高三化学 晶体结构与性质教案(一)教学素材

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1、晶体结构与性质教案(一)分子晶体和原子晶体1.晶体与非晶体2.晶胞3.分子晶体4.原子晶体 二.重点、难点1.通过实验探究理解晶体与非晶体的差异。2.了解区别晶体与非晶体的方法，认识化学的实用价值，增强学习化学的兴趣。3.了解分子晶体的组成粒子、结构模型和结构特点及其性质的一般特点。4.理解分子间作用力和氢键对物质物理性质的影响，知道一些常见的属于分子晶体的物质类别。5.掌握原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。6.了解金刚石等典型原子晶体的结构特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 三.教学过程（一）晶体与非晶体1、晶体的定义

2、：晶体是由原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。非晶体是原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成的固体。（1）一种物质是否是晶体是由其内部结构决定的，而非由外观判断。（2）晶体内部的原子有规律地排列，且外观为多面体，为固体物质。（3）周期性是晶体结构最基本的特征。2、晶体与非晶体的本质差异    自范性 微观结构 晶体 有（能自发呈现多面体外形） 原子在三维空间里呈周期性有序排列 非晶体 没有（不能自发呈现多面体外形） 原子排列相对无序 （1）自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。（2）晶体自范性的本质:是晶体中粒

3、子微观空间里呈现周期性地有序排列的宏观表象。（3）晶体自范性的条件之一：生长速率适当。如熔融态的二氧化硅，快速地冷却得到玛瑙，而缓慢冷却得到水晶。3、晶体形成的一段途径：（1）熔融态物质凝固。如从熔融态结晶出来硫晶体。（2）气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。如凝华得到的碘晶体。（3）溶质从溶液中析出。如从硫酸铜饱和溶液中析出的硫酸铜晶体。4、晶体的特点：（1）均匀性（2）各向异性（3）自范性（4）有明显确定的熔点（5）有特定的对称性（6）使X射线产生衍射 （二）晶胞1、晶胞的定义：晶体结构中的基本单元叫晶胞。（1）晶胞是从晶体结构中截取出来的大小、形

4、状完全相同的平行六面体。晶胞代表整个晶体，无数个晶胞堆积起来，则得到晶体。（2）整个晶体是由晶胞“无隙（相邻晶胞之间没有任何间隙）并置（所有晶胞都是平行排列的，取向相同）”堆砌而成。晶胞的无隙并置体现了晶体的各向异性（强度、导热、光学性质）和紧密堆积（紧密堆积指由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。）。（3）晶胞内微粒的组成反映整个晶体的组成，求出晶胞中微粒的个数比就能写出晶体的化学式。2、晶胞中原子个数的计算方法： （三）分子晶体1、定义：分子间以分

5、子间作用力（范德华力，氢键）相结合的晶体叫分子晶体。（1）构成分子晶体的粒子是分子；（2）分子晶体的粒子间的相互作用是范德华力；（3）范德华力远小于化学键的作用；（4）分子晶体熔化破坏的是分子间作用力。2、典型的分子晶体（1）所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX（2）部分非金属单质：X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60（3）部分非金属氧化物：CO2、SO2、N2O4，P4O6，P4O10（4）几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4（5）大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖3、分子晶体的物理特性：某些分子晶体的熔点由于范德华力很

6、弱，所以分子晶体一般具有：（1）较低的熔点和沸点；（2）较小的硬度；（3）一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。【思考1】为何分子晶体的硬度小，熔沸点低？因为构成晶体的微粒是分子，分子之间以分子间作用力（主要是范德华力）相结合，范德华力远小于化学键的作用。【思考2】是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存在着范德华力和氢键。【思考3】为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？   由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。由于分子间作用力特别是氢键的方向性，导致晶体冰中有相当

7、大的空隙，所以相同状况下体积较大。又由于CO2分子的相对分子质量>H2O分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。4、分子晶体的结构特征    组成微粒 微粒间作用 堆积方式 熔沸点比较 密度比较 冰 水分子 范德华力和氢键  每个分子周围有4个紧邻的分子 较高  较小  干冰 CO2分子 范德华力 每个分子周围有12个紧邻的分子 较低  较大  大多数分子晶体结构有如下特征：（1）如果分子间作用力只是范德华力。以一个分子为中心，其周围通常可以有几个紧邻的分子。如O2、C60、CO2，我们把这一特征叫做分子紧密堆积。（2）如果分子间除范德华力外还存在着氢键，

8、分子就不会采取紧密堆积的方式。如在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子