高二化學《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》課件3.3.2 分子晶體

第2課時分子晶體第3章第3節(jié)原子晶體與分子晶體[學習目標定位]1.了解分子晶體的概念、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。3.會比較判斷晶體類型。新知導學達標檢測內(nèi)容索引新知導學1.概念及微粒間的作用(1)概念：分子間通過

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

相互吸引。一、分子晶體及其結(jié)構(gòu)特點分子間作用力分子間作用力2.分子晶體的結(jié)構(gòu)特點(1)碘晶體的晶胞是一個

體，在它的每個頂點上有

個碘分子，每個面上有

個碘分子，每個晶胞從碘晶體中分享到

個碘分子。氯單質(zhì)、溴單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與碘晶體的結(jié)構(gòu)

，只是晶胞的

不同而已。長方114大小非常相似相關(guān)視頻(2)干冰晶體是一種

結(jié)構(gòu)，在它的

上各有1個CO2分子，每個晶胞中有

個CO2分子。干冰晶體每個CO2分子周圍，離該分子最近且距離相等的CO2分子有

個。(3)在冰晶體中，由于水分子之間存在具有

性的氫鍵，迫使在四面體中心的每個水分子與

方向的

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，比較松散。在冰晶體中，每個水分子中的每個氧原子周圍都有

個氫原子，氧原子與其中的兩個氫原子通過

結(jié)合，而與屬于其他水分子的另外兩個氫原子靠

結(jié)合在一起。面心立方每個頂點和面心412方向四面體頂角44共價鍵氫鍵相關(guān)視頻(1)分子晶體的結(jié)構(gòu)特點若分子間不存在氫鍵，則分子晶體的微粒排列時盡可能采用緊密堆積方式；若分子間存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性和飽和性，則晶體不能采用緊密堆積方式。(2)常見的分子晶體①所有非金屬氫化物：H2O、NH3、CH4、H2S等。②多數(shù)非金屬單質(zhì)：鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、紅磷、硫、稀有氣體等。③多數(shù)非金屬氧化物：CO2、SO2、SO3、P2O5等。④幾乎所有的酸：H2SO4、CH3COOH、H3PO4等。⑤絕大多數(shù)有機物：乙醇、蔗糖等。歸納總結(jié)(3)分子晶體的性質(zhì)①分子晶體一般具有較低的熔點和沸點，較小的硬度、較強的揮發(fā)性。②分子晶體在固態(tài)、熔融時均不導電。③不同的分子晶體在溶解度上存在較大差別，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解度也有較大差別。提醒

(1)稀有氣體固態(tài)時形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作用力，分子內(nèi)不存在化學鍵。(2)分子晶體汽化或熔融時，克服分子間作用力，不破壞化學鍵。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、C10H8B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SiO2、P2O5D.CCl4、Na2S、H2O2√答案解析A中HD是單質(zhì)，不是化合物；C中SiO2為原子晶體，不是分子晶體；D中Na2S是離子晶體，不是分子晶體。解析例2下表列舉了幾種物質(zhì)的性質(zhì)，據(jù)此判斷屬于分子晶體的物質(zhì)是____________。解析答案物質(zhì)性質(zhì)X熔點為10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液導電Y易溶于CCl4，熔點為11.2℃，沸點為44.8℃Z常溫下為氣態(tài)，極易溶于水，溶液pH>7W常溫下為固體，加熱變?yōu)樽霞t色蒸氣，遇冷變?yōu)樽虾谏腆wM熔點為1170℃，易溶于水，水溶液導電N熔點為97.81℃，質(zhì)軟，導電，密度為0.97g·cm－3X、Y、Z、W解析分子晶體熔、沸點一般比較低，硬度較小，固態(tài)不導電。M的熔點高，肯定不是分子晶體；N是金屬鈉的性質(zhì)；X、Y、Z、W均為分子晶體。分子晶體具有熔、沸點較低，硬度較小，固態(tài)、熔融態(tài)不導電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。規(guī)律總結(jié)例3

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)，是原子晶體C.水分子間通過H—O鍵形成冰晶體D.冰融化時，水分子之間空隙增大√答案解析解析冰中的水分子是靠氫鍵結(jié)合在一起，氫鍵不是化學鍵，而是一種分子間作用力，故B、C兩項均錯誤；H2O分子形成氫鍵時沿O的四個sp3雜化軌道形成氫鍵，可以與4個水分子形成氫鍵，這4個水分子形成空間四面體構(gòu)型，A項正確；水分子靠氫鍵連接后，分子間空隙變大，因此融化時，水的體積縮小，D項錯誤。(1)冰和水中存在氫鍵，水蒸氣中不存在氫鍵。(2)冰中每個水分子能與4個H2O分子形成氫鍵，平均每個水分子有(4×)個氫鍵。(3)水結(jié)成冰體積膨脹與氫鍵有關(guān)。(4)冰融化時破壞氫鍵和范德華力，不破壞共價鍵。水分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)，水的熔、沸點與共價鍵無關(guān)。易錯警示石墨的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示：二、石墨晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.在石墨晶體中，同層的碳原子以

雜化形成共價鍵，每一個碳原子以

個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了

的環(huán)，伸展成

結(jié)構(gòu)。sp23正六邊形平面網(wǎng)狀2.在同一平面的碳原子還各剩下一個2p軌道，并含有一個未成對電子形成

鍵。電子比較自由，相當于金屬中的

，所以石墨能導熱和導電，這正是

晶體的特征。3.石墨晶體中網(wǎng)絡狀的平面結(jié)構(gòu)以

結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，距離較大，結(jié)合力較弱，層與層間可以

，使之具有潤滑性。π自由電子金屬范德華力相對滑動歸納總結(jié)石墨晶體中碳原子間形成共價鍵，層與層間的結(jié)合力為范德華力，同時還有金屬鍵特性。因此，石墨晶體既不是原子晶體，也不是金屬晶體、分子晶體，而是一種混合鍵型晶體。例4碳元素的單質(zhì)有多種形式，右圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：答案解析回答下列問題：(1)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式分別為________、________。sp3雜化sp2雜化解析金剛石中碳原子與四個碳原子形成4個共價單鍵(即C原子采取sp3雜化方式)，構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子采取sp2雜化方式，形成平面六元環(huán)結(jié)構(gòu)。(2)C60屬于_______晶體，石墨屬于_________晶體。答案解析分子解析C60中構(gòu)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，所以石墨屬于混合鍵型晶體?；旌湘I型(3)在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學鍵數(shù)之比為_______；在石墨晶體中，平均每個最小的碳原子環(huán)所擁有的化學鍵數(shù)為____，該晶體中碳原子數(shù)與共價鍵數(shù)之比為______。答案解析1∶22∶33(4)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。推測金剛石的熔點____(填“>”“<”或“＝”)石墨的熔點。答案<解析石墨中的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。解析——金剛石與石墨比較規(guī)律總結(jié)晶體金剛石石墨碳原子雜化方式sp3sp2碳原子成鍵數(shù)43有無未成對價電子無有最小環(huán)碳原子個數(shù)66鍵角109.5°120°含有1molC的晶體中所含化學鍵數(shù)目2mol1.5mol學習小結(jié)四種晶體類型的比較

離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構(gòu)成晶體的粒子陰、陽離子原子分子金屬陽離子和自由電子粒子間的作用離子鍵共價鍵分子間作用力(有的有氫鍵)金屬鍵作用力強弱(一般情況下)較強很強弱較強確定作用力強弱的一般判斷方法離子所帶電荷總數(shù)、離子半徑鍵長(原子半徑)分子間的氫鍵增大分子間作用力，組成和結(jié)構(gòu)相似時比較相對分子質(zhì)量離子半徑、離子所帶電荷數(shù)熔、沸點較高高低差別較大(如汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點為3410℃)硬度硬而脆大較小差別較大導熱和導電性不良導體(熔化后或溶于水導電)不良導體不良導體(部分溶于水發(fā)生電離后導電)良導體溶解性多數(shù)易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少數(shù)與水反應機械加工性不良不良不良優(yōu)良延展性差差差優(yōu)良達標檢測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12345答案解析√67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，故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)，所以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。12345672.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√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；金屬氧化物通常為離子化合物，屬離子晶體。答案解析12345673.SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相似，對其進行下列推測，不正確的是

A.SiCl4的熔點高于CCl4B.SiCl4晶體是分子晶體C.常溫、常壓下，SiCl4是氣體D.SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子√答案解析1234567解析由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點的因素是分子間的作用力，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的相對分子質(zhì)量，所以SiCl4的分子間作用力強，熔、沸點比CCl4高。CCl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，SiCl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。12345674.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分子答案解析√123456712345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；甲烷晶體是分子晶體，熔化時克服范德華力，C錯誤；675.根據(jù)下列性質(zhì)判斷所描述的物質(zhì)可能屬于分子晶體的是

A.熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電B.熔點1128℃，沸點4446℃，硬度很大C.熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電D.熔點97.81℃，質(zhì)軟，導電，密度0.97g·cm－312345解析答案√67解析A項，熔點1070℃，熔點高，不符合分子晶體的特點，故A錯誤；B項，熔點1128℃，沸點4446℃，硬度很大，屬于離子晶體或原子晶體或金屬晶體的特點，分子晶體分子間只存在分子間作用力，熔、沸點低，故B錯誤；C項，熔點10.31℃，熔點低，符合分子晶體的熔點特點，液態(tài)不導電，只存在分子，水溶液能導電，溶于水后，分子被水分子離解成自由移動的離子，如CH3COOH

CH3COO－＋H＋，有自由移動的離子，就能導電，故C正確；D項，熔點97.81℃，質(zhì)軟、導電、密度0.97g·cm－3，是金屬鈉的物理性質(zhì)，金屬鈉屬于金屬晶體，故D錯誤。12345676.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12345答案√677.請回答下列問題：(1)下列有關(guān)石墨晶體的說法正確的是_____(填字母，下同)。a.由于石墨晶體導電，所以它是金屬晶體b.由于石墨的熔點很高，所以它是原子晶體c.由于石墨質(zhì)軟，所以它是分子晶體d.石墨晶體是一種