分子晶體精品課件

1、分子晶體第1頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第2頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第3頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一1了解分子晶體的概念。2了解冰、干冰等分子晶體的晶胞，并學會分析分子在晶胞中的空間位置關(guān)系。3理解冰、干冰等分子晶體中分子間作用力的類型。4掌握分子晶體關(guān)于熔、沸點等方面的物理性質(zhì)。第4頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第5頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一一、分子晶體1分子晶體：由_構(gòu)成，相鄰分子靠_相互吸引。2分子晶體特點：_。3常見分子晶體分類：(1)所有非金

2、屬的氫化物，如_等。(2)部分非金屬單質(zhì)，如_等。(3)部分非金屬氧化物，如_等。(4)幾乎所有的酸。(5)絕大多數(shù)有機物。第6頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一4構(gòu)成分子晶體的作用力包括_和_。5分子晶體結(jié)構(gòu)特點：(1)_個緊鄰的分子密堆積，如O2和C60。(2)冰的晶體：構(gòu)成晶體的作用力是_(也存在_)，每個水分子周圍只有_個緊鄰的水分子。特點：_密度最大。(3)干冰：CO2的晶體。分子間存在_，性質(zhì)特點是：_，工業(yè)上用作_。第7頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一二、分子晶體與化學鍵1分子晶體中_存在范德華力，_存在化學鍵。2除稀有氣體分子構(gòu)成的

3、晶體以外，一般分子晶體中分子之間存在的作用力是_，分子內(nèi)部原子之間存在的作用力是_，范德華力能量_，共價鍵能量_。第8頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一答案：一、1.分子分子間作用力2低熔點、易升華、硬度很小3(1)水、硫化氫、氨、氯化氫、甲烷(2)鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60(3)CO2、P4O6、P4O10、SO24范德華力氫鍵第9頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一5(1)12(2)氫鍵范德華力44(3)范德華力熔點低，易升華制冷制二、1.一定不一定2范德華力共價鍵較小較大第10頁，共47頁，2022年，

4、5月20日，9點55分，星期一第11頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一1冰和干冰是同一種晶體嗎？提示：不是。冰是水的晶體，干冰是二氧化碳的晶體，二者外觀相似，所以將二氧化碳的晶體稱為干冰。2結(jié)合教材冰晶體結(jié)構(gòu)示意圖，分析水分子之間的結(jié)合力是什么樣的？每個水分子周圍有幾個水分子相連？提示：冰晶體中每個水分子通過氫鍵與周圍4個水分子相連，平均每個水分子形成2個氫鍵。第12頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一3結(jié)合教材干冰結(jié)構(gòu)示意圖，分析每個CO2分子緊鄰幾個CO2分子？一個干冰晶胞中含幾個CO2分子？提示：每個CO2分子緊鄰12個CO2分子，一個干冰晶胞中

5、含4個CO2分子。第13頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第14頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一1.分子晶體的概念只含分子的晶體稱為分子晶體。說明：常見的分子晶體：所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(X代表鹵素)等。部分非金屬單質(zhì)：X2(X代表鹵素)、N2、O2、H2、S8、P4、C60等。第15頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一部分非金屬氧化物：CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10等。幾乎所有的無機酸：H2SO4、HNO3、H3PO4等。大多數(shù)有機物：乙醇、冰醋酸、蔗糖等。2分子晶體的構(gòu)成微粒分

6、子晶體的構(gòu)成粒子為分子，只有分子晶體中才有真正的分子存在，所以它的化學式就代表分子；其他晶體無分子存在，只有相應的化學式，如SiO2、Cu、NaCl等。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一3分子晶體內(nèi)微粒間的相互作用分子晶體內(nèi)部分子間靠分子間作用力相互結(jié)合成分子，包括范德華力和氫鍵(范德華力廣泛存在于分子晶體內(nèi)部，氫鍵只存在于特殊的分子晶體中，如NH3、H2O、HF)。第17頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一說明：分子間作用力與化學鍵的關(guān)系：分子間作用力不是化學鍵，它比化學鍵弱得多，如HCl分子間的作用力為21kJmol1，而HCl分子中的HCl

7、鍵的鍵能為431kJmol1。通?；瘜W鍵的鍵能為120800kJmol1，而分子間作用力通常每摩爾約為幾十千焦。當破壞HCl分子間作用力時，只改變了HCl的狀態(tài)，發(fā)生了物理變化；當HCl分子中的HCl鍵遭到破壞時，一般發(fā)生了化學變化，但當固態(tài)或液態(tài)HCl溶于水時，雖也破壞了HCl鍵，但卻不是化學變化，因此，分子間作用力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學鍵則主要影響物質(zhì)的化學性質(zhì)。第18頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一4分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)大多數(shù)分子晶體具有如下特征：如果分子間作用力只是范德華力，若以一個分子為中心，其周圍通?？梢杂?2個緊鄰的分子，分子晶體的這一特征被稱

8、為分子的密堆積。第19頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一說明：干冰中只存在分子間作用力，其結(jié)構(gòu)如圖所示，由干冰的結(jié)構(gòu)模型我們可以看出：干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)。第20頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一(2)如果分子間除范德華力外還存在著氫鍵，晶體就不會采取密堆積的方式。例如，我們最熟悉的冰中，水分子間作用力主要是氫鍵(也存在范德華力)，如圖所示。由圖可知，在冰的晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子，形成正四面體。氫鍵不是化學鍵，比共價鍵弱得多，卻與共價鍵一樣具有方向性，所以由于氫鍵的存在，迫使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

9、分子相互吸引，這一排列使冰晶體空間利用率不高，有相當大的空隙使得冰的密度減小。第21頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第22頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一案例精析【例1】下列物質(zhì)的變化過程中，有共價鍵明顯被破壞的是()AI2升華BNaCl顆粒被粉碎CHCl溶于水得鹽酸D從NH4HCO3中聞到了刺激性氣味第23頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一解析A由I2分子組成的物質(zhì)的升華是物理變化，共價鍵未被破壞。BNaCl是離子化合物，其中有離子鍵無共價鍵，NaCl顆粒被粉碎的過程有離子鍵被破壞。CHCl是共價型分子，分子中有共價鍵。H

10、Cl溶于水形成鹽酸的過程中有變化：HCl=HCl，此變化中HCl共價鍵被破壞。第24頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一DNH4HCO3是由NH4和HCO3組成的離子化合物，NH4與HCO3之間的化學鍵是離子鍵。NH4內(nèi)的有關(guān)原子之間、HCO3內(nèi)的有關(guān)原子之間的化學鍵是共價鍵。從NH4HCO3中聞到刺激性氣味，是因為發(fā)生了化學反應：NH4HCO3=NH3CO2H2O。比較NH3與NH4、CO2與HCO3的組成可知，NH4HCO3分解的過程既有離子鍵被破壞，又有共價鍵被破壞。答案CD第25頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一點評本題考查各種類型化合物反應時

11、的斷鍵類型。只有準確判斷出是何類物質(zhì)就好求解了。第26頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似，對其作出如下推測，其中不正確的是()ASiCl4晶體是分子晶體B常溫、常壓下SiCl4是氣體CSiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子DSiCl4熔點高于CCl4第27頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一解析由于CCl4是分子晶體，所以SiCl4也是分子晶體，由于SiCl4的相對分子質(zhì)量比CCl4的相對分子質(zhì)量大，分子間作用力也應比CCl4的分子間作用力大，所以SiCl4的熔、沸點應比CCl4高，而CCl4在常溫常壓下是液體，所

12、以SiCl4在常溫、常壓下絕不是氣體。答案B第28頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()ANH3、HD、C10H8BPCl3、CO2、H2SO4CSO2、SiO2、P2O5DCCl4、Na2S、H2O2第29頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一解析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。答案B第30頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一1.分子晶體物理性質(zhì)的共同點(1)具有較低的熔點和沸點。(2)硬度很小。(3)在固態(tài)和熔

13、融態(tài)時都不導電。(4)一般極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。第31頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一2分子間作用力與分子晶體熔、沸點的關(guān)系(1)分子晶體要熔化、汽化都要克服分子間作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化、汽化時需要的能量就越多，物質(zhì)的熔點和沸點就越高。例如，氧氣分子間作用力比氮氣分子間作用力大，氧氣沸點(183)比氮氣沸點(196)高。(2)由于分子間作用力很弱，克服分子間作用力使物質(zhì)熔化、汽化所需要的能量較少，因此，分子晶體具有較低的熔點、沸點和較小的硬度。第32頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一(3)若分子晶體中分子之

14、間存在氫鍵，在熔化或汽化時同樣要破壞氫鍵，此時物質(zhì)的熔點要高得多。注意：對于組成和結(jié)構(gòu)相似晶體中不含氫鍵的物質(zhì)來說，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。第33頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一案例精析【例2】根據(jù)下列幾種物質(zhì)的熔點和沸點數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說法中，錯誤的是()ASiCl4的分子晶體B單質(zhì)B是原子晶體CAlCl3加熱能升華DMgCl2所含離子鍵的強度比NaCl大第34頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一注：AlCl3熔點在2.5105Pa條件下測定。NaClMgCl2AlCl3SiCl4單質(zhì)B熔點/81071019068

15、2300沸點7572500第35頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一解析三類不同的晶體由于形成晶體的粒子和粒子間的作用力不同，因而表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。原子晶體具有高的熔沸點，硬度大、不能導電。而離子晶體也具有較高的熔沸點、較大的硬度，在溶液中或熔化狀態(tài)下能導電。分子晶體熔、沸點低，硬度小、不導電，熔化時無化學鍵斷裂，據(jù)這些性質(zhì)可確定晶體類型。根據(jù)上述性質(zhì)特點及表中數(shù)據(jù)進行分析，NaCl的熔、沸點均比MgCl2高，所以NaCl晶體中的離子鍵應比MgCl2強，故D不正確。答案D第36頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一點評物質(zhì)的性質(zhì)是

16、由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定的，物質(zhì)的物理性質(zhì)是結(jié)構(gòu)特點的表現(xiàn)。如本題中的AlCl3，熔、沸點較低，易升華，這與離子晶體的性質(zhì)不符合，所以AlCl3并不是離子化合物，其晶體屬于分子晶體。第37頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一(1)右圖為固態(tài)CO2的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，通過觀察分析，可得出每個CO2分子周圍有_個與之緊鄰且等距的CO2分子。(2)試判斷：SiO2，CO2，CS2，這些晶體的熔點由高到低排列的順序是_(填相應物質(zhì)的編號)。(3)在一定溫度下，用X射線衍射法測得干冰晶胞的邊長a5.72108cm，該溫度下干冰的密度為多少？第38頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分

17、，星期一解析觀察CO2分子晶體結(jié)構(gòu)示意圖，以某一CO2分子為中心，在三維空間找出與之緊鄰且等距離的CO2分子。如以立方體頂點為例，與之緊鄰且等距離的CO2分子應為每一平面面心的CO2分子，在三維空間延伸共有12個。比較SiO2、CO2、CS2三種物質(zhì)熔點的高低順序有多種方法。例如，可利用常溫下三種物質(zhì)的狀態(tài)判斷，其熔點高低順序為SiO2CS2CO2。第39頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第40頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一第41頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一碳60足球烯的發(fā)現(xiàn)與應用簡介發(fā)現(xiàn)1985年，科學家用激光束照射

18、石墨得灰色氣體，用有機溶劑萃取得n200的大量簇分子，含60個碳的分子比較多。合成將幾十伏的電流電壓加在兩根碳棒上，當兩根碳棒距離很小時，就會產(chǎn)生電弧放電導致短路，產(chǎn)生的炭煙中含有大量的C60，再用有機溶劑萃取炭煙。第42頁，共47頁，2022年，5月20日，9點55分，星期一結(jié)構(gòu)籠狀分子，固態(tài)時是分子晶體，每個碳原子只跟相鄰的三個碳原子形成共價鍵，60個碳原子構(gòu)成球形，共32面體，包括12個五邊形，20個六邊形。俗稱“足球烯”。它可與稀有氣體“結(jié)親”，如將氦裝入籠中形成籠中分子。性質(zhì)C60摻雜鉀、銣等有超導性，超導起始溫度達到18K。北大和中科院合作制得Rb3C60，超導起始溫度高達28K，領(lǐng)先于世界先進水平。第43頁，共47頁，2022年，