魯科版選修三 第3章 第3節(jié) 第2課 時分子晶體 學案.docx

第2課時分子晶體 學習目標定位1.熟知分子晶體的概念、結構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。一常見的分子晶體結構1碘晶體晶胞的結構如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)碘晶體的晶胞是一個長方體，在它的每個頂點上有一個碘分子外，每個面上還有一個碘分子，每個晶胞從碘晶體中分享到4個碘分子。(2)氯單質、溴單質的晶體結構與碘晶體的結構非常相似，只是晶胞的大小不同而已。2干冰晶胞結構如圖所示，觀察分析其結構模型，回答下列問題：(1)構成干冰晶體的結構微粒是co2分子，微粒間的相互作用力是范德華力。(2)從結構模型可以看出：干冰晶體是一種面心立方結構每8個co2分子構成立方體，在六個面的中心又各占據(jù)1個co2分子。(3)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12個。(4)每個晶胞中有4個co2分子。3冰晶體的結構如下圖所示。根據(jù)冰晶體的結構，回答下列問題：(1)構成冰晶體的結構微粒是h2o分子，微粒間的相互作用力是范德華力、氫鍵。(2)在冰晶體中，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，比較松散。(3)在冰晶體中，每個水分子中的每個氧原子周圍都有4個氫原子，氧原子與其中的兩個氫原子通過共價鍵結合，而與屬于其他水分子的另外兩個氫原子靠氫鍵結合在一起。歸納總結注意：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。分子晶體熔化、汽化時克服分子間作用力。分子晶體固態(tài)、熔融時均不導電。分子間作用力的大小決定分子晶體的物理性質。分子間作用力越大，分子晶體的熔、沸點越高，硬度越大?；顚W活用1下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()anh3、hd、c10h8bpcl3、co2、h2so4cso2、sio2、p2o5dccl4、na2s、h2o2答案b解析a中hd是單質，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。2下表列舉了幾種物質的性質，據(jù)此判斷屬于分子晶體的物質是_。物質性質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44.8z常溫下為氣態(tài)，極易溶于水，溶液ph7w常溫下為固體，加熱變?yōu)樽霞t色蒸汽，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，質軟，導電，密度為0.97gcm3答案x、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；其余x、y、z、w均為分子晶體。理解感悟分子晶體具有熔、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、常溫下呈液態(tài)的物質(除汞外)、易升華的固體物質都屬于分子晶體。二石墨晶體的結構與性質石墨的晶體結構如下圖所示：1在石墨晶體中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵，每一個碳原子以三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正六邊形的環(huán)，伸展成平面網(wǎng)狀結構。2在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道，并含有一個未成對電子，它們相互重疊。電子比較自由，相當于金屬中的自由電子，所以石墨能導熱和導電，這正是金屬晶體的特征。3石墨晶體中網(wǎng)絡狀的平面結構以范德華力結合形成層狀的結構，距離較大，結合力較弱，層與層間可以相對滑動，使之具有潤滑性。歸納總結石墨晶體中碳原子間形成共價鍵，層與層間的結合力為范德華力。因此，石墨晶體不是原子晶體，也不是金屬晶體、分子晶體，而是一種混合晶體?；顚W活用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)與化學鍵數(shù)之比為_。已知，金剛石晶體與石墨晶體中的碳碳鍵長(d)相比較，d石墨d金剛石，則金剛石的熔點_石墨的熔點(填“”、“”或“”)。答案12323解析金剛石晶體中每個碳原子平均擁有的化學鍵數(shù)為42，則碳原子數(shù)與化學鍵數(shù)之比為12。石墨晶體中，平均每個最小的碳原子環(huán)所擁有的碳原子數(shù)和化學鍵數(shù)分別為62和63，其比值為23。四種晶體類型的比較離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體的組成、結構及性質對比分析如下表：離子晶體原子晶體分子晶體金屬晶體構成晶體的粒子陰、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(一般地)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)組成和結構相似時比較相對分子質量離子半徑、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)良當堂檢測1下列有關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其結構一定為分子密堆積答案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，所以d選項也是錯誤的。2下列有關冰和干冰敘述不正確的是()a干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體b冰是由范德華力和氫鍵形成的晶體，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子c干冰比冰的熔點低得多，常壓下易升華d干冰中只存在范德華力不存在氫鍵，一個分子周圍有12個緊鄰的分子答案a解析干冰晶體中co2分子間作用力只有范德華力，分子采取密堆積形式，一個分子周圍有12個緊鄰的分子；冰晶體中水分子間除了范德華力還存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，采取非緊密堆積的方式，空間利用率小，因而密度小。干冰融化需克服范德華力，冰融化還需要克服氫鍵，由于氫鍵比范德華力大，所以干冰比冰的熔點低得多。3下列晶體中只存在一種作用力的是()aco2bnaohcnh4cldhe答案d解析co2晶體中存在共價鍵和范德華力；naoh晶體中存在離子鍵、共價鍵；nh4cl晶體中存在離子鍵、共價鍵、配位鍵；只有he屬單原子分子，晶體內(nèi)部存在的作用力只有范德華力。4水分子間可通過一種叫“氫鍵”的作用(介于化學鍵和范德華力大小之間)，彼此結合而形成(h2o)n。在冰中的n值為5，即每個水分子都被其他4個水分子包圍形成變形四面體，如圖所示為(h2o)5單元，由無限個這樣的四面體通過氫鍵相互連接成一個龐大的分子晶體，即冰。下列有關敘述中正確的是()a1mol冰中有4mol氫鍵b1mol冰中有45mol氫鍵c平均每個水分子只有2個氫鍵d平均每個水分子只有5/4個氫鍵答案c解析由題圖我們可以看出每個水分子可以形成4個氫鍵，而一個氫鍵被兩個h2o分子共用，故平均每個水分子含有氫鍵數(shù)42個。即1mol冰中含有2mol氫鍵。5最近發(fā)現(xiàn)一種由m、n兩種原子構成的氣態(tài)團簇分子，如下圖所示。實心球表示n原子，空心球表示m原子，則它的化學式為()am4n4bmn cm14n13dm4n5答案c解析此題是確定晶體的化學式。關鍵點是該物質為氣態(tài)團簇分子，故屬于分子晶體。與離子晶體、原子晶體不同，它不存在共用與均攤問題，因此該物質的化學式就是其分子式，由14個m原子和13個n原子組成，故應選c。40分鐘課時作業(yè)基礎過關一、分子晶體的晶胞1下圖是冰的一種骨架形式，依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()a2b4c8d12答案a解析每個水分子與四個方向的其他4個水分子形成氫鍵，每個氫鍵為2個水分子所共有，因此每個水分子具有的氫鍵個數(shù)為41/22。2中學教材上介紹的干冰晶體是一種面心立方結構，如圖所示，即每8個co2構成立方體，且在6個面的中心又各占據(jù)1個co2分子，在每個co2周圍距離a(其中a為立方體棱長)的co2有()a4個b8個c12個d6個答案c解析在每個co2周圍距離a的co2即為每個面心上的co2分子，在x、y、z三個方向上各有4個，所以應為12個。3在20世紀90年代末期，科學家發(fā)現(xiàn)并證明碳有新的單質形態(tài)c60存在。后來人們又相繼得到了c70、c76、c90、c94等另外一些球碳分子。21世紀初，科學家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質的家族。下列有關說法錯誤的是()a熔點比較：c60c70c90金剛石b已知c(石墨)=c(金剛石)h0，則石墨比金剛石穩(wěn)定cc60晶體結構如圖所示，每個c60分子周圍與它最近且等距離的c60分子有12個d金剛石、c60、c70、管狀碳和洋蔥狀碳都不能與h2發(fā)生加成反應答案d解析本題考查碳單質的幾種晶體的結構及性質。c60、c70、c90均是分子晶體，相對分子質量越大，熔點越高，金剛石是原子晶體，熔點比分子晶體高得多，a項正確；石墨轉化成金剛石是吸熱過程，說明石墨能量低，故石墨比金剛石穩(wěn)定，b項正確；由c60的晶體結構，可知每個c60分子周圍與它最近且等距離的c60分子有12個，c項正確；c60的結構中存在碳碳雙鍵，可與h2發(fā)生加成反應，d項錯誤。二、分子晶體的結構特征與判斷4下列物質屬于分子晶體的化合物是()a石英b硫酸c干冰d食鹽答案c解析石英為原子晶體；硫酸常溫呈液態(tài)且為混合物；干冰為分子晶體；食鹽為離子晶體。5固體乙醇晶體中不存在的作用力是()a極性鍵b非極性鍵c離子鍵d氫鍵答案c解析固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結合的，在乙醇分子里有cc之間的非極性鍵，ch、co、oh之間的極性鍵，在分子之間還有o和h原子產(chǎn)生的氫鍵，沒有離子鍵。6下列物質呈固態(tài)時，一定屬于分子晶體的是()a非金屬單質b非金屬氧化物c含氧酸d金屬氧化物答案c解析非金屬單質中的金剛石、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。故c正確。7下列關于晶體的說法正確的是()a分子晶體內(nèi)一定存在共價鍵b分子晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定c冰熔化時水分子中共價鍵沒有斷裂d由非金屬元素形成的化合物一定是分子晶體答案c解析稀有氣體元素形成的單質晶體中，分子內(nèi)不存在共價鍵，a項錯誤；分子的穩(wěn)定性強弱只與分子內(nèi)所含化學鍵的強弱有關，而與分子間作用力無關，b項錯誤；冰熔化時，其分子間作用力被破壞，而共價鍵沒有發(fā)生變化，c項正確；由非金屬元素形成的化合物nh4cl、sio2等不是分子晶體，d項不正確。8科學家最近又發(fā)現(xiàn)了一種新能源“可燃冰”。它的主要成分是甲烷分子的結晶水合物(ch4nh2o)。其形成過程是：埋于海底地層深處的大量有機質在缺氧環(huán)境中，厭氧性細菌把有機質分解，最后形成石油和天然氣(石油氣)，其中許多天然氣被包進水分子中，在海底的低溫與高壓下形成了類似冰的透明晶體，這就是“可燃冰”。這種“可燃冰”的晶體類型是()a離子晶體b分子晶體c原子晶體d金屬晶體答案b解析根據(jù)題中信息可知，構成該晶體的微粒是分子，又由于該晶體在低溫高壓條件下才可以以固態(tài)形式存在，可推知該晶體的熔、沸點較低，屬于分子晶體。9hgcl2的稀溶液可用作手術刀的消毒劑，已知hgcl2的熔點是277，熔融狀態(tài)的hgcl2不能導電，hgcl2的稀溶液有弱的導電能力，則下列關于hgcl2的敘述中正確的是()hgcl2屬于共價化合物hgcl2屬于離子化合物hgcl2屬于非電解質hgcl2屬于弱電解質abcd答案b解析hgcl2的熔點低，熔融狀態(tài)不導電，說明它屬于共價化合物，而不是離子化合物；水溶液有弱的導電能力，說明在水溶液中微弱電離，屬弱電解質。10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/80171219068782沸點/14651418230571600根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，他們認為屬于分子晶體的是()anacl、mgcl2、cacl2balcl3、sicl4cnacl、cacl2d全部答案b解析由于由分子構成的晶體，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，應為分子晶體，所以b項正確，a、c、d三項錯誤。能力提升11下列有關石墨晶體的說法正確的是()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由于石墨質軟，所以它是分子晶體d石墨晶體是一種混合晶體答案d12石墨的片層結構如圖所示，試回答：(1)平均_個碳原子構成一個正六邊形。(2)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。答案(1)2(2)23(3)解析(1)利用點與面之間的關系，平均每個正六邊形需碳原子：61/32(個)。(2)分析每一個正六邊形：所占的碳原子數(shù)為61/32。所占的碳碳鍵數(shù)為61/23，故答案為23。(3)ng碳原子數(shù)為na，故答案為。13白磷分子中pp鍵易斷開，若一個白磷分子中每個pp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(nèi)含4個氮原子，且4個氮原子排成內(nèi)空的正四面體(同白磷，如下圖)，每兩個氮原子間都有一個碳原子，且分子內(nèi)無cc和c=c，則化合物的分子式為_。答案6p4o6c6h12n4解析在白磷分子空間結構圖中，分子內(nèi)共有6個pp鍵，由題意，可嵌