小學(xué)教學(xué)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-10-27《離子晶體、分子晶體和原子晶體》(第3課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)。
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《離子晶體、分子晶體和原子晶體》(第3課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)三、原子晶體
1.定義:相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。
例如:C(金剛石)、晶體硅、SiO2、SiC等。
(1)組成:原子晶體由原子構(gòu)成,
(2)作用力:共價(jià)鍵
(3)性質(zhì):共價(jià)鍵越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越高。
例如:硅、碳化硅、金剛石的熔沸點(diǎn)依次升高。
2.物理性質(zhì)
(1)硬度大、熔沸點(diǎn)高。
例如:金剛石:①是天然存在的最硬的物質(zhì);
②熔點(diǎn):3550℃,沸點(diǎn):4827℃。
(2)溶解性:難溶于常見溶劑。
(3)導(dǎo)電性:一般不導(dǎo)電。
3.空間構(gòu)型
(1)金剛石:
①正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
每個(gè)碳原子與四個(gè)碳原子成鍵組成正四面體向空間發(fā)展。
②最小的環(huán)上有6個(gè)碳原子。
③1molC(金剛石)含有的碳碳鍵數(shù)目為2NA。
④晶體硅的結(jié)構(gòu)同金剛石。
(2)二氧化硅:
①正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子成鍵、每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子成鍵。
其結(jié)構(gòu)可看成是硅晶體中的硅硅鍵之間插入一個(gè)氧原子。
②最小的環(huán)上有12個(gè)原子。
③1mol二氧化硅含有的硅氧鍵數(shù)目為4NA。
4.原子晶體中不存在單個(gè)的原子,因此其化學(xué)式不是分子式。
5.石墨
(1)結(jié)構(gòu):平面層狀結(jié)構(gòu),層間以范德華力相結(jié)合。
每個(gè)碳原子與三個(gè)碳原子成鍵形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)。
1molC(石墨)含有的碳碳鍵數(shù)目為1.5NA。
(2)性質(zhì):混合型或過(guò)渡型晶體。
層內(nèi)為共價(jià)鍵,具有原子晶體的性質(zhì)(熔點(diǎn)高)。
層間為范德華力,具有分子晶體的性質(zhì)(硬度小、易滑動(dòng))。
(3)與金剛石對(duì)比:
碳碳鍵長(zhǎng):金剛石:1.551010m石墨:1.421010m
熔點(diǎn):3550℃3652~3697℃
沸點(diǎn):4827℃4827℃
導(dǎo)電性:不導(dǎo)電導(dǎo)電(有自由電子)
相互關(guān)系:兩者互為同素異形體。
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《離子晶體、分子晶體和原子晶體》(第2課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)
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二、分子晶體
1.定義:分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體。
(1)組成:分子晶體由分子構(gòu)成,
例如:所有的氣體、大多數(shù)的非金屬單質(zhì)等。
(2)作用力:分子間作用力
①定義:分子間存在著作用力把分子聚集在一起,這種作用力叫分子間作用力,又稱范德華力。
②注意:它廣泛存在于分子和分子之間,不屬于化學(xué)鍵。
(3)性質(zhì):分子間的作用力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越高。
一般來(lái)說(shuō):組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),其相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高。
例如:氟、氯、溴、碘的單質(zhì)的熔沸點(diǎn)依次升高。
(4)氫鍵
①碳族元素的氫化物隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大,熔沸點(diǎn)升高,
但氮族、氧族、鹵素的氫化物中,氨、水、氟化氫的沸點(diǎn)出現(xiàn)反?,F(xiàn)象,與氫鍵有關(guān)。
例如:
CH4-160NH3-33H2O100HF20
SiH4-112PH3-88H2S-61HCl-85
GeH4-88AsH3-55H2Se-41HBr-67
SnH4-52SbH3-18H2Te-2HI-36
②定義:
半徑小、吸引電子能力強(qiáng)的原子(如N、O、F)與氫核之間的靜電吸引作用。
例如:HF中,由于F原子吸引電子的能力很強(qiáng),所以HF鍵的極性很強(qiáng),共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向F原子,使H原子幾乎成為裸露的質(zhì)子,H原子再與另一個(gè)HF分子中帶部分負(fù)電荷的F原子吸引,這種靜電吸引就是氫鍵。
③是一種較強(qiáng)的分子間作用力,但比化學(xué)鍵弱得多,也不屬于化學(xué)鍵。
④氫鍵的存在使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。
2.物理性質(zhì)
(1)熔沸點(diǎn):較低。
(2)溶解性:一般遵循相似相溶原理。
(3)導(dǎo)電性:①固態(tài)和熔融態(tài)都不導(dǎo)電。
②部分分子晶體溶于水后可以導(dǎo)電,例如:硫酸等。
3.空間構(gòu)型
以干冰為例:與CO2分子最近且距離相等的CO2分子是12個(gè)。
4.分子晶體中存在單個(gè)的分子,因此其化學(xué)式就是分子式。
《離子晶體、分子晶體和原子晶體》(第1課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)
《離子晶體、分子晶體和原子晶體》(第1課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)
一、離子晶體
1.定義:離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體。
陽(yáng)離子:活潑金屬的陽(yáng)離子(例如IA和IIA的金屬)和銨根離子。
陰離子:活潑非金屬的陰離子(例如VIA和VIIA的非金屬)和酸根離子。
注意:①含金屬元素的離子不一定是陽(yáng)離子,例如:偏鋁酸根離子等。
②由非金屬元素組成的離子不一定是陰離子,例如:銨根離子等。
③由金屬和非金屬元素組成的化合物不一定是離子晶體,例如:氯化鋁為分子晶體。
④全部由非金屬元素組成的化合物也可能是離子晶體,例如:銨鹽等。
⑤離子晶體中一定存在離子鍵,還可能存在共價(jià)鍵,例如:氫氧化鈉、過(guò)氧化鈉等。
⑥含有離子鍵的晶體一定是離子晶體。
2.物理性質(zhì)
(1)硬度較大、難于壓縮。
(2)有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),且離子鍵越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高。
離子半徑越小、離子所帶的電荷越高,則離子鍵越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高。
例如:氯化鈉熔點(diǎn)801℃沸點(diǎn)1413℃
氯化銫645℃1290℃
(3)在水溶液和熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姟?br> 注意:①在熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕衔镆欢ㄊ请x子晶體(注意金屬的導(dǎo)電性)。
②在水溶液中能夠?qū)щ姷幕衔锊灰欢ㄊ请x子晶體,例如:硫酸等。
3.空間構(gòu)型
(1)晶胞:晶體中最小的重復(fù)單元。
(2)氯化鈉
①Na+和Cl是相間著沿立方體進(jìn)行排列的。
②每個(gè)Na+周圍等距離且最近的Cl是6個(gè),
這6個(gè)Cl連線形成的空間幾何體為正八面體(Na+位于中心位置)。
同時(shí),每個(gè)Cl周圍等距離且最近的Na+也是6個(gè)。
③每個(gè)Na+周圍等距離且最近的Na+是12個(gè)。
④1個(gè)氯化鈉晶胞所占有的Na+4個(gè)、Cl4個(gè)。
Na+:體心1個(gè),棱上12個(gè),所以共11+121/4=4個(gè)
Cl:面心6個(gè),角頂8個(gè),所以共61/2+81/8=4個(gè)
計(jì)算方法:晶胞完全占有的粒子數(shù):體心為1、面心為1/2、棱上為1/4、角頂為1/8。
⑤氯化鈉晶體中不存在單個(gè)的NaCl分子,所以NaCl是化學(xué)式而非分子式。
(3)氯化銫
①每個(gè)Cs+周圍等距離且最近的Cl是8個(gè),
每個(gè)Cl周圍等距離且最近的Cs+也是8個(gè)
②1個(gè)氯化銫晶胞所占有的Cs+1個(gè)、Cl1個(gè)。
Cs+:體心1個(gè),即11=1個(gè)
Cl:角頂8個(gè),即81/8=1個(gè)
③氯化銫晶體中不存在單個(gè)的CsCl分子,所以CsCl是化學(xué)式而非分子式。
4.離子晶體中都不存在單個(gè)的分子,因此只有化學(xué)式而沒(méi)有分子式。
;離子晶體、分子晶體和原子晶體
第一節(jié)離子晶體、分子晶體和原子晶體(一)
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.使學(xué)生了解離子晶體、分子晶體和原子晶體的晶體結(jié)構(gòu)模型及其性質(zhì)的一般特點(diǎn)。
2.使學(xué)生理解離子晶體、分子晶體和原子晶體的晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系
3.使學(xué)生了解分子間作用力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響
4.常識(shí)性介紹氫鍵及其物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。
二、重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn):離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)模型;晶體類型與性質(zhì)的關(guān)系
難點(diǎn):離子晶體、分子晶體和原子晶體的結(jié)構(gòu)模型;氫鍵
三、學(xué)習(xí)過(guò)程
(一)引入新課
[復(fù)習(xí)提問(wèn)]
1.寫出NaCl、CO2、H2O的電子式
。
2.NaCl晶體是由Na+和Cl—通過(guò)形成的晶體。
[課題板書]第一節(jié)離子晶體、分子晶體和分子晶體(有課件)
一、離子晶體
1、概念:離子間通過(guò)離子鍵形成的晶體
2、空間結(jié)構(gòu)
以NaCl、CsCl為例來(lái),以媒體為手段,攻克離子晶體空間結(jié)構(gòu)這一難點(diǎn)
[針對(duì)性練習(xí)]
[例1]如圖為NaCl晶體結(jié)構(gòu)圖,圖中直線交點(diǎn)處為NaCl晶體中Na+與Cl-所處的位置(不考慮體積的大小)。
(1)請(qǐng)將其代表Na+的用筆涂黑圓點(diǎn),以完成NaCl晶體結(jié)構(gòu)示意圖。并確定晶體的晶胞,分析其構(gòu)成。
(2)從晶胞中分Na+周圍與它最近時(shí)且距離相等的Na+共有多少個(gè)?
[解析]下圖中心圓甲涂黑為Na+,與之相隔均要涂黑
(1)分析圖為8個(gè)小立方體構(gòu)成,為晶體的晶胞,
(2)計(jì)算在該晶胞中含有Na+的數(shù)目。在晶胞中心有1個(gè)Na+外,在棱上共有4個(gè)Na+,一個(gè)晶胞有6個(gè)面,與這6個(gè)面相接的其他晶胞還有6個(gè)面,共12個(gè)面。又因棱上每個(gè)Na+又為周圍4個(gè)晶胞所共有,所以該晶胞獨(dú)占的是121/4=3個(gè).該晶胞共有的Na+為4個(gè)。
晶胞中含有的Cl-數(shù):Cl-位于頂點(diǎn)及面心處,每.個(gè)平面上有4個(gè)頂點(diǎn)與1個(gè)面心,而每個(gè)頂點(diǎn)上的氯離于又為8個(gè)晶胞(本層4個(gè),上層4個(gè))所共有。該晶胞獨(dú)占81/8=1個(gè)。一個(gè)晶胞有6個(gè)面,每面有一個(gè)面心氯離子,又為兩個(gè)晶胞共有,所以該晶胞中獨(dú)占的Cl-數(shù)為61/2=3。
不難推出,n(Na+):n(Cl-)=4:4:1:1?;瘜W(xué)式為NaCl.
(3)以中心Na+為依據(jù),畫上或找出三個(gè)平面(主個(gè)平面互相垂直)。在每個(gè)平面上的Na+都與中心Na+最近且為等距離。
每個(gè)平面上又都有4個(gè)Na+,所以與Na+最近相鄰且等距的Na+為34=12個(gè)。
[答案]
(1)含8個(gè)小立方體的NaCl晶體示意圖為一個(gè)晶胞
(2)在晶胞中Na+與Cl-個(gè)數(shù)比為1:1.
(3)12個(gè)
3、離子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其性質(zhì)的影響
(1)離子晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于離子鍵的強(qiáng)弱,而離子晶體的穩(wěn)定性又取決于什么?在離子晶體中,構(gòu)成晶體的粒子和構(gòu)成離子鍵的粒子是相同的,即都是陰、陽(yáng)離子。離子晶體發(fā)生三態(tài)變化,破壞的是離子鍵。也就是離子鍵強(qiáng)弱即決定了晶體熔、沸點(diǎn)的高低,又決定了晶體穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。
(2)離子晶體中為何不存在單個(gè)的小分子?
在離子晶體中,陰、陽(yáng)離子既可以看作是帶電的質(zhì)點(diǎn),又要以看作是帶電的球體,其中,陽(yáng)離子總是盡可能的多吸引陰離子、陰離子又總是盡可能多的吸引陰離子(只要空間條件允許的話)這種結(jié)構(gòu)向空間延伸,即晶體多大,分子就有多大,晶體內(nèi)根本不存在單個(gè)的小分子,整個(gè)晶體就是一個(gè)大分子。
4、離子晶體的判斷及晶胞折算
(1)如何判斷一種晶體是離子晶體
方法一:由組成晶體的晶格質(zhì)點(diǎn)種類分:離子化合物一定為離子晶體。
方法二:由晶體的性質(zhì)來(lái)分:①根據(jù)導(dǎo)電性:固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電而熔化或溶解時(shí)能導(dǎo)電的一般為離子晶體。
②根據(jù)機(jī)械性能:具有較高硬度,且脆的為離子晶體。
(2)什么是晶胞?如何由晶胞來(lái)求算晶體的化學(xué)式?
構(gòu)成晶體的結(jié)構(gòu)粒子是按著一定的排列方式所形成的固態(tài)群體。在晶體結(jié)構(gòu)中具有代表性的最小重復(fù)單位叫晶胞。
根據(jù)離子晶體的晶胞,求陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比的方法?
①處于頂點(diǎn)上的離子:同時(shí)為8個(gè)晶胞共有,每個(gè)離子有1/8屬于晶胞。
②處于棱上的離子:同時(shí)為4個(gè)晶胞共有,每個(gè)離子有1/4屬于晶胞。
③處于面上的離子;同時(shí)為2個(gè)晶胞共有,每個(gè)離子有1/2屬于晶胞。
④處于體心的離子:則完全屬于該晶胞。
[學(xué)生練習(xí)]
題目:在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域中,有一種化合物叫鈣鈦礦,其晶體結(jié)構(gòu)中有代表性的最小單位結(jié)構(gòu)如圖所示試回答:
(1)在該晶體中每個(gè)鈦離子周圍與它最近且相等距離的鈦離子有多少個(gè)?
(2)在該晶體中氧、鈣、鈦的粒子個(gè)數(shù)化是多少?
[解析]由圖看出,在每個(gè)鈦離于的同層左、右與前后、上下各層中都緊密排列著完全相同的鈦離子,共有晶胞邊長(zhǎng)的6個(gè)鈦離子。
至于同一晶胞中獨(dú)占三元素粒子個(gè)數(shù)比,則從每種元素粒子是晶胞中的位置考慮。Ca2+位于立方體的中央為一個(gè)晶胞所獨(dú)占;鈦離子位于晶胞的頂點(diǎn)上,為相鄰兩層8個(gè)晶胞所共有(左右、前后、上中下、左右前后4個(gè)而上下中相同重復(fù)共8個(gè)),而每個(gè)晶胞獨(dú)占有81/8=1個(gè)。氧離子位于棱上,在同一晶胞中,每個(gè)氧離子為同層的4個(gè)晶胞所共有,一個(gè)晶胞獨(dú)占121/4=3個(gè)。故氧、鈣、鈦的粒子數(shù)之比為3:1:1
[答案]63:1:1
5、總結(jié)
1.離子間通過(guò)離子鍵結(jié)合而成的晶體叫離子晶體。構(gòu)成離子晶體的微粒是陽(yáng)離子和陰離子。離子晶體中,陽(yáng)離子和陰離子間存在著較強(qiáng)的離子鍵,因此,離子晶體一般硬度較高,密度較大,熔、沸點(diǎn)較高。
2.一般地講,化學(xué)式與結(jié)構(gòu)相似的離子晶體,陰、陽(yáng)離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。如:KCINaCINaF。
離子晶體針對(duì)性訓(xùn)練
一、選擇題
1.下列性質(zhì)中,可以證明某化合物內(nèi)一定存在離子鍵
的是()
A.可溶于水B.有較高的熔點(diǎn)
C.水溶液能導(dǎo)電D.熔融狀態(tài)能導(dǎo)電
2.下列物質(zhì)中,含有極性鍵的離子化合是。
A.CaCl2B.Na202C.NaOHD.K2S
3.Cs是IA族元素,F(xiàn)是VIIA族元素,估計(jì)Cs和F形成
的化合物可能是
A.離子化合物B.化學(xué)式為CsF2
C.室溫為固體D.室溫為氣體
4.某物質(zhì)的晶體中含A、B、C三種元素,其排列方式
如圖所示(其中前后兩面心上的B原子未能畫
出),晶體中A、B、C的中原子個(gè)數(shù)之比依次為
A.1:3:1B.2:3:1
C.2:2:1D.1:3:3
5.NaF,Nal,MgO均為離子化合物,根據(jù)下列數(shù)據(jù),這
三種化合物的熔點(diǎn)高低順序是()
物質(zhì)
①NaF
②NaI
③MgO
離子電荷數(shù)
1
1
3
m
2.31
3.18
2.10
A.①②③B.③①②
C.③②①D.②①③
6.在NaCl晶體中與每個(gè)Na+距離等同且最近的幾個(gè)Cl-所圍成的空間幾何構(gòu)型為()
A.正四面體B.正六面體
C.正八面體D.正十二面體
7.如圖是氯化銫晶體的晶胞(晶體中最小的重復(fù)單元),已知晶體中2個(gè)最近的Cs+離子核間距為acm,氯化銫的式量為M,NA為阿伏加德羅常數(shù),則氯化銫晶體的密度為
B.C.D.
二、填空題
8.參考下列熔點(diǎn)數(shù)據(jù)回答:
物質(zhì)
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔點(diǎn)℃
995
801
755
651
物質(zhì)
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔點(diǎn)℃
801
776
715
646
鈉的鹵化物從NaF到NaI及堿金屬的氯化物從NaCl到CsCl的熔點(diǎn)逐漸____________這與__________有關(guān)。隨__________增大__________減小,故熔點(diǎn)__________逐漸。
9.某離子晶體晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,x位于立方體的
頂點(diǎn),Y位于立方體中心。試分析:
(1)晶體中每個(gè)Y同時(shí)吸引著__________個(gè)X,每
個(gè)x同時(shí)吸引著__________個(gè)Y,該晶體的化學(xué)式
為__________。
(2)晶體中在每個(gè)X周圍與它最接近且距離相等
的X共有__________個(gè)。
(3)晶體中距離最近的2個(gè)X與1個(gè)Y形成的夾角
∠XYX的度數(shù)為__________。
(4)設(shè)該晶體的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1,晶體密度為ρcm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA則晶體中兩個(gè)距離最近的X中心間的距離為__________。
10.晶體具有規(guī)則的幾何外型、晶體中最基本的重復(fù)單
位稱為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。已知FexO
晶體晶胞結(jié)構(gòu)為NaCl型,由于晶體缺陷,x值小于1
測(cè)知FexO晶體密度為ρ=5.71gcm-3,晶胞邊長(zhǎng)為
4.2810-10m。
(1)FexO中x值(精確至O.01)為
(2)晶體中的Fe分別為Fe2+、Fe3+,在Fe2+和
Fe3+的總數(shù)中,F(xiàn)e2+所占分?jǐn)?shù)(用小數(shù)表示,精確至0.001)為______________。
(3)此晶體的化學(xué)式為_____________。
(4)與某個(gè)Fe2+(或Fe3+)距離最近且等距離的O2-圍成的空間幾何形狀是_____________。
(5)在晶體中,鐵元素間最短距離為_____________cm
11.有一種藍(lán)色晶體,它的結(jié)構(gòu)特征是Fe2+和Fe3+分別占據(jù)立方體互不相鄰的頂點(diǎn),而CN-離子位于立方體的棱上。
(1)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),推出其化學(xué)式(用最簡(jiǎn)單整數(shù)表示)__________________________。
(2)此化學(xué)式帶何種電荷?用什么樣的離子(用Mn+表示)與其結(jié)合成中性的化學(xué)式?寫出此電中性的化學(xué)式。
答:
(3)指出(2)中添加離子在晶體結(jié)構(gòu)中的什么位置。
答:
12.1986年,瑞士?jī)晌豢茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)一種性能良好的金屬氧化物超導(dǎo)體,使超導(dǎo)工作取得突破性進(jìn)展,為此兩位科學(xué)家獲得了1987年的Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)。其晶胞結(jié)構(gòu)如圖。
(1)根據(jù)圖示晶胞結(jié)構(gòu),推算晶體中Y,Cu,Ba和O原子個(gè)數(shù)比,確定其化學(xué)式
(2)根據(jù)(1)所推出的化合物的組成,計(jì)算其中Cu原子的平均化合價(jià)(該化合物中各元素的化合價(jià)為Y+3,Ba+2,Cu+2和Cu+3)試計(jì)算化合物中這兩種價(jià)態(tài)Cu原子個(gè)數(shù)比
離子晶體針對(duì)性練習(xí)答案
一、選擇題
1.D2.C3.AC4.A5.B6.C7.C
二、填空題
8.降低陰離子半徑由F-到I-逐漸增大離半徑陰、陽(yáng)離子相互吸引降低
9.(1)48XY2(或Y2X)
(2)12(3)10928
(4)
10.(1)0.92(2)0.826
(3)
(4)正八面體(5)3.0310-10
11.(1)FeFe(CN)6-
(2)帶一個(gè)單位負(fù)電荷,可用Na+,K+,Rb+(用M+表示)與之結(jié)合MFeFe(CN)6
(3)M+在每隔一個(gè)立方體的體心上。
12.(1)YBa2Cu3O7
(2)Cu2+:Cu3+=2:1
離子晶體、分子晶體和原子晶體(二)
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一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.掌握分子間作用力和氫鍵對(duì)物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響。
2.掌握構(gòu)成分子晶體的微粒,分子晶體的物理特性。
3.了解物質(zhì)的“相似相溶”原理。
二、學(xué)習(xí)過(guò)程
(一)引入新課
[復(fù)習(xí)提問(wèn)]
1.常溫下氟是淡黃綠色的;氯是黃綠色的;溴是深棕紅色的;碘是紫黑色的。鹵素單質(zhì)常溫下狀態(tài)不同的原因是。
[新授內(nèi)容]分子晶體、相似相溶原理
一、知識(shí)要點(diǎn)(學(xué)生自學(xué)完成)
1.分子間作用力
(1)分子間作用力_________________;又稱范德華力。分子間作用力存在于______________________之間。
(2)影響因素:
①分子的極性
②組成和結(jié)構(gòu)相似的:
2.分子晶體
(1)定義:________________________________
(2)構(gòu)成微粒________________________________
(3)粒子間的作用力:________________________________
(4)分子晶體一般物質(zhì)類別________________________________
(5)分子晶體的物理性質(zhì)________________________________________________
二、要點(diǎn)點(diǎn)撥
1.結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響:構(gòu)成分子晶體的粒子是分子,分子間以分子間作用力而結(jié)合,而分子之間作用力是一種比較弱的作用。比化學(xué)鍵弱的多。因此造成分子晶體的硬度小,熔、沸點(diǎn)低(與離子晶體相比較)。分子晶體無(wú)論是液態(tài)時(shí),還是固態(tài)時(shí),存在的都是分子,不存在可以導(dǎo)電的粒子(陰、陽(yáng)離子或電子),故分子晶體熔融或固態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電,由此性質(zhì),可判斷晶體為分子晶體。
2.氫鍵:對(duì)于HF、H20、NH3熔、沸點(diǎn)反常,原因在于三者都是極性分子(極性很強(qiáng))分子間作用力很大,超出了一般的分子間作用力的范圍(實(shí)屬氫鍵)。是介于分子間作用力和化學(xué)鍵之間的一種特殊的分子間作用力,因此,它們的熔、沸點(diǎn)反常。
3.空間結(jié)構(gòu):分子晶體中的分子構(gòu)成晶體時(shí),一般也有自己的規(guī)律,并不象我們所想象的那樣任意排列。不同的物質(zhì),分子之間的排列方式可能不相同,在中學(xué),我們只了解干冰中C02分子的排列方式就可以了。由干冰晶體求一個(gè)晶胞中C02分子數(shù)目的方法同離子晶體。
4.影響分子間作用力的因素:
①分子的極性
②相對(duì)分子質(zhì)量的大小。這里所說(shuō)的分子的極性,一般指極性特別強(qiáng)的,即第二周期的幾種活潑非金屬的氫化物:HF、H20、NH3。其他組成和結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)分子間作用力的大小,則要看其相對(duì)分子質(zhì)量的大小。
相對(duì)分子質(zhì)量大的分子,其中一般存在原子序數(shù)比較大的元素,這些元素的原子體積一般比較大。由于每個(gè)分子的電子不斷運(yùn)動(dòng)和原子核的不斷振動(dòng),經(jīng)常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時(shí)相對(duì)偏移,從而使原子產(chǎn)生瞬時(shí)的極性,并且原子的體積越大,這種相對(duì)偏移也越大。因此使分子間產(chǎn)生作用。由于這種現(xiàn)象產(chǎn)生的分子間作用力一般比由于分子本身存在極性產(chǎn)生的作用要弱
三、習(xí)題講練(學(xué)生先練,教師再點(diǎn)撥)
[例1]共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式,下列物質(zhì)中,只含有上述一種作用的是()
A.干冰B.氯化鈉
C.氫氧化鈉D.碘
[解析]干冰是分子晶體,分于內(nèi)存在共價(jià)鍵,分子間存在范德華力。NaCl是離子晶體只存在離子鍵。NaOH是離子晶體,不僅存在離子鍵,還存在H—O間共價(jià)鍵。
碘也是分子晶體,分子內(nèi)存在共價(jià)鍵,分子間存在分子間作用力。故只有B符合題意。
[例2]在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí),與鍵能無(wú)關(guān)的變化規(guī)律是()
A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱
B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次減低
C.F2、C12、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高
D.H2S的熔沸點(diǎn)小于H2O的熔、沸點(diǎn)
[解析]HF、HCl、HBr、HI熱穩(wěn)定性依次減弱是它們的共價(jià)鍵鍵能逐漸減小的原因,與鍵能有關(guān)。NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次減低是它們的離子鍵能隨離子半徑增大逐漸減小的原因。F2、C12、Br2、I2為分子晶體。熔、沸點(diǎn)逐漸降低由分子間作用力決定。H2S與H2O的熔沸點(diǎn)高低由分子間作用力及分子的極性決定。故選C、D。
[例3](1)PtCl2(NH3)2成平面立方形結(jié)構(gòu),它可以形成兩種固體。一種為淡黃色,在水中溶解度較??;另一種為黃綠色,在水中溶解度較大。請(qǐng)?jiān)诳崭駜?nèi)分別畫出這兩種固體分子的幾何構(gòu)型圖。
(1)淡黃色固體,分子構(gòu)型
(1)(2)
黃綠色固體,分子構(gòu)型
(2)試解釋:鈉的鹵化物比相應(yīng)的硅的鹵化物熔點(diǎn)高的多
[解析]分子對(duì)稱、無(wú)極性、顏色為淡黃色、難溶于水,因?yàn)槭欠菢O性分子
分子不對(duì)稱、有極性、顏色為黃綠色能溶于水、因?yàn)榉肿佑袠O性
(2)鈉的鹵化物比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點(diǎn)高得多,這與晶體的類型有關(guān)。前者是離子晶體而后者為分子晶體,前者靠陰、陽(yáng)離子相互作用比后者的范德華力大的多。
[例4]在干冰晶體中每個(gè)CO2分子周圍緊鄰的CO2分子有___________個(gè)在晶體中截取一個(gè)最小的正方形;使正方形的四個(gè)頂點(diǎn)部落到CO2分子的中心,則在這個(gè)正方形的平面上有___________個(gè)C02分子。
[解析]解答此題要求對(duì)干冰的晶體模型十分熟悉。以右下角C02分子研究對(duì)象:與其緊鄰的為
面心上的3個(gè)C02分子,而CO2分子被8個(gè)這樣的立方體所共有,故有3×8=24。又考慮到面心上的C02被2個(gè)這個(gè)的立方體共有,故24/2=12個(gè)。
由C02晶體模型分析得出,符合題意的最小正方形即模型的角對(duì)角面的一半,不難看出有4個(gè)C02分于。
[答案]12個(gè)4個(gè)
四、總結(jié)
1.分子間通過(guò)分子作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成分子晶體的微粒是分子。分子晶體中,由于分子間作用力較弱,因此,分子晶體一般硬度較小,熔、沸點(diǎn)較低。
2.一般來(lái)說(shuō),對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),分子間作用力隨著相對(duì)分子質(zhì)量增加而增大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也升高。例如:F2Cl2Br2I2、CF4CCl4CBr4CCl4、CO2CS2等。
3.組成相似的分子,極性分子的熔、沸點(diǎn)大于非極性分子,如:SO2CO2
第二講針對(duì)性練習(xí)
一、選擇題
1.下列物質(zhì)在變化過(guò)程中,只需克服分子間作用力的是()
A.食鹽溶解B.鐵的熔化
C.干冰升華D.氯化銨的“升華”
2.下列化學(xué)式能真實(shí)表示物質(zhì)分子組成的是()
A.NaOHB.S03
C.CsClD.NaCl
3.最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新分子,它具有空心的類似足球的結(jié)構(gòu),分子式為C60,下列說(shuō)法正確的是()
A.C60是一種新型的化合物
B.C60和石墨都是碳的同素異形體
C.C60中雖然沒(méi)有離子鍵,但固體為離子晶體
D.C60相對(duì)分子質(zhì)量為720
4.當(dāng)S03晶體熔化或氣化時(shí),下述各項(xiàng)中發(fā)生變化的是()
A.分子內(nèi)化學(xué)鍵B.分子間距離
C.分子構(gòu)型D.分子間作用力
5.IA族元素的原子與最外層有7個(gè)電子的原子結(jié)合,可以形成()
A.離子晶體
B.分子晶體
C.離子晶體,分子晶體都不可能形成
D.無(wú)法確定
6,支持固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)是
A.氮原子不能形成陽(yáng)離子
B.銨離子不能單獨(dú)存在
C.常溫下,氨是氣態(tài)物質(zhì)
D.氨極易溶于水
7.下列有關(guān)共價(jià)化合物的說(shuō)法:①具有較低的熔、沸點(diǎn)②不是電解質(zhì)③固態(tài)時(shí)是分子晶體④都是由分子構(gòu)成⑤液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,其中一定正確的是
A.①③④B.②⑤
C.①②③④⑤D.⑤
8.下列分子晶體:
①HCl②HBr③HI④CO⑤N2⑥H2熔沸點(diǎn)由高到低的順序是()
A.①②③④⑤⑥B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥D(zhuǎn),⑥⑤④③②①
9.下列性質(zhì)適合于分子晶體的是()
A.熔點(diǎn)1070℃,易溶于水,水溶液導(dǎo)電
B.熔點(diǎn)10.31℃,液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電
C.能溶于CS2、熔點(diǎn)112.8℃,沸點(diǎn)444.6℃
D.熔點(diǎn)97.81℃,質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97g/cm3
二、填空題
10.有兩組關(guān)于物質(zhì)熔點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析以上數(shù)據(jù),回答:
I組
物質(zhì)
NaCl
KCl
RbCl
CsCl
熔點(diǎn)
II組
物質(zhì)
SiCl4
GeCl4
SnCl4
PbCl4
熔點(diǎn)
(1)有什么規(guī)律可循______________________________________
(2)造成這些規(guī)律的主要原因是__________________________________________
11.已知白磷是由P4分子形成的分子
晶體,每個(gè)P4分子是正四面體結(jié)
構(gòu)。分子中的四個(gè)磷原子位于正
四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。則P4分子中
共有___________個(gè)P—P鍵。
12.磷在空氣中充分燃燒后生成結(jié)構(gòu)如圖所示的分子。圖中圓圈表示原子、實(shí)線表示化學(xué)鍵。試回答:
(1)請(qǐng)從圖中找出磷原子,并在圖上將其涂黑。
(2)形成化合物的化學(xué)式為________________。
(3)分子內(nèi)的磷原子排列成______________形。
(4)每個(gè)磷原子處于______________中心。
(5)在用實(shí)線表示的化學(xué)鍵中,兩原子間單線表示
的是_________極(填寫非極性鍵或極性鍵)。
13.1996年諾貝化學(xué)獎(jiǎng)授予對(duì)發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家.C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:
①C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵;
②C60分子只含有五邊形和六邊形;
③多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系,遵循歐拉定理:
據(jù)上所述,可推知C60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30.
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)固體C60與金剛石相比較,熔點(diǎn)較高者應(yīng)是____________,理由是:
_________________________________________________________.
(2)試估計(jì)C60跟F2在一定條件下,能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_________________________,并簡(jiǎn)述其理由:
________________________________________________________.
(3)通過(guò)計(jì)算,確定C60分子所含單鍵數(shù).
C60分子所含單鍵數(shù)為_______________.
(4)C70分子也已制得,它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C60同樣考慮而推知.通過(guò)計(jì)算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目.
C70分子中所含五邊形數(shù)為____________,六邊形數(shù)為_________.
第2課時(shí)練習(xí)答案
一、選擇題
1.A2.B3.BD4.BD5.AB6.C7.D8.C9.BC
二、填空題
10.(1)I組:隨離子健的減弱,熔點(diǎn)降低
Ⅱ組:隨分子量的增大,熔點(diǎn)升高。
(2)原理:工組為離子晶體Ⅱ組為分子晶體。
11.6個(gè)
12.(1)
(2)P4010(3)正四面體
(4)由原予排列成的正四面體
(5)極性
13.解答
(1)金剛石
金剛石屬原子晶體,而固體C60不是,故金剛石熔點(diǎn)較高.
(答出“金剛石屬原子晶體”即給分)
(2)可能
因C60分子含30個(gè)雙鍵,與極活潑的F2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C60F60
(只要指出"C60含30個(gè)雙鍵"即給分,但答“因C60含有雙鍵”不給分)
(3)依題意C60分子形成的化學(xué)鍵:
也可由歐拉定理計(jì)算鍵數(shù)(即棱邊數(shù)):60+(12+20)-2=90
C60分子中單鍵為:90-30=60(1分)
(4)設(shè)C70分子中五邊形數(shù)為x,六邊形數(shù)為y.依題意可得方程組:
解得:五邊形數(shù)x=12,六邊形數(shù)y=25