高中化學專題3第4單元分子間作用力分子晶體第2課時分子晶體混合晶體教案高二化學教案

【第2課時分子晶體混淆晶體】之小船創(chuàng)作[核心修養(yǎng)發(fā)展目標]1.能辨別常有的分子晶體，理解分子晶體中構成微粒之間的作用。2.理解分子晶體中微粒的聚積模型，并能利用均派法對晶胞進行計算。3.認識石墨晶體的構造，會比較不一樣種類晶體的熔、沸點。一、分子晶體1．觀點及微粒間的作用觀點：分子經(jīng)過分子間作使勁構成的固態(tài)物質叫分子晶體。微粒間的作用：分子晶體中相鄰分子之間以分子間作使勁互相吸引。2．分子晶體的物理特征分子晶體中的微粒間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，所以，分子晶體的熔、沸點較低，密度較小，硬度較小，較易融化和揮發(fā)。3．典型的分子晶體所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷等。部分非金屬單質，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳-60(C60)等。部分非金屬氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。幾乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。絕大部分有機物的晶體，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。4．典型分子晶體的構造特色構成干冰晶體的構造微粒是CO2分子，微粒間的互相作使勁是范德華力。從構造模型能夠看出：干冰晶體是一種面心立方構造——每8個CO2分子構建立方體，在六個面的中心又各據(jù)有1個CO2分子。每個CO2分子四周，離該分子近來且距離相等的CO2分子有12個。每個晶胞中有4個CO2分子。分子晶體在固態(tài)、熔融狀態(tài)時不導電。罕有氣體固態(tài)時形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作使勁，分子內(nèi)不存在化學鍵。分子晶體汽化或熔融時，戰(zhàn)勝分子間作使勁，不損壞化學鍵。例1(2018·西安交大附中期末)以下物質中，屬于分子晶體的是( )①二氧化硅②碘③食鹽④蔗糖⑤磷酸A．②④⑤B．①②④C．②③④⑤D．①②③⑤答案A分析由常有分子晶體對應的物質類型可知：碘、蔗糖、磷酸都屬于分子晶體。例2甲烷晶體的晶胞構造以下圖，以下說法正確的選項是(

)A．甲烷晶胞中的球只代表

1個

C原子B．晶體中

1個

CH4分子有

12個緊鄰的

CH4分子C．甲烷晶體融化時需戰(zhàn)勝共價鍵D．1個CH4晶胞中含有8個CH4分子答案B分析題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個甲烷分子，其實不是1個C原子，A錯誤；由甲烷晶胞剖析，位于晶胞頂點的某一個甲烷分子與其距離近來的甲烷分子有3個，而這3個甲烷分子在晶胞的面上，所以每個都被2個晶胞共用，1故與

1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子數(shù)量為

3×8×

2＝12，B正確；甲烷晶體是分子晶體，融化時戰(zhàn)勝范德華力，C錯誤；1

1甲烷晶胞中甲烷分子的個數(shù)為

8×8＋6×

2＝4，D錯誤。例3以下物質，按沸點降低次序擺列的一組是( )A．HF、HCl、HBr、HIB．F2、Cl2、Br2、I2C．H2O、H2S、H2Se、H2TeD．CI4、CBr4、CCl4、CF4答案D分析A、C中HF和H2O分子間含有氫鍵，沸點失常；對結構相像的物質，B中沸點隨相對分子質量的增添而增大；D中沸點挨次降低。二、混淆晶體——石墨晶體1．構造模型2．構造特色——二維網(wǎng)狀構造(1)在石墨的二維構造平面內(nèi)，每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子聯(lián)合，形成六元環(huán)層。石墨擁有導電性，但擁有必定的方向性。層與層之間靠范德華力維系。3．晶體種類石墨晶體中，既有共價鍵，又有金屬鍵和范德華力，屬于混合晶體。4．性質熔點很高、質軟、易導電等。石墨晶體中既存在共價鍵，還存在范德華力，不可以簡單地歸屬于任何一種晶體，所以石墨是一種混淆晶體。例4碳元素的單質有多種形式，以下圖挨次是C60、石墨和金剛石的構造圖：回答以下問題：(1)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學鍵數(shù)之比為________________________。石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。推斷金剛石的熔點________(填“>”“<”或“＝”)石墨的熔點。答案(1)分子混淆(2)1∶2(3)<分析(1)C60中構成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨晶體有共價鍵、金屬鍵和范德華力，所以石墨屬于混淆晶體。1金剛石晶體中每個碳原子均勻擁有的化學鍵數(shù)為4×2＝2，則碳原子數(shù)與化學鍵數(shù)之比為1∶2。石墨中的C—C鍵比金剛石中的C—C鍵鍵長短，鍵能大，故石墨的熔點高于金剛石。方法例律——金剛石與石墨比較晶體

金剛石

石墨碳原子成鍵數(shù)

4

3有無未成對價電子無有最小環(huán)碳原子個數(shù)66含有1molC的晶體中所含化學鍵數(shù)量2mol1.5mol1．正誤判斷(1)分子晶體中只存在分子間作使勁( )(2)共價化合物必定屬于分子晶體()(3)分子晶體的相對分子質量越大，熔、沸點必定越高( )分子晶體中必定含有分子間作使勁，不必定含有化學鍵(

)(5)固態(tài)時能導電的晶體必定是石墨

(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×2．依據(jù)以下各物質的物理性質，判斷其固態(tài)必定不屬于分子晶體的是( )①溴化鋁(無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電)②碳化鋁(黃色晶體，熔點2200℃，熔融態(tài)不導電)③氟化鋁(無色晶體，熔融時或溶于水時損壞了同樣的作用力)④五氟化釩(無色晶體，熔點19.5℃，易溶于乙醇)A．①②B．③④C．②③D．①④答案C分析溴化鋁，無色晶體，熔點98℃，熔融態(tài)不導電，擁有分子晶體的性質，屬于分子晶體，故①不選；碳化鋁，黃色晶體，熔點2200℃，熔融態(tài)不導電，應為原子晶體，故②選；氟化鋁，無色晶體，熔融時或溶于水時損壞了同樣的作使勁，說明損壞的是離子鍵，應為離子晶體，故③選；五氟化釩，無色晶體，熔點19.5℃，易溶于乙醇中，擁有分子晶體的性質，屬于分子晶體，故④不選。3．(2018·成都高二下學期期末)以下對于分子晶體的說法不正確的選項是( )A．晶體的構成微粒是分子B．干燥或熔融時均能導電C．分子間以分子間作使勁相聯(lián)合D．熔、沸點一般比較低答案B分析A項，分子晶體是由分子構成的；B項，干燥或熔融時，分子晶體既不電離也沒有自由挪動的電子，均不可以導電；C項，分子間以分子間作使勁相聯(lián)合；D項，分子晶體的熔、沸點一般比較低。4．以下相關分子晶體熔點的高低表達中，正確的選項是( )A．Cl2＞I2B．SiCl4＞CCl4C．PH3＞NH3D．C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3答案B分析NH3分子間存在氫鍵，分子間作使勁大，PH3分子間不存在氫鍵，分子間作使勁衰，NH3的熔點高于PH3，C不正確；A、B、D選項中均無氫鍵，且固態(tài)時都為分子晶體，物質結構相像，相對分子質量大的熔點高，故A不正確，B正確；相對分子質量同樣的烷烴的同分異構體，支鏈越多，熔點越低，故D不正確。5．石墨晶體是層狀構造，在每一層內(nèi)，每個碳原子都跟其他3個碳原子相聯(lián)合，如圖是其晶體構造的俯視圖，則圖中7個六元環(huán)完整據(jù)有的碳原子數(shù)是( )A．10B．18C．24D．14答案

D1分析

每個六元環(huán)均勻據(jù)有的碳原子數(shù)為

6×3＝2，7

個六元環(huán)完整據(jù)有的碳原子數(shù)為2×7＝6．請回答以下問題：

14。以下相關石墨晶體的說法正確的選項是________(填字母，下同)。a．因為石墨晶體導電，所以它是金屬晶體b．因為石墨的熔點很高，所以它是原子晶體c．因為石墨質軟，所以它是分子晶體d．石墨晶體是一種混淆晶體據(jù)報導，科研人員應用電子計算機模擬出來近似C60的物質N60，試推斷以下相關N60的說法正確的選項是________。a．N60易溶于水b．N60是一種分子晶體，有較高的熔點和硬度c．N60的熔點高于N2d．N60的穩(wěn)固性比N2強已知碘晶胞構造以下圖，請回答以下問題：①碘晶體屬于________晶體。②碘晶體融化過程中戰(zhàn)勝的作使勁為______________。③假定碘晶胞中立方體的長為acm，阿伏加德羅常數(shù)的值為A，則碘單質的密度為__________________。N答案(1)d(2)c(3)①分子②分子間作使勁1016③3aNAg·cm－3分析(1)石墨晶體中存在共價鍵、范德華力、大π鍵，故為混淆晶體。(2)C60是一種單質，屬于分子晶體，而N60近似于C60，所以N60也是單質，屬于分子晶體，即擁有分子晶體的一些性質，如硬度較小和熔、沸點較低。分子晶體的相對分子質量越大，熔、沸點越高。單質一般是非極性分子，難溶于水這類極性溶劑，所以a、b項錯誤，c項正確；N2分子以N≡N鍵聯(lián)合，N60分子中只存在N—N鍵，而N≡N鍵比N—N鍵堅固得多，所以d項錯誤。(3)I2分子之間以分子間作使勁聯(lián)合，所以I2晶體屬于分子晶體。察看碘的晶胞構造發(fā)現(xiàn)，11一個晶胞中含有I2分子的數(shù)量為8×8＋6×2＝4，碘原子為8個。一個晶胞的體積為a3cm3，質量為4×254g，則碘單NA質的密度為1016g·cm－3。a3NA題組一分子晶體的判斷1．以下各組物質都屬于分子晶體的是( )A．碘、二氧化碳、白磷、C60B．NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硅C．SO2、金剛石、N2、銅D．醋酸、甲烷、石墨、氧化鈉答案A分析B項，NaCl和二氧化硅不屬于分子晶體；C項，金剛石和銅不屬于分子晶體；D項，石墨和氧化鈉不屬于分子晶體。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，記錄以下：NaClMgClAlCl3SiCl4CaCl22熔點/℃801712190－68782沸點/℃14651418230571600依據(jù)這些數(shù)據(jù)剖析，屬于分子晶體的是( )A．NaCl、MgCl2、CaCl2B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2D．所有答案B分析由分子構成的晶體，分子與分子之間以分子間作使勁互相作用，而分子間作使勁較小，戰(zhàn)勝分子間作使勁所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點較低，表中的

MgCl2、NaCl、CaCl2

熔、沸點很高，很顯然不屬于分子晶體，

AlCl

3、SiCl

4熔、沸點較低，應為分子晶體，

B項正確，

A、C、D

三項錯誤。題組二

分子晶體的構造與性質以下圖是冰的一種骨架形式，依此為單位向空間延長，則該冰中的每個水分子有幾個氫鍵( )A．2B．4C．8

D．12答案A分析每個水分子與四個方向的其余4個水分子形成氫鍵，每個氫鍵為2個水分子所共有，所以每個水分子擁有的氫鍵個數(shù)為

14×2＝2。4．中學教材上介紹的干冰晶體是一種立方面心構造，如圖所示，即每8個CO2構建立方體，且在6個面的中心又各占2據(jù)1個CO2分子，在每個CO2四周距離2a(此中a為立方體棱長)的CO2有()A．4個B．8個C．12個D．6個答案C分析2在每個CO四周距離2a的CO即為每個面心上的CO222分子，在X、Y、Z三個方向上各有4個，所以應為12個。5．晶胞是晶體構造中可重復出現(xiàn)的最小的構造單元，C60晶胞構造以以下圖所示，以下說法正確的選項是( )A．C60摩爾質量是72060B．C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分子四周與它距離近來且等距離的C60分子有12個答案D6．(2019·南陽高二上學期期末)當SO3晶體融化時，下述各項中發(fā)生變化的是( )A．化學鍵B．硫與氧的原子個數(shù)之比C．分子構型D．分子間作使勁答案D7．以下對于物質熔、沸點高低的比較正確的選項是( )A．H2>N2>O2B．NH3>AsH3>PH3C．Cl2>Br2>I2D．C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3答案B分析構成和構造相像的分子晶體的熔、沸點隨相對分子質量的增大而高升，即熔、沸點：H2<N2<O2、Cl2<Br2<I2，A、C項錯誤；氨氣中含有氫鍵，熔、沸點失常高，即熔、沸點：NH3>AsH3>PH3，B項正確；相對分子質量同樣的烷烴，其支鏈越多，熔、沸點越低，即熔、沸點：C(CH3)4<(CH3)2CHCH2CH3<CH3CH2CH2CH2CH3，D項錯誤。8．以下說法中正確的選項是( )A．C60汽化和I2升華戰(zhàn)勝的作使勁不同樣B．甲酸甲酯和乙酸的分子式同樣，它們的熔點鄰近C．NaCl和HCl溶于水時，損壞的化學鍵都是離子鍵D．常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點－23.2℃，沸點136.2℃，所以TiCl4屬于分子晶體答案D分析C60、I2均為分子晶體，汽化或升華時均戰(zhàn)勝范德華力；中乙酸分子可形成氫鍵，其熔、沸點比甲酸甲酯高。9.(2018·鞍山一中高二期中)冰晶胞中水分子的空間擺列方式與金剛石晶胞近似，其晶胞構造以下圖。以下相關說法正確的選項是( )A．冰晶胞內(nèi)水分子間以共價鍵聯(lián)合B．每個冰晶胞均勻含有4個水分子C．水分子間的氫鍵擁有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種D．已知冰中氫鍵的作使勁為18.5kJ·mol－1，而常有的冰的融化熱為336J·g－1，這說明冰變?yōu)樗瑲滏I部分被損壞(假設融化熱所有用于損壞氫鍵)答案D分析冰晶胞內(nèi)水分子間主要以氫鍵聯(lián)合，A項錯誤；由冰1晶胞的構造可知，每個冰晶胞均勻據(jù)有的分子個數(shù)為4＋81×8＋6×2＝8，B項錯誤；水分子間的氫鍵擁有方向性和飽和性，但氫鍵不屬于化學鍵，C項錯誤；冰中氫鍵的作使勁為18.5kJ·mol－1,1mol冰中含有2mol氫鍵，而常有的冰的融化熱為336J·g－1，也可寫為6.05kJ·mol－1，說明冰變?yōu)橐簯B(tài)水時不過損壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項正確。題組三常有晶體構造與性質的綜合10．對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物分子(SiX4)，以下敘述正確的選項是( )A．SiX4呈空間網(wǎng)狀構造，硬度大B．NaX的熔點一般高于SiX4C．NaX易水解D．SiX4由原子構成，融化時損壞共價鍵答案B分析硅的鹵化物(SiX4)屬于分子晶體，不是空間網(wǎng)狀構造，其硬度較小，A錯誤；鈉的鹵化物(NaX)為離子化合物，屬于離子晶體，硅的鹵化物(SiX4)為共價化合物，屬于分子晶體，離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點，即NaX的熔點一般高于SiX4，故B正確；鈉的強酸鹽不水解，NaX(NaF除外)不易水解，C錯誤；硅的鹵化物(SiX4)是由分子構成的，屬于分子晶體，融化時損壞分子間作使勁，故D錯誤。11．(2018·江蘇啟東月考)以下圖是某無機化合物的二聚分子，該分子中A、B兩種元素都是第3周期的元素，分子中所有原子的最外層電子都達到8電子穩(wěn)固構造。以下說法不正確的選項是( )A．該化合物的分子式可能是Al2Cl6B．該化合物是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導電C．該化合物在固態(tài)時所形成的晶體是分子晶體D．該化合物中不存在離子鍵，也不含有非極性共價鍵答案B分析將二聚分子變?yōu)閱畏肿樱肂A3，依據(jù)兩種元素都處于第3周期，可知BA3可能是PCl3或AlCl3，而在PCl3中所有原子已達穩(wěn)固構造，不行能形成二聚分子，故只可能是AlCl3，則該化合物的分子式是Al2Cl6，故A正確；該化合物是無機化合物的二聚分子，屬于共價化合物，不存在離子鍵，只有極性共價鍵，在熔融狀態(tài)下不可以導電，固態(tài)時形成的晶體是分子晶體，故B錯誤，C、D正確。12．氮化硼(BN)晶體有多種相構造。六方相氮化硼是往常存在的穩(wěn)固相，與石墨相像，擁有層狀構造，可作高溫潤滑劑；立方相氮化硼是超硬資料，有優(yōu)秀的耐磨性。它們的晶體結構以下圖，以下對于這兩種晶體的說法正確的選項是( )A．六方相氮化硼與石墨同樣能夠導電B．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大C．兩種晶體均為分子晶體D．六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構成的立體構型為平面三角形答案D分析A項，六方相氮化硼晶體中沒有能夠自由挪動的電子或離子，所以不導電，錯誤；B項，立方相氮化硼中只含有σ鍵，錯誤；

C項，立方相氮化硼是原子晶體，錯誤；

D項，由六方相氮化硼的晶體構造可知，每個硼原子與相鄰

3個氮原子構成平面三角形，正確。13．(1)比較以下化合物的熔、沸點的高低(填“＞”或“＜”)。①CO2______SO2；②NH3______PH3；③O3______O2；④Ne______Ar；⑤CH3CH2OH______CH3OH；⑥CO______N2。已知AlCl3的熔點為190℃，但它在180℃即開始升華。請回答：①AlCl3固體是________晶體。②設計實驗判斷氯化鋁是離子化合物仍是共價化合物：________________________________________________________________________。答案(1)①＜②＞③＞④＜⑤＞⑥＞(2)①分子②在熔融狀態(tài)下，考證其能否導電，若不導電是共價化合物分析(1)各組物質均為分子晶體，依據(jù)分子晶體熔、沸點的判斷規(guī)律，可比較六組物質熔、沸點的高低。(2)由AlCl3的熔點低以及在180℃時開始升華可判斷AlCl3晶體為分子晶體。若考證一種化合物是共價化合物仍是離子化合物，可測其在熔融狀態(tài)下能否導電，不導電則是共價化合物，導電則是離子化合物。14．石墨的片層構造以下圖，請回答以下問題：均勻________個碳原子構成一個正六邊形。石墨晶體每一層內(nèi)碳原子數(shù)與碳碳化學鍵之比是________。(3)ng碳原子可構成________個正六邊形。A·n答案(1)2(2)2∶3(3)24分析(1)利用點與面之間的關系，均勻每個正六邊形含碳原子：6×1/3＝2個。1(2)剖析每一個正六邊形：①所占的碳原子數(shù)為6×3＝2；1②所占的碳碳鍵數(shù)為6×2＝3，故答案為2∶3。(3)g碳原子數(shù)為nn/12NANA·nA，故答案為＝。n12N22415．請回答以下各題：請寫出以下物質性質的變化規(guī)律與哪一種作用相關。①HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)固性挨次減弱：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等罕有氣體單質的熔點和沸點逐漸高升：________________________________________________________________________。③沸點：：_______________