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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié) 分子晶體與共價(jià)晶體
第 1-2 課 時(shí)
【回顧】請(qǐng)判斷下列固體是否屬于晶體？并說(shuō)明理由。
冰
食鹽
鉆石
玻璃
分子晶體
離子晶體
共價(jià)晶體
銅
金屬晶體
問題1 從組成粒子和粒子間相互作用的角度分析以下四種晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是什么？
干冰（CO2） 冰（H2O） 碘（I2） 碳60（C60）
相互作用
分子內(nèi)：共價(jià)鍵
分子間：分子間的作用力
分子晶體：只含有分子的晶體
在分子晶體中，分子間的作用力不同時(shí)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么影響呢？
范德華力
氫鍵
問題2 認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，每個(gè)CO2周圍有幾個(gè)緊密相鄰的CO2？
干冰晶體結(jié)構(gòu)
0
1
a
x
y
z
問題2 認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，每個(gè)CO2周圍有幾個(gè)緊密相鄰的CO2？
干冰晶體結(jié)構(gòu)
x
y
z
1
2
3
4
（1）分子密堆積（每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子）
只存在范德華力
問題3 認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，每個(gè)H2O周圍有幾個(gè)緊密相鄰的H2O？
冰的晶體結(jié)構(gòu)
冰中的一個(gè)水分子
（2）分子非密堆積（每個(gè)分子周圍緊鄰的分子少于12個(gè)）
分子間存在氫鍵
問題4 為何干冰的密度比冰的密度大？
冰：非密堆積
干冰：密堆積
融化的冰
問題5 為什么冰剛剛?cè)诨瘯r(shí)，密度變大，4 ℃后密度又變小？
當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小。
問題6 分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，歸納分子晶體的物理性質(zhì)，并說(shuō)明原因。
分子晶體 氧氣 氮?dú)?白磷 水
熔點(diǎn)/℃ -218.3 -210.1 44.2 0
分子晶體 硫化氫 甲烷 乙酸 尿素
熔點(diǎn)/℃ -85.6 -182 16.6 132.7
某些分子晶體的熔點(diǎn)
分子晶體熔化、汽化屬于物理變化，一般只破壞范德華力、氫鍵，不破壞化學(xué)鍵。范德華力（相對(duì)分子質(zhì)量）、氫鍵相對(duì)化學(xué)鍵較弱。
（1）較低的熔點(diǎn)
（2）較小的硬度
分子
晶體
冰
性質(zhì)
熔點(diǎn)低
硬度小
分子
分子間作用力
氫 鍵
范德華力
分子
密堆積
分子
非密堆積
干冰、碘、C60
性質(zhì)
結(jié)構(gòu)
分子晶體
1. SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似,對(duì)其做出如下推斷:
①SiCl4晶體是分子晶體;②SiCl4熔點(diǎn)高于CCl4的熔點(diǎn);③常溫常壓下SiCl4是氣體。
其中正確的是(　 　)
①②
2. 判斷下列晶體是否屬于分子晶體？
H2O 、O2 、 CO2 、 H2SO4 、乙醇、NaCl、Cu
√
√
√
√
√
╳
╳
（1）所有非金屬氫化物：H2O 、
（2）部分非金屬單質(zhì):O2 、
（3）部分非金屬氧化物:CO2 、
（5）幾乎所有的酸：H2SO4 、
（6）絕大多數(shù)有機(jī)化合物的晶體：乙醇、
H2S、 NH3 、HX 、CH4 等
H2 、 X2 、 P4 、S8 、C60 等
SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等
HNO3 、H3PO4等
冰醋酸、蔗糖等
【典型的分子晶體】
（4）稀有氣體
2Mg+CO2==2MgO+C
點(diǎn)燃
20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)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?dú)怏w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(huì)迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”。
固學(xué)案P33—P34：T3、T4、T9 不寫
物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃
CO2 -56.2 （在527 kPa下測(cè)得） -78.5
SiO2 1 723 2 230
干冰
SiO2
【導(dǎo)課】請(qǐng)結(jié)合分子晶體的性質(zhì)，判斷SiO2固體是否屬于分子晶體？并說(shuō)明理由。
單晶硅（Si）
金剛石（C）
二氧化硅（SiO2）
【問題1】組成共價(jià)晶體的粒子和粒子間的作用力是什么？
共價(jià)晶體
共價(jià)晶體
（3）常見的共價(jià)晶體
某些單質(zhì)：硼（B）、金剛石（C）、硅（Si）、鍺（Ge）和灰錫（Sn）
某些非金屬化合物：碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）和二氧化硅（SiO2）
（1）組成的粒子：原子
（2）粒子間的作用力：共價(jià)鍵
金剛石晶體的結(jié)構(gòu)特征
金剛石的多面體外形、晶體結(jié)構(gòu)和晶胞示意圖
頂點(diǎn)
面心
體內(nèi)
【問題2】一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？
【問題3】金剛石中,每個(gè)碳原子與多少個(gè)碳原子成鍵？
碳原子采取什么雜化方式？
【問題4】金剛石中，1 mol C 形成的共價(jià)鍵數(shù)目是多少？
109°28
sp3
共價(jià)鍵
頂點(diǎn)
面心
體內(nèi)
109°28
sp3
共價(jià)鍵
【問題5】從金剛石結(jié)構(gòu)的角度解釋金剛石熔點(diǎn)高，硬度大的原因。
C-C鍵參數(shù) 鍵長(zhǎng) 154 pm 鍵能
347.7 kJ·mol-1
金剛石性質(zhì) 熔點(diǎn) ＞3 500 ℃ 硬度大
二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)特征
金剛石晶體空間結(jié)構(gòu)
低溫石英晶體的空間結(jié)構(gòu)模型
【問題6】二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)與金剛石晶體結(jié)構(gòu)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？
在低溫石英的結(jié)構(gòu)中，頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，而沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)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。
石英的左、右型晶體
二氧化硅晶體中硅氧四面體螺旋結(jié)構(gòu)
石英表
共價(jià)晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 鍺
熔點(diǎn)/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
*硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同的標(biāo)度，最普通的硬度標(biāo)度是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻畫時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。
某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度
【問題7】根據(jù)表中數(shù)據(jù)，歸納共價(jià)晶體的性質(zhì)特點(diǎn)，并從結(jié)構(gòu)角度解釋原因。
共價(jià)晶體 金剛石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 鍺
熔點(diǎn)/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
*硬度是衡量固體軟硬程度的指標(biāo)。硬度有不同的標(biāo)度，最普通的硬度標(biāo)度是劃痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻畫時(shí)出現(xiàn)刻痕的固體的硬度較低。
某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度
【問題8】怎樣從原子結(jié)構(gòu)的角度理解金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降？
金剛石
SiC
單晶硅
【問題9】從原子結(jié)構(gòu)的角度判斷金剛石、碳化硅和硅的熔點(diǎn)和硬度
共價(jià)晶體
共價(jià)
晶體
原子
共價(jià)鍵
鍵長(zhǎng)
健角
鍵能
方向性
飽和性
用途
性質(zhì)
熔點(diǎn)高
硬度大
非密堆積
結(jié)構(gòu)
氮化硅（Si3N4）航天耐高溫材料
碳化硅（SiC）砂輪
晶體的類型 分子晶體 共價(jià)晶體
概念
組成的粒子
作用力
熔點(diǎn)
硬度
分子晶體與共價(jià)晶體對(duì)比
晶體的類型 分子晶體 共價(jià)晶體
概念 以分子間作用力結(jié)合 相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合
組成的粒子 分子 原子
作用力 分子間作用力 共價(jià)鍵
熔點(diǎn) 較低 較高
硬度 小 大
分子晶體與共價(jià)晶體對(duì)比
1.有下列幾種晶體:
A.干冰 B.冰 C.水晶 D.金剛石
(1) 屬于共價(jià)晶體的是　　　　　　（填序號(hào)，下同）。
(2) 屬于分子晶體的是　　　　　　。
(3) 含化學(xué)鍵且受熱熔化時(shí)化學(xué)鍵不發(fā)生變化的晶體是　　　　　　,
受熱熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵的晶體 是　　　　　　。
(4) 晶體中存在氫鍵的是　　　　　　。
A、B
C、D
A、B
C、D
B
【練一練】
2.比較SiO2、CO2、H2O的熔點(diǎn)，并總結(jié)比較物質(zhì)的熔點(diǎn)的方法。
熔點(diǎn)：SiO2 ＞ H2O ＞ CO2
判斷
晶體的類型
共價(jià)晶體
分子晶體
有氫鍵
只有
范德華力
＞
＞
判斷
鍵能的大小
鍵能越大
熔點(diǎn)越高
判斷
分子間的
作用力
相對(duì)分子質(zhì)量大小
氫鍵的數(shù)
目多少
方 法
（1）依據(jù)組成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷
（2）依據(jù)性質(zhì)判斷

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