轴承的功用和类型,滑动轴承与滑动轴承的代号电子教案

第一篇：轴承的功用和类型,滑动轴承与滑动轴承的代号电子教案

【课题编号】

15－8.1 【课题名称】

轴承的功用和类型，滑动轴承与滑动轴承的代号。【教学目标与要求】

一、知识目标.了解轴承的功用和类型。2.了解滑动轴承的结构及材料。3.熟悉滚动轴承的传动结构及基本代号。

二、能力目标.能够熟悉滚动轴承与滑动轴承的特点及应用场合。2.能够读懂滚动轴承基本代号的含义。

三、素质目标.了解轴承的作用及两种轴承的特点。2.能读懂滚动轴承类型及内径代号的含义。

四、教学要求.熟悉滚动轴承与滑动轴承的特点及应用场合。2.了解滚动轴承与滑动轴承的结构。.熟悉滚动轴承的基本代号中的常用类型3、6、7和内径代号的含义。【教学重点】.滚动轴承与滑动轴承的主要特点及应用场合。2.滚动轴承的基本代号含义。【难点分析】

1.轴承衬的作用和轴瓦的关系。2.直径系列和宽度系列的含义。【分析学生】

为使学生对轴承有感性认识，应配教具、实物或视频。该内容结构图较多，由于学生识图水平不同，有的学生对轴承结构可能看不懂，尤其是油沟部分的结构更不易理解。滑动轴承的内径小于20㎜时，其代号没有规律性，必须要求学生背熟。【教学思路设计】

1.用比较法来讲授滑动轴承和滚动轴承的各自特点及应用场合。.滚动轴承的类型很多，应突出常用轴承的特点，达到以点带面的效果。【教学安排】

3学时（135分钟）【教学过程】

一、轴承的功用和类型 1.功用

用以支承轴和轴上零件一起转动。轴承是机器中非常重要的零件。如果没有轴承，机器就不能工作。

2.类型 按轴与支承之间的摩擦状态分为两种，轴与支承之间为滑动摩擦状态的支承称为滑动轴承；轴与支承之间为滚动摩擦状态的轴承称为滚动轴承，如图8—1所示。

滑动轴承的轴与轴承之间为面接触，其压强小，适合于载荷大、速度低的工作场合。如果轴径与轴承之间能够被油膜完全隔离开，称为液体摩擦滑动轴承，其使用寿命长、传动平稳；如果轴径与轴承之间不能被油膜完全分开，称为非液体摩擦滑动轴承，常用机械的滑动轴承属于这种工作状态，它具有结构简单、制造、安装方便等优点。

滚动轴承的轴与轴承被滚动体隔离开，属于点、线的高副接触，压强较大，但滚动摩擦阻力较小，启动容易，应用很广。尤其是滚动轴承已有统一的国家标准，由专业工厂生产，更换维护方便，价格也较低廉。

二、滑动轴承 1.类型与结构。

1）向心滑动轴承也称径向滑动轴承，承受径向载荷。有以下三种结构型式：

a 整体式 如图8—2所示，其结构简单，磨损后无法调整轴与轴瓦的间隙。适用于低速、轻载荷。

B 剖分式 如图8—3所示，轴承被剖分成上下两部分，通过增减剖分面间的调整垫片来调整轴与轴瓦的间隙。应用较广。

c 调心式 如图8—5所示，轴承的轴瓦可绕中心转动而调整位置，以适应轴径的加工或装配而引起的轴线倾斜。2）推力滑动轴承 也称止推轴承，承受轴向载荷，如图8—6所示。通过采用环状支承面来承受轴向载荷。.结构和材料

为了减少磨损，滑动轴承选用锡青铜做轴瓦与轴径直接接触承受载荷，轴瓦的结构分为整体式和剖分式两种。

1）轴瓦的结构

a 整体式 如图8—7所示。一般上表面内留有油沟和油孔作润滑用。油沟形状如图8—9。由钳工用油沟堑剃出。

b 剖分式 如图8—8所示。分上下两片轴瓦，上轴瓦内开设油沟。

2)轴瓦与轴承衬的材料

常用轴瓦材料以锡青铜为多，见表8—1。为了提高滑动轴承的性能，在轴瓦的内表面上浇注上一层很薄的轴承合金，也称巴氏合金。巴氏合金的抗胶合能力强，耐磨性好、跑合性好，用以较重要的滑动轴承中。

三、滚动轴承 1.结构、类型及代号

1）结构 如图8—11，滚动轴承由内、外圈、滚动体和保持架组成。滚动体分为球和柱两大类，见图8—12。工作时一般内圈与轴一起转动，外圈固定在轴承座内不动。

2）类型 按承受载荷方向分为向心轴承和推力轴承，向心轴承主要承受径向载荷；推力轴承主要承受轴向载荷。按滚动体的形状分为球轴承和滚子轴承，球轴承的滚动体与轴承套圈之间是点接触，承载能力小，但允许速度高；滚子轴承的滚动体与轴承套圈之间是线接触，承载能力较大，但允许速度较低。

按能否调心分为可调心和不可调心两类，如图8—13所示，内外圈允许有一定的角偏差。

3）接触角 滚动体与滚道接触处的法线方向与轴承径向平面的夹角称为公称接触角，接触角的大小是随轴向载荷的变化而变化，如表8—2。

4）代号

代号由基本代号、前置代号和后置代号三段组成，应记住基本代号的含义。

a.基本代号 基本代号由5位数表示。如72108左边第一位表示轴承类型是角接触球轴承，左起第二位表示宽度系列，即同内径和外径相同但不同宽度的轴承；左起第三位表示直径系列，即同内径但不同外径和高度的轴承，表明其滚动体大小不一样，滚动体大，其承载能力大，但宽和高都增大，常用表示为1、2、3，分别为轻、中、重型，即滚动体由小逐渐增大。宽度系列和直径系列公称为尺寸系列，如表8—5所示，必要时由查表可得含义。而内径代号是必须牢记的，一般规律为第4、5位数乘以5为轴承的内径，如12，则内径为12×5=60，但内径小于20mm时其内径代号见表8—4。

b.前置与后置代号 前置代号在基本代号的左侧用字母表示轴承的分部件，如L、K等。后置代号在基本代号的右侧，用字母或字母与数字的组合表示。常用/P0～/P2表示精度等级。/P0级为普通级，可不标准。举例如例8—1所示。

四、布置作业

P2152习题8-1、2、3、4

第二篇：技师论文-轴承与滑动轴承常见的故障及维修方法(DOC)

金蓝领技能鉴定技师论文

论文题目：

轴承与滑动轴承常见的故障及维修方法

姓

名：

张国祥

身份证号：

准考证号：

所在单位： 山东省天安矿业集团有限公司

金蓝领技能鉴定技师论文

轴承与滑动轴承常见的故障及维修方法

姓

名：张国祥

单

位：山东省天安矿业集团有限公司

摘要：轴承故障在机床维修中占有重要地位，摸清轴承的常见故障现象有助于迅速找到故障。轴承在维修中的常见故障，并列举了不同故障的现象以及根据现象进行故障判定的方法。轴承的维修方式简单，通常采用直接更换的方式。

关键字：轴承 滑动轴承 故障机理 诊断 预防 维修

一、轴承的故障机理

在大多数机械设备中，轴承是最普通的机械零件，其损坏率也相对较高，在所有机械设备故障中，轴承的故障占据着很大的比例。轴承有着维护方便、可靠性高、起动性能好等特点，因此设备处于等速度状态时，有较高的承载力。

下面我们以滚动轴承为例分析其故障机理。相比而言，滚动轴承比滑动轴承的径向尺寸大且减振能力比较差，机械设备处于高速状态下滚动轴承要比滑动轴承的寿命低，噪音也比较高。其中的向心轴承的主要作用是承受径向力,其组成包括四部分，即内、外圈、滚动体与滚动体保持架。其中内圈紧紧套在轴颈上随轴同步旋转，而外圈则在轴承座孔中。当内外圈做相对转动的运动时，滚动体会在内圈外周与外圈内周的滚道上滚动，为防止摩擦保持架将二者隔开。

多数情况下轴承之所以会出现问题，主要是由于运行过程中密封轴套以及固定螺栓等零件松动，造成滚动体及滚动体保持架磨损，或轴承压盖，轴套等处有缝隙，水或粉尘等杂质从这些缝隙中进入轴承箱，润滑油变脏造成润滑不良，最终导致轴承的故障

二、轴承在机床中的常见故障

2.1滚子磨损

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<25mm，切忌沿轴线方向作直线研点。

若轴瓦擦伤轻微或仅是局部烧伤，则应考虑更换润滑油，用磨合的方法来处理。3.1.2径向间隙的调整

滑动轴承的径向间隙S是保证液体摩擦的主要条件。剖面式华东轴承因磨损使得径向间隙增大，常出现漏油、振动、磨损加快等现象。在维修时，首先采用压铅法来测量出华东轴承的径向间隙值：根据测量间隙的大小选用直径为0.6~1mm的软铅丝，按图1所示的位置安放。其顶间隙的平均值可按下式计算：

1a1c1ac,22222 b1b22Spj122用Spj减去理论计算的径向间隙，即确定出调整的径向间隙所需的垫片厚度（见图一），即N=Spj-δ式中δ——轴瓦的配合间隙，δ=kd(k为系数，d为轴的直径)，经压铅法计算出垫片的厚度n后，再将相同厚度的2组垫片放在

图1 压铅法测量滑动轴承的径向间隙 1瓦盖 2 轴

轴瓦的,再将相同厚度的2组垫片放在轴瓦的两侧。随后通过调整轴瓦瓦口之间的垫片重新调整径向间隙，并按轴颈尺寸进行刮配，直到刮研轴瓦内孔到所要求的精度为止。3.1.3减小接触角度、增大油楔尺寸

轴瓦与轴颈之间的接触角过大会影响润滑油膜的行成，轴瓦会很快磨损。角度过小则会增加轴瓦的鸭梨，也会加快磨损。因此，在装配时，接触角以60~90度为宜，高速轴控制在60度左右，中低速轴控制在90度以下。

运转中，在交变应力的反复作用下，轴瓦的磨损增加，轴颈下沉，使

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主动性、预防性的工作，即对故障发生的根源进行监测和排除。包括定期修复、预防性维修和定期报废 3 类维修工作。将PaM原则应用于滑动轴承的维修工作，可取得很好的维修效果。例如因滑动轴承的轴瓦失效造成某企业一台65t链式冷拔机经常停机。虽然该企业对滑动轴承加强了养护监控，但平均不到半年仍出现烧瓦抱轴等事故。将PaM原则引入维修模式后，冷拔机滑动轴承已顺利运行了近1a,未出现因轴瓦失效造成停机故障。大大提高了经济效益。3.2实例

轴承是最常见的标准件之一，比较容易进行互换，因此机床轴承故障维修一般为直接更换轴承。轴承故障维修的难点在于根据故障现象判定是否为轴承故障。3.2.1回转部件较大异响

机床出现异响是比较常见的故障现象，异响往往是零件出现磨损的重要标志。但在回转部件处出现的故障应该首先考虑为轴承故障避免盲目寻找故障源。

维修实例：

哈挺CS －42 为精密小型数控车床，其Z 轴滚珠丝杠在旋转过程中出现较大响声。一开始无从判定故障根源，将滚珠丝杠拆下后，发现其两端起支撑作用的两对配对轴承（型号为 NSK ：25TAC62B，推力角接触轴承）出现内外圈松动，将轴承更换。消除故障现象。3.2.2回转轴颤抖

轴承是保证回转轴回转精度的重要保证，回转轴运转的平稳、高精度由其所支撑的轴承方式和类型保证。回转轴尤其是主轴的颤抖往往是由于轴承的磨损造成的。

四、轴承的安装与拆卸

轴承在安装与拆卸过程中，其质量高低对机械设备的运行与使用寿命有着重要的影响，因此讨论轴承的维修问题，就不得不谈谈轴承的安装与拆卸。下面以滚动轴承为例加以阐述。4.1 滚动轴承的安装

安装滚动轴承最好在干燥，没有粉尘的厂房里进行，特殊情况必须在

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防止其相对于轴发生转动。4.2 滚动轴承的拆卸

如果轴承拆下后需要再次利用，那么决不可通过滚动体施加拆卸力。对于分离型轴承的内、外圈可分别拆除。对非分离的轴承，具有较松配合的一个轴承圈应先从座上拆除，具有过盈配合的轴承圈可根据轴承类型和尺寸，分别使用下面的工具和附件来拆卸。4.2.1 圆柱形内孔的轴承

① 用手锤轻击轴承圈，或使用拉手即可将小轴承从轴上拆下。若轴承箱局部在设计时开有装卸螺钉的螺孔，则外圈的拆卸就更为方便。

② 对于配合较紧的大型轴承，一般需要较大的拆卸力，特别是已工作多时及有摩擦腐蚀产生时，这种场合，使用油压法可以大大简化 拆卸工作，当然配置中必须已有必要的油道和油槽时方能这样做。

③ 对于在使用过程中已经 损坏的大型轴承内、外圈的拆卸，也可使用气割的方法将轴承内外圈割成 2 至 3 部分，即可将轴承内外圈取下，但注意不要将轴或轴承座表面破坏。4.2.2 锥形内孔轴承

① 装在紧定套上的轴承，可先将螺母松几圈，然后用手锤在轴承内圈敲几下即可拆下。

② 若要拆下装在锥形轴颈上的大型轴承，可采用油压法十分方便。即在配合面注入压力液压油后，轴承会立即与其接触面分离。

五、轴承维修的其它注意事项

5.1 切忌装反

在机械维修过程中，维修轴承时要注意其严格的方向要求，安装正确才能保证其工作正常。由于有些轴承不具备十分明显的外部特征，无论是正反方向都可以装上，因此会出现装反的现象。比如平面轴承的松圈与紧圈，如果对其具体的结构以及安装注意事项不甚了解，则在安装时就容易出现装反的问题，由于装配后无法正常工件造成机械设备的故障；再比如圆锥轴承的装法有两种，即 “面对面”与“背靠背”，一旦装配错误会造成轴向窜动且无法调整。所以轴承装配过程中，维修人员要对轴承的结构与安装要求有充分的了解，仔细阅读说明书，提高维修工作的效率与准确性。

第三篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第一单元 晶体的类型与性质 第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(

第二课时

［引言］上一课我们学习了离子晶体。离子晶体由阴、阳离子通过离子键在空间规则排列而成。由于离子间存在着较强的离子键，使离子晶体表现出硬度较大，熔、沸点较高等性质特点，如NaCl和CsCl晶体，与之相比，请看下列晶体。

［多媒体展示］碘晶体、萘的晶体、二氧化碳的晶体、雪花晶体、冰晶。

［讲述］屏幕显示的碘的晶体，萘的晶体、二氧化碳的晶体均有易升华的特点，而雪花晶体、冰晶较易熔化，进而汽化。由此可知，这些晶体并无离子晶体较高的熔、沸点。它们是本节将要学习的另一类晶体。

［板书］

二、分子晶体 ［引导］请同学们参照离子晶体的分析方法，首先思考构成分子晶体的粒子及粒子间的作用力是什么？

［学生活动］ ［板书］

1.概念：分子间以分子间作用力相结合而形成的晶体叫分子晶体。

［讲述］任何分子之间都存在分子间作用力。稀有气体，不少非金属单质（如H2、N2、O2、Cl2、I2等）和化合物（如H2O、HX、NH3、CH4、CO2等及大量有机分子）在常温下是气体、易挥发的液体或易熔化易升化的固体，处于气体和液体的分子在降温凝聚时可通过分子间作用力而聚集在一起，形成分子晶体。分子晶体的特点是分子依靠分子间作用力整齐地排列在晶体中。

［模型展示］干冰及其晶体结构模型。

［讲解］此为干冰晶体的一个晶胞，由此晶胞向空间规则、重复地排列即可形成二氧化碳的晶体，同学们仔细观察干冰晶胞的结构，分析分子的排列和取向。

［学生活动］观察、分析 ［小结］干冰晶胞呈立方面心结构，其中八个顶角上排列着取向相同的8个二氧化碳分子，三组平行面的面心上各有一个二氧化碳分子，而且每组相对的分子排列取向也相同。由此可知，晶体中分子排列有一定的取向。那么，与离子晶体相比，则有，离子晶体中离子有阴阳之分，而分子晶体中分子有取向之分。其实分子晶体比离子晶体更为复杂些。

［思考］

1.属于一个干冰晶胞中的二氧化碳分子有几个？（8×

11+6×=4个）822.在干冰晶体中，设立方体晶胞的棱长为a，则每个二氧化碳分子周围距离相等且最近的二氧化碳分子有几个？其距离为多少？

［解析］在熟悉干冰晶胞结构的基础上，想象晶体的结构，假若选定立方体顶点上的一个CO2分子，则与其等距离最近的CO2分子应在面心上，这样的分子共有12个（同层4个，上层4个，下层4个），且距离为

2a。2［板书］2.干冰晶体的结构： ［投影］

立方面心结构——每8个CO2分子构成立方体且再在6个面心各占据1个，在每个CO2周围等距离（2a/2，a为立方体棱长）最近的CO2有12个（同层4个，上层4个，下层4个）。

［过渡］以上我们以干冰晶体为例，认识到分子晶体是分子间通过分子间作用力结合而成的一类晶体，那么分子间作用力的存在对其物理性质有何影响呢？

［板书］3.性质特点：

［三维动画］CO2由气态变为固态

［讲述］气态物质分子能缩短彼此间的距离，并由无规则运动转变为有规则排列，这说明物质的分子间存在着作用力——分子间作用力。

从常见由分子构成的物质的状态（如气体O2、H2、N2、Cl2、HCl、NH3、CH4、CO2、SO2等，液体H2O、C2H5OH，液溴、H2SO4等）可知分子晶体的熔、沸点较低，也就是说克服分子间引力使物质熔化和汽化所需能量较低，说明分子间作用力较弱，与化学键相比其差别是：

［板书］①分子间作用力与化学键 ［投影小结］

－①化学键存在于分子或物质内部相邻原子之间，键能约为100～600 kJ·mol1。

－②分子间作用力存在于分子之间，其大小一般在2～20 kJ·mol1之间。③分子间作用力很弱，不属于化学键。

［引述］正是由于分子间作用力很弱，所以分子晶体具以下性质特点： ［板书］较低的熔、沸点，较小的硬度。如：

［投影］

熔点

沸点

N2 －209.86℃

－195.8℃

CO －199℃

－191.5℃ ［讨论］有同学说，在一般分子晶体中存在共价键，使其熔化或汽化时就需较多的能量，因此熔、沸点也应较高，此说法有无道理？

［分析］分子晶体是由分子构成的，除稀有气体的晶体外，分子内部存在较强的共价键，而分子之间则通过较弱的分子间作用力聚集在一起。前者影响分子晶体的化学性质，而熔、沸点高低则取决于分子间作用力，即分子间作用力与物质的物理性质有密切关系。所以，该同学的说法没有道理。

［思考］1.食盐和蔗糖熔化所克服的粒子间的相互作用是否相同？ 2.碘和干冰的升华所克服的粒子间的相互作用是否相同？

［解析］食盐熔化克服的是离子键、蔗糖熔化克服的是分子间作用力，两者不同。碘和干冰都是分子晶体，升华时克服的都是分子间作用力。此类题目需要考虑晶体类型和粒子间的作用力。

［投影］卤素单质的熔沸点

I2，熔、沸点发生规律性变化的原因。请分析表中数据，推测使卤素单质从F2I2逐渐升高。另外，联系［引导］从表中数据不难看出卤素单质的熔、沸点从F2卤素单质常温下的状态（F2、Cl2呈气态，Br2为液体，I2为固体，也可得出与实验数据相同

I2逐渐升高的原因是何呢？这得从晶体类的结论。那么，导致卤素单质熔、沸点从F2型分析起。

［投影］

问题1：卤素单质属何晶体类型？ ［答曰］分子晶体

问题2：卤素单质分子的组成和结构有何特点？ ［答曰］卤素单质分子均是由卤原子通过共价单键结合成的双原子非极性分子。其结构式可用通式“X—X”表示。因此卤素单质分子具有组成和结构相似的特点。．．．．．．．问题3：影响卤素单质熔、沸点高低的作用力是何？

［答曰］分子间作用力。

问题4：卤素单质熔沸点从F2I2逐渐升高，可知从F2I2分子间作用力逐渐增强，那么在此影响分子间作用力的主要因素又是何呢？

［答曰］分子体积大小或分子质量大小或相对分子质量大小。

［说明］以上三种答案都对，但便于我们分析判断的当属相对分子质量。［板书］②分子间作用力与物质的熔、沸点： 一般来说，对于组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，．．．．．．．．．．其熔、沸点升高。

［思考］按CF4、CCl4、CBr4、CI4顺序，四卤化碳的熔、沸点如何递变？

［分析］四卤化碳属组成和结构相似的物质，因此按CF4、CCl4、CBr4、CI4顺序，随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。

［投影］

卤素单质的熔、沸点与相对分子质量的关系

四卤化碳的熔、沸点与相对分子质量的关

系

［过渡］从以上分析可知，对于由分子构成的物质，分子间作用力大小是直接影响其熔、沸点高低的因素，而分子间作用力的大小除取决于相对分子质量外，还与分子的极性、氢键等因素有关。

［投影］

一些氢化物的沸点

［设疑］从上图可看出，ⅤA、ⅥA、ⅦA元素氢化物的沸点与ⅣA相比出现了反常，为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？

［转引］HF、H2O和NH3的沸点反常，是因为它们的分子间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，它叫氢键。

［板书］③氢键

［阅读］弄清以下几个问题： 1.氢键如何形成？ 2.氢键形成的条件？ 3.氢键的表示方法？

4.氢键对物质熔、沸点的影响？

［讲述］氢键如何形成呢？现以HF为例说明。在HF分子中，由于F原子半径小，吸引电子能力强，导致H—F键极性很强，其间共用电子对强烈偏向F原子，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小，带部分正电荷的H核，可使另一分子中带部分负电荷的F原子几乎无阻碍地充分接近它，产生静电吸引作用而形成氢键。氢键比化学键弱得多，但比分子间作用力稍强。为区别与化学键，氢键常用“„”来表示，如F—H„F，同学们观察课本P4图1—7，图1—8，可发现形成氢键的三原子处于一条直线上，这就是说形成氢键具有方向的选择性。而且H原子周围只连两个其他原子（一个为共价键，另一为氢键）。一个氢原子不可能同时形成两个氢键，即说，氢键具有饱和性。

那么分子形成氢键必须具备怎样的条件呢？ ［投影小结］ 1.氢键形成的条件

①分子中必须有H原子与它原子形成的强极性键。如H—F。

②分子中必须有吸引电子能力很强、原子半径很小的非金属原子。如F、O、N等。2.氢键的表示方法：用“X—H„Y”表示，三原子要在一条直线上，其中X、Y可同可不同，如：F—H„F、O—H„O、N—H„O等。

3.氢键的特点：

①比化学键弱得多，比分子间作用力稍强。②具有方向性和饱和性。

4.氢键的本质：一般认为是一种静电吸引作用。

［讲述］由于分子间氢键的形成，使分子间产生了较强的结合力，因而使化合物的熔、沸点显著升高。这是由于要使固体熔化或液体汽化，必须给予额外的能量去破坏分子间的氢键。

从投影图“一些氢化物的沸点”可看出，在分子间没有氢键形成的情况下（如IVA元素的氢化物），化合物的沸点随相对分子质量的增加而升高，这是由于随分子量的增大，分子间作用力依次增强。但在分子间有较强的氢键时（如HF、H2O、NH3），化合物的沸点与同族同类化合物相比则显著升高。

［投影小结］5.分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高。

［转引］从投影图可看出H2O的沸点按沸点曲线下降趋势应该在－70℃以下，而分子间氢键的形成使它的沸点实际为100℃，试设想如果水分子之间没有氢键存在，地球上将会是什么面貌？

［讨论］P5同学们可畅所欲言。

［概述］从投影图氧族元素氢化物的沸点变化规律来看，如果水分子间没有氢键，水的沸点将在－70℃以下。

地球上生存着的各种动植物是依存于当地的自然环境和气候条件的，而水的变化能直接影响自然环境和气候。如果水的沸点降为－80℃左右，占据地球表面70%以上的浩瀚的海洋，川流不息的江河和湖泊及其他地表上的水，几乎全要变成水蒸气。就是终年冰雪覆盖的极地，也只有极少量液态的水存在（极地个别地方温度可能在－70℃以下）。于是地表会干涸龟裂，动植物要灭绝，地球将会失去生机，成为不毛之地„„

［转述］水分子间氢键的存在，使水表现出很多不同寻常的物理性质。如水的沸点比同族其他化合物显著高，水的比热特别大，水结冰时体积膨胀，密度减小等。单说水结冰，水结冰时，水分子大范围地以氢键结合，形成相当疏松有很多空隙的结构（水分子缔合），从而使冰的密度小于水，冰能浮于水面上。正是由于氢键造成的这一重要自然现象，才使得寒冷冬季江湖中一切生物免遭冻死的灾难。

［过渡］以上我们从分子间作用力和氢键角度主要讨论了物质的熔、沸点。那么，分子晶体的导电性，溶解性如何？

［设疑］分子晶体在固态和熔融态时能否导电？

［回答］固态和熔融态时只有中性分子，故不导电。

［说明］有些分子晶体溶于水时可发生电离而导电，如冰醋酸、硫酸等。［转引］至于分子晶体的溶解性，由于分子不同，情况各异。

［演示］实验1—1，蔗糖、磷酸、碘和萘晶体分别在水、四氯化碳中的溶解现象。［结论］蔗糖和磷酸易溶于水，不易溶于四氯化碳，而碘和萘却易溶于甲氯化碳，不易溶于水。

［学生活动］从分子极性角度进行分析。［投影小结］ “相似相溶”规则：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质一般能溶于极性溶剂。［思考］常用的硫粉是一种硫的小晶体，熔点112.8℃，易溶于CS2、CCl4等溶剂，试推测它可能属于哪一类晶体？

［分析］硫的晶体熔点较低，且易溶于CS2、CCl4非极性分子形成的溶剂，可推断它是由非极性分子形成的分子晶体。

［思考］单质氯的熔点和沸点都很低，而氯化钠的熔、沸点都很高，为什么？

［分析］单质氯形成分子晶体，分子间存在较弱的分子间作用力，故熔、沸点都较低，而NaCl晶体属离子晶体，离子间有较强离子键，故熔沸点都较高。

［总结］本节主要学习了分子晶体的结构与其性质的关系，希望同学们课后将分子晶体

和离子晶体进行对比。

［布置作业］课本P8

一、1.2

二、1.3.4.5 ●板书设计

二、分子晶体

1.概念：分子间以分子间作用力相结合的晶体。2.干冰晶体的结构： 3.性质特点：

较低的熔、沸点，较小的硬度，不导电。①分子间作用力与化学键

②分子间作用力与物质的熔、沸点。

一般来说，对于组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。

③氢键

●综合能力训练题

1.下列变化过程中，共价键被破坏的是 A.碘晶体升华

B.溴蒸气被木炭吸附 C.酒精溶于水

D.HCl气体溶于水

［解析］A中碘升华是I2由固态变为气态，只破坏了分子间的作用力。B是一个物理过程，物质本身没发生变化，C中酒精分子扩散到水分子中，分子间作用力发生了变化。D中

＋－HCl气体溶于水，HCl分子变成了水合氢离子（H3O）和Cl，共价键被破坏。

［答案］D 2.参考下表熔点，回答下列问题：

（1）钠的卤化物熔点比相应硅的卤化物熔点高得多，这与

有关，因为

，故前者熔点远远高于后者。

（2）硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物熔点与

有关，随

增大，增大，故熔点依次升高。

（3）钠的卤化物及碱金属的氯化物熔点与

有关，随着

增大，减小，故熔点降低。

［解析］晶体熔点高低首先是与晶体类型有关。一般，原子晶体熔点高于离子晶体熔点；离子晶体熔点高于分子晶体熔点。其次，同类型的晶体熔点与决定作用力的粒子的结构有关。同类型原子晶体熔点与组成晶体的原子半径有关。同类型离子晶体熔点与组成晶体的离子半径和离子电荷数等因素有关。同类型分子晶体的熔点与相对分子质量大小等有关。

（1）小题中钠的卤化物是离子晶体，硅的卤化物形成分子晶体，所以前者熔点比后者高很多，这与晶体类型有关，因离子键键能比分子间作用力大得多。

（2）小题中硅的卤化物及硅、锗、锡、铅的氯化物形成分子晶体，且组成和结构相似，因此，随相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔点升高。

（3）小题中钠的氯化物及碱金属的氯化物属离子晶体，熔点高低与离子半径有关，随离子半径的增大，离子键减弱，熔点降低。

［答案］（1）晶体类型，离子键键能比分子间作用力大得多。（2）相对分子质量，相对分子质量，分子间作用力。（3）离子半径，离子半径，离子键能。

［点拨］此类题目应明确晶体结构与物质性质的关系，把握粒子半径规律及以上12条规律即可解决问题。

3.第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需求。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4或1个游离水分子。据以上信息完成下列两题。

（1）下列关于天然气水合物中两种分子极性的描述正确的是 A.两种都是极性分子 B.两种都是非极性分子 C.CH4是极性分子

D.水是极性分子，CH4是非极性分子 ［答案］D（2）若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离水分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为

A.CH4·14H2O

B.CH4·8H2O C.CH4·72H2O 3

D.CH4·6H2O ［解析］n（CH4）∶n（H2O）=6∶（46+2）=1∶8 ［答案］B

第四篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第一单元 晶体的类型与性质 第一节离子晶体、分子晶体和原子晶体(

●备课资料

一、晶体的基本性质

晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。

1.自范性：指晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体的性质。2.均一性：指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。

3.各向异性：同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。

4.对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。在外形上，常有相等的晶面、晶棱和角顶重复出现。

这种相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复，就是对称性。晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。

5.最小内能：在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。

6.稳定性：晶体由于有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳定的状态。7.有确定的熔点：给晶体加热，当温度升高到某一温度便立即熔化。8.能使X射线产生衍射：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X射线产生衍射。利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。非晶态物质没有周期性结构，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。

二、梦幻般的晶体世界 1.什么是晶体

什么是晶体？晶体就是晶莹闪亮的物体吗？如果说下列物质中，只有一种是晶体，那么在“玻璃、珍珠和冰雪”中，你选择哪一个？如果答案是“冰雪”，你会奇怪吗？说到晶体，还得从结晶谈起。大家知道，所有物质都是由原子或分子构成的。众所周知，物质有三种聚集状态：气体、液体和固体。但是，你知道根据其内部结构特点，固体又可分为几类吗？研究表明，固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来一样。其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子。而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列是杂乱无章的。准晶体是最近发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体，也不同于非晶体。究竟什么样的物质才能算作晶体呢？首先，除液晶外，晶体一般是固体形态。其次，组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列，这样的物质就是晶体。但仅从外观上，用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。那么，如何才能快速鉴定出它们呢？一种最常用的技术是X光技术。用X光对固体进行结构分析，你很快就会发现，晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。为了描述晶体的结构，我们把构成晶体的粒子当成一个点，再用假想的线段将这些代表粒子的各点连接起来，就绘成了像图中所示的格架式空间结构：

图1—7

这种用来描述粒子在晶体中排列的几何空间格架，称为晶格。由于晶体中粒子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元称作晶胞。许多取向相同的晶胞组成晶粒，由取向不同的晶粒组成的物体，叫做多晶体，而单晶体内所有的晶胞取向完全一致，常见的单晶如单晶硅、单晶石英。大家最常见的一般是多晶体。

由于物质内部粒子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如，晶体有固定的熔点，当温度高到某一温度便立即熔化，而玻璃及其他非晶体则无固定的熔点，从软化到熔化是一个较大的温度范围。我们吃的盐是氯化钠的结晶，味精是谷氨酸钠的结晶，冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花，是水的结晶。我们可以这样说：“熠熠闪光的不一定是晶体，朴实无华、不能闪光的未必就不是晶体”。不是吗？每家厨房中常见的砂糖、碱是晶体，每个人身上的牙齿、骨骼是晶体，工业中的矿物岩石是晶体，日常见到的各种金属及合金制品也属晶体，就连地上的泥土砂石都是晶体。我们身边的固体物质中，除了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，几乎都是晶体。晶体离我们并不遥远，它就在我们的日常生活中。

2.晶体的诞生 站在光彩夺目、色彩艳丽的宝石晶体面前很少有人能够漠视这种纯洁、自然和美的魅力，人们常常禁不住俯下身来，从内心中发出惊叹：“世上居然有这么神奇的东西，它怎么长出来的呢？”

这个问题现在的人们已经能够精确地作出回答。有时，自然界中晶体的形成就同盐的结晶过程一样，从溶液中诞生。如，岩石的裂缝处充满了溶解的液态物质，结晶体逐渐沉积在岩石表面。当岩石表面饱和的溶液蒸发之后，晶体也就随之形成了。有时，许多晶体是在令人难以置信的压力和温度下形成的。如，在岩浆中熔化、流动，尔后随火山喷发的矿石冷却后，晶体就诞生了。大自然用地球内部的超高温火炉来冶炼晶体，这不由得让人想起神话中孙悟空在太上老君丹炉的三味真火中炼成火眼金睛。但是，自然界蕴藏的晶体不论在质量、数量和品种方面都满足不了人们的需要，因此，科学家就师法自然，模拟自然界的成矿条件来培育晶体，这就是人工晶体。

你知道最开始研制人工晶体是在什么时候吗？杨德忠院士告诉我们说：“这个早啦。比如说在中国古代，就有炼丹的这些术士，他们实际上就是在弄人工晶体。还有最简单的，从海水里提炼食盐，把海水拿到池子里去，让它晒干，它里面就可以形成很小的氯化钠晶体，那就是人工晶体。”炼丹术士为寻找长生不老之药，把一些化学物质配方后，拿到高温火炉中去烧，没想到它的丹丸虽无回天之力，却开创了化学科学的源头。同时，创造出了原始的人工晶体。炼丹术士炼出的这些晶体大多是硫化物，因为硫化物在高温下很容易结晶。人造红宝石可以说是人工晶体大家族中的开山鼻祖。它最早是由法国科学家维尔纳叶于1890年采用焰熔法制成的。人工晶体距今已有一百多年的历史，这期间人们发明和设计出了包括提拉法、下降法、水溶液法以及冷坩埚法在内的四十多种生长方法。晶体的生成有的可以在几天内完成，比如盘子中盐水的结晶，而有的晶体需要几百万年的时间才能生成，比如在岩浆内形成的矿物晶体。有时同样的元素可形成多种晶体，比如最软的石墨和最硬的钻石就具有相同的化学成分——纯碳。

寻找十全十美的晶体一直是科学家难以实现的理想。因为无论是在大自然中诞生还是在实验室里合成，晶体都会由于不可逃脱的地球引力难以完美成形。于是科学家们希望换一种环境去生长晶体，建立永久空间站实现了这一切。在高空微重力环境中，即使比重不同的物质也可以均匀混合、和平共处，因此长出的晶体晶格缺陷少，组分均匀，结构完整，性能优良。目前，各国科学家的造物本领已巧夺天工，不仅能用人工方法合成出自然界已有的晶体，如水晶、金刚石、人工合成胰岛素等，也能用人工方法合成出自然界没有的晶体，无机晶体如最常见的半导体单晶硅，有机晶体如青霉素等。

五光十色、丰富多彩的人工晶体已悄悄地进入了我们的生活，并在各个高新技术领域大显神通。

3.神奇的人工晶体

当我们使用电脑上网时，当我们烹饪美味佳肴时，当我们用手机通话时，当新郎给新娘戴上钻戒时，你可曾想到，发生在身边的这些大事小事都与人工晶体有关。它们已成为当代日常生活和高科技领域不可缺少的材料。比如，纯净的人工石英晶体即人工水晶，就具有优良的压电性能，它既能把机械能转变成电能；也能把电能转化成机械能，甚至发出唱歌似的声音。遥控器、电子表、手机、声纳等都是利用压电晶体或其他压电材料来实现能量转换的。压电晶体主要用来制作滤波器、谐振器、光偏转器等，被广泛应用在钟表及无线电工业上。

我们知道，X光的穿透本领很强，无论人体组织还是几厘米厚的钢板，它都能畅通无阻，因此可用来进行医疗诊断、工业探伤和物质分析。但X光人眼是看不见的，而通过一种晶体就能看得见。在X光或其他高能射线的照射下，这种晶体能够激发出荧光，射线越强，荧光越强。这种晶体就是闪烁晶体。光电探测器记录下这些光子数，就可以计算出入射粒子的能量，科学家利用这一原理进行高能物理实验和宇宙射线的探测。人们用闪烁晶体做成的探测器或荧光屏比喻为看得见X光和高能射线的眼睛。我们对激光并不陌生，利用激光晶体设计的激光器，激励后能够产生各种激光，如果再加上变频晶体，就能使激光的频率增加一倍或数倍，甚至可以把不可见的红外激光变为可见光，把绿色激光化为蓝色光。现在，常用作激光工作物质的晶体有红宝石晶体、石榴石晶体、掺钛蓝宝石晶体等。激光具有极强的方向性和单色性，能量高度集中，并能产生极高的亮度和极远的射程。红宝石激光器发出的激光，亮度比太阳光要高出几亿倍，照到月亮上也仅是一个变化不大，清晰可辨的明亮光斑。工业生产用激光可以在坚硬的宝石上打出头发针尖粗细的小孔；激光还可用于通信，几根细如发丝的光纤代替了笨重昂贵的电缆，但却可以传递更多的信息。

如果给各种信息技术材料记功授奖，首功当属半导体晶体。自动化技术的日新月异，电子计算机的更新换代，广播电视的普及与提高，通信事业的迅猛发展等都离不开半导体晶体。最常见的半导体晶体是硅和锗，其电阻率介于金属和绝缘体之间。自从1958年第一块集成电路诞生以来，集成电路技术迅猛发展，现在科学家已经能够在米粒大小的硅片上集成数十万乃至数百万个晶体管等电子元件，这就是我们的计算机从“386”迅速发展更新到“奔Ⅳ”的原因。

追溯人类最近百年的历史，我们会发现，人工晶体为现代科技的发展立下了赫赫战功。在两次世界大战的时候，石英晶体作为无线电通讯中的一个关键元件，开创了无线电通信时代。在上世纪五十年代，发现了硅单晶，直接导致了电视、手表、计算机、电话、无线电通讯的诞生，硅单晶的发现，表明了电子时代的来临。上世纪六十年代，红宝石晶体问世，产生了人工激光，为人类迎来了光电子时代。从某种意义上说，人工晶体不仅是划分时代的标志，它还是人类进步与繁荣的阶梯，随着更为神奇的晶体的诞生，人类文明必将走向一个更加美好的高科技时代。

三、晶体缺陷

所谓理想晶体是指晶体中的原子、分子或离子等完全按照严格的周期性重复排列得到的晶体，晶体中所有的晶胞是等同的。而在实际晶体中或多或少总会存在空位、错位、杂质粒子等缺陷，这些因素促使实际晶体偏离理想的周期性重复排列，人们称之为晶体缺陷。即使少量缺陷对晶体的性质却有很大的影响。如半导体材料单晶硅和单晶锗，杂质含量要求小于－109。因此人们千方百计设法克服晶体缺陷来满足要求。这样看来，晶体缺陷是件坏事，是需要克服消除的。其实不然，有的晶体材料需要克服晶体缺陷，更多的晶体材料需要人们有计划、有目的地制造晶体缺陷。因为晶体缺陷能影响晶体的性质，在晶体中有计划地制造种种缺陷，就可使晶体的性质产生各种各样的变化，以此造就各种性能的晶体材料来满足五彩

缤纷的物质世界的需要。比如，ZnS晶体的晶体缺陷可以作为蓝色荧光粉。蓝色荧光粉的主要原料是硫化锌（ZnS）晶体，它是白色的。如果往ZnS晶体中掺入大约0.0001%的氯化银＋－＋－（AgCl）时，Ag和Cl分别占据ZnS晶体中对应Zn2和S2的位置，造成晶体缺陷，破坏

＋－了ZnS晶体周期性结构，使得杂质原子周围的电子能级与Zn2和S2周围的不同。这种掺杂的ZnS晶体，在阴极射线激发下，放出波长为450 nm的荧光，可做彩色电视荧光屏中的蓝色荧光粉。

四、球烯——碳家族的新成员

提到晶态的碳单质，人们自然会想到光泽夺目、坚硬无比的金刚石和深灰色、质软滑腻的石墨，因人类对它们的认识和应用已源远流长。但在1985年，科学家们用激光照射石墨时，通过质谱法首次检测出C60、C70等纯碳分子，此后，又用它法制出了它们的晶体。除此，还发现了一些结构与C60类似的分子，如C28、C32、C50、C70、C84、C90、C94„、C240、„、C540等，它们组成了一个尚不完整的系列（如下图）。至此，在金刚石和石墨之后，人们发现了碳的第三类晶态同素异形体——球烯。

其中比较重要的是C60，经研究发现C60分子具有封闭球形笼式结构，即C60是由12个五边形和20个六边形所围成的球形凸多面体，具有高度美学对称性的足球状分子，人们称之为“碳足球”。如此结构中共有60个顶点和90条棱边，它们分别代表60个碳原子的位置和90条碳碳键，结构中每个C原子与相邻的3个C原子成键，因每个C原子共可形成4条键，故其中两条为单键，一条为双键、整个分子共60条C—C和30条C==C。C60的球形结构使其内部形成了一个球形空腔。

结构决定性质，C60和C70分子都是非极性分子，通过分子间作用力形成分子晶体。因此，熔、沸点较低、密度较小，易溶于苯、甲苯等有机溶剂。由于球烯类分子中存在着交替的单双键，因而表现出很强的芳香性和热稳定性，如可与F2、H2等非金属发生分步加成反应，生成C60F6、C60F36、C60H36、C60H60等多种加成产物。化学家们尝试往C60的空心球中加入各式各样的金属原子，已成功地研制出了金属掺杂C60的超导体（如K3C60、Rb3C60）。还进一步试验，向球心里放入多种离子，使它们成为一个个带电的球体；化学家还试图通过各式各样的方法为球面上的碳原子“接种”上各种取代基使之成为球烯的各种衍生物。

可以说，球烯的发现，对于碳化学甚至整个化学领域、新型无机非金属材料的研究都具有非常重要的意义。更因为球烯同时具有“内藏”和“外接”的两种可能性，因此今后的化学研究必定会更加丰富多彩。

“Cn”的结构：

1.Cn中有五边形和六边形，每个五边形占有的碳原子数应为5/3个（5×边形占有的碳原子数为2个（6×

1313），而每个六）。

2.关于棱数，由于每个孤立的碳原子周围有三个键（一个双键，两个单键），而每个键

却又是两个碳原子所共有，因此棱数为n×3×3.单、双键数的求法： 单键数+双键数=总棱边数 单键数=2×双键数

4.五边形及六边形数目的求法：

设五边形为a个，六边形为b个，则有：

5a2bn(顶点数)33n(ab)n22欧拉定理:顶点数面数棱边数12。

2a、b由两式联立方程组求解可得。

五、可燃“冰”——未来高效新能源

可燃“冰”是一种沉于海底的独特新能源。是天然气（甲烷类）被包进水分子中，在海底低温与高压下形成的透明晶体。

由于海水水温低，压力大，海洋生物和微生物死亡，尸体沉入海底，在无氧环境下，经过厌氧菌分解，生成甲烷等可燃性气体，然后钻入海底疏松的沉积岩，与水结合成可燃冰。年复一年，在海底就形成了绵延数万里的可燃“冰”的矿藏。可燃“冰”的储量大，含能量高，科学家断言，天然气水合物作为未来的一种潜在能源将独具魅力，伴随于我们的生活。

天然气类水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个客体分子（如CH4），因此可燃“冰”的极限化学式是8X·46H2O，式中X为客体分子，可以是CH4、C2H6等等（如8CH4·46H2O）。X与H2O之间并非化学键而是被宿主以分子间作用力包藏在笼中，因而把它们叫做包合物（或曰笼形化合物）。

现已探明，我国南海海底有巨大的可燃“冰”带。其总量已超过已知蕴藏在我国内陆地下天然气总量的一半，是外观像冰的甲烷水合物。

想一想：

若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它属何类晶体？你做出判断的根据是什么？

从海底取出的甲烷混合物将熔化并放出甲烷气体。因为该晶体属分子晶体，甲烷分子与水分子都是由有限数目的原子通过共价键结合成的小分子。而分子之间是较弱的分子间作用力。所以可燃冰的熔、沸点较低。易发生熔化，汽化现象。

已知1 m3可燃冰释放出164 m3的甲烷气，试估算晶体中水与甲烷的分子数之比： 假设甲烷气体体积已折算成标准状况下的数据，则n（CH4）=164 m3÷22.4 m3/kmol=7.32 kmol。设甲烷水合物的密度与冰的密度相同，即1 g/cm3，则n（H2O）∶n（CH4）=110007.321618∶7.32=6.7∶1，由于可燃冰沉入海底，密度会大增，另外甲烷的密度肯定比水小，合理答案应是n（H2O）∶n（CH4）＞6.7∶1（理论组成为8CH4·46H2O）。所以参考答案为n（H2O）∶n（CH4）=7～9∶1。

甲烷类水合物的可燃冰，其储量之大，含能之高，必将决定其成为未来人类的高效新能源。

六、第三周期元素氯化物及氧化物键型与晶型变化情况

*PCl5固态为离子晶体：［PCl4］［PCl6］

七、课题研究 C60的制作 制作要求：

给你一张白纸，请把C60的图形折叠出来。参考答案：

（1）剪下巴基球模型的附图（见下图）。

（2）沿着黑线的边缘剪成三条长形的连续六角形长条（注意：虚线的地方不可剪断）。（3）将三个长条的所有虚线部分都折一下。

＋

－

（4）将两个标记“AA”的边线并齐后，用胶带粘住。

（5）将两个标记“BB”的边线并齐后，用胶带粘住。此时三个长条变成一个扭曲的Y字。

（6）将两个标记数字“1”的边线并齐后，用胶带粘住，然后依序将2、3„„至11，依上述步骤一一完成。

（完成的模型如右图）