2019-2020年高三化學 晶體結構與性質教案(一)教學素材.doc
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2019-2020年高三化學 晶體結構與性質教案(一)教學素材分子晶體和原子晶體1. 晶體與非晶體2. 晶胞3. 分子晶體4. 原子晶體二. 重點、難點1. 通過實驗探究理解晶體與非晶體的差異。2. 了解區(qū)別晶體與非晶體的方法,認識化學的實用價值,增強學習化學的興趣。3. 了解分子晶體的組成粒子、結構模型和結構特點及其性質的一般特點。4. 理解分子間作用力和氫鍵對物質物理性質的影響,知道一些常見的屬于分子晶體的物質類別。5. 掌握原子晶體的概念,能夠區(qū)分原子晶體和分子晶體。6. 了解金剛石等典型原子晶體的結構特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系。三. 教學過程(一)晶體與非晶體1、晶體的定義:晶體是由原子或原子團、離子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復排列構成的固體物質。非晶體是原子、分子或離子無規(guī)則地堆積在一起所形成的固體。(1)一種物質是否是晶體是由其內部結構決定的,而非由外觀判斷。(2)晶體內部的原子有規(guī)律地排列,且外觀為多面體,為固體物質。(3)周期性是晶體結構最基本的特征。2、晶體與非晶體的本質差異自范性微觀結構晶體有(能自發(fā)呈現多面體外形)原子在三維空間里呈周期性有序排列非晶體沒有(不能自發(fā)呈現多面體外形)原子排列相對無序(1)自范性:晶體能自發(fā)性地呈現多面體外形的性質。(2)晶體自范性的本質:是晶體中粒子微觀空間里呈現周期性地有序排列的宏觀表象。(3)晶體自范性的條件之一:生長速率適當。如熔融態(tài)的二氧化硅,快速地冷卻得到瑪瑙,而緩慢冷卻得到水晶。3、晶體形成的一段途徑:(1)熔融態(tài)物質凝固。如從熔融態(tài)結晶出來硫晶體。(2)氣態(tài)物質冷卻不經液態(tài)直接凝固(凝華)。如凝華得到的碘晶體。(3)溶質從溶液中析出。如從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。4、晶體的特點:(1)均勻性(2)各向異性(3)自范性(4)有明顯確定的熔點(5)有特定的對稱性(6)使X射線產生衍射(二)晶胞1、晶胞的定義:晶體結構中的基本單元叫晶胞。(1)晶胞是從晶體結構中截取出來的大小、形狀完全相同的平行六面體。晶胞代表整個晶體,無數個晶胞堆積起來,則得到晶體。(2)整個晶體是由晶胞“無隙(相鄰晶胞之間沒有任何間隙)并置(所有晶胞都是平行排列的,取向相同)”堆砌而成。晶胞的無隙并置體現了晶體的各向異性(強度、導熱、光學性質)和緊密堆積(緊密堆積指由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結合的晶體中,原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數高,能充分利用空間的堆積密度最大的那些結構。)。(3)晶胞內微粒的組成反映整個晶體的組成,求出晶胞中微粒的個數比就能寫出晶體的化學式。2、晶胞中原子個數的計算方法:(三)分子晶體1、定義:分子間以分子間作用力(范德華力,氫鍵)相結合的晶體叫分子晶體。(1)構成分子晶體的粒子是分子;(2)分子晶體的粒子間的相互作用是范德華力;(3)范德華力遠小于化學鍵的作用;(4)分子晶體熔化破壞的是分子間作用力。2、典型的分子晶體(1)所有非金屬氫化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)部分非金屬單質:X2、 N2、 O2、 H2、S8、P4、C60(3)部分非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4,P4O6, P4O10(4)幾乎所有的酸:H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多數有機物:乙醇,冰醋酸,蔗糖3、分子晶體的物理特性:某些分子晶體的熔點由于范德華力很弱,所以分子晶體一般具有:(1)較低的熔點和沸點;(2)較小的硬度;(3)一般都是絕緣體,熔融狀態(tài)也不導電?!舅伎?】為何分子晶體的硬度小,熔沸點低?因為構成晶體的微粒是分子,分子之間以分子間作用力(主要是范德華力)相結合,范德華力遠小于化學鍵的作用?!舅伎?】是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力?不對,分子間氫鍵也是一種分子間作用力,如冰中就同時存在著范德華力和氫鍵。【思考3】為何干冰的熔沸點比冰低,密度卻比冰大? 由于冰中除了范德華力外還有氫鍵作用,破壞分子間作用力較難,所以熔沸點比干冰高。由于分子間作用力特別是氫鍵的方向性,導致晶體冰中有相當大的空隙,所以相同狀況下體積較大。又由于CO2分子的相對分子質量H2O分子的相對分子質量,所以干冰的密度大。4、分子晶體的結構特征組成微粒微粒間作用堆積方式熔沸點比較密度比較冰水分子范德華力和氫鍵每個分子周圍有4個緊鄰的分子較高較小干冰CO2分子范德華力每個分子周圍有12個緊鄰的分子較低較大大多數分子晶體結構有如下特征:(1)如果分子間作用力只是范德華力。以一個分子為中心,其周圍通??梢杂袔讉€緊鄰的分子。如O2、C60、CO2,我們把這一特征叫做分子緊密堆積。(2)如果分子間除范德華力外還存在著氫鍵,分子就不會采取緊密堆積的方式。如在冰的晶體中,每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子,形成正四面體。氫鍵不是化學鍵,比共價鍵弱得多卻跟共價鍵一樣具有方向性,而氫鍵的存在迫使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引,這一排列使冰晶體中空間利用率不高,皆有相當大的空隙使得冰的密度減小。5、分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大,物質熔化和汽化時需要的能量就越多,物質的熔、沸點就越高。因此,比較分子晶體的熔、沸點高低,實際上就是比較分子間作用力(包括范力和氫鍵)的大小。(1)組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,范德華力越大,熔沸點越高。如:O2N2,HIHBrHCl。(2)分子量相等或相近,極性分子的范德華力大,熔沸點高,如CON2(3)含有氫鍵的,熔沸點較高。如H2OH2TeH2SeH2S,HFHCl,NH3PH3(4)在烷烴的同分異構體中,一般來說,支鏈數越多,熔沸點越低。如沸點:正戊烷異戊烷新戊烷;芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構體一般按照“鄰位間位對位”的順序。- 配套講稿:
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