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1、离子晶体分子晶体原子晶体课件第1页，共71页，编辑于2022年，星期日1 1、什么叫晶体、什么叫晶体?通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体晶体中的微粒按一定的晶体中的微粒按一定的规则规则排列。排列。晶体的概念晶体的概念第3页，共71页，编辑于2022年，星期日2、晶体的基本、晶体的基本类类型型分分类依据依据：构成晶体的构成晶体的粒子种粒子种类及粒子及粒子间 的的相互作用相互作用。晶晶 体体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体结构构决定决定性性质作用力越强，晶体的作用力越强，晶体的熔沸熔沸点点越高，晶体的硬度越大。越高，晶体
2、的硬度越大。第4页，共71页，编辑于2022年，星期日三种典型立方晶体三种典型立方晶体结构构简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方第5页，共71页，编辑于2022年，星期日一、离子晶体一、离子晶体n无无单个分子存在；个分子存在；NaCl不表示分子式。不表示分子式。n熔沸点熔沸点较高，硬度高，硬度较大，大，难挥发难压缩。n水溶液或者熔融状水溶液或者熔融状态下均下均导电。n强碱、部分金属氧化物、碱、部分金属氧化物、绝大部分大部分盐类。n离子离子间通通过离子离子键结合而成的晶体。合而成的晶体。注注意意第6页，共71页，编辑于2022年，星期日NaNa+ClCl-3 35 52 26 64
3、41 1 观察观察NaNa+和和ClCl-的位置的位置 每个钠离子周围同时吸引着每个钠离子周围同时吸引着_个氯离子，个氯离子，每个氯离子周围同时吸引着每个氯离子周围同时吸引着_个钠离子。个钠离子。5 52 26 64 41 13 3NaCl 晶体球棍模型晶体球棍模型6 66 6第7页，共71页，编辑于2022年，星期日NaCl的晶体结构：的晶体结构：6：6第8页，共71页，编辑于2022年，星期日氯化钠的晶格扩展第9页，共71页，编辑于2022年，星期日NaCl NaCl 晶体球棍模型晶体球棍模型每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-共有几个？ClCl-第10页，共71页，编辑于2022年，
4、星期日 每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-共有_个 每个Na+周围与它最近且距离相等的Na+共有_个1212第11页，共71页，编辑于2022年，星期日（2 2）CsCl CsCl 晶体晶体CsCsClCl第12页，共71页，编辑于2022年，星期日CsCl的晶体结构：的晶体结构：8：8第13页，共71页，编辑于2022年，星期日在CsCl晶体中 每个Cs+周围同时吸引着 个Cl-每个Cl-周围同时吸引着 个Cs+8 8 第14页，共71页，编辑于2022年，星期日CsCl CsCl 晶体中的最小立方体晶体中的最小立方体Cs+Cl-第15页，共71页，编辑于2022年，星期日 每个Cs+
5、周围与它最近且距离相等的Cs+共有_ 个 每个Cl-周围与它最近且距离相等的Cl-共有_ 个66CsCs1 12 23 34 45 56 6第16页，共71页，编辑于2022年，星期日为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？NaClCsCl熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290重点规律：离子晶体熔沸点高低比较重点规律：离子晶体熔沸点高低比较：判断判断NaNaF F,Na,NaClCl,Na,NaBrBr,Na,NaI I熔沸点的高低顺序？熔沸点的高低顺序？离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔沸点越高熔沸点越高,硬度越大
6、硬度越大。第17页，共71页，编辑于2022年，星期日参考下列熔点数据回答：物质NaFNaCl NaBr NaI 熔点995801755651物质NaClKClRbClCsCl熔点熔点801776715646 钠的卤化物从NaF到NaI及碱金属的氯化物从NaCl到CsCl的熔点逐渐_这与_有关。随_增大_减弱，故熔点逐渐_。降低降低离子半径离子半径离子半径离子半径离子键离子键降低降低第18页，共71页，编辑于2022年，星期日【反【反馈练习】1 1下下列列性性质中中，可可以以证明明某某化化合合物物内内一一定定存存在在离离子子键的是（的是（）A.A.晶体可溶于水晶体可溶于水 B.B.具有具有较高
7、的熔点高的熔点 C.C.水溶液能水溶液能导电 D.D.熔融状熔融状态能能导电D第19页，共71页，编辑于2022年，星期日 2.在NaCl晶体中与每个Cl-距离相等且最近 的几个Na+所围成的空间几何构型为 ()A.正四面体 B.正六面体 C.正八面体 D.正十二面体 第20页，共71页，编辑于2022年，星期日.晶胞是指晶体中不断重复的晶胞是指晶体中不断重复的结构构单元。元。下下图是是氯化化钠的一个晶胞。提的一个晶胞。提问：一一 个个氯化化钠晶晶胞占有多少个胞占有多少个氯离子？占有多少个离子？占有多少个钠离子？离子？Cl-Na+第21页，共71页，编辑于2022年，星期日体心体心1第22页，
8、共71页，编辑于2022年，星期日面心面心第23页，共71页，编辑于2022年，星期日棱棱第24页，共71页，编辑于2022年，星期日顶点顶点第25页，共71页，编辑于2022年，星期日n位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其位于顶点的微粒，晶胞完全拥有其1/8。n位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其位于棱上的微粒，晶胞完全拥有其1/4。n位于面心的微粒，晶胞完全拥有其位于面心的微粒，晶胞完全拥有其1/2。n位于体心的微粒，微粒完全属于该晶胞。位于体心的微粒，微粒完全属于该晶胞。晶胞中实际质点数晶胞中实际质点数方法小结第26页，共71页，编辑于2022年，星期日氯化钠中晶胞中的氯化钠中晶胞中的氯氯骨架骨架一
9、个氯化钠晶胞中占有一个氯化钠晶胞中占有ClCl-=（12/4+112/4+1）=4=4个个第27页，共71页，编辑于2022年，星期日氯化钠晶胞中的氯化钠晶胞中的钠钠骨架骨架NaNa+=（8/8+6/28/8+6/2）=4=4个个一个氯化钠晶胞中占有一个氯化钠晶胞中占有即每个氯化钠晶胞中相当于有即每个氯化钠晶胞中相当于有4个个NaCl。第28页，共71页，编辑于2022年，星期日A:B:C=1:1:3ACB看图写化学式看图写化学式第29页，共71页，编辑于2022年，星期日适合下面结构的化学式是适合下面结构的化学式是A2BC2第30页，共71页，编辑于2022年，星期日 某某晶胞晶胞结构结构如
10、图所示，晶胞如图所示，晶胞中各微粒个数分中各微粒个数分别为：别为：铜铜_个个 钡钡_个个 钇钇_个个巩固练习：巩固练习：231第31页，共71页，编辑于2022年，星期日2.分子晶体分子晶体 分子间分子间以分子间作用力分子间作用力相结合的晶体晶体 分子晶体分子晶体*构成分子晶体的粒构成分子晶体的粒子是分子，子是分子，粒子间的相互作用是粒子间的相互作用是分子间作用力分子间作用力 第32页，共71页，编辑于2022年，星期日分子分子间作用力（范德瓦作用力（范德瓦尔斯力）斯力）分子分子间作用力与化学作用力与化学键的的区区别：n化学化学键存在于存在于相相邻原子原子之之间（即分子之内），（即分子之内），
11、而而分子分子间作用力作用力是在是在“分子之分子之间”。n强度：化学度：化学键的的键能能为120800kJ/mol，而分，而分子子间作用力只有作用力只有2到到20 kJ/mol。分子间力要比化学键分子间力要比化学键弱弱得多得多,不属于化学不属于化学键.第33页，共71页，编辑于2022年，星期日 分子晶体宏观性质分子晶体宏观性质较较低低的熔沸点的熔沸点较较小小的硬度的硬度固态或熔融状态下都固态或熔融状态下都不不导电导电分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子分子晶体的溶解性与溶质与溶剂的分子的极性相关的极性相关 相似相溶相似相溶第34页，共71页，编辑于2022年，星期日（与（与COCO2 2分子距离
12、最近的分子距离最近的COCO2 2分子共有多少个分子共有多少个?）干冰的晶体结构图干冰的晶体结构图第46页，共71页，编辑于2022年，星期日干冰晶体结构示意图由此可见，每个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子。第47页，共71页，编辑于2022年，星期日 n分子晶体的特点分子晶体的特点 n哪些物质属于分子晶体哪些物质属于分子晶体?有单个分子存在；有单个分子存在；化学式就是分子式。化学式就是分子式。熔沸点较低，硬度较小。熔沸点较低，硬度较小。卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、卤素、氧气、氢气等多数非金属单质、稀有气体、多数共价化合物等。稀有气体、多数共价化合物等。第48页，共71页，编辑于20
13、22年，星期日 讨论：讨论：CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断较试判断SIO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。熔点熔点/oC状态（室温）状态（室温）CO2-56.2气态气态SiO21723固态固态 结论：结论：SiO2不是分子晶体。那它是什么晶体呢不是分子晶体。那它是什么晶体呢？第49页，共71页，编辑于2022年，星期日.概念：概念：相邻相邻原子原子间以间以共价键共价键相结合而形成相结合而形成空间立体网状结构空间立体网状结构的晶体的晶体 *构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较构成原子晶体的粒子是原子，原子间以较强的共价键相结
14、合。强的共价键相结合。三原子晶体三原子晶体金金刚刚石石第50页，共71页，编辑于2022年，星期日 在原子晶体中，由于原子间以在原子晶体中，由于原子间以较强较强的的共共价键价键相结合，而且形成相结合，而且形成空间立体网状结构空间立体网状结构，所以，所以原子晶体的原子晶体的2.2.原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性（1）熔点和沸点高）熔点和沸点高（2）硬度大）硬度大（3）一般不导电）一般不导电（4）且难溶于一些常见的溶剂）且难溶于一些常见的溶剂3.常见的原子晶体常见的原子晶体:金金刚石、石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等。晶硅、碳化硅、二氧化硅等。第51页，共71页，编辑于2022年，星期日109
15、28共价键第52页，共71页，编辑于2022年，星期日18010928SiO共价键第53页，共71页，编辑于2022年，星期日 n原子晶体的特点原子晶体的特点n哪些物质属于原子晶体？哪些物质属于原子晶体？晶体中无单个分子存在；晶体中无单个分子存在；SiO2是是化学式化学式不是不是分子式分子式，Si和和O原子个数比原子个数比1 2。熔沸点很高，硬度很大，熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂。难溶于一般溶剂。不导电。不导电。金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅 第54页，共71页，编辑于2022年，星期日 原子晶体中没有单个分子存在，化学式不能原子晶体中没有单个分子存在
16、，化学式不能表示分子式，表示分子式，熔沸点很高，硬度很大。熔沸点很高，硬度很大。原子晶体熔沸点高低与共价键强弱有关：原子晶体熔沸点高低与共价键强弱有关：原子半径越短，共价键键长越短，键能越原子半径越短，共价键键长越短，键能越大，键越强，熔沸点越高。大，键越强，熔沸点越高。金刚石晶体Si熔点/35501410沸点/48272355金刚石与晶体金刚石与晶体SI的熔、沸点比较的熔、沸点比较第55页，共71页，编辑于2022年，星期日石墨的晶体结构石墨中石墨中CC夹角为夹角为120，CC键长为键长为(0.142nm)1.421010 m分子间作用力,层间距3.35 1010 mCC 共价键第56页，共
17、71页，编辑于2022年，星期日石墨石墨石墨为什么石墨为什么很软很软？石墨的熔沸点为什很高？石墨的熔沸点为什很高？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，硬度小。所以石墨很软，硬度小。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。共价键，故熔沸点很高。所以，石墨称为混合型晶体。所以，石墨称为混合型晶体。混合型晶体混合型晶体第57页，共71页，编辑于2022年，星期日石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数个正六边形石墨晶体的层内结构如图所示，每一层由无数
18、个正六边形构成，则平均每一个正六边形所占构成，则平均每一个正六边形所占的碳原子数为的碳原子数为_C-C键的个数键的个数_2 3 3第58页，共71页，编辑于2022年，星期日已知硼的熔点为已知硼的熔点为23002300，沸点为，沸点为25502550，晶体硼属于晶体硼属于 晶体。晶体。已知晶体中的结构单元是由硼原子组成的正二十已知晶体中的结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有面体，其中有2020个等边三角形的面和一定数目的顶个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶点有各有一个硼原子。角，每个顶点有各有一个硼原子。此基本单元是由此基本单元是由 个硼原子构成，其中个硼原子构成，其中BB 键的键
19、角为键的键角为 ，共有，共有 个个BB单键。单键。原子原子 1/5320=12601/2320=30第59页，共71页，编辑于2022年，星期日知识归纳晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体微粒微粒作用力作用力硬度硬度熔沸点熔沸点导电性导电性典型实例典型实例阴、阳离子分子原子离子键范德瓦尔斯力共价键较大较小很大较高低很高溶于水或熔融态下均导电熔融态不导电不导电NaOH、AgCl、Na2O等等HCl、Cl2、CO2、He、P4、S等等金刚石、碳化硅、刚玉、晶体硅等结束第60页，共71页，编辑于2022年，星期日练习练习 下列各组物质中，按熔点由低到高排列正确的是下列各组
20、物质中，按熔点由低到高排列正确的是 ()()（9494年上海高考）年上海高考）（A A）O O2 2、H H2 2、HgHg（B B）COCO2 2、KClKCl、SiOSiO2 2（C C）NaNa、K K、Rb Rb （D D）SiC SiC、NaClNaCl、SOSO2 2B 分析：分析：熔沸点比较熔沸点比较 原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体原子晶体、离子晶体、分子晶体原子晶体、离子晶体、分子晶体分子晶体、离子晶体、原子晶体分子晶体、离子晶体、原子晶体降低降低熔点：熔点：-183-252 -38.9-183-252 -38.9第61页，共71页，编辑于2022年，星期
21、日物质熔沸点高低的比较物质熔沸点高低的比较 不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：不同晶型的物质的熔沸点高低顺序一般是：原子晶体离子晶体分子晶体。原子晶体离子晶体分子晶体。同一晶同一晶型的物质，则晶体内部结构型的物质，则晶体内部结构微粒间的作用微粒间的作用越强，熔沸点越高。越强，熔沸点越高。第62页，共71页，编辑于2022年，星期日不同晶体类型熔沸点高低的判断：不同晶体类型熔沸点高低的判断：离子晶体：离子晶体：离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强，熔沸点越高。熔沸点越高。原子晶体：原子晶体：原子半径越小，共价键键能越大，熔沸点越高。原子半径越小，共价
22、键键能越大，熔沸点越高。Si，SiO2，SiCSiO2SiC Si分子晶体：分子晶体：结构相似的分子，分子量越大，分子间作用力结构相似的分子，分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。越大，熔沸点越高。F2，Cl2，Br2，I2F2 Cl2 Br2 I2重要重要第63页，共71页，编辑于2022年，星期日练习练习 下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是晶体类型也相同的是()()（A A）SOSO2 2 和和 SiO SiO2 2 （B B）CO CO2 2 和和 H H2 2O O （C C）NaCl NaCl 和和 HCl HCl （D
23、 D）CClCCl4 4 和和 KCl KCl（9393全国高考题）全国高考题）SOSO2 2B SiOSiO2 2COCO2 2 H H2 2O O NaClNaCl HCl HCl CClCCl4 4KClKCl共价键共价键分子晶体分子晶体共价键共价键共价键共价键共价键共价键共价键共价键共价键共价键离子键离子键离子键离子键原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体第64页，共71页，编辑于2022年，星期日晶体类型的判断n从从组成上判断（成上判断（仅限于中学范限于中学范围）：）：n从性从性质上判断：上判断：n有无金属离子
24、？(有：则多数为离子晶体)n是否属于“四种原子晶体”？n以上皆否定，则多数是分子晶体。n熔沸点和硬度；(高：原子晶体；较高：离子晶体；低：分子晶体)n熔融状态的导电性。(导电：离子晶体)结束第65页，共71页，编辑于2022年，星期日选择下列物质，填写下列空白。选择下列物质，填写下列空白。A.干冰干冰 B.金刚石金刚石 C.氯化铵氯化铵 D.氟化钙氟化钙 E.固体碘固体碘 F.烧碱烧碱（1）熔化时不需要破坏化学键的是）熔化时不需要破坏化学键的是（）（2）熔化时需要断裂共价键的是（）熔化时需要断裂共价键的是（）（3）熔点最高的是（）熔点最高的是（），熔点最低的是（），熔点最低的是（）（4）晶体中
25、存在分子的是（）晶体中存在分子的是（）（5）晶体中既有离子键又有共价键的是（）晶体中既有离子键又有共价键的是（）AEBBAAECF第66页，共71页，编辑于2022年，星期日分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型：A、碳化铝，黄色晶体，熔点2200，熔融态不导电；_B、溴化铝，无色晶体，熔点98，熔融态不导电；_C、五氟化钒，无色晶体，熔点19.5，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中；_D、物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电_第67页，共71页，编辑于2022年，星期日二氧化硅晶体中，每个硅原子周围有二氧化硅晶体中，每个硅原子周围有_个氧原子，个氧原子，每个氧原子周围有每个氧原子周围有_个硅原子
26、，硅氧原子个数比为个硅原子，硅氧原子个数比为_。若去掉二氧化硅晶体中的氧原子，且把硅原子。若去掉二氧化硅晶体中的氧原子，且把硅原子看做碳原子，则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相看做碳原子，则所得空间网状结构与金刚石空间网状结构相同，试推测每个硅原子与它周围的同，试推测每个硅原子与它周围的4个氧原子所形成的空间个氧原子所形成的空间结构为结构为_型；并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原型；并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有子环上共有_个原子。个原子。第68页，共71页，编辑于2022年，星期日物物 质质熔点熔点沸点沸点MgOAl2O3MgCl2AlCl32852360020722980
27、714 1412 190(2.5105Pa)182.7(升华升华)工业上常用电解熔融工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解为什么不用电解MgOMgO的方法生产镁？的方法生产镁？也不用电解也不用电解AlClAlCl3 3的方法生产铝？的方法生产铝？MgO 熔点高，消耗能量大，操作不便，成本太高。熔点高，消耗能量大，操作不便，成本太高。AlCl3 属分子晶体，熔融时不电离，不能用电解法。属分子晶体，熔融时不电离，不能用电解法。第69页，共71页，编辑于2022年，星期日物物 质
28、质熔点熔点沸点沸点MgOAl2O3MgCl2AlCl32852360020722980 714 1412 190(2.5105Pa)182.7(升华升华)设计可靠的实验证明设计可靠的实验证明MgCl2和和AlCl3所属的晶体类型所属的晶体类型将将MgClMgCl2 2 和和 AlCl AlCl3 3两种晶体分别加热熔化，两种晶体分别加热熔化，MgClMgCl2 2 能导电，是离子晶体；能导电，是离子晶体；AlClAlCl3 3不能导电，是分子晶体。不能导电，是分子晶体。.第70页，共71页，编辑于2022年，星期日下列有关晶体的叙述中，错误的是 （）（A）金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子（B）在NaCl晶体中每个Na+(或C1-)周围都紧邻6个Cl-(或Na+)（C）白磷晶体中，微粒之间通过共价键结合，键角为60（D）离子晶体在熔化时，离于键被破坏，而分子晶体熔化时，化学键不被 破坏C三氯化氮(NCl3)在常温下是一种淡黄色液体，其分子呈三角锥形，以下关于NCl3的叙述正确的是 ANCl3晶体为原子晶体 B分子中NCl键是非极性共价键CNCl3是一种含极性键的极性分子 DNCl键能大，故NCl3沸点高C第71页，共71页，编辑于2022年，星期日