2025年高二化學(xué)選擇性必修2（人教版）同步課件 第三章 第二節(jié) 第1課時 分子晶體

分子晶體第1課時第三章

第二節(jié)<<<

核心素養(yǎng)

發(fā)展目標(biāo)1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進(jìn)行分析。

內(nèi)容索引一、分子晶體的概念和性質(zhì)二、典型的分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課時對點(diǎn)練分子晶體的概念和性質(zhì)><一1.分子晶體的概念只含

的晶體稱為分子晶體，在分子晶體中，相鄰分子靠_____________相互吸引。一、分子晶體的概念和性質(zhì)分子分子間作用力2.分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用分子分子間作用力共價鍵3.典型的分子晶體與物質(zhì)類別物質(zhì)類別實(shí)例所有______________如H2O、NH3、CH4等部分___________如鹵素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等部分_____________如CO2、SO2、P4O6、P4O10等稀有氣體如He、Ne、Ar等非金屬氫化物非金屬單質(zhì)非金屬氧化物物質(zhì)類別實(shí)例幾乎所有的____如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等絕大多數(shù)_______如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等酸有機(jī)物4.分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子晶體熔、沸點(diǎn)

，硬度

。(2)分子晶體不導(dǎo)電。(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。較低很小

1.分子晶體熔點(diǎn)較低的原因是什么？深度思考提示分子晶體熔化時破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)，由于分子間作用力較弱，所以分子晶體熔點(diǎn)較低。2.分子晶體溶于水時，化學(xué)鍵如何變化？提示有的溶于水破壞化學(xué)鍵，如HCl，有的不破壞化學(xué)鍵，如蔗糖、乙醇。

3.影響分子晶體溶解度的因素有哪些？深度思考提示“相似相溶”規(guī)律、氫鍵、化學(xué)反應(yīng)等。

應(yīng)用體驗(yàn)1.正誤判斷(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間的作用力(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵(3)分子晶體熔化或溶于水均不導(dǎo)電(4)分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大×√××

應(yīng)用體驗(yàn)2.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、C10H18

B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SiO2、P2O5

D.CCl4、Na2S、H2O2√

應(yīng)用體驗(yàn)HD屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均為化合物，故B正確；SiO2不是分子晶體，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。

應(yīng)用體驗(yàn)3.下列屬于某分子晶體性質(zhì)的是A.組成晶體的微粒是離子B.能溶于CS2，熔點(diǎn)為112.8℃，沸點(diǎn)為444.6℃C.熔點(diǎn)為1400℃，可作半導(dǎo)體材料，難溶于水D.熔點(diǎn)高，硬度大√

應(yīng)用體驗(yàn)分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點(diǎn)低，硬度小，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，固態(tài)和熔化時均不導(dǎo)電。

應(yīng)用體驗(yàn)4.(2023·淄博高二檢測)(1)CO能與金屬Fe形成化合物Fe(CO)5，該化合物熔點(diǎn)為253K，沸點(diǎn)為376K，其固體屬于

晶體。

分子由化合物熔點(diǎn)為253

K，沸點(diǎn)為376

K可知，其熔、沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體。

應(yīng)用體驗(yàn)(2)F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的

(填“高”或“低”)。

低組成和結(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(diǎn)越高，所以ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的低。

歸納總結(jié)(1)分子晶體的判斷方法①依據(jù)物質(zhì)的類別判斷部分非金屬單質(zhì)、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、稀有氣體、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物都是分子晶體。②依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用力判斷組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。③依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷分子晶體的硬度小，熔、沸點(diǎn)低，在熔融狀態(tài)或固態(tài)時均不導(dǎo)電。

歸納總結(jié)(2)分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷①組成和結(jié)構(gòu)相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。②組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，熔、沸點(diǎn)越高，如CO>N2。③含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點(diǎn)反常升高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。

歸納總結(jié)④對于有機(jī)物中的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>。⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物，一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點(diǎn)升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。返回典型的分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)><二二、典型的分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力__________________________空間特點(diǎn)通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子每個分子周圍緊鄰的分子小于12個，空間利用率不高舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰范德華力范德華力和氫鍵2.兩種典型的分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)(1)冰①水分子之間的主要作用力是

，當(dāng)然也有_________。②由于

的方向性，使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的

個相鄰水分子相互吸引。③空間利用率不高，其密度比液態(tài)水的

。氫鍵范德華力氫鍵4小(2)干冰①每個晶胞中有

個CO2分子，

個原子。②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子數(shù)為

。③空間利用率高，其密度比冰的

。41212高

1.常溫下，液態(tài)水中水分子在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動。0℃以下，水凝結(jié)為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。(1)冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用？深度思考提示共價鍵、氫鍵、范德華力。

(2)冰融化成水時破壞的作用力是什么？深度思考提示氫鍵和范德華力。2.冬季河水結(jié)冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水小呢？提示在冰的晶體中存在分子間氫鍵，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，彼此之間形成四面體形。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，密度減小。

3.(1)為什么干冰的密度比冰大？深度思考提示由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子，分子密堆積，密度比冰的大。(2)為什么冰的熔點(diǎn)比干冰的熔點(diǎn)高得多？提示水分子存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力。

應(yīng)用體驗(yàn)1.正誤判斷(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體(2)干冰比冰的熔點(diǎn)低很多，常壓下易升華(3)干冰晶體中分子之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子(4)冰晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的分子，1mol冰中含有1mol氫鍵×√√×

應(yīng)用體驗(yàn)2.如圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O，小球代表H，下列有關(guān)說法正確的是A.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體B.冰晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不是分子晶體C.水分子間通過H—O形成冰晶體D.冰晶體融化時，水分子之間的空隙增大√

應(yīng)用體驗(yàn)B項(xiàng)，冰晶體屬于分子晶體；C項(xiàng)，水分子間通過分子間作用力形成晶體；D項(xiàng)，冰融化，氫鍵部分?jǐn)嗔?，空隙減小。

應(yīng)用體驗(yàn)3.下列說法正確的是A.C60氣化和I2升華克服的作用力不相同B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點(diǎn)相近C.NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學(xué)鍵都是離子鍵D.常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點(diǎn)-23.2℃，沸點(diǎn)136.2℃，所以

TiCl4屬于分子晶體√

應(yīng)用體驗(yàn)A中C60、I2均為分子晶體，氣化或升華時均克服范德華力；B中乙酸分子間可形成氫鍵，其熔點(diǎn)比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水破壞的是共價鍵。

應(yīng)用體驗(yàn)4.如圖為干冰的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。(1)通過觀察分析，有

種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)晶胞邊長為apm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為

pm。

4

頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個緊鄰CO2分子的距離為面對角線長的一半。

應(yīng)用體驗(yàn)(2)其密度為

g·cm-3(1pm=10-10cm)。

返回課時對點(diǎn)練題組一分子晶體及其性質(zhì)1.下列有關(guān)分子晶體的說法正確的是A.固態(tài)時能導(dǎo)電B.分子間一定存在范德華力C.分子間一定存在氫鍵D.分子晶體全部為化合物√12345678910111213141234567891011121314分子晶體固態(tài)時不導(dǎo)電，故A項(xiàng)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，而氫鍵只存在于與電負(fù)性很大的氮、氧、氟原子結(jié)合的氫原子與另一個電負(fù)性很大的原子之間，可以存在于分子之間或分子之內(nèi)，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤；部分非金屬單質(zhì)也是分子晶體，如N2，故D項(xiàng)錯誤。2.下列分子晶體的熔、沸點(diǎn)由高到低的順序是①HCl

②HBr

③HI

④CO

⑤N2

⑥H2A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①√1234567891011121314相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，相對分子質(zhì)量接近的分子，極性越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。3.干冰和冰是兩種常見的分子晶體，下列關(guān)于兩種晶體的比較正確的是A.晶體的熔點(diǎn)：干冰>冰B.晶體中的空間利用率：干冰>冰C.晶體中分子間相互作用力相同D.晶體中鍵的極性和分子的極性相同√1234567891011121314B項(xiàng)，冰的結(jié)構(gòu)中，由于H2O分子間存在氫鍵且氫鍵具有方向性，故晶胞中存在空隙，空間利用率較低，正確；C項(xiàng)，冰的分子間既有氫鍵又有范德華力，而干冰的分子間只有范德華力，錯誤；D項(xiàng)，CO2和H2O中均存在極性鍵，由于分子空間結(jié)構(gòu)不同，CO2是非極性分子，H2O是極性分子，錯誤。12345678910111213144.SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4的分子結(jié)構(gòu)類似，對其作出如下推斷，其中正確的是①SiCl4晶體是分子晶體②常溫常壓下SiCl4不是氣體③SiCl4的分子是由極性共價鍵形成的④SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4的熔點(diǎn)A.全部

B.只有①②C.只有②③

D.只有①√12345678910111213141234567891011121314CCl4屬于分子晶體，常溫常壓下為液體，含有共價鍵。①SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，則SiCl4是分子晶體，正確；②CCl4在常溫常壓下是液體，SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，且SiCl4的相對分子質(zhì)量較大，則常溫常壓下SiCl4不可能是氣體，正確；③SiCl4中Si與Cl形成共價鍵，則SiCl4是由極性共價鍵形成的分子，正確；④對組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體來說，相對分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，則SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4的熔點(diǎn)，正確。題組二分子晶體的結(jié)構(gòu)5.正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)的白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖所示)。下列有關(guān)說法正確的是A.正硼酸晶體不屬于分子晶體B.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)C.分子中硼原子最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.含1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵√1234567891011121314A項(xiàng)，正硼酸晶體屬于分子晶體；B項(xiàng)，H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的共價鍵有關(guān)，與氫鍵無關(guān)；C項(xiàng)，分子中的硼原子最外層不符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；D項(xiàng)，1個H3BO3分子中含有3個氫鍵。1234567891011121314

√12345678910111213141234567891011121314冰、干冰都屬于分子晶體，A項(xiàng)錯誤；在冰晶體中，每個水分子周圍只有四個緊鄰的水分子，由于水分子之間的主要作用力為氫鍵，而氫鍵具有飽和性和方向性，所以冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，使得冰的密度比液態(tài)水的小，故“水立方”變?yōu)椤氨⒎健?，密度減小，B項(xiàng)正確；氟利昂排放到大氣中會破壞臭氧層，干冰不會，C項(xiàng)正確；1234567891011121314

7.“冰面為什么滑？”這與冰層表面的結(jié)構(gòu)有關(guān)，下列有關(guān)說法正確的是A.由于氫鍵的存在，水分子的穩(wěn)定性好，

高溫下也很難分解B.第一層“固態(tài)冰”中，水分子間通過

共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C.第二層“準(zhǔn)液體”中，水分子間形成共價鍵的機(jī)會減少，形成氫鍵的

機(jī)會增加D.當(dāng)高于一定溫度時，“準(zhǔn)液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵斷裂，

產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑√1234567891011121314水分子的穩(wěn)定性好，是由水分子內(nèi)氫氧共價鍵的鍵能決定的，與分子間形成的氫鍵無關(guān)，A錯誤；水分子間不存在共價鍵，水分子間通過氫鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，B錯誤；水分子間不存在共價鍵，應(yīng)該是形成氫鍵的機(jī)會減少，C錯誤；1234567891011121314當(dāng)溫度達(dá)到一定數(shù)值時，“準(zhǔn)液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵被破壞，使一部分水分子能夠自由流動，從而產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑，D正確。12345678910111213148.冰晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A.冰晶胞內(nèi)水分子間作用力只有氫鍵B.每個冰晶胞平均含有4個水分子C.氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種D.已知冰中氫鍵的鍵能為18.5kJ·mol-1，而常見的

冰的熔化熱為336J·g-1，這說明冰變成液態(tài)水時，氫鍵部分被破壞(假

設(shè)熔化熱全部用于破壞氫鍵)1234567891011121314√1234567891011121314

1234567891011121314冰中氫鍵的鍵能為18.5

kJ·mol-1，1

mol冰中含有2

mol氫鍵，完全破壞1

mol冰中氫鍵需要能量37.0

kJ，常見的冰的熔化熱為336

J·g-1，1

mol冰完全融化需要吸收能量6.048

kJ，說明冰變?yōu)橐簯B(tài)水時只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項(xiàng)正確。9.下列說法正確的是A.范德華力普遍存在于分子之間，如液態(tài)水中因范德華力的存在使水分

子發(fā)生締合B.H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì)，硫酸晶體是能導(dǎo)電的C.冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，所以冰中H2O分子與

氫鍵的數(shù)目之比為1∶4D.氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結(jié)成冰時體積會變大√1234567891011121314液態(tài)水中因分子間氫鍵的存在使水分子發(fā)生締合，A不正確；雖然H2SO4為強(qiáng)電解質(zhì)，但是硫酸晶體是分子晶體，不能導(dǎo)電，B不正確；冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，兩個水分子間只能形成一個氫鍵，所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶2，C不正確；氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結(jié)成冰時，水分子之間的空隙變大，故其體積會變大，D正確。123456789101112131410.C60分子和C60晶胞示意圖如圖所示。下列關(guān)于C60晶體的說法不正確的是A.C60晶體可能具有很高的熔、沸點(diǎn)B.C60晶體可能易溶于四氯化碳中C.C60晶體的一個晶胞中含有的碳原子

數(shù)為240D.C60晶體中每個C60分子與12個C60分子緊鄰√1234567891011121314

1234567891011121314

11.(2024·天津高二調(diào)研)在海洋深處的沉積物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的結(jié)構(gòu)可以看成是甲烷分子裝在由水分子形成的“籠子”里。下列說法正確的是A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面體形B.甲烷分子通過氫鍵與構(gòu)成“籠子”的水分子相結(jié)合C.可燃冰屬于分子晶體D.水分子的鍵角大于甲烷分子的鍵角√12345678910111213141234567891011121314CH4的VSEPR模型為正四面體形，H2O的VSEPR模型是四面體形，A項(xiàng)錯誤；甲烷分子與構(gòu)成“籠子”的水分子間不能形成氫鍵，B項(xiàng)錯誤；H2O的鍵角為105°，CH4的鍵角為109°28'，D項(xiàng)錯誤。12.有四組同一族元素所形成的不同物質(zhì)，在101kPa時測定它們的沸點(diǎn)(℃)如下表所示：1234567891011121314第一組A-268.8B-249.5C-185.8D-151.7第二組F2-187.0Cl2-33.6Br258.7I2184.0第三組HF19.4HCl-84.0HBr-67.0HI-35.3第四組H2O100.0H2S-60.2H2Se-42.0H2Te-1.8下列判斷正確的是A.第四組物質(zhì)中H2O的沸點(diǎn)最高，是因?yàn)镠2O分子中化學(xué)鍵鍵能最大B.第三組與第四組相比較，化合物的穩(wěn)定性：HBr>H2SeC.第三組物質(zhì)溶于水后，溶液的酸性：HF>HCl>HBr>HID.第一組物質(zhì)是分子晶體，一定含有共價鍵√1234567891011121314第四組物質(zhì)中H2O的沸點(diǎn)最高，是因?yàn)镠2O分子之間可以形成氫鍵，A不正確；Se和Br同為第四周期元素，Br的非金屬性較強(qiáng)，故氫化物的穩(wěn)定性：HBr>H2Se，B正確；第三組物質(zhì)溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正確；第一組物質(zhì)是分子晶體，但分子中不一定含有共價鍵，如稀有氣體，D不正確。123456789101112131413.據(jù)《新科學(xué)》雜志報道，科研人員在20℃、1個大氣壓和其他一定的實(shí)驗(yàn)條件下，給水施加一個弱電場，水就可以結(jié)成冰，稱為“熱冰”。如圖是水和“熱冰”微觀結(jié)構(gòu)的計算機(jī)模擬圖。(1)以上信息體現(xiàn)了水分子具有___性，水分子中氧原子的雜化方式為________。

1234567891011121314極sp3雜化(2)參照熱冰的圖示，以一個水分子為中心，畫出水分子間最基本的連接方式(用結(jié)構(gòu)式表示)：

。

1234567891011121314(3)①固體二氧化碳外形似冰，受熱氣化無液體產(chǎn)生，俗稱“干冰”。干冰的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。一個晶胞中有

個二氧化碳分子；在一個二氧化碳分子中所含的化學(xué)鍵類型與數(shù)目為

。

②取兩塊大小相同的干冰，在一塊干冰中央挖一個小1234567891011121314穴，撒入鎂粉，用紅熱的鐵棒引燃后，再蓋上另一塊干冰，出現(xiàn)的現(xiàn)象為

，

發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。

42個σ鍵，2個π鍵鎂粉在干冰中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色物質(zhì)生成2Mg+CO22MgO+C14.(1)水分子間存在一種“氫鍵”(強(qiáng)度介于范德華力與化學(xué)鍵之間)的作用，彼此結(jié)合而形成(H2O)n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成四面體，通過氫鍵相互連接成龐大的分子晶體，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1：①1mol冰中有

mol氫鍵。

12345678910111213142

②在冰的結(jié)構(gòu)中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外，還存在范德華力(11kJ·mol-1)。已知冰的升華熱是51kJ·mol-1，則冰晶體中氫鍵的能量是

kJ·m