晶体的常识、分子晶体与原子晶体
晶体的常识、分子晶体与原子晶体一、晶体和非晶体
1．晶体与非晶体
注意：（1）、晶体与非晶体的本质差异表现在有无自范性和微观结构特征上。本质上，晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象；相反，非晶体中粒子的排列相对无序，因而无自范性。
（2）、晶体的特点并不仅限于外形和内部质点排列的高度有序性，它们的许多物理性质，如强度、导热性、光学性质等，常常会表现出各向异性。
2.得到晶体的途径
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。
如：从熔融态结晶出来的硫晶体；凝华得到碘；从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。二、晶胞
1．晶胞：描述晶体结构的基本单元叫晶胞。
2．晶体中晶胞的排列——无隙并置
①无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。②并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。晶胞计算是晶体考查的重要知识点之一，也是考查学生分析问题、解决问题能力的较好素材。晶体结构的计算常常涉及如下数据：晶体密度、N A、M、晶体体积、微粒间距离、微粒半径、夹角等，密度的表达式往往是列等式的依据。
1.“均摊法”原理
特别提醒①在使用均摊法计算晶胞中微粒个数时，要注意晶胞的形状，不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共有，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。三棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被12、6、4、2个晶胞所共有。
②在计算晶胞中粒子个数的过程中，不是任何晶胞都可用均摊法。
2．晶体微粒与M、ρ之间的关系
若1个晶胞中含有x个微粒，则1 mol晶胞中含有x mol 微粒，其质量为xM g(M为微粒的相对“分子”质量)；1个晶胞的质量为ρa3 g(a3为晶胞的体积，ρ为晶胞的密度)，则1 mol晶胞的质量为ρa3N A g，因此有xM＝ρa3N A。（实际问题中注意单位的换算）
三、分子晶体和原子晶体
1．四类晶体的比较（金属晶体和离子晶体在后面学）
2、典型晶体模型
（1）分子晶体
★干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，密度比冰高。
★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”。4℃时水的密度最大。
注意：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12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。
（2）原子晶体(金刚石和二氧化硅)
★金刚石晶体中，每个C与另外4个C形成共价键，C—C 键之间的夹角是109°28′，最小的环是六元环。含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol。金刚石硬度最大。
★SiO2晶体中，每个Si原子与4个O成键，每个O原子与2个硅原子成键，最小的环是十二元环，在“硅氧”四面体中，处于中心的是Si原子，1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。SiO2
有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。（注意：光导纤维的成分是SiO2）
（3）石墨晶体——混合晶体
石墨层状晶体中，层内是共价键，层与层之间的作用是分子间作用力，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是2，C原子采取的杂化方式是sp2。
3、晶体熔、沸点比较规律：
（1）不同晶体类型的物质：原子晶体>分子晶体。
（2）同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：
原子晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量
课后巩固
一、晶体的常识
1、下列粒子的个数比肯定不是1:1的是（）
A.NaHCO3晶体中的阴离子和阳离子
B.Na2O2晶体中的阴离子和阳离子
C.氧原子中的质子和中子
D.NH3分子中的质子和电子
2、下列物质中属于非晶体的是( )
A.硫黄
B.白磷
C.玻璃
D.胆矾
3、晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1∕104。晶体的各向异性主要表现在（）
①硬度②导热性③导电性④光学性质
A.①③
B.②④
C.①②③
D.①②③④
4、下图为某晶体的一个晶胞示意图，该晶体由A、B、C三种基本粒子
组成，则该晶体的化学式为（）
A．A6B8C B．A2B4C C．A3BC D．A3B4C
5、下列有关晶胞的叙述正确的是（）
A．晶胞是晶体中的最小的结构重复单元B．不同的晶体中晶胞的大小和形状都相同
C．晶胞中的任何一个粒子都属于该晶胞D．已知晶胞的组成就可推知晶体的组成
6、下图所示是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，其对应的化学式正确的是（图中：O-X，●-Y，○-Z）（）。
7、如图是甲、乙、丙三种晶体的晶胞，则甲晶体中x与y的个数比是________，乙中a与
b的个数比是________，丙中一个晶胞中有________个c离子和________个d离子。
8、已知镧镍合金LaNi n的晶胞结构如下图，则LaNi n中n＝________。
第8题图第9题图第10题图
9、某晶体的一部分如图所示，这种晶体中A、B、C三种粒子数之比是()
A．3∶9∶4 B．1∶4∶2 C．2∶9∶4 D．3∶8∶4
10、由Q、R、G三种元素组成的一种高温超导体的晶胞结构如图所示，其中R为＋2价，
G为－2价，则Q的化合价为________。
二、分子晶体与原子晶体
11、SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()
A．SiCl4晶体是分子晶体B．常温、常压下，SiCl4是气体
C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D．SiCl4的熔点高于CCl4
12、(双选题)下列性质符合分子晶体特点的是()
A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
C．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃
D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g/cm3
13、有下列物质：①水晶、②冰醋酸、③氧化钙、④白磷、⑤晶体氩、⑥氢氧化钠、⑦铝、
⑧金刚石、⑨过氧化钠、⑩碳化钙、?碳化硅、?干冰、?过氧化氢。根据要求填空：
(1)属于原子晶体的化合物是________。
(2)直接由原子构成的晶体是________。
(3)直接由原子构成的分子晶体是________。
(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。
(5)在一定条件下，能导电且不发生化学变化的单质是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化需克服共价键的是________。
14、关于SiO2晶体的叙述中，正确的是()
A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为N A(N A表示阿伏加德罗常数)
B．60 g SiO2晶体中，含有2N A个Si—O键
C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D．SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子
15、下列晶体性质的比较中，正确的是()
A．熔点：单质硫>磷>晶体硅B．沸点：NH3>H2O>HF
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
16、有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是()
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
17、据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N键的键能为167 kJ·mol －1。请回答下列问题：
(1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是________。
(2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol －1)，表明稳定性N
________(填“>”“<”或“＝”)N2。
60
(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：________。
18、有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E (1)写出QT＋2的电子式，基态Z原子的核外电子排布式为。 (2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有 等两种。 (3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，则甲的化学式为。 图1 图2 (4)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。 ①乙的晶体类型为，其硬度超过金刚石的原因是。 ②乙的晶体中E、Q种元素原子的杂化方式均为__________。 第二章晶体结构及常见晶体结构类型 1、名词解释 （a）晶体与晶体常数（b）类质同晶和同质多晶（c）二八面体型与三八面体型（d）同晶取代与阳离子交换（e）尖晶石与反尖晶石（f）晶胞与晶胞参数（g）配位数与配位体（h）同质多晶与多晶转变（i）位移性转变与重建性转变（j）晶体场理论与配位场理论 解：（a）晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。或晶体是具格子构造的固体。晶体常数：晶轴轴率或轴单位，轴角。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。（c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构。 三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体 结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 （f）任何晶体都对应一种布拉菲格子，因此任何晶体都可划分出与此种布拉菲格子平行六面体相对应的部分，这一部分晶体就称为晶胞。晶胞是能够反映晶体 2 分子晶体与原子晶体 第一课时分子晶体 [教材内容分析] 晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。本节延续前面一节离子晶体，以“构成微粒---晶体类型---晶体性质”的认知模式为主线，着重探究了典型分子晶体冰和干冰的晶体结构特点。并谈到了分子间作用力和氢键对物质性质的影响。使学生对分子晶体的结构和性质特点有里一个大致的了解。并为后面学习原子晶体做好了知识准备，以形成比较。 [教学目标设定] 1．使学生了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。 2．使学生了解晶体类型与性质的关系。 3．使学生理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响。 4．知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。 5．使学生主动参与科学探究，体验研究过程，激发他们的学习兴趣。 [教学重点难点] 重点掌握分子晶体的结构特点和性质特点 难点是氢键的方向性和氢键对物体物理性质的影响 从三维空间结构认识晶胞的组成结构 [教学方法建议] 运用模型和类比方法诱导分析归纳 [教学过程设计] 复问：什么是离子晶体？哪几类物质属于离子晶体？ （离子化合物为固态时均属于离子晶体，如大部分盐、碱、金属氧化物属于离子晶体） 教师诱导：这些物质属于离子晶体吗？构成它们的基本粒子是什么？这些粒子间通过什么作用结合而成的？ 学生分组讨论回答 板书分子通过分子间作用力形成分子晶体 二、分子晶体 1．定义：含分子的晶体称为分子晶体 也就是说：分子间以分子间作用力相结合的晶体叫做分子晶体 看图3-9，如：碘晶体中只含有I2分子，就属于分子晶体问：还有哪些属于分子晶体？ 2．较典型的分子晶体有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物的晶体。 3．分子间作用力和氢键 高中化学《分子晶体与原子晶体》说课稿 一、教材分析 《分子晶体与原子晶体》是高中化学选修3的第三章“晶体的结构与性质”第二节内容。本课时是在学习了分子的结构与性质和分子晶体之后编排的。本节在复习化学键等知识的基础上引入晶体结构、化学键间相互作用力等基本概念和基本理论，并运用化学键理论和晶体结构理论分析晶体结构与性质的关系，本节是中学化学教学的重难点，也是历来高考的热点。通过本节课的学习，既可以对共价键和分子的立体构型的知识进一步巩固和深化，又可以为以后学习金属晶体与离子晶体打下基础。此外，金刚石、二氧化硅的知识与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有着广泛的现实意义。 二：学情分析 （1）学生已经掌握原子空间构型、化学键、杂化轨道等理论为基础 （2）学生学习了分子晶体，对晶体有了一定的了解，对空间结构有一定的了解。 三：目标分析 1、知识与技能目标 （1）了解原子晶体的概念，掌握原子晶体的熔、沸点，硬度等物理性质，能够区分原子晶体和分子晶体 （2）掌握金刚石典型晶体的晶胞和结构特征。能够通过金 刚石结构特征分析晶体硅、二氧化硅等原子晶体结构。 （3）理解并掌握原子晶体内原子间作用力的类型。 2、过程与方法目标 （1）通过对原子晶体概念的教学，培养学生准确描述概念、深刻理解概念、比较辨析概念的能力。 （2）从结构理解原子晶体的性质，明确原子晶体的物理性质及化学变化特点和空间结构。 （3）运用归纳、对比等方法，理解原子晶体的特点和与分子晶体的区别及联系。 3、情感态度价值观 （1）通过小组讨论小组竞赛等方法，引导学生积极思维，激发学生学习化学的兴趣。 （2）通过结构决定性质的知识对学生进行内外因辩证关系的教育。 四：重点难点分析 重点：原子晶体的概念 原子晶体的结构与性质的关系 难点：原子晶体的结构及特点 五：教法学法分析 教法：探究教学法为主，多媒体教学法为辅 学法：思考、讨论、归纳等自主学习 六：预计课时： 2 分子晶体与原子晶体 1 原子晶体:相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 （1）原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物，例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。（但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。）对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。 （2）一般键长越短，熔沸点越高。例如：金刚石（C—C） > 二氧化硅（Si—O） > 碳化硅（Si—C） > 晶体硅（Si—Si） 2分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体。 （1）典型的分子晶体 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等 ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 ⑥所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易挥发的固态物质 （2）分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。在固态和熔融状态时都不导电。 分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶[1]”原理，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。 （3）分子间作用力越强，熔沸点越高 ①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高。例如：元素周期表中第ⅦA族的元素单质其熔沸点变化规律为：At2>I2 > Br2 > 分子晶体与原子晶体 高中化学选修三第三章第三节 教学目标： 知识与技能： 1、知道什么是分子晶体和原子晶体，说出他们的典型代表。 2、能够判断和区分分子晶体和原子晶体。 3、理解并能说明晶体结构对其物理性质的影响。 4、能够简单比较晶体的熔沸点高低。 5、掌握干冰、冰、金刚石、晶态二氧化硅的晶体结构。过程与方法： 通过分子晶体与原子晶体的对比，学会对比学习的方法。情感态度和价值观： 体会分类研究物质的方法在化学中的运用。 教材分析：本节内容是在晶体常识之后对分子晶体和原子晶体两大类晶体的具体介绍。两类晶体的构成微粒间的作用方式对熔沸点的影响与前面知识联系紧密。 学情分析：学生已具备了原子内部的结构特征以及微粒间的相互作用（化学键、分子间作用力、氢键）等基本概念。并在本章第一节了解了晶体、非晶体、晶胞等知识。为继续学习不同类型晶体的打下了基础。但在运用所学知识理解和解释晶体结构和物理性质的关系时，还需要老师引导。 教学重点： 1、原子晶体和分子晶体的概念及结构特征。 2、氢键对晶体物理性质的影响。 3、典型晶体的结构和性质。 教学难点： 1、常见分子晶体和原子晶体的判断及物理性质比较。 2、晶体结构对其性质的影响。 教学过程： 【导入】ppt 展示常见晶体的图片 ［讲］上节课我们学习了晶体常识，知道了晶体和非晶体的区别，生活中的晶体是很多的，可以说是形形色色的晶体。对于一类物质我们通常将其细分成类来研究。晶体可以分为四类。ppt 展示分类。今天这节课我们来认识分子晶体和原子晶体。 【分子晶体】ppt 展示冰晶体结构、CO2 晶体、I 2 晶体的晶胞。请同学们找出三种晶体的共同点。 根据共同点得出分子晶体的概念。结合导学案介绍构成分子晶体的组成（构成微粒、微粒间作用方式） 【问】分子晶体中一定存在化学键吗？特例：稀有气体请回忆分子间作用力范德华力的特点，推测分子晶体的物理性质。【生】结合导学案回忆，范德华力是分子间作用力，不是化学键，比化学键弱得多。因此分子晶体的熔沸点较低。 【师】以干冰、碘易升华的事实肯定学生的推测。ppt 归纳出分子晶体的性质和结够特点。常 见的分子晶体介绍，ppt 归纳，显示周期表中的位置。 生】听讲，填写导学案【师】分子晶体中比较典型的是干冰和冰。ppt 展示干冰的晶体结构。【问】每个晶胞中有几个CO2 分子？多少个原子？每个CO2 分子周围有几个等距紧邻的CO2 分子？ 【生】4，12，12 【师】ppt 展示氧族元素氢化物的熔沸点图，发现水偏高。展示冰的结构，分析原因。动画展 第五章 典型半导体材料及电子材料晶体 结构特点及有关性质 5.1 典型半导体材料晶体结构类型 5.2 半导体材料晶体结构与性能 5.3 电子材料中其他几种典型晶体结构 5.4 固溶体晶体结构 5.5 液晶的结构及特征 5.6 纳米晶体的结构及特征 2013-12-81 5.1.1 金刚石型结构 硅 Si：核外电子数14，电子排布式方式为 1s2 2s22p6 3s23P2 锗Ge：核外电子数32，电子排布式方式为 1s2 2s22p6 3s23p63d104s24p2 在Si原子与Si原子，Ge原子与Ge原子相互作用构成Si、Ge晶体时，由于每个原子核对其外层电子都有较强的吸引力。又是同一种原子相互作用，因此原子之间将选择共价键方式结合。 电负性：X Si= X Ge=1.8，⊿X = 0， ∴形成非极性共价键 2013-12-83 为了形成具有8个外层电子的稳定结构，必然趋于与邻近的四个原子形成四个共价键。由杂化理论可知，一个s轨道和三个p轨道杂化，结果产生四个等同的sp3杂化轨道，电子云的方向刚好指向以原子核为中心的正四面体的四个顶角，四个键在空间处于均衡，每两个键的夹角都是109°28′。如图5.11所示。 图5.1.1 SP3杂化轨道方向 2013-12-84 每个原子都按此正四面体键，彼此以共价键结合在一起，便形成如图5.1.2和图5.1.3所示的三维空间规则排列结构—金刚石性结构。金刚石型结构的晶体具有Oh群的高度对称性。(对称中心在哪里? 答案 ) 2013-12-85 5.1.2 闪锌矿结构 化合物半导体GaAs、InSb、GaP等都属于闪锌矿结构，以GaAs为例介绍其结构特点。 Ga 的原子序数 31，核外电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 As 的原子序数 33，核外电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3 电负性：X Ga ＝1.6，X As＝2.0，电负性差⊿X＝0.4 <1.5。 ∴形成共价键(极性共价键) 。 2013-12-86 分子晶体和原子晶体 第一课时 教学目标 知识与技能 1、了解分子晶体的概念 2、了解冰、二氧化碳的晶体结构及晶体中分子间作用力类型 3、掌握分子晶体关于熔、沸点等方面的物理性质 过程与方法 联系旧知识，学习新知识，通过列举各种晶体及其特征，达到逐个掌握的目的 情感、态度与价值观 通过对水结冰密度减小这一学生已知事实的讲解，激发学生探究物质内部结构奥秘的兴趣 教学重点 分子晶体的概念、结构特点 教学难点 氯键对冰晶体结构和性质的影响 教学过程 【问题讨论】雪花、冰糖、食盐、水晶和电木（酚醛树脂）这些固体，是否属于晶体？若不是晶体，请说明理由。 雪花、冰糖、食盐、水晶都是晶体。 电木不是晶体。它是高聚物，无固定的熔点。 【阅读】教材P 66碘晶胞、P 70干冰晶胞 这两个晶胞有何共同点？ 组成这两个晶胞的微粒都是分子。 【师】这节课我们来学习第二节——分子晶体和原子晶体 【板书】第二节——分子晶体和原子晶体 一、分子晶体 1．定义：只．含有分子的晶体。 【师】1、既然组成分子晶体的微粒都是分子，那这些微粒之间存在着哪些作用呢？ 范德华力（分子间作用力）与氢键 2、据此，可推断出分子晶体有哪些特点？ 熔、沸点低、硬度小 【板书】2．分子晶体的特点 有单个分子存在，化学式就是分子式。熔、沸点低、硬度小，易升华。 【师】根据分子晶体的概念，哪些物质的晶体属于分子晶体呢？ 【板书】3．分子晶体的形成 ⑴所有非金属气态氢化物。 ⑵多数非金属单质。如卤素(X2)、氧(O2)、氢(H2)、氮(N2)、白磷(P4)、硫(S8)、C60等。 ⑶多数非金属氧化物。如：CO2、P4O6、P4O10、SO2等。 ⑷所有的酸。 ⑸绝对大多数有机物。 【师】下面，我们来看一下分子晶体都有哪些物理性质。 【板书】4．分子晶体的物理性质 ⑴分子晶体不导电。 【师】物质导电的条件是存在自由移到的电子或离子。由于构成分子晶体的粒子都是分子，不管是晶体还是晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在。因此，分子晶体及它熔化成的液体都不导电（但碲能导电）。分子晶体溶于水时，有的能导电（如：HCl），有的不能导电（如：CH3CH2OH）。 【板书】⑵分子晶体的溶解性和熔、沸点。 【师】组成分子的分子不同，分子晶体的性质也不同。如在溶解性以及熔沸点上，不同晶体之间存在着较大的差异。 【板书】溶解性：相似相溶、氢键； 熔、沸点：氢键、分子间作用力、分子的极性。 5．分子晶体的结构特征和结构模型 ⑴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12个紧邻的分子。如干冰晶体。 ⑵如果分子间还有其他作用力，如存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性，必然要对这些分子的堆积方而成的晶体的构型产生影响。如晶体冰。 ⑶干冰的晶体模型 【师】提问： 1、与一个CO2分子距离最近且相等的CO2分子共有多少个？ 2、一个干冰晶胞中平均有几个CO2分子？ 3、干冰晶体中，CO2分子的排列方向有几种？ 答案：1、12个；2、4个；3、4种（顶点一种，三个面心各一种）。 《原子晶体与分子晶体》习题 第一课时 1.下列关于只含非金属元素的化合物的说法中，正确的是 （ ） A ?有可能是离子化合物 B. 一定是共价化合物 C. 其晶体不可能是原子晶体 D .其晶体不可能是离子晶体 解析：选A 。只含非金属元素的化合物，有可能是离子化合物，如： NH 4CI 等；只含非金属 元素的化合物晶体可能是原子晶体，如 SiC 。 2 ?下列说法中正确的是（ ） A .金刚石晶体中的最小碳原子环由 6个碳原子构成 B. Na 2O 2晶体中阴离子与阳离子数目之比为 1 : 1 C. 1 mol SiO 2晶体中含 2 mol Si — O 键 D .金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和 。2反应 解析：选A 。Na 2O 2晶体中存在的阴、阳离子分别是 0亍、Na 十，所以个数比为1 : 2。SiO ?晶 体中一个Si 与周围四个O 形成共价键，所以1 mol SiO 2中含有4 mol Si —O 键。 3. （2011年山东威海高二调研）下表是某些原子晶体的熔点和硬度。 分析表中的数据，判断下列叙述正确的是 （双选）（ ） A .构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B .构成原子晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 C .构成原子晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 D .构成原子晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大 解析：选BD 。原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关，而原子 间的共价键键能与原子半径的大小有关。 4 .氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。下列各 组物质熔化时所克服的微粒间的作用力与氮化硼熔化所克服的微粒间的作用力类型相同的 是（） A .硝酸钠和金刚石 C .晶体硅和水晶 解析：选C 。氮化硼超硬耐磨、耐高温，它必是一种原子晶体，熔化时破坏共价键。 B .冰和干冰 D .萘和苯 A 选项 典型的晶体结构 1.铁 铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe，高于1400℃时为δ－Fe。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe能溶解少许C。问：1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？ 2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？ 3．假设在转化温度之下，这α－Fe和γ－F两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。 4．为什么只有γ－Fe才能溶解少许的C？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a＝(4/3)r。 ①②③ 1．两个立方晶胞中心相距为a，也等于2r＋2r h［如图①］，这里r h是空隙“X”的半径，a ＝2r＋2r h＝(4/3)r r h/r＝0.115（2分） 面对角线（2a）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分） 2．已知体心上的两个原子（A和B）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C和D］。连接顶部原子的线的中心到连接底部原子的线的中心的距离为a/2；在顶部原子下面的底部原子构成晶胞的一半。空隙“h”位于连线的一半处，这也是由对称性所要求的。所以我们要考虑的直角三角形一个边长为a/2，另一边长为a/4［图③］，所以斜边为16 /5a。（1分）r＋r h＝16 /5a＝3/5r r h/r＝0.291（2分） 3．密度比＝42︰33＝1.09（2分） 4．C原子体积较大，不能填充在体心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方结构的八面体空隙中（r h/r＝0.414）。（2分） 2.四氧化三铁 科学研究表明，Fe3O4是由Fe2＋、Fe3＋、O2－通过离子键而组成的复杂离子晶体。O2－的重复排列方式如图b所示，该排列方式中存在着两种类型的由O2－围成的空隙，如1、3、6、7的O2－围成的空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的空隙，前者为正四面体空隙，后者为正八面体空隙，Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与O2－数之比为2：1，其中有12.5%正四面体空隙填有Fe3＋，有50%正八面体空隙没有被填充。 Fe3O4中三价铁离子：亚铁离子：O原子=2：1：4 晶胞拥有8个正四面体空隙，4个O2－离子；所以2：1 一半三价铁离子放入正四面体空隙，即一个三价铁离子，所以为1/8=12.5%晶胞实际拥有4个正八面体空隙，其中已经有一个放Fe3+，另外一个Fe2+占据一个正八面体空隙，所以50%的正八面体空隙没有被填充。 离子晶体、分子晶体和原子晶体 [学法指导] 在学习中要加强对化学键中的非极性键、极性键、离子键、晶体类型及结构的认识与理解；在掌握微粒半径递变规律的基础上，分析离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔点、沸点等物理性质的变化规律；并在认识晶体的空间结构的过程中，培养空间想象能力及思维的严密性和抽象性。 同时，关于晶体空间结构的问题，很容易与数学等学科知识结合起来，在综合题的命题方法具有广阔的空间，因此，一定要把握基础、领会实质，建立同类题的解题策略和相应的思维模式。 [要点分析] 一、晶体 固体可以分为两种存在形式：晶体和非晶体。 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具有固定的熔点和规则的几何外形。 NaCl晶体结构 食盐晶体金刚石晶体金刚石晶体模型钻石 C60分子 二、晶体结构 1．几种晶体的结构、性质比较 2．几种典型的晶体结构： （1）NaCl晶体（如图1）：每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+，离子个数比为1：1。 （2）CsCl晶体（如图2）：每个Cl-周围有8个Cs+，每个Cs+周围有8个Cl-；距离Cs+最近的且距离相等的Cs+有6个，距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个，Cs+和Cl-的离子个数比为1：1。 （3）金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展，键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子。 （4）石墨（如图4、5）：层状结构，每一层内，碳原子以正六边形排列成平面的网状结构，每个正六边形平均拥有两个碳原子。片层间存在范德华力，是混合型晶体。熔点比金刚石高。 第六章分子结构与晶体结构 教学内容： 1.掌握杂化轨道理论、 2.掌握两种类型的化学键（离子键、共价键）。 3.了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 教学时数：6学时 分子结构包括： 1.分子的化学组成。 2.分子的构型：即分子中原子的空间排布，键长，键角和几何形状等。 3.分子中原子间的化学键。 化学上把分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键可 分为：离子键、共价键、金属键。 第一节共价键理论 1916年，路易斯提出共价键理论。 靠共用电子对，形成化学键，得到稳定电子层结构。 定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫做共价键。 对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。 1.1共价键的形成 1.1.1 氢分子共价键的形成和本质（应用量子力学） 当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子）相互靠近，到一定距离时，会发生相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子，平衡之前，引力＞排斥力，到平衡距离d，能量最低：形成稳定的共价键。 H原子的玻尔半径：53pm，说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠，核间形成一个 电子出现的几率密度较大的区域。这样，增强了核间电子云对两核的吸引，削弱了两核间斥力，体系能量降低，更稳定。（核间电子在核间同时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小，即位能低，∴能量低）。 1.1.2 价键理论要点 ①要有自旋相反的未配对的电子 H↑+ H↓ -→ H↑↓H 表示：H:H或H-H ②电子配对后不能再配对即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。如：N：2s22p3，N≡N或NH3 这就是共价键的饱和性。 ③原子轨道的最大程度重叠 （重叠得越多，形成的共价键越牢固） 1.1.3 共价键的类型 ①σ键和π键（根据原子轨道重叠方式不同而分类） s-s ：σ键，如：H-H s-p ：σ键，如：H-Cl p-p ：σ键，如：Cl-Cl π键， 单键：σ键 双键：一个σ键，一个π键 叁键：一个σ键，两个π键 例：N≡N σ键的重叠程度比π键大，∴π键不如σ键牢固。 σ键π键 原子轨道重叠方式头碰头肩并肩 能单独存在不能单独存在 沿轴转180O符号不变符号变 牢固程度牢固差 含共价双键和叁键的化合物的重键容易打开，参与反应。 1. 下列属于分子晶体的一组物质是 A. CaO、NO、CO B. CCl4、H2O2、He C. CO2、SO2、NaCl D. CH4、O2、Na2O 2. 下列性质符合分子晶体的是 A. 熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B. 熔点是10.31°，液体不导电，水溶液能导电 C. 熔点97.81℃，质软，能导电，密度是0.97g/cm3 D. 熔点，熔化时能导电，水溶液也能导电 3. 下列说法正确的是 A. 离子化合物中可能含有共价键 B. 分子晶体中的分子内不含有共价键 C. 分子晶体中一定有非极性共价键 D. 分子晶体中分子一定紧密堆积 4. 干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是 A. 分子内共价键 B. 分子间作用力 C. 分子间距离 D. 分子间的氢键 5. 在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上，碳原子数是 A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 6个 6. 在x mol石英晶体中，含有的Si-O键数是 A. x mol B. 2x mol C. 3 x mol D. 4x mol 7. 石墨晶体是层状结构，在每一层内；每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是 A. 10个 B. 18个 C. 24个 D. 14个 8. 石英玻璃是将纯石英在1600℃高温下熔化，冷却后形成的玻璃体。关于石英玻璃的结构和性质的叙述中正确的是 A. 石英玻璃属于原子晶体 B. 石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸的腐蚀 C. 石英玻璃的结构类似于液体 D. 石英玻璃能经受高温剧变且能抗碱的腐蚀 9. 已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是 A. 该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B. 该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每个氮原子连接3个碳原子 C. 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构 D. 该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构 10. 碳化硅（SiC）具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石②晶体硅③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是 A. ①③② B. ②③① C. ③①② D. ②①③ 离子晶体、分子晶体和原子晶体(一) 一、学习目标 1.使学生了解离子晶体、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。 2.使学生理解离子晶体、分子晶体和原子晶体的晶体类型与性质的关系 3.使学生了解分子间作用力对物质物理性质的影响 4.常识性介绍氢键及其物质物理性质的影响。 二、重点难点 重点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；晶体类型与性质的关系 难点：离子晶体、分子晶体和原子晶体的结构模型；氢键 三、学习过程 (一)引入新课 [复习提问] 1.写出NaCl 、CO2 、H2O 的电子式 。 2．NaCl晶体是由Na+和Cl—通过形成的晶体。 [课题板书] 第一节离子晶体、分子晶体和分子晶体（有课件） 一、离子晶体 1、概念：离子间通过离子键形成的晶体 2、空间结构 以NaCl 、CsCl为例来，以媒体为手段，攻克离子晶体空间结构这一难点 [针对性练习] [例1]如图为NaCl晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置(不考虑体积的大小)。 (1)请将其代表Na+的用笔涂黑圆点，以完成 NaCl晶体结构示意图。并确定晶体的晶胞，分析其构成。 (2)从晶胞中分Na+周围与它最近时且距离相等的 Na+共有多少个? [解析]下图中心圆甲涂黑为Na+，与之相隔均要涂黑 (1)分析图为8个小立方体构成，为晶体的晶胞， (2)计算在该晶胞中含有Na+的数目。在晶胞中心有1个Na+外，在棱上共有4个Na+，一个晶胞有6个面，与这6个面相接的其他晶胞还有6个面，共12个面。又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共有，所以该晶胞独占的是12×1/4=3个.该晶胞共有的Na+为4个。 晶胞中含有的Cl-数：Cl-位于顶点及面心处，每.个平面上有4个顶点与1个面心，而每个顶点上的氯离于又为8个晶胞(本层4个，上层4个)所共有。该晶胞独占8×1/8=1个。一个晶胞有6个面，每面有一个面心氯离子，又为两个晶胞共有，所以该晶胞中独占的Cl-数为6×1/2=3。 不难推出，n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1。化学式为NaCl. (3)以中心Na+为依据，画上或找出三个平面(主个平面互相垂直)。在每个平面上的Na+都与中心 Na+最近且为等距离。 每个平面上又都有4个Na+，所以与Na+最近相邻且等距的Na+为3×4=12个。 [答案] (1)含8个小立方体的NaCl晶体示意图为一个晶胞 (2)在晶胞中Na+与Cl-个数比为1:1. (3)12个 3、离子晶体结构对其性质的影响 怎样区分分子晶体与原子 晶体 Prepared on 22 November 2020 分子晶体与原子晶体 1 原子晶体:相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 （1）原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物，例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。（但碳元素的另一单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。）对不同的原子晶体，组成晶体的原子半径越小，共价键的键长越短，即共价键越牢固，晶体的熔，沸点越高，例如金刚石、碳化硅、硅晶体的熔沸点依次降低。 （2）一般键长越短，熔沸点越高。例如：金刚石（C—C）> 二氧化硅（Si—O）> 碳化硅（Si—C） > 晶体硅（Si—Si） 2分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体。 （1）典型的分子晶体 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等 ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 ⑥所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易挥发的固态物质 （2）分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随数的增加，熔沸点升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。在固态和熔融状态时都不导电。 第七章分子结构与晶体结构 第一节离子键 一、离子键的形成和特征 1、离子键的形成 电负性I1或Y1（KJ/mol） 电离能很小的金属原子：Na 0.9 496 K 0.8 419 电子亲合能很大的非金属原子：Cl 3.0 -348.8 O 3.5 -141 电负性相差大的元素相遇，一失电子，一得电子，它们之间以静电引力相结合，形成离子键。 ④：阳阴离子间具有静电引力，两原子的电子云间存在排斥力，两原子核间存在相互排斥力，当两原子接近到一定距离，引力=斥力，（此时整个体系能量最低），形成离子键。 2、离子键的特征 ① 本质：阴、阳离子间的静电引力 ② 无方向性、饱和性 只要空间允许，尽可能多地吸引带相反电荷的离子（任何方向，尽可能多）。但总体来说，有一定比例。 二、离子的特性 1、离子的电荷 离子化合物AmBn：A n+，B m- +n﹥+3，很少见 2、离子的电子层结构 简单阴离子的电子构型，一般与同周期希有气体原子电子层构型相同。 简单的阳离子构型： 3、离子半径 将阴阳离子看成是保持着一定距离的两个球体。 d = r+ + r-单位：pm（10-12m） 规律： ①同一元素： 负离子半径＞原子半径＞正离子半径 低价负离子半径＞高价负离子半径 低价正离子半径＞高价正离子半径 例： ②同一周期 从左到右，阳离子：正电荷数↑，半径↓ 阴离子：负电荷数↓，半径↓ ③同一主族 电荷数基本相同，从上到下，半径↑（∵电子层增加） 离子半径↓，离子间引力↑，离子键强度↑，熔、沸点↑，硬度↑ 第二节共价键理论 1916年，路易斯提出共价键理论。 靠共用电子对，形成化学键，得到稳定电子层结构。 定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫作共价键。 对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。 1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( ) 、HD、C8H10 、CO2、H2SO4 、SO3、C60 、Na2S、H2O2 解析:A项,HD是单质,不是化合物;C项,C60是单质,不是化合物;D项,Na2S是盐,无分子存在,不是分子晶体。 答案:B 熔点较低,易升华,溶于醇和醚,其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2( ) A.熔融态不导电 B.水溶液呈中性 C.熔点比BeBr2高 D.不与NaOH溶液反应 解析:根据题目提供的信息“BeCl2熔点较低,易升华,溶于醇和醚”,可知BeCl2形成的晶体属于分子晶体,分子晶体是由分子构成的晶体,故熔融状态下不导电,A项正确;根据题目提供的信息“BeCl2化学性质与AlCl3相似”,由于AlCl3溶液中的Al3+能发生水解[Al3++3H2OAl(OH)3+3H+]使溶液显酸性,所以BeCl2水溶液显酸性,B项错误;BeCl2和BeBr2形成的晶体都是分子晶体,且二者结构相似,故随着相对分子质量的增大,熔沸点也逐渐增大,C项错误;由“AlCl3能与NaOH反应”可知BeCl2也能与NaOH反应,D项错误。 答案:A 3.水的沸点是100 ℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7 ℃,引起这种差异的主要原因是( ) A.范德华力 B.共价键 C.氢键 D.相对分子质量 解析:水分子之间存在氢键,氢键是一种较强的分子间作用力,氢键的存在使水的沸点比硫化氢的高。 答案:C 4.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法中正确的是( A.钠与W可能形成Na2W2化合物 B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电 得电子能力比Q强 有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体 解析:由题意知,X、Y属于第二周期元素,Z、W、Q为第三周期元素。X为碳元素,Y为氧元素,Z为硅元素,W为硫元素,Q为氯元素。 A项,钠与硫可形成Na2S2。B项,Z与Y形成SiO2,SiO2为共价化合物,熔融时不导电。C项,硫的非金属性比氯的非金属性弱,故得电子能力差。D项,碳可形成同素异形体,如金刚石、石墨等;氧可形成同素异形体,如O2、O3。 答案:A 5.下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中,正确的是( ) A.在SiO2晶体中,1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 第2~3章 分子结构与晶体结构 1、已知下列表中数据，求KCl 晶格能 2、写出氯酸根离子 ClO 3- 的路易斯结构式. Cl 原子的电负性小于O 原子，意味着不存在 O －O 之间的键合. 合理的排布应该如下所示： ClO 3-离子中价电子总数等于26(四个原子的价电子数相加再加1), 扣除3个单键的6个电子，余下的20个电子以孤对方式分配给四个原子, 使它们均满足八隅律的要求. 3、判断 OF 2、XeF 4分子的基本形状. 写出路易斯结构式, 并读出中心原子周围价电子对的总数:中心原子价层有4对电子. 4 对价电子的理想排布方式为正四面体, 但考虑到其中包括两个孤对, 所以分子的实际几何形状为角形, 相当于 AB 2E 2 型分子. E D I S H U U E D I S H -+++?-=∴-+-++ +=?21 )()(2 1 θf θf Cl O O O Cl O O O F — O — XeF4中心原子价层有6 对电子. 理想排布方式为正八面体, 但考虑到其中包括两个孤对, 所以分子的实际几何形状为平面四方形, 相当于AB4E2 型 分子. 苯、二氧化碳、臭氧、碳酸根分子的化学键（1）、苯分子中的p-p大π键苯分子中碳原子采用sp2杂化，3个杂化轨道分别用于形成3个σ键，故苯分子有键角为120 °的平面结构的σ骨架，苯分子的每个碳原子尚有一个未参加杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，6 个“肩并肩”的平行p轨道上共有6个电子在一起形成弥散在整个苯环的p-p大π键，符号为π 6 6（2）、二氧化碳分子里的大π键 分子中碳原子采用sp杂化，形成直线型的分子σ骨架O-C- O ，每个碳原子尚有二个未参加杂化的p轨道，其空间取向为相互垂直且与sp杂化轨道的 轴呈正交关系。形成两套3原子4电子符号为π 3 4的p-p大π键（3）、臭氧中的大π键 分子的中心氧原子采用sp2杂化，形成平面三角形，中心氧原子尚有一个未参加杂化的p轨道，垂直于分子平面，端位的2个氧原子也各有一个垂直于 分子平面的p轨道，“肩并肩” 形成符号为π 3 4的p-p大π键（4）、碳酸根中的大π键分子中碳原子采用sp2杂化，形成平面三角形，碳原子尚有一个未参加杂化的p轨道，垂直于分子平面，端位的3个氧原子也各有一个垂直于分子 平面的p轨道，“肩并肩” 形成符号为π 46的p-p大π键(1)CO 2 、CNS－、NO 2 ＋、N 3－通式AX 2 ，价电子数16，直线型，2个л4 3 （2）CO 3 2－、NO 3 －、SO 3 通式AX 3，总价电子数24，平面三角形，1个л6 4 （3）SO 2 、O 3 、NO 2 －通式 AX 2 ，价电子数18，V字型， （4）SO 42－、PO 4 3－通式AX 4 ，价电子数32，正四面体（5）PO 3 3－、SO 3 2－、 ClO 3-通式AX 3 ，价电子数26，三角锥型 复习总结－离子晶体、分子晶体和原子晶体 在学习中要加强对化学键中的非极性键、极性键、离子键、晶体类型及结构的认识与理解；在掌握微粒半径递变规律的基础上，分析离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔点、沸点等物理性质的变化规律；并在认识晶体的空间结构的过程中，培养空间想象能力及思维的严密性和抽象性。 同时，关于晶体空间结构的问题，很容易与数学等学科知识结合起来，在综合题的命题方法具有广阔的空间，因此，一定要把握基础、领会实质，建立同类题的解题策略和相应的思维模式。 一、晶体 固体可以分为两种存在形式：晶体和非晶体。晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶体在一定条件下也可转变为晶体。 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体。晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列，从而使晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，而且具有固定的熔点和规则的几何外形。 NaCl晶体结构 食盐晶体 C60分子 二、晶体结构 1．几种晶体的结构、性质比较 2．几种典型的晶体结构： （1）NaCl晶体（如图1）：每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+，离子个数比为1：1。 （2）CsCl晶体（如图2）：每个Cl-周围有8个Cs+，每个Cs+周围有8个Cl-；距离Cs+最近的且距离相等的Cs+有6个，距离每个Cl-最近的且距离相等的Cl-也有6个，Cs+和Cl-的个数比为1：1。 （3）金刚石（如图3）：每个碳原子都被相邻的四个碳原子包围，以共价键结合成为正四面体结构并向空间发展，键角都是109o28'，最小的碳环上有六个碳原子。 分子结构与晶体结构 ★双基知识 几个基概念 化学键：相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用 共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用 离子键：阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键 极性键：由不同元素的原子所形成的共价键 非极性键：由相同元素的原子所形成的共价键 金属键：金属阳离子与自由电子之间较强烈的作用叫金属键。 氢键： 范德华力（分子间作用力） 极性分子非极性分子 离子晶体分子晶体 原子晶体金属晶体 2．常见几种晶体的结构分析（点、线、面、体） （1）氯化钠晶体（2）氯化铯晶体（3）二氧化碳晶体（4）白磷分子的结构 （5）Cn的结构（6）金刚石晶体（7）二氧化硅晶体（8）石墨晶体★巧思巧解 2．四种晶体的比较 晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体 存在粒子 粒子间作用 熔、沸点 硬度 溶解性 导电性 实例 3．晶体熔、沸点比较 （1）异类晶体：原子晶体（离子晶体）分不大于分子晶体 一样地，原子晶体>离子晶体>分子晶体 （2）同种类型晶体：构成晶体质点间的作用力大，则熔、沸点高，反之则小。 ①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，离子键越强，则熔、沸点越高。 ②分子晶体：关于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，则熔、沸点越高。 在同分异构体中，一样地，支链越多，熔、沸点越低。 ③原子晶体：原子半径越小，键长越短、键能越大，则熔、沸点越高 ④金属晶体：金属阳离子半径越小，离子所带的电荷越多，则金属键越强，金属熔、沸点越高 ★例题精析 [例1]：下列性质中，能够证明某化合物内一定存在离子键的是：（）A．能够溶于水 B.具有较高的熔点 C．水溶液能导电 D.熔融状态能导电 [例2]：下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是： A．LiI B. NaBr C. KCl D. CsF [例3]：食盐晶体如右下图所示。在晶体中●表示Na+，○表示Cl－，已知食盐的密度为ρg/cm3，NaCl的摩尔质量为M g/mol，阿佛加得罗常数为N，则在食盐晶体是Na+离子和Cl－离子的间距大约是：晶体结构
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