〈Na〈Mg
2024/10/5
16
元素周期律
2、在下面旳电子构造中,第一电离能最小旳
原子可能是 ( C )
A.ns2np3
B.ns2np5
C.ns2np4
D.ns2np6
2024/10/5
17
元素周期律
(三)电负性(阅读课本P18)
1、基本概念
化学键:元素相互化合,相邻旳原子之间产生旳 强烈旳化学作用力,形象地叫做化学键。
(第ⅡA元素和第ⅤA元素旳反常现象怎样解释?) ⅤA半充斥、 ⅡA全充斥构造
2)同主族旳元素自上而下第一电离能逐渐降低。
2024/10/5
12
元素周期律
3、电离能旳意义:
人教版高中化学选修3 物质结构与性质 第三章 第三节 金属晶体(第2课时)
2014年7月30日星期三
11
金属晶体的原子堆积模型
三维空间里非密置层的 金属原子的堆积方式
(1) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球的球心
2014年7月30日星期三
(2) 第二层小球的球心 正对着 第一层小球形成的空穴
12
金属晶体的原子堆积模型
(1)简单立方堆积
Po
简 单 立 方 晶 胞
2014年7月30日星期三 13
金属晶体的原子堆积模型
石墨是层状结构的混合型晶体
2014年7月30日星期三
41
金属晶体的原子堆积模型
思考题
(1)六方紧密堆积的晶胞中: 金属原子的半径r与六棱柱的边长a、高h有什么 关系? (2)面心立方紧密堆积的晶胞中: 金属原子的半径r与正方体的边长a有什么关系?
2014年7月30日星期三
42
( 1) ABAB… 堆积方式
2014年7月30日星期三
( 2) ABCABC… 堆积方式
25
金属晶体的原子堆积模型
俯视图
1 6 2 3 4
1 6
2
3 4
5
5
A
B
第二层小球的球心对准第一层的 1、3、5 位 (▽)或对准 2、4、6 位(△)。 关键是第三层,对第一、二层来说,第三层可 以有两种最紧密的堆积方式。
上下层各4
6 7 2 3
2014年7月30日星期三
19
金属晶体的原子堆积模型
②金属原子半径 r 与正方体边长 a 的关系:
b a
a a
2a
a
2a
b = 3a b = 4 r 3a=4r
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金属晶体的原子堆积模型
人教版高中化学选修三《物质结构与性质》优质课件【全套】
1926年,奥地利物理学家薛定谔等 以量子力学为基础提出电子云模型
质子(正电) 原子核 原子 (正电) 中子(不带电)
不显 电性 核外电子 分层排布
(负电) 与物质化学性质密切相关
学与问
核外电子是怎样排布的?
二、能层与能级
1、能层
电子层
能层名称 一 二 三 四 五 六 七 能层符号 K L M N O P Q
N
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
能级 电子 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14
数
能层 2 8 电子
18
32
数 2n2 2n2
2n2
2n2
三、构造原理与电子排布式
1、构造原理
多电子基态原子的电子按能级交错的形式排布
电子排布顺序 1s
→ 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → → 5s → 4d → 5p → → 6s → 4f → 5d → 6p……
一、开天辟地——原子的诞生
1、原子的诞生
宇宙大爆炸2小时:大量氢原子、少量氦原子 极少量锂原子
140亿年后的今天: 氢原子占88.6% 氦原子为氢原子数1/8 其他原球中的元素
绝大多数为金属元素 包括稀有气体在内的非金属仅22种 地壳中含量在前五位:O、Si、Al、Fe、Ca
22 钛 Ti 1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2
序数 名称 符号 K
L
M
N
1 氢 H 1s1
2 氦 He 1s2
3 锂 Li 1s2 2s1
4 铍 Be 1s2 2s2
5
硼
B 1s2 2s22p1
6
第三章第二节分子晶体与共价晶体第二课时-2024-2025学年高中化学选择性必修二课件
3.常见的共价晶体 (1)部分单质。
以碳为中心
金刚石、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge) 和灰锡(Sn)等。 (2)部分非金属化合物。
碳化硅(SiC,俗称金刚砂)、二氧化硅
(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等 (3)极少数金属氧化物。
刚玉(Al2O3)等 近年来以Si3N4 为基础,用Al取代部分 Si,用O取代部分N而获得结构多样化的 陶瓷,用于制造LED发光材料。
(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC) (3)与第ⅣA族 相 邻 的元素间根,如BN、GaAs等也可形成与金刚石 结构相似的晶体。
金刚石
晶体硅
SiC
GaAs
(2)二氧化硅晶体
①SiO2在自然界分布: SiO2是自然界含量最高的二元氧化物,熔点1713 ℃, 有多种结构 ,最常见的是低温石英。遍布河岸的黄沙、带状的石英矿脉、 花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都低温石英。
√ 类型。( ) × (6)SiO2是二氧化硅的分子式。( )
5.共价晶体的结构特征
(1)金刚石晶体
天然金刚石呈 现多面体外形
金刚石的结构
金刚石的晶胞
金刚石晶体的结构特点
①每个碳与相邻_4__个碳以 共__价__键__键结合, 形成__正__四__面__体__结构。键角为1__0_9_°__2_8_'.每个碳 原子都采取_s_p_3_杂__化_。 ②晶体中最小的碳环由__6_个碳组成,且_不__在__ 同一平面内;
碳原子 硅原子
(4)依据导电性判断。 分子晶体为非导体,但部分溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体 硅、锗是半导体。 (5)依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等,常见的共价晶体化合 物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等; 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、 非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 (6)依据物质的状态判断 一般常温常压下,呈气态或液态的单质与化合物,在固态时属于分子晶体。
高中化学第3章晶体结构与性质第2节分子晶体与共价晶体第2课时共价晶体课时作业新人教版选择性必修2
第三章 第二节 第2课时一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1.碳化硅(SiC)俗称金刚砂,与金刚石具有相似的晶体结构,硬度为9.5,熔点为 2 700 ℃,其晶胞结构如图所示。
下列说法错误的是( C )A .SiC 晶体中碳原子和硅原子均采用sp 3杂化B .距离硅原子最近的硅原子数为12C .金刚石的熔点低于2 700 ℃D .若晶胞参数为a pm ,则该晶体的密度为1606.02×10-7a3 g·cm -3 解析:SiC 晶体中碳原子周围有4个硅原子,而硅原子有4个碳原子,均采用sp 3杂化,A 正确;在SiC 中距离硅原子最近的硅原子数为与距离碳原子最近的碳原子数是一样的,而距离碳原子最近的碳原子数和干冰中二氧化碳的配位数是一样的,所以是12个,B 正确;共价键的键长越短,键能越大,熔沸点越高,C —C 键键长比Si —Si 键键长短,金刚石的熔点高于2 700 ℃,C 错误;碳原子位于晶胞的顶点和面心,个数为4,硅原子位于体内,个数为4,若晶胞参数为a pm ,则该晶体的密度为160 g N A ×a 3×10-30cm 3=1606.02×10-7a 3g·cm -3,D 正确。
故选C 。
2.下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是( A )A .金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体B .金刚石晶胞中含有6个碳原子C .60 g SiO 2晶体中所含共价键数目为6N A (N A 是阿伏加德罗常数的值)D .金刚石晶体熔化时破坏共价键,二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力解析:金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体,A 项符合题意;金刚石的晶胞中含有碳原子数为8×18+6×12+4=8个,B 项不符合题意;60 g SiO 2晶体的物质的量为 1 mol,1 mol Si 原子与4 mol O 原子形成4 mol 硅氧键,1 mol O 原子与2 mol Si 原子形成2 mol硅氧键,故1 mol SiO2中含4 mol硅氧键,即共价键数为4N A,C项不符合题意;二氧化硅晶体属于共价晶体,熔化时破坏共价键,D项不符合题意。
人教版高中化学选择性必修二第3章晶体结构与性质第1节第2课时晶胞晶体结构的测定课件
。
。
解析:(1)由题图可知,该晶胞中 N(Cu)=8×+8×=3,N(Ba)=2,
N(Y)=1,N(O)=12× +8× =7,
则钇钡铜氧的化学式为 YBa2Cu3O7。
(2)根据题中各元素的化合价,以及化合物中各元素的正负化
合价的代数和为零可知,+2价铜与+3价铜的化合价之和为7,
于体心,数目为 1,化学式为 XY3Z,D 项正确。
2.最近发现一种由R、Q、T三种原子构成的气态团簇分子,
其分子模型如图所示,则该分子的化学式为(
)。
A.RQT
C.RQ3T
答案:D
B.RQ2T
D.R8Q6T
二、晶体结构的测定
1.测定晶体结构最常用的仪器是 X射线衍射仪 。当单
一波长X射线通过晶体时,X射线和晶体中的电子相互作用,会
确;B 项中,晶胞中含有 X、Y 的个数比为 1∶(8×)=1∶1,化学式
为 XY,B 项错误;C 项中,晶胞中含有 X 的数目为 4×+1=,晶胞
中含有 Y 的数目为 4× = ,化学式为 X3Y,C 项正确;D 项中,晶
胞中含有 X 的数目为 8×=1,晶胞中含有 Y 的数目为 6×=3,Z 位
(1)晶胞是晶体的最小重复单元。( √ )
(2)不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同。( × )
(3)晶胞中的任何一个粒子都只属于该晶胞。( × )
微训练 1.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单
元的排列方式,图中:○—X,·—Y,⊗—Z。其中对应的化学式
高中化学第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体选择性必修第二册第二册化学
能导电,如HCl
溶解性 相似相溶
难溶于一般溶剂
影响熔点高 分子间作用力的强弱
低的因素
12/11/2021
共价键的强弱
第二十三页,共四十页。
随堂检测
课堂篇素养提升
(1)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大? 提示:冰中水分子间除了范德华力外还有氢键作用,而干冰中CO2分子间
只有范德华力,所以冰的熔点比干冰高。由于水分子间形成的氢键具有方 向性,导致冰晶体不具有分子密堆积特征,晶体中有较大的空隙,所以相同状
况下冰的密度较小。由于干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体,所以干
12/11/2021
第二十一页,共四十页。
课堂篇素养提升
探究(tànjiū)1
探究(tànjiū)2
素养(sùyǎng)
脉络
随堂检测
深化拓展
1.分子晶体与共价晶体的比较
晶体类型
定义
构成微粒 微粒间的 作用力
12/11/2021
分子晶体
共价晶体
相邻分子通过分子间作用力结 合形成的晶体
相邻原子间以共价键 结合而形成的三维网 状结构的晶体
探究(tànjiū)1
探究(tànjiū)2
素养(sùyǎng)
脉络
分子晶体与共价晶体的比较
问题探究
随堂检测
课堂篇素养提升
(1)分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型,判断共价晶体的化学式是否可以
代表其分子式?
提示:不能。因为共价晶体是一个三维的空间网状结构,晶体中无小分子存在。
12/11/21
第二十页,共四十页。
很大?
提示:CO2的晶体是分子晶体,晶体中CO2分子之间通过范德华力相结合,每 个CO2分子是由一个碳原子和两个氧原子构成的。SiO2是原子晶体,硅
人教版高中化学选修3课件-金属晶体
知识点二
金属晶体的结构
1.金属晶体的原子堆积模型
2.晶胞中原子的空间利用率的计算方法 (1)以面心立方晶胞为例,求晶胞中原子的空间利用率
图乙是面心立方晶胞的结构剖面图,晶胞的面对角线为金 属原子半径的 4 倍。设金属原子的半径为 R,则晶胞的面对角线 为 4R,晶胞立方体的体积为(2 2R)3。每个面心立方晶胞中实际 含有 4 个金属原子,4 个金属原子的体积为 4×43πR3,因此晶胞 中原子的空间利用率为42×432πRR33×100%=74%。
Hale Waihona Puke ①该晶胞“实际”拥有的铜原子是____4____个。
②该晶胞称为_____C___(填序号)。
A.立方晶胞
B.体心立方晶胞
C.面心立方晶胞 D.简单立方晶胞
③此晶胞立方体的边长为 a cm, Cu 的相对原子质量为 64, 金属铜的密度为 ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数为___ρ2_·5a_63__m_o_l_-_1(用
1金属晶体在受外力作用下,各层之间发生相对滑动,但 金属键并没有被破坏。
2金属晶体中只有金属阳离子,无阴离子。 3原子晶体的熔点不一定都比金属晶体的高,如金属钨的 熔点就高于一般的原子晶体。 4分子晶体的熔点不一定都比金属晶体的低,如汞常温下 是液体,熔点很低。
1.晶体中有阳离子,一定有阴离子吗?反之, 晶体中有阴离子,一定有阳离子吗?
(4)颜色/光泽——自由电子吸收所有频率光释放一定频率光 由于金属原子以最紧密堆积状态排列,内部存在自由电子, 所以当光辐射到它的表面上时,自由电子可以吸收所有频率的 光,然后很快释放出各种频率的光,这就使得绝大多数金属呈 现银灰色以至银白色光泽,金属能反射照射到其表面的光而具 有光泽。而金属在粉末状态时,金属的晶面取向杂乱,晶格排 列不规则,吸收可见光后辐射不出去,所以金属粉末常呈暗灰 色或黑色。
高二化学选修晶体结构与性质全章
钠、锌晶胞都是:8×1/8+1=2; 碘:(8×1/8+6×1/2)×2=8; 金刚石:8×1/8+6×1/2+4=8。
◆
典例分析 例:2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了 金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是 该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱 柱,且棱柱的上下底面还各有1个镁原子,6个硼 原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为
◆
6、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小重复单元(晶 胞)的结构.请回答: (1)该化合物的化学式为_C_a_T_i_O_3_. (2)在该化合物晶体中,与某个钛离 子距离最近且相等的其他钛离子共
有____6______个.
(3)设该化合物的相对分子质量为M, 密度为 ag / cm3 阿伏加德罗常数为
氧(O2)的晶体结构
碳60的晶胞
(与每个分子距离最近的相同分子共有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1个水分子周围有4个水分子
冰的结构
4、晶体结构特征
(1)密堆积 只有范德华力,无分子间氢键——分子
密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12 个紧邻的分子,如:C60、干冰 、I2、O2。 (2)非密堆积
NA,则晶体中钙离子与钛离子之间 的最短距离为_______.
7、如图是CsCl晶体的晶胞(晶体中最小的重复单元) 已知晶体中2个最近的Cs+核间距离为acm,氯化铯 的相对分子质量为M,NA为阿佛加德
罗常数,则CsCl晶体的密度为
(单位:克/cm3)
A、8M/a3NA C、M/a3NA
2023_2024学年高中化学第3章晶体结构与性质研究与实践明矾晶体的制备课件新人教版选择性必修2
结|果|与|讨|论 1.明矾晶体的颜色和外形。 提示:明矾是无色透明的晶体,呈八面体形状。 2.在上述实验中为什么所用仪器都要用蒸馏水洗净?用硬纸片盖 好玻璃杯的目的是什么? 提示:若仪器不干净或尘埃落入,都会干扰结晶。 3.为什么晶种一定要悬挂在溶液的中央位置? 提示:晶种若离烧杯底部太近,由于有沉底晶体生成,会与晶体长 在一起。同样,若离溶液表面太近或靠近烧杯壁,都会产生同样的结 果,使得晶体形状不规则。
(3) 步 骤 Ⅱ , 为 得 到 纯 净 的 AlCl3·6H2O , 宜 采 用 的 干 燥 方 式 是 _________减__压__干__燥__(_或__低__温__干__燥__)________。
解析:(1)通入HCl可以抑制AlCl3水解,增大了溶液中氯离子浓度, 可以降低AlCl3溶解度,使其以AlCl3·6H2O晶体形式析出。(2)步骤Ⅰ, 抽滤时,由于溶液显强酸性,会腐蚀滤纸,因此需要用玻璃纤维替代滤 纸;洗涤时,为了减少AlCl3 ·6H2O晶体的损失,根据AlCl3 ·6H2O易溶 于水、乙醇及乙醚,应该选择饱和氯化铝溶液进行洗涤。(3)AlCl3·6H2O 晶体受热容易分解,为得到纯净的AlCl3·6H2O,可以采用的干燥方式是 低温干燥或减压干燥。
4.试讨论快速制备明矾晶体的条件。 提示:①溶液一定要用饱和溶液,若溶液不饱和,则结晶速度很 慢。 ②溶剂应用蒸馏水,不能用自来水。因自来水里含其他金属离子及 杂质,会影响晶体的生长速度和形状。 ③冷却热饱和溶液时,应自然冷却。快速冷却虽能够得到晶体,但 属于沉底、细小晶体,得不到大晶体。温度下降越快,晶体越小。 ④溶液一定要纯净。里面若含有杂质,就在溶液中形成多个晶核, 这样不利于大晶体的生长。
应|用|体|验 1.某兴趣小组制备明矾大晶体流程如图:
人教版高中化学选择性必修第2册 第3章 晶体结构与性质 第3节 第2课时 过渡晶体与混合型晶体
解析:C70Cl10富勒烯存在小分子,分子间以分子间作用力结
合成晶体,性质更接近于分子晶体。
二 探究典型的混合型晶体——石墨
重难归纳
1.导电性、导热性:石墨晶体中,未参与杂化的2p轨道相互平
行且相互重叠,使2p轨道中的电子可以在整个碳原子平面上运
动,比较自由,相当于金属中的自由电子,类似金属键的性质,所
)。
A.分子晶体
B.共价晶体
C.金属晶体
D.混合型晶体
答案:D
2.下列物质形成晶体时可以看作纯粹的分子晶体的是(
)。
A.冰
B.三氧化硫
C.稀有气体
D.氧气
答案:C
解析:稀有气体形成的晶体中只存在分子间作用力,可以看作
纯粹的分子晶体。
3.下列有关过渡晶体的说法错误的是(
)。
A.过渡晶体的存在说明晶体并没有严格的划分界限
下列有关说法正确的是(
)。
A.石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3杂化
B.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
D.石墨烯具有导电性
答案:D
解析:石墨烯是平面结构,碳原子的杂化方式为sp2杂化,A项
错误。石墨烯中平均每个六元碳环含有2个碳原子,B项错误。
从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,不破坏化学键,
离子键也不是纯粹的共价键,所以这些晶体既不是纯粹的离
子晶体也不是纯粹的共价晶体,只是离子晶体与共价晶体之
间的 过渡晶体 。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶
体接近,因而通常当作离子晶体来处理,如 Na2O 等。同样
偏向共价晶体的过渡晶体当作共价晶体来处理,如 Al2O3 、
第三章第二节第2课时共价晶体课件2022-2023学年下学期高二化学人教版(2019)选择性必修2
晶体
熔点/℃
硬度 键长/pm 键能/(kJ·mol-1)
金刚石
>3 500
10
154
348
碳化硅
2 700
9.5
184
301
晶体硅
1 410
6.5
234
226
②结构相似的共价晶体,其原子间形成共价键的键长越短,
键能越大,晶体的熔、沸点就越高,硬度就越大。
归纳总结 晶体熔、沸点和硬度的比较方法 (1)先判断晶体类型 对于不同类型的晶体,一般来说,共价晶体的熔、沸点、硬度都 大于分子晶体 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱。原子半径越 小,键长越短,键能越大,共价键越强,熔点越高。 ②分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力,分子间作用力与相对 分子质量有关,同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。
使共价晶体熔化,需要破坏共价键,共价键比范德华力强
4. 共价晶体的物理性质 ①共价晶体中,由于各原子均以强的共价键相结合,因此一般熔沸点 很高、硬度大,一般不导电
金刚石钻石
氮化硅(Si3N4) 航天耐高温材料
碳化硅(C)砂轮
思考讨论 金刚石、晶体硅单质、碳化硅均具有相似的晶体结构,它 们的熔沸点和硬度的大小关系如何判断?
②某些非金属化合物:
二氧化硅(SiO2)、金刚砂(SiC)、 氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 ③极少数金属氧化物,如刚玉(AI2O3)
思考与交流 SiO2的熔沸点比CO2的熔、沸点高很多,为什么?
物质 熔点/℃ 沸点/℃
CO2 -56.2 SiO2 1723
-78.5 2230
干冰
SiO2
的说法正确的是 ( D )
化学选修3 第3章 晶体结构与性质
课堂练习三
下列叙述正确的是 ( ) B
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
课堂练习四
为什
而卤素单质的熔沸点从上到下却升高?
同学们再见!
同学们再见!
新课标人教版高中化学选修3
第三章
晶体结构与性质
(2课时)
第二章 分子结构与性质
第三节金属晶体
金属样品
Ti
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: 金属阳离子和自由电子 作用力: 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。
某些非金属化合物: 碳化硅(SiC)晶体、氮化硼(BN)晶体 某些氧化物: 二氧化硅( SiO2)晶体、Al2O3
109º 28´
共价键
Si O
109º 28´
180º
共价键
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?
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
第二章 分子结构与性质 第四节离子晶体 (2课时)
明矾晶体
食盐晶体
蔗糖晶体 (冰糖)
胆矾
冰晶
复习回忆
一.晶体
晶体是通过结晶形成的具有规 则几何外形的固体.
极性键 共价键 非极性键 配位键 离子键
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(1)某些单质,如硼(B)、 □04 硅(Si) 、锗(Ge)、□05 灰锡(Sn) 等。 (2)某些非金属化合物,如 □06 碳化硅(SiC) ,俗称 □07 金刚砂 、氮化硼
(BN)、氮化硅(Si3N4)等。
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3.原子晶体的物理性质
(1)熔点 □08 很高 。原子晶体中,原子间以较强的共价键相结合,要使
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解析
3.C3N4 晶体和 Si3N4 晶体的结构相似,下列说法正确的是( ) A.C3N4 晶体和 Si3N4 晶体中都含有共价键 B.C3N4 和 Si3N4 都易与水反应生成 NH3 C.C3N4 和 Si3N4 中 N 的化合价都为+3 D.C3N4 晶体的硬度比 Si3N4 晶体小
[明确学习目标] 了解原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点; 能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。
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一、原子晶体及其物理性质
1.原子晶体
所有原子都以 □01 共价键 相互结合形成 □02 三维的共价键网状 结构的晶 体叫原子晶体。原子晶体又叫 □03 共价 晶体。
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二、典型原子晶体的结构分析 金刚石
(1)每个碳原子都采取 □01 sp3 杂化,被相邻的 □02 4 个碳原子包围,以 □03 共价单键 跟 4 个碳原子结合,形成 □04 正四面体 ,被包围的碳原子
处于 □05 正四面体 的中心。
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(2)这些正四面体向空间发展,构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶
答案 (1)SO3 (2)直线形 (3)共价键 原子晶体 (4)D 的最高价氧化物是 CO2,X 的最高价氧化物是 SiO2,前者比后者的 熔点低。因为前者为分子晶体,由分子间作用力结合,而后者为原子晶体, 由共价键结合;共价键强度大于分子间作用力
答案
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解析 前 20 号元素的最简氢化物分子的立体结构是正四面体的有 CH4 和 SiH4、三角锥形的有 NH3 和 PH3、V 形的有 H2O 和 H2S、直线形的有 HF 和 HCl。由于 D、E、X、Y、Z 的原子序数依次增加,这样就可以确定 D 为 C、E 为 N、X 为 Si、Y 为 S、Z 为 Cl。Y 的最高价氧化物为三氧化硫。D 和 Y 形成 CS2,由二氧化碳的结构迁移,确定其结构为直线形。D 和 X 形成的 SiC 是由共价键形成的原子晶体。二氧化碳与二氧化硅的熔点不同主要是晶 体的类型不同,二氧化碳是分子晶体,二氧化硅是原子晶体。由于分子间作 用力和共价键的强度差距较大,造成熔点前者低后者高。
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解析
4.D、E、X、Y、Z 是周期表中的前 20 号元素,且原子序数逐渐增大, 它们的最简氢化物分子的立体结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、 V 形、直线形。回答下列问题。
(1)Y 的最高价氧化物的化学式为________。 (2)D 和 Y 形成的化合物,其分子的立体结构为________。 (3)D 和 X 形成的化合物,其化学键类型为________,其晶体类型为 ________。
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[即时练] 3.下列说法正确的是( ) A.在含 4 mol Si—O 键的二氧化硅晶体中,氧原子的数目为 4NA B.金刚石晶体中,碳原子数与 C—C 键数之比为 1∶2 C.30 g 二氧化硅晶体中含有 0.5NA 个二氧化硅分子 D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体
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2.氮化碳晶体是新发现的高硬度材料,该晶体类型应该是________晶体。 试根据物质结构推测,氮化碳晶体与金刚石相比较,硬度更大的应该是 ________晶体,熔点较低的应是________晶体。
答案 原子 氮化碳 金刚石
解析 由于氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成的,因此该晶体 应为原子晶体,又因为 C—C 键的键长大于 C—N 键的键长,故 C—N 键的 键能大于 C—C 键,硬度更大的是氮化碳,熔点较低的为金刚石。
答案
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二、二氧化硅晶体的结构分析
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(1)SiO2 晶体可看成在晶体硅(结构类似于金刚石)的每个 Si—Si 键中插入 1 个氧原子而形成的,1 个硅原子和 4 个氧原子形成 4 个共价键,同时,每个 氧原子与 2 个硅原子相结合形成 2 个共价键。
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(4)下列说法中正确的是________。 ①凡是原子晶体都含有共价键 ②凡是原子晶体都有正四面体结构 ③ 凡是原子晶体都具有空间立体网状结构 ④凡是原子晶体都具有很高的熔点 答案 (1)12 (2)sp3 109°28′ (3)①制造石英玻璃 ②制造石英表中的压电材料(也可以答制造光导纤 维等) (4)①③④
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[即时练] 1.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是( ) A.原子晶体硬度通常比分子晶体大 B.原子晶体的熔点较高 C.分子晶体中有的水溶液能导电 D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体
答案 D
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答案
解析 由于原子晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分 子间作用力结合,故原子晶体比分子晶体的熔点高,硬度大。有些分子晶体 溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如 H2SO4、HCl 等;D 选项中的 干冰(CO2)是分子晶体,D 错。
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(4) 试 比 较 D 和 X 的 最 高 价 氧 化 物 熔 点 的 高 低 并 说 明 理 由 : __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
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1.从结构上说明同族氧化物 CO2 和 SiO2 的性质差异。
提示:CO2 属于分子晶体,由分子间作用力形成晶体,硬度小、熔点低, 而 SiO2 为原子晶体,由共价键构成立体空间网状结构,硬度大,熔点高。
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提示
2.晶体硅中的最小环为几元环?
答案 A
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答案
解析 C3N4、Si3N4 都为原子晶体,原子晶体中含有共价键,A 正确;原 子晶体难溶于水,也不与水反应,B 错误;氮元素的非金属性比碳和硅的强, 故在 C3N4、Si3N4 中氮均显-3 价,C 错误;C 的原子半径比 Si 小,故 C—N 键的键能比 Si—N 键大,则 C3N4 晶体的硬度比 Si3N4 晶体大,D 错误。
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2.非金属单质是原子晶体还是分子晶体的判断方法 (1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断:构成原子晶体的粒子是原 子,微粒间的作用是共价键;构成分子晶体的粒子是分子,微粒间的作用是 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 1000 ℃以上;分子 晶体的熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。 (3)依据导电性判断:分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导 电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、晶体锗是半导体。 (4)依据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。
体。
(3)金刚石晶体中所有的 C—C 键键长□06 相等 (154 pm),键角 □07 相等 ( □08 109°28′ )。
(4)晶体中最小的碳环由 □09 6 个碳组成,且 □10 不在 同一平面内。 (5)晶体中每个碳参与了 □11 4 条 C—C 键的形成,而在每条键中的 贡献只有 □12 一半 ,故碳原子与 C—C 键键数之比为 □13 1∶2 。
答案 B
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答案
解析 在二氧化硅晶体中,每个硅原子形成 4 个 Si—O 键,故含有 4 mol Si—O 键的二氧化硅晶体的物质的量为 1 mol,即含有 2NA 个氧原子,A 项错 误;金刚石中每个碳原子均与另外 4 个碳原子形成共价键,且每两个碳原子 形成一个 C—C 键,故 1 mol 金刚石中共有 2 mol C—C 键,因此碳原子与 C—C 键数目之比为 1∶2,B 项正确;二氧化硅晶体中不存在分子这种微粒, C 项错误;氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的,属于 分子晶体,D 项错误。
A.点燃 WX4 前要验纯 B.W 与 Z 均可形成熔点高、硬度大的单质 C.Z、W 可形成原子晶体 D.Y 和 Z、Y 和 W 都可形成结构相似的 AB2 物质