2018-2019版化學新導學筆記人教選修三講義：第三章 第二節(jié) 原子晶體與分子晶體 第1課時

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)分子晶體與原子晶體第1課時分子晶體[學習目標定位]1。熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點及常見的分子晶體。2。能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性.一、分子晶體及其結(jié)構(gòu)特點1。概念及微粒間的作用(1)概念：分子間通過分子間作用力相結(jié)合形成的晶體叫分子晶體.（2）微粒間的作用：分子晶體中相鄰分子之間以分子間作用力相互吸引。2。分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(1）兩種典型的分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)①干冰晶體中微粒間的相互作用力是范德華力。干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)——每8個CO2分子構(gòu)成立方體，在六個面的中心又各占據(jù)1個CO2分子.每個CO2分子周圍,離該分子最近且距離相等的CO2分子有12個。每個晶胞中有4個CO2分子。②冰晶體中微粒間的相互作用力是范德華力、氫鍵.在冰的晶體中，由于水分子之間存在具有方向性的氫鍵,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,這樣的排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙.(2）分子晶體的堆積方式分子密堆積分子非密堆積作用力只有范德華力，無氫鍵有分子間氫鍵,它具有方向性空間特點每個分子周圍一般有12個緊鄰的分子空間利用率不高，留有相當大的空隙舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰常見分子晶體及物質(zhì)類別物質(zhì)種類實例所有非金屬氫化物H2O、NH3、CH4等部分非金屬單質(zhì)鹵素(X2)、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8)等部分非金屬氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等幾乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等絕大多數(shù)有機物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等例1下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是（）A.NH3、HD、C10H8 B。PCl3、CO2、H2SO4C。SO2、SiO2、P2O5 D。CCl4、Na2S、H2O2【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的判斷答案B例2甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是（)A.甲烷晶胞中的球只代表1個C原子B.晶體中1個CH4分子中有12個緊鄰的CH4分子C。甲烷晶體熔化時需克服共價鍵D。1個CH4晶胞中含有8個CH4分子【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】常見分子晶體的結(jié)構(gòu)答案B解析題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個甲烷分子，并不是1個C原子，A錯誤；由甲烷晶胞分析,位于晶胞的頂點的某一個甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個，而這3個甲烷分子在晶胞的面上，因此每個都被2個晶胞共用,故與1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子數(shù)目為3×8×eq\f（1，2）＝12，B正確；甲烷晶體是分子晶體，熔化時克服范德華力，C錯誤;甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的個數(shù)為8×eq\f（1，8)＋6×eq\f（1,2）＝4,D錯誤.二、分子晶體的物理性質(zhì)1.物理特性（1)分子晶體的熔、沸點較低，密度較小，硬度較小,較易熔化和揮發(fā)。（2）一般是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導電。（3）溶解性符合“相似相溶原理”。2。分子晶體熔、沸點高低的比較規(guī)律(1）分子晶體分子間作用力越大,物質(zhì)熔、沸點越高，反之越低。(2）具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點反常高。分子晶體的判斷方法(1)構(gòu)成分子晶體的粒子是分子,分子間以分子間作用力而結(jié)合，而分子間作用力是一種比較弱的作用，比化學鍵弱得多。因此分子晶體的硬度小，熔、沸點低（與離子晶體相比較）.（2）分子晶體無論是液態(tài)，還是固態(tài)時，存在的粒子都是分子，不存在可以導電的粒子(陰、陽離子或電子),故分子晶體熔融或固態(tài)時都不導電，由此可判斷晶體是否為分子晶體。例3下列性質(zhì)符合分子晶體特點的是（)①熔點1070℃,易溶于水,水溶液能導電②熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電③能溶于CS2,熔點112.8℃，沸點444.6℃④熔點97。81℃，質(zhì)軟，導電,密度為0。97g·cm－3A.①④ B。②③C。①② D。②④【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體的一般物理性質(zhì)答案B解析本題考查分子晶體的性質(zhì)。分子晶體中分子之間是以分子間作用力相結(jié)合的，分子晶體具有低熔點、易升華、硬度小等性質(zhì).①熔點高，不是分子晶體的性質(zhì)；④能導電，不是分子晶體的性質(zhì),該處所述是金屬鈉的性質(zhì)，故選②③.例4下列物質(zhì)，按沸點降低順序排列的一組是(）A。HF、HCl、HBr、HIB.F2、Cl2、Br2、I2C。H2O、H2S、H2Se、H2TeD。CI4、CBr4、CCl4、CF4【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體的熔沸點比較答案D解析A、C中HF和H2O分子間含有氫鍵,沸點反常；對結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，B中沸點隨相對分子質(zhì)量的增加而增大;D中沸點依次降低.1。下列有關(guān)分子晶體的說法中一定正確的是（）A。分子內(nèi)均存在共價鍵B.分子間一定存在范德華力C.分子間一定存在氫鍵D。其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的微粒組成及微粒中相互作用答案B解析稀有氣體元素組成的分子晶體中，不存在由多個原子組成的分子，而是原子間通過范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學鍵,A項錯誤;分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負性較強的N、O、F原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi)，B項正確、C項錯誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，D項錯誤。2.分子晶體具有某些特征的本質(zhì)原因是（)A。組成晶體的基本微粒是分子B。熔融時不導電C.基本構(gòu)成微粒間以分子間作用力相結(jié)合D.熔點一般比較低【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的微粒組成及微粒中相互作用答案C解析分子晶體相對于其他晶體來說，熔、沸點較低,硬度較小,本質(zhì)原因是基本構(gòu)成微粒間的相互作用——范德華力及氫鍵相對于化學鍵來說比較弱。3.SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，對其進行的下列推測不正確的是(）A。SiCl4晶體是分子晶體B。常溫、常壓下SiCl4是氣體C.SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子D.SiCl4的熔點高于CCl4【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體的一般物理性質(zhì)答案B解析由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以一定屬于分子晶體;影響分子晶體熔、沸點的因素是分子間作用力的大小，在這兩種分子中都只有范德華力,SiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4，所以SiCl4的分子間作用力更大一些，熔、沸點更高一些；CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也應(yīng)該是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子.4.如圖為冰的一種骨架形式，以此為單位向空間延伸，請問該冰中的每個水分子有幾個氫鍵（)A.2B.4C.8D.12【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】常見分子晶體的結(jié)構(gòu)答案A解析每個水分子與四個方向的4個水分子形成氫鍵，每個氫鍵為2個水分子共用,故其氫鍵個數(shù)為4×eq\f(1，2)＝2。5。(1)CO能與金屬Fe形成Fe(CO）5，該化合物熔點為253K，沸點為376K，其固體屬于______晶體.（2）F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的________(填“高”或“低”)。(3）下圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀察圖形。試說明每個CO2分子周圍有________個與之緊鄰的CO2分子;該結(jié)構(gòu)單元平均占有________個CO2分子?！究键c】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案（1)分子(2)低(3）124解析(1）該化合物熔點為253K,沸點為376K，熔、沸點較低，所以為分子晶體.（2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大，熔、沸點越高，所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低。［對點訓練]題組一分子晶體及其判斷1.下列物質(zhì)呈固態(tài)時,一定屬于分子晶體的是（)A.非金屬單質(zhì) B。非金屬氧化物C。含氧酸 D.金屬氧化物【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的判斷答案C解析非金屬單質(zhì)中的金剛石、非金屬氧化物中的SiO2均為原子晶體；而金屬氧化物通常為離子化合物，屬離子晶體.2。某化學興趣小組，在學習分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點，記錄如下:NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點/℃801712190－68782沸點/℃14651418230571600根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是(）A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2 D。全部【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的判斷答案B解析由分子構(gòu)成的晶體，分子與分子之間以分子間作用力相互作用,而分子間作用力較小,克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點較低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸點很高，很明顯不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4熔、沸點較低，應(yīng)為分子晶體，B項正確，A、C、D三項錯誤.3。支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是（）A。氮原子不能形成陽離子B.銨根離子不能單獨存在C。常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì)D。氨極易溶于水【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的判斷答案C解析分子晶體的熔點和沸點一般比較低,常溫下有可能是氣態(tài)，而其他晶體常溫下不可能是氣態(tài).注意D不能選，因為離子晶體也有可能極易溶于水。4.（2017·合肥六中高二月考）AB型化合物形成的晶體結(jié)構(gòu)多種多樣。下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)所表示的物質(zhì)最有可能是分子晶體的是()A。①③ B.②⑤C。⑤⑥ D。③④⑤⑥【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的判斷答案B解析從各圖中可以看出②⑤都不能再以化學鍵與其他原子結(jié)合，所以最有可能是分子晶體。題組二分子晶體的性質(zhì)及其應(yīng)用5.下列說法正確的是()A。分子晶體都具有分子密堆積的特征B。分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點越高C.分子晶體中,共價鍵鍵能越大,分子的熔、沸點越高D。分子晶體中,分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體性質(zhì)的影響因素答案B解析含有氫鍵的分子晶體不具有分子密堆積的特征，如冰,A錯誤；分子晶體的熔、沸點高低與分子間作用力的大小有關(guān)，與化學鍵的強弱無關(guān)，B正確，C錯誤;分子的穩(wěn)定性與化學鍵的強弱有關(guān),與分子間作用力的大小無關(guān)，D錯誤.6.BeCl2熔點較低，易升華，溶于醇和醚,其化學性質(zhì)與AlCl3相似.由此可推測BeCl2（）A。熔融態(tài)不導電B。水溶液呈中性C。熔點比BeBr2高D。不與NaOH溶液反應(yīng)【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體的一般物理性質(zhì)答案A解析由題意知BeCl2熔點較低，易升華,溶于醇和醚，應(yīng)屬于分子晶體，所以熔融態(tài)不導電,A正確；AlCl3水溶液中由于Al3＋水解而使溶液呈酸性，推知BeCl2溶液中Be2＋也會發(fā)生水解使溶液顯酸性，B錯誤；對于組成相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大，其熔、沸點越高,因此BeCl2的熔點比BeBr2低，C錯誤；BeCl2的化學性質(zhì)與AlCl3相似，根據(jù)AlCl3能和NaOH溶液反應(yīng)，則BeCl2也可與NaOH溶液反應(yīng)，D錯誤。7。水的沸點是100℃,硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點卻很低，是－60.7℃，引起這種差異的主要原因是（)A.范德華力 B.共價鍵C。氫鍵 D.相對分子質(zhì)量【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體性質(zhì)的影響因素答案C解析水分子之間存在氫鍵，氫鍵是一種較強的分子間作用力，氫鍵的存在使水的沸點比硫化氫的高。8。下列關(guān)于物質(zhì)熔、沸點高低的比較正確的是（）A。H2〉N2〉O2B.NH3>AsH3>PH3C。Cl2〉Br2〉I2D。C（CH3)4>（CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)【題點】分子晶體的熔、沸點比較答案B解析分子晶體的熔、沸點隨相對分子質(zhì)量的增大而升高，即熔、沸點:H2<N2〈O2、Cl2〈Br2<I2,A、C項錯誤；氨氣中含有氫鍵,熔、沸點反常高，即熔、沸點：NH3>AsH3>PH3，B項正確;相對分子質(zhì)量相同的烷烴，其支鏈越多，熔、沸點越低，即熔、沸點：C(CH3）4〈(CH3）2CHCH2CH3〈CH3CH2CH2CH2CH3，D項錯誤。題組三分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合9。下列關(guān)于分子晶體的說法不正確的是（）A.晶體的構(gòu)成微粒是分子B.干燥或熔融時均能導電C。分子間以分子間作用力相結(jié)合D.熔、沸點一般比較低【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的微粒組成及微粒中相互作用答案B解析A項，分子晶體是由分子構(gòu)成的；B項，干燥或熔融時,分子晶體既不電離也沒有自由移動的電子，均不能導電;C項，分子間以分子間作用力相結(jié)合；D項，分子晶體的熔、沸點一般比較低。10.HF分子晶體、NH3分子晶體與冰的結(jié)構(gòu)極為相似，在HF分子晶體中，與F原子距離最近的HF分子有幾個(）A。3B。4C.5D.12【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】常見分子晶體的結(jié)構(gòu)答案B解析根據(jù)HF分子晶體與冰結(jié)構(gòu)相似可知，每個HF分子周圍有4個HF分子與之最近，構(gòu)成四面體，故B項正確。11.晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復出現(xiàn)的最小的結(jié)構(gòu)單元，C60晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,下列說法正確的是（)A。C60摩爾質(zhì)量是720B.C60與苯互為同素異形體C.在C60晶胞中有14個C60分子D.每個C60分子周圍與它距離最近且等距離的C60分子有12個【考點】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案D12。某研究所合成了一種球形分子，它的分子式為C60Si60，其結(jié)構(gòu)中包含有C60和Si60。下列對該分子的敘述中正確的是（）A。形成的晶體屬于分子晶體B。分子中Si60被包裹在C60里面C.其摩爾質(zhì)量為2400D。熔點高、硬度大【考點】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查【題點】分子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查答案A解析球形分子的分子式為C60Si60,其結(jié)構(gòu)中包含有C60和Si60，該物質(zhì)的晶體是由C60分子和Si60分子構(gòu)成的，屬于分子晶體,A正確；Si原子的半徑大于C原子,所以Si—Si鍵的鍵長比C—C鍵長，分子中Si60包裹著C60，B錯誤；摩爾質(zhì)量的單位為g·mol－1，C錯誤;C60Si60屬于分子晶體,熔點低、硬度小，D錯誤。［綜合強化]13。下列分子晶體在熔化時，只破壞范德華力的是_____________________________(填序號,下同），既破壞范德華力，又破壞氫鍵的是__________。①H2②O2③P4(白磷）④SO2⑤CO2⑥H2O2⑦HF⑧H2N—CH2CH2COOH⑨H3PO4⑩C2H6【考點】分子晶體的判斷和結(jié)構(gòu)特點【題點】分子晶體的微粒組成及微粒中相互作用答案①②③④⑤⑩⑥⑦⑧⑨解析有氫鍵的分子晶體，其分子中應(yīng)含有H—F鍵、H—O鍵、H—N鍵中的任意一個鍵,在熔化時其中的氫鍵被破壞。14。據(jù)報道科研人員應(yīng)用計算機模擬出結(jié)構(gòu)類似C60的物質(zhì)N60。已知：①N60分子中每個氮原子均以N—N鍵結(jié)合三個N原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；②N—N鍵的鍵能為167kJ·mol－1。請回答下列問題:（1)N60分子組成的晶體為_______晶體，其熔、沸點比N2_______（填“高”或“低”)，原因是_______________________________________________________________________。(2）1molN60分解成N2時________（填“吸收”或“放出”)的熱量是__________kJ(已知N≡N鍵的鍵能為942kJ·mol－1)，表明穩(wěn)定性N60________(填“〉"“<”或“＝”）N2.（3）由(2）列舉N60的用途（舉一種）：___________________________________________。【考點】分子晶體的一般物理性質(zhì)及其比較【題點】分子晶體性質(zhì)的影響因素答案(1）分子高N60、N2均形成分子晶體，且N60的相對分子質(zhì)量大，分子間作用力大，故熔、沸點高（2)放出13230〈(3）N60可作