【導學案】2021年高中化學導學案魯科版選修3教師用書-3.3.2分子晶體

第2課時分子晶體1.知道分子晶體的含義、特征。2.結合實例說出分子晶體的熔點、沸點等物理性質的特點。2.知道分子晶體與原子晶體、離子晶體、金屬晶體的結構微粒、微粒間作用力的區(qū)分。一、分子晶體1.定義:分子間以①分子間作用力(范德華力、氫鍵)相結合的晶體叫分子晶體。2.構成微粒:②分子。3.微粒間作用力:③范德華力,部分晶體中存在④氫鍵。4.常見的分子晶體(1)全部非金屬氫化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)部分非金屬單質:X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)部分非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4(4)幾乎全部的酸:H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多數(shù)有機物:乙醇、冰醋酸、蔗糖5.分子晶體的物理共性①較⑤低的熔點和沸點。②較⑥小的硬度。③一般都是絕緣體,熔融狀態(tài)也不導電。二、常見的分子晶體1.碘晶體的晶胞是長方體,碘分子位于長方體的⑦頂點和⑧面上。2.干冰晶胞分析(1)干冰晶體的結構:⑨面心立方。(2)二氧化碳分子的位置:⑩立方體的頂點和面心。(3)每個晶胞含二氧化碳分子的個數(shù)為4。(4)與每個二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有12個。3.冰晶體中分子間作用力有范德華力和氫鍵,由于氫鍵具有肯定的方向性,每個水分子與四周4個水分子結合,每個水分子中的每個氧原子四周都有4個氫原子,氧原子與其中2個氫原子通過共價鍵結合,其余通過氫鍵相連。4.白磷分子的結構呈正四周體,鍵角為60°,屬于非極性(填“極性”或“非極性”)分子。三、分子晶體熔、沸點凹凸的比較對組成和結構相像、晶體中又不含氫鍵的物質來說,隨著相對分子質量的增大,分子間作用力增加,熔、沸點上升。四、石墨晶體1.石墨晶體具有層狀結構,同一層內,每個碳原子接受sp2雜化軌道與鄰近3個碳原子以共價鍵結合,形成六邊形平面網(wǎng)狀結構,每個碳原子還有1個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道,并含1個未成對電子,因此能形成遍及整個平面的大π鍵,具有金屬鍵的性質,石墨層與層之間通過范德華力結合。2.石墨晶體屬于混合鍵型晶體,晶體中含有的作用力有共價鍵、金屬鍵、范德華力。1.CO2分子內存在鍵能很大的鍵,但為什么干冰的熔點很低?【答案】CO2分子內雖然存在鍵能很大的鍵,但干冰熔化時只需破壞范德華力,不破壞化學鍵,所以干冰的熔點很低。2.二氧化碳和二氧化硅是兩種組成相像的共價化合物,但干冰在-78.5℃時即可升華,而二氧化硅晶體的熔點卻高達610℃。請觀看二氧化硅晶體的結構模型,從兩種晶體的構成微粒及微粒間作用力的角度,分析導致干冰和二氧化硅晶體性質差異的緣由?！敬鸢浮扛杀臉嫵晌⒘Ｊ荂O2分子,屬于分子晶體,微粒間存在范德華力;而二氧化硅的構成微粒為原子,屬于原子晶體,微粒間存在的是共價鍵。共價鍵的鍵能比分子間作用力大得多,SiO2在熔化時需要破壞共價鍵,而干冰在熔化時只需破壞分子間作用力,從而導致干冰的熔點很低,而SiO2的熔點卻很高。3.四種晶體類型中,化學式能真實表示分子組成的晶體是哪種?【答案】分子晶體。4.比較四種晶體類型的結構及性質,完成下表。晶體類型離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構成微粒

微粒間作用力

導電性熔化時或水溶液能導電不導電晶體不導電,溶于水能電離的,其水溶液能導電;熔化不導電導電熔化時化學鍵的變化斷開

斷開

不斷鍵減弱【答案】晶體類型離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構成微粒陽、陰離子原子分子金屬離子和自由電子微粒間作用力離子鍵共價鍵范德華力、氫鍵金屬鍵導電性熔化時或水溶液能導電不導電晶體不導電,溶于水能電離的,其水溶液能導電;熔化不導電導電熔化時化學鍵的變化斷開離子鍵斷開共價鍵不斷鍵減弱1.下列物質的晶體中不存在分子的是()。A.二氧化硅B.二氧化硫C.二氧化碳 D.二硫化碳【解析】在晶體中只有分子晶體存在分子。【答案】A2.下列物質屬于分子晶體的是()。A.石英B.硫酸溶液C.干冰D.食鹽【解析】石英為原子晶體;硫酸溶液為混合物;干冰為分子晶體;食鹽為離子晶體?！敬鸢浮緾3.下列有關晶體的敘述中錯誤的是()。A.離子晶體中可能存在共價鍵B.原子晶體中只存在共價鍵C.金屬晶體的熔、沸點均很高D.稀有氣體的原子能形成分子晶體【解析】離子晶體中肯定存在離子鍵,可能存在共價鍵;金屬晶體的熔、沸點通常很高,但也有例外,如汞在常溫下為液態(tài),不存在規(guī)律性;稀有氣體屬于單原子分子,其固態(tài)單質為分子晶體?！敬鸢浮緾4.分析下列各物質的物理性質,推斷其固態(tài)屬于分子晶體的是(填字母)。

A.碳化鋁,黃色晶體,熔點2200℃,熔融態(tài)不導電B.溴化鋁,無色晶體,熔點98℃,熔融態(tài)不導電C.五氧化釩,無色晶體,熔點19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中D.溴化鉀,無色晶體,熔融時和溶于水中都能導電【解析】分子晶體熔點通常較低,A項錯誤,B、C兩項均正確;溴化鉀熔融時或溶于水中都能導電,不屬于分子晶體,D項錯誤。【答案】BC探究1:晶體類型的推斷有下列八種晶體:A.水晶B.冰醋酸C.氧化鎂D.白磷E.晶體氬F.氯化銨G.過氧化鉀H.金剛石(1)屬于原子晶體的化合物是,直接由原子構成的晶體是,直接由原子構成的分子晶體是。

(2)含有共價鍵的離子晶體是,屬于分子晶體的單質是。

(3)受熱熔化后化學鍵不發(fā)生變化的是,需克服共價鍵的是。

【解析】原子晶體和單原子分子晶體由原子直接構成,離子晶體由陰、陽離子構成,分子晶體由分子構成。離子晶體中肯定含離子鍵,NH4Cl和K2O2中還含有共價鍵。分子晶體熔化時一般不破壞化學鍵,離子晶體熔化時要破壞離子鍵,原子晶體熔化時肯定破壞共價鍵?！敬鸢浮?1)A;AEH;E(2)FG;DE(3)BD;AH1.構成分子晶體的微粒中是不是肯定含有共價鍵?【答案】構成分子晶體的微粒中不肯定含有共價鍵,如稀有氣體中無共價鍵。2.①Na②SiO2③CO2④NaCl,其中能真實表示分子組成的有哪些?【答案】③,只有分子晶體的化學式能表示其真實組成。晶體類型的推斷(1)依據(jù)物質的分類推斷①金屬氧化物(如K2O、Na2O2等)、強堿(如NaOH、KOH等)和絕大多數(shù)的鹽類都是離子晶體。②金屬單質(除汞外)與合金都是金屬晶體。③常見的原子晶體單質有金剛石、晶體硅、晶體硼等;常見的原子晶體化合物有碳化硅、二氧化硅等。④大多數(shù)非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼外)、氣態(tài)氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、酸、絕大多數(shù)有機物(除有機鹽外)都是分子晶體。(2)依據(jù)晶體的熔點推斷①離子晶體的熔點較高,常在數(shù)百度至一千多度之間。②金屬晶體大多數(shù)熔點高,但也有熔點相當?shù)偷慕饘倬w(如Hg)。③原子晶體熔點高,常在一千度至幾千度之間。④分子晶體熔點低。(3)依據(jù)導電牲推斷①離子晶體的水溶液或熔融態(tài)均能導電。②金屬晶體是電的良導體。③原子晶體一般為非導體,但有些能導電,如晶體硅。④分子晶體為非導體,但若分子晶體中的電解質(如酸和部分非金屬氣態(tài)氫化物)溶于水,使分子內的化學鍵斷裂(電離),形成自由移動的離子,則可以導電。(4)依據(jù)硬度和機械性能推斷①離子晶體硬度較大。②金屬晶體大多數(shù)硬度大,,且具有延展性。③原子晶體硬度很大。④分子晶體硬度小且較脆。探究2:晶體熔、沸點凹凸的比較下列化合物中,按晶體的熔點由高到低排列正確的是()。A.SiO2CsClCBr4CF4B.SiO2CsClCF4CBr4C.CsClSiO2CBr4CF4D.CF4CBr4CsClSiO2【解析】比較固體物質的熔點時,首先是區(qū)分各晶體的類型:SiO2是原子晶體,CsCl是離子晶體,CBr4、CF4是分子晶體。這幾類晶體的熔點凹凸一般為原子晶體>離子晶體>分子晶體,在結構相像的分子晶體中,分子的相對分子質量越大,熔點越高,故A項正確?！敬鸢浮緼1.不同類型的分子晶體(如冰和干冰),如何比較其熔、沸點的凹凸?【答案】除考慮氫鍵外,還可以通過分析該晶體在常溫下的狀態(tài)來推斷熔、沸點凹凸,如水在常溫下為液態(tài),干冰在常溫下為氣態(tài),所以熔、沸點:冰>干冰。2.金屬晶體的熔、沸點肯定比分子晶體的熔、沸點高嗎?【答案】不肯定,如金屬汞在常溫下為液態(tài),其熔、沸點比較低。晶體熔、沸點凹凸的比較1.先推斷晶體類型,一般來說,熔、沸點:原子晶體>離子晶體>分子晶體,金屬晶體要依據(jù)具體物質結構、粒子間作用力大小來推斷其熔、沸點凹凸,但一般介于離子晶體和分子晶體之間。2.原子晶體熔、沸點凹凸可通過比較鍵長來推斷,鍵長越長,熔、沸點越低。3.離子晶體熔、沸點凹凸可通過比較離子半徑及電荷數(shù)來推斷,離子半徑越小,帶電荷數(shù)越多,離子晶體熔、沸點越高。4.金屬晶體熔、沸點凹凸的比較類似離子晶體,可通過比較原子半徑、電荷數(shù)來推斷。對于金屬晶體而言,同主族金屬元素:半徑越大,熔、沸點越低;同周期金屬元素:核電荷數(shù)越多,半徑越小,最外層電子數(shù)越多,金屬熔、沸點越高。5.分子晶體熔、沸點凹凸比較①組成和結構相近的分子:相對分子質量越大,分子間作用力越大,晶體熔、沸點越高。如SiH4>CH4。②相對分子質量相近的分子:分子極性越大,熔、沸點越高。如CO>N2。③分子間含有氫鍵的晶體熔、沸點高,分子內含有氫鍵的晶體熔、沸點低。如H2>H2S。④通過比較在常溫下的狀態(tài)推斷晶體熔、沸點凹凸:固態(tài)>液態(tài)>氣態(tài)。如I2>Hg>O2。1.下列說法錯誤的是()。A.原子晶體中只存在非極性共價鍵B.分子晶體的狀態(tài)變化,只需克服分子間作用力C.金屬晶體通常具有導電、導熱性和良好的延展性D.離子晶體在熔融狀態(tài)下能導電【解析】SiO2屬于原子晶體,但Si—O鍵為極性共價鍵,故A項錯誤;D項中,離子晶體在熔融狀態(tài)時已離解出陽離子、陰離子,故能導電?！敬鸢浮緼2.下列物質的熔、沸點凹凸挨次中,正確的是()。A.二氧化硅>碳化硅>CO2>CS2B.Si>NaCl>Cl2>H2OC.MgO>H2O>O2>N2D.金剛石>生鐵>純鐵>鈉【解析】二氧化碳和二硫化碳都是分子晶體,二硫化碳的熔、沸點高,A項錯誤;水在常溫下為液態(tài),氯氣為氣態(tài),所以水的熔、沸點高于氯氣,B項錯誤;生鐵是合金,其熔、沸點低于鐵,D項錯誤?！敬鸢浮緾3.白磷分子中P—P鍵易斷開,若一個白磷分子中每個P—P鍵均斷開插入一個氧原子,則一共可結合個氧原子,這樣得到磷的一種氧化物,其分子式為。由C、H、N三種元素組成的某化合物,其分子內含4個氮原子,且4個氮原子排成內空的正四周體(同白磷),每兩個氮原子間都有一個碳原子,且分子內無鍵和鍵,則該化合物的分子式為。

【解析】在白磷分子空間結構圖中,分子內共有6個P—P鍵,由題意知,可嵌入6個O原子,