高中化学选修三第三章导学案课件.docx

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高中化学选修三第三章导学案课件

班级姓名第小组小组评价教师评价

第三章晶体结构与性质

第一节晶体的常识

【学习目标】

1.了解晶体的初步知识,知道晶体与非晶体的本质差异。

2.学会识别晶体与非晶体的结构示意图

3.掌握晶胞的定义以及晶胞中原子个数的计算方法——均摊法。

【基础知识】

一．晶体与非晶体

1.晶体与非晶体的本质差异

自范性

微观结构

晶体

有

原子在三维空间里呈周期性有序排列

非晶体

没有

原子排列相对无序

2.晶体与非晶体的性质差异

晶体

非晶体

自范性（本质区别）

有

无

固定熔、沸点

有

无

某些物理性质的各向异性

有

无

X衍射粉末图谱（最科学的区分方法）

有分立的斑点或者谱线

无分立的斑点或明锐的谱线

举例

NaCl晶体、I2晶体、

SiO2晶体、Na晶体等

玻璃、橡胶等

3.获得晶体的途径

熔融态物质凝固

获得晶体的途径气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）

溶质从溶液中析出

二．晶体结构的基本单元——晶胞

1.晶胞的特点

（1）晶胞是描述晶体结构的基本单元

习惯采用的晶胞是平行六面体，其三条边的长度不一定相等，也不一定互相垂直。

晶胞的形状和大小由具体晶体的结构所决定。

（2）整个晶体就是晶胞按其周期性在三维空间重复排列而成。

每个晶胞上下左右前后无隙并置地排列着与其一样的无数晶胞，决定了晶胞的8个顶角、平行的面以及平行的棱完全相同。

2.晶胞中粒子数目的计算——均摊法

如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有

属于这个晶胞。

（1）长方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算。

位于顶角→同为8个晶胞所共有，

粒子属于该晶胞。

位于棱上→同为4个晶胞所共有，

粒子属于该晶胞。

粒子

位于面上→同为2个晶胞所共有，

粒子属于该晶胞。

位于内部→整个粒子都属于该晶胞。

（2）非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶角（1个碳原子）被三个六边形共有，每个六边形占该粒子的

。

【过关训练】

1．下列关于晶体与非晶体的说法正确的是（）

A.晶体一定比非晶体的熔点高

B.晶体有自范性但排列无序

C.非晶体无自范性而且排列无序

D.固体SiO2一定是晶体

2．下列叙述中，正确的是（）

A.具有规则几何外形的固体一定是晶体

B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形

C.具有各向异性的固体一定是晶体

D.许多固体粉末用肉眼看不到晶体外形，因此不属于晶体

3．下列过程得不到晶体的是（）

A.对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体

B.气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态

C.熔融的KNO3冷却后所得的固体

D.将液态的玻璃冷却所得到的固体

4.元素X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。

元素Y基态原子的3p 轨道上有4个电子。

X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示。

1在1个晶胞中，X离子的数目为______。

②该化合物的化学式为______。

答案

①4

②ZnS

5.最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图所示，其中圆圈表示钛原子，黑点表示碳原子，则它的化学式为（）

A．TiC 

B．Ti13C14 

C．Ti4C7

D．Ti14C13

【问题与收获】

。

班级姓名第小组小组评价教师评价

第二节分子晶体与原子晶体

（1）

【学习目标】

1．了解分子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2．理解分子晶体的晶体类型与性质的关系。

3．了解分子间作用力对物质物理性质的影响。

4．了解氢键及其物质物理性质的影响。

【基础知识】

一．分子晶体

1.分子晶体及其结构特征

（1）概念

分子间以分子间作用力相结合形成的晶体称为分子晶体。

（2）构成微粒

分子（稀有气体分子为单原子分子）。

（3）分子晶体内的作用

①分子间存在的分子间作用力（部分分子间有氢键）决定晶体的物理性质。

组成、结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，硬度越大。

②分子内存在化学键，但分子晶体的状态改变时，化学键不变。

（4）分子晶体的结构类型

①分子间只存在范德华力的分子晶体，如干冰等。

其结构特征为：

a.由于范德华力没有方向性和饱和性，该类分子晶体将采用尽可能密的堆积结构。

b.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。

分子的配位数较高。

②分子间存在氢键的分子晶体，如冰，其结构特征是：

氢键的方向性和饱和性是决定分子晶体结构类型的主要因素，故晶体中分子的配位数相对较小，晶体的空间利用率较低，晶体的密度较小。

【注意】大多数分子晶体中只存在范德华力，只有水等少数特殊分子中含有氢键。

2.分子晶体的物理性质及影响因素

（1）分子晶体的物理性质

①具有较低的熔、沸点。

a.分子晶体的熔、沸点一般低于500℃。

分子晶体通常易挥发。

b.分子晶体熔化时，只破坏分子间作用力，分子内的共价键不被破坏。

②具有较小的硬度。

③固态和熔融状态下都不导电。

④溶解性：

符合“相似相溶”规律。

（2）常见的分子晶体

①所有非金属氢化物，如H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等。

②大部分非金属单质以及稀有气体单质，如O2、N2、P4、C60、H2、He、卤素单质等。

③部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3等。

④几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SO3等。

⑤绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。

（3）分子晶体的熔、沸点的变化规律

分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小。

①对组成和结构相似、晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高，如熔点：

I2>Br2>Cl2>F2。

②具有氢键的分子晶体熔、沸点反常的高，如沸点：

H2O>H2S。

③对于同分异构体，其支链越多，熔、沸点越低。

3.几种常见分子晶体的晶胞结构

（1）干冰（如图所示）

干冰分子间只存在范德华力，不存在氢键，在

晶胞中呈现有规律的排列，每个CO2分子周围，

离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个

（同层4个，上层4个，下层4个），属于分子

密堆积。

每个晶胞实际拥有4个CO2分子。

（2）冰（如图所示）

①冰中水分子间的主要作用力是氢键（氢键不是

化学键，有方向性），也存在范德华力。

②在冰的晶体结构中，每个O原子周围都有4个

H原子，2个H原子距O原子较近，以共价键结合；

另外2个H原子距O原子较远，则是以氢键相连。

所以在冰晶体中，O的配位数为4。

每个水分子与4

个紧邻的水分子结合，形成正四面体构型。

③由于氢键的影响，冰中水分子的间距较大，结构比较松散。

因此液态水变成固态水（冰、雪、霜）时，密度变小。

【过关训练】

1.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1031℃，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870℃，熔化时能导电，水溶液也能导电

2.氢键对晶体性质的影响主要表现为：

①影响分子的稳定性②影响晶体的熔、沸点③影响晶体的密度

A.②B.①和②C.②和③D.①、②和③

3.下列物质的固体中，不存在分子的是（）

A.二氧化硅B.二氧化硫C.二氧化碳D.二硫化碳

4．

（1）如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。

试说明每个CO2分子周围有个与之紧邻

且等距的CO2分子；该结构单元平均占有个

CO2分子。

（2）在40GPa高压下，用激光器加热到1800K时，

人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2

原子晶体相似，下列说法正确的是（填序号）。

A.原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂

B.原子晶体干冰有很高的熔点和沸点

C.原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应

D.每摩尔原子晶体干冰中含有4molC-O键

答案

（1）124

（2）BDE

【问题与收获】

。

班级姓名第小组小组评价教师评价

第二节分子晶体与原子晶体

（2）

【学习目标】

1.了解原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点。

2.理解原子晶体的晶体类型与性质的关系。

【基础知识】

二．原子晶体

1.原子晶体及其结构特征

（1）概念

相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。

（2）作用力与结构

相邻原子间以共价键结合形成空间立体网状结构。

【拓展】①原子晶体中只存在一种作用（即共价键），不存在小分子，故原子晶体为“巨分子”结构。

②由原子直接形成的晶体有原子晶体、稀有气体形成的分子晶体。

（3）原子晶体的结构特征

①晶体中只存在共价键，原子间全部通过共价键结合。

晶体中原子不遵循紧密堆积原则。

②晶体为立体空间网状结构。

③原子晶体中不存在单个分子。

如SiO2代表硅原子和氧原子的个数比为1:

2，并不代表分子。

【注意】共价键的饱和性和方向性决定了原子晶体配位原子的数目是有限的（原子晶体不遵循紧密堆积的原因）。

（4）常见的原子晶体

①某些非金属单质及部分金属单质，如晶体硼、晶体锗、晶体硅、金刚石等。

②某些非金属化合物，如金刚砂（SiC）、氮化硼（BN）、氮化硅（Si3N4）等。

③某些氧化物，如二氧化硅（SiO2）等。

2.原子晶体的物理性质

（1）熔点和沸点很高。

原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化或汽化就要克服共价键之间的相互作用，需要很高的能量。

因此，原子晶体一般都具有很高的熔点和沸点。

（2）硬度很大。

例如，金刚石是自然界中存在的最硬的物质。

（3）一般不导电。

（4）难溶于一些常见的溶剂。

3．金刚石和二氧化硅的晶体结构

（1）金刚石

①金刚石的结构

金刚石晶体中，每个碳原子以sp3杂化轨道和与它紧邻的4个

碳原子以共价键相结合，形成正四面体构型，这些正四面体向

空间发展，构成彼此相连的立体网状结构，键角均为109°28′（如图所示）。

【说明】a.金刚石晶体中最小碳环由6个碳原子构成且它们不在同一平面内。

b.在金刚石晶体中，1个碳原子形成4个C-C键，而1个C-C键为2个碳原子共用，故碳原子个数与C-C键个数之比为1:

2。

c.晶体硅和金刚砂的结构与金刚石相似，其中金刚砂（SiC）晶体中Si、C是交替排列的。

2金刚石的物理性质

在常见晶体中，金刚石的硬度最大；金刚石的熔、沸点很高。

③金刚石的晶胞

每个晶胞中平均含有8×

+6×

+4×1=8个碳原子。

（2）二氧化硅

①结构

在二氧化硅晶体中，1个硅原子结合4个氧原子形成4个共价键，同时每个氧原子结合两个硅原子；O-Si-O键角为109°28′（如图所示）。

晶体中最小的环上有6个硅原子、6个氧原子，是12元环，且它们不在同一平面内。

②物理性质

二氧化硅晶体具有较大的硬度和较高的熔、沸点。

【说明】含1molSi原子的SiO2晶体中，含有4molSi-O键。

【过关训练】

1.制造光导纤维的材料是一种纯度很高的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是其简化了的平面示意图，下列关于这种材料的说法中正确的是（）

A．晶体中