資源簡介

(共91張PPT)
夢想很輕，卻因此擁有飛向藍天的力量。
——屠呦呦
組成相似
化學性質相似
干冰 石英
樣品
熔點
沸點
干冰、石英的溶沸點為何相差如此之大？
分子晶體和共價晶體
孫先輝PPT
學習目標
A
B
分子晶體
共價晶體
概念
分子晶體
物理通性
類別
A
概念
共價晶體
物理通性
類別
B
晶胞中粒子數
構成晶體的微粒及晶體類型
學習任務一
孫先輝PPT
如何解釋：
組成和化學性質相似的干冰和石英晶體的熔點等物理性質有如此大的差異？
需要從微觀角度認識
問題探究
構成晶體的微粒及微粒間的作用力
物質 食鹽 干冰 金剛石 石英
樣品
結構
構成微粒
微粒間 作用力
離子
分子
原子
原子
觀察與思考
離子鍵
分子間作用力
共價鍵
共價鍵
晶體構成微粒及類型
1
構成三微粒
分子、原子、離子
各類晶體的物理性質
晶體 氯化鈉 干冰 金剛石 二氧化硅 氯化鋇 白磷
熔點/℃ 801 －78.5 3500 1732 1560 44.1
硬度 較硬 較軟 很硬 硬而脆 較硬 軟
晶體 導電性 不導電 不導電 不導電 不導電 不導電 不導電
熔融 導電性 導電 不導電 不導電 不導電 導電 不導電
構成 微粒
哪些晶體可歸為一類？
晶體構成微粒及類型
1
構成三微粒
分子、原子、離子
晶體四類型
分子晶體
離子晶體
共價晶體
金屬晶體
CO2與SiO2長的一樣，為何性格相差很大？
學習任務二
分子晶體
晶體 干冰 二氧化硅
熔點/℃ －78.5 1732
硬度 較軟 硬而脆
用電子式表示二氧化碳的形成過程：
化學式CO2表示什么含義？
回顧練習
干冰的晶體結構示意圖
孫先輝PPT
觀察與思考
干冰晶體晶體是由什么微粒構成的？
孫先輝PPT
2.1 概念及構成微粒
概念
分子晶體
2
分子間通過分子間作用力按一定規則排列而成的晶體
構成微粒
分子
由于分子晶體的構成微粒是分子，所以分子晶體的化學式是分子式。
溫馨提醒
1．碳氧原子間通過什么作用力結合在一起構成二氧化碳分子？
問題解決
共價鍵
2．二氧化碳分子間通過什么作用力結合在一起？
1．碳氧原子間通過什么作用力結合在一起構成二氧化碳分子？
問題解決
分子間作用力
共價鍵
范德華力
觀察與思考
干冰晶體中存在哪些作用力
2.2 微粒間作用力
分子晶體
2
分子間作用力
分子晶體中不一定只存在分子間作用力!
易錯警示
1．干冰熔化時破壞什么作用力？
2．干冰熔化時有沒有破壞碳氧原子間共價鍵？
感受﹒ 理解
推測：分子晶體的熔點是高還是低？
問題探究
2 ．分子晶體在固態和熔融狀態下是否能夠導電？
1 ．根據干冰和碘晶體結構特點分析干冰易氣化，碘易升華的原因？
思考﹒ 討論
2.3 物理性質
分子晶體
2
熔沸點較低
01
硬度較小
02
熔融不導電
03
滑冰時，冰面上常常容易留下劃痕，這說明冰晶體的硬度較大還是較小？
硬度小
分子間作用力較弱，容易被克服
哪類物質屬于分子晶體？
孫先輝PPT
交流討論
2.5 類別
分子晶體
2
1
2
3
4
5
H2O、H2S、NH3、CH4、HX
所有非金屬氫化物
X2、N2、 O2、 H2、 S8、 P4、C60
大多數非金屬單質
CO2、 SO2、N2O4、P4O6、P4O10
大多數非金屬氧化物
H2SO4 、HNO3 、H3PO4
大多數的酸
乙醇、冰醋酸、蔗糖
大多數有機物
6
AlCl3、FeCl3
少數鹽
而一水合高氯酸固體中以H3O+和ClO4-形式存在
觀察與思考
1. 晶體中微粒是__________
2. ___個位于立方體的頂點
3. ___個位于面心
4. 晶胞中含有___個CO2分子
CO2分子
8
6
4
問題探究
若以一個二氧化碳分子為中心,其周圍最多可以有幾個緊鄰的二氧化碳分子
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
x
y
z
干冰
CO2
問題探究
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
x
y
z
干冰
CO2
問題探究
最緊密
x
y
z
干冰
CO2
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
最緊密
問題探究
問題探究
x
y
z
干冰
CO2
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
x-z面4個
問題探究
x
y
z
干冰
CO2
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
y-z面4個
問題探究
x
y
z
干冰
CO2
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
x-y面4個
問題探究
x
y
z
干冰
CO2
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
12個
2.6 晶胞特征
分子晶體
2
若 如果分子間作用力只是范德華力， 若 1 個分子為中心，其周圍最多有 12 個緊鄰分子。
分子密堆積
若分子間除了存在范德華力，還存在氫鍵，那么，這對分子晶體的結構有什么影響呢？
問題探究
根據冰晶體的結構模型每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
觀察與思考
水分子之間的主要作用力是氫鍵(當然也存在范德華力)，盡管氫鍵比共價鍵弱得多，不屬于化學鍵，卻跟共價鍵一樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在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。
冰中一個水分子周圍有4個水分子
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
思考﹒ 討論
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
思考﹒ 討論
冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水的小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大。
問題探究
分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力
空間特點 通常每個分子周圍 有12個緊鄰的分子 每個分子周圍緊鄰的分子數
小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德華力
范德華力和氫鍵
干冰
密堆積
冰
非密堆積
2.6 晶胞特征
分子晶體
2
若 如果分子間作用力只是范德華力， 若 1 個分子為中心，其周圍最多有 12 個緊鄰分子。
分子密堆積
若分子間作用力主要為氫鍵時，氫鍵具有方向性，使晶體中的空間利用率不高，留有相當大的空隙。。
分子非密堆積
干冰能讓鎂持續燃燒嗎？
可燃冰
20 世紀末，科學家發現海底和大陸冰川或永久凍土底部存在大量天然氣水合物晶體，這種晶體的主要成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物，它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”。
天然氣在水合物晶體中，裝在以氫鍵相連的幾個水分子構成的籠中，因而又稱籠狀化合物。天然氣水合物晶體中的水分子籠也是多種多樣的，它們是一類籠狀的分子晶體。
金剛石為何硬度很大？
學習任務三
共價晶體
金剛石晶體是由什么微粒構成的？
問題探究
109 28
金剛石的晶體結構示意圖
金剛石晶體的結構特點
碳采取 sp3 雜化軌道形成共價鍵三維骨架結構
每個碳原子以四個共價鍵對稱地與相鄰的 4 個碳原子相結合
鍵角為 109 28
請你給晶體起個名字？
3.1 概念與構成微粒
相鄰原子間以共價鍵結合而形成空間網狀結構的晶體
共價晶體
3
空間構型
構成微粒
微粒間的相互作用
概念
構成微粒
原子
感受﹒ 理解
用Si代替C原子形成的是什么晶體？
如果Si原子間插入O原子呢？
180
109 28
Si
O
共價鍵
二氧化硅晶體結構示意圖
感受﹒ 理解
用Si代替部分C原子形成的是什么晶體？
碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂，英文名 Silicon Carbide，化學式 SiC。 純碳化硅是無色透明的晶體。
3.2 結構特點
共價晶體
3
三維骨架結構
1
空間網狀結構
1. 晶體中每個Si原子周圍有____個O原子
2. 晶體中每個O原子周圍有___個Si原子
觀察與思考
為何晶體中Si、O原子個數比為不是1∶ 4 ？
觀察與思考
觀察與思考
1
4
觀察與思考
Si
1
O
4
×
＝
2
晶體中Si、O原子個數比為_______
1∶2
觀察與思考
1. 二氧化硅晶體中存在SiO2分子嗎？
觀察下圖中石英晶體中氧原子、硅原子的構成方式與排列方式，回答：
2. 化學式SiO2表示什么含義？
觀察與思考
孫先輝PPT
在低溫石英的結構中，頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的環狀結構，這一結構決定了它具有手性(左、右型)，被廣泛用作壓電材料，如制作石英手表。
二氧化硅晶體——低溫石英
石英晶體中的硅氧四面體相連構成的螺旋鏈
石英的左、右型晶體
石英手表
3.2 結構特點
共價晶體
3
三維骨架結構
1
空間網狀結構
2
晶體中無單個分子，化學式表示原子的個數比
如: SiO2為化學式，而非分子式！
晶體 金剛石 二氧化硅 碳化硅 硅 硼
熔點/℃ 3 500 1 732 2 700 1 410 2 180
硬度 很硬 硬 很硬 硬 硬
幾種原子晶體的物理性質
為什么原子晶體的熔點高、硬度高？
思考﹒ 運用
感受·理解
通過金剛石晶體的結構認識
共價晶體結構組成共價晶體的粒子和粒子間的作用力
組成的粒子：原子
粒子間的作用力：共價鍵
金剛石的多面體外形
晶體結構
晶胞示意圖
晶胞示意圖
3.3 微粒間作用力
共價晶體
3
共價鍵
鍵長 154 pm
鍵能 347.7 kJ/mol
金剛石晶熔沸點很高
感受﹒ 理解
3.4 物理性質
原子晶體
3
三高
1
高熔點 高沸點 高硬度
一般不導電
1 410 ℃
1 732 ℃
硅
二氧化硅
問題探究
請解釋熔點的差異
3.4 物理性質
原子晶體
3
三高
1
高熔點 高沸點 高硬度
一般不導電
2
熔沸點變化規律
原子半徑越小
晶體熔沸點越高
鍵長越短
鍵能越大
哪類物質屬于共價晶體？
SiO2
問題解決
孫先輝PPT
除了金剛石、二氧化硅，還有哪些物質屬于共價晶體呢？
讓我們沿著元素周期表一起尋找。
孫先輝PPT
共價晶體
3
3.5 類別
少數單質
1
金剛石、硅、
鍺、灰錫
硼
高聚氮
感受﹒ 理解
替換
碳化硅
替換
SiO2
孫先輝PPT
原子晶體
3
3.5 類別
少數單質
1
金剛石、硅
2
某些非金屬化合物
SiO2 SiC Si3N4 BN AlN
以 Si3N4 為基礎，用 Al 取代部分 Si， 用 O 取代部分 N 而獲得結構多樣化的陶瓷，用于制作 LED 發光材料。
鍺、灰錫
硼
高聚氮
金剛石再硬、智慧能使它變軟；
擁有智慧，平凡的石墨也能變成璀璨的鉆石。
第三代半導體：中國半導體的希望！
鍺Ge硅Si
主要應用：低壓、低頻、中功率晶體管、光電探測器，取代了笨重的電子管，導致了集成電路的可能性
砷化鎵GaAs 磷化銦InP
主要應用：毫米波器件、發光器件、衛星通訊、移動通訊、光通訊、GPS導航等，較好的電子遷移率、帶隙等材料特性，資源稀缺，有毒性，污染環境
碳化硅Sic、氮化鋁AlN、氮化鎵GaN、氧化鋅ZnO、金剛石C
主要應用：高溫、高頻、抗輻射、大功率器件；藍、綠、紫光二極管、半導體激光器，更優的電子遷移率、帶隙、擊穿電壓 、高頻、高溫特性
第一代
半導體
第二代
半導體
第三代
半導體
這節課我學到了什么？
（用一句話表示）
還有什么疑問？
課堂小結
課堂小結
認識了不同類型的晶體在構成微粒、微粒間的相互作用和性質(熔沸點、硬度、導電性)等方面的差異。
學會運用列表對比的方法，找出不同對象的異同點。
學會運用“結構決定性質、性質體現結構”的觀點來解釋不同類型的晶體在性質的差異。
知識方面
方法方面
1
2
VS
分子晶體與原子晶體
分子晶體
原子晶體
構成微粒
作用力
熔沸點
硬 度
導電性
有無分子
熔融斷鍵
分子
原子
分子間作用力
共價鍵
較低
很高
低
高
不導電
不導電
硅半導體
有
無
不斷鍵
斷鍵
比較晶體的熔點的方法
有氫鍵
只有
范德華力
鍵能越大
熔點越高
氫鍵的數目多少
相對分子質量大小
判斷
鍵能的大小
判斷
分子間的作用力
規律方法點撥
共價晶體
分子晶體
鍵能
鍵長
原子半徑
分子晶體熔沸點判斷
① 組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，分 子間作用力越大，熔沸點越高
② 具有分子間氫鍵的分子晶體，分子間作用力顯著增大，熔沸點升高
③ 相對分子質量相近的分子晶體，分子極性越大，分子間作用力越大，熔沸點越高
規律方法點撥
共價晶體熔沸點判斷
原子半徑
鍵長
鍵能
溶沸點
共價晶體
晶體中的作用力
分子晶體
范德華力
晶體 干冰 二氧化硅
熔點/℃ －78.5 1732
硬度 較軟 硬而脆
組成和化學性質如此相似的干冰和石英晶體，其熔點和硬度等物理性質上為何有如此大的差異？
干冰熔化克服的CO2分子間作用力，石英晶體熔化時克服的硅氧共價鍵，化學鍵的作用力遠大于分子間作用力。
看誰做得既準又快
下列說法中，錯誤的是
A．只含分子的晶體一定是分子晶體
B．碘晶體升華時破壞了共價鍵
C． 幾乎所有的酸都屬于分子晶體
D． 稀有氣體分子中只含原子，但稀有氣體的晶體屬于 分子晶體
牛刀小試
孫先輝PPT
下列說法中，正確的是
A. 冰融化時，分子中 H－O 鍵發生斷裂
B. 共價晶體中，共價鍵越強，熔點越高
C. 分子晶體中，共價鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點一定越高
D. 分子晶體中，分子間作用力越大，對應的物質越穩定
考考你自己
下列說法中，正確的是
A. 分子晶體一定存在分子間作用力和共價鍵
B. 分子晶體的熔點一般比共價晶體的熔點高
C. 稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體
D. CO2 晶體是分子晶體，可推測 SiO2 晶體也是分子晶體
成功體驗
下列事實能說明剛玉（Al2O3）是共價晶體的是
①Al2O3 是兩性氧化物
②硬度很大
③它的熔點是 2045 ℃
④自然界中的剛玉有紅寶石和藍寶石
A. ①②
B. ②③
C. ①④
D. ③④
思考﹒ 運用
我們要象金剛石哪樣，緊密團結，則戰無不勝!

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