【高中化學(xué)】分子晶體【 第一課時(shí)】2022-2023學(xué)年高二化學(xué)同步課件（人教版2019選擇性必修二）

第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體（第一課時(shí)）分子晶體請(qǐng)判斷下列固體是否屬于晶體？并說(shuō)明理由。雪花食鹽鉆石玻璃晶體晶體晶體非晶體分子晶體離子晶體共價(jià)晶體【思考與討論】問(wèn)題1從組成粒子和粒子間相互作用的角度分析

以下四種晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是什么？【思考與討論】碘(I2)干冰(CO2)碳60(C60)冰(H2O)組成粒子粒子間相互作用：分子：范德華力及氫鍵分子晶體1.概念：如：I2、H2O、NH3、H3PO4、乙醇等在固態(tài)時(shí)都是分子晶體。分子晶體構(gòu)成粒子分子分子間分子內(nèi)共價(jià)鍵一、分子晶體只含分子的晶體叫做分子晶體。（稀有氣體除外）分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)作用力→下列晶體是否屬于分子晶體？√√√√√╳╳H2S、O2、SO2、H2SO4、乙醇、

He、NaCl、Cu、SiO2、C(金剛石)

判斷√╳╳①所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX②部分非金屬單質(zhì):X2、O2、H2、S8、P4、C60

③部分非金屬氧化物:CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10④幾乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等⑤絕大多數(shù)有機(jī)物：乙醇、冰醋酸、蔗糖、蛋白質(zhì)、尿素等2、典型的分子晶體：例外：金剛石、晶體硅等例外：SiO2等⑥稀有氣體為單原子分子，固態(tài)時(shí)為分子晶體→晶體是由內(nèi)部微粒(原子、離子或分子)在三維空間里呈周期性重復(fù)排列而構(gòu)成的具有規(guī)則幾何外形的固體。那么構(gòu)成分子晶體的內(nèi)部微粒——分子，是以怎樣的方式有序排列的呢？密堆積——密堆積指的是晶體中原子或分子的排列方式一維堆積

球成線

二維堆積

線成面三維堆積

面成體密堆積方式心對(duì)心心對(duì)空非最密堆積最密堆積資料鏈接(分子間空隙更小)→微觀粒子總是趨向于能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)?！陶J(rèn)識(shí)CO2晶體→分析干冰晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)CO2分子周圍距離最近緊密相鄰的CO2分子共有

個(gè)？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子抽象成質(zhì)點(diǎn)干冰的晶胞面心立方最密堆積認(rèn)識(shí)CO2晶體→分析干冰晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)CO2分子周圍距離最近緊密相鄰的CO2分子共有

個(gè)？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子抽象成質(zhì)點(diǎn)干冰的晶胞面心立方最密堆積xyza01認(rèn)識(shí)CO2晶體→分析干冰晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)CO2分子周圍距離最近緊密相鄰的CO2分子共有

個(gè)？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子抽象成質(zhì)點(diǎn)干冰的晶胞面心立方最密堆積xyza4123認(rèn)識(shí)CO2晶體→分析干冰晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)CO2分子周圍距離最近緊密相鄰的CO2分子共有

個(gè)？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子抽象成質(zhì)點(diǎn)干冰的晶胞面心立方最密堆積xyza1234認(rèn)識(shí)CO2晶體→分析干冰晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)CO2分子周圍距離最近緊密相鄰的CO2分子共有

個(gè)？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子抽象成質(zhì)點(diǎn)干冰的晶胞面心立方最密堆積xyza123412中心中心3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征→每個(gè)CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有

個(gè)12①干冰中的CO2分子間只存在

，不存在

。②干冰晶胞是一種面心立方結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中均攤

個(gè)CO2分子③每個(gè)CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為

個(gè)。412范德華力氫鍵

用途：干冰在常壓下極易升華，在工業(yè)上廣泛用作制冷劑。3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征總結(jié)：干冰晶體的結(jié)構(gòu)特征④觀察分析，有___種取向不同的CO2分子。頂角一種取向，三對(duì)平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。4只有范德華力→分子密堆積氧(O2)的晶體結(jié)構(gòu)碳60的晶胞→是否所有分子晶體的分子周圍與其緊鄰且等距的分子都是12個(gè)？Δ均為面心立方晶胞碘晶體晶胞分子周圍與其緊鄰且等距的分子都是12個(gè)心對(duì)空否3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)冰晶體雪花生長(zhǎng)圖（來(lái)自美國(guó)加州理工的Libbrecht研究組的“錄像”）請(qǐng)畫(huà)出下圖1中水分子直接相連的氫鍵？3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)冰晶體氫鍵：0.177nm每個(gè)H2O周圍緊密相鄰的H2O只有4個(gè)3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)冰晶體同為分子晶體，但干冰中CO2的配位數(shù)大于冰中水分子的配位數(shù)，原因是

？正四面體3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)冰晶體思考：冰晶體中有氫鍵→分子非密堆積1個(gè)分子周圍最鄰近的分子數(shù)目氫鍵具有方向性和飽和性3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征認(rèn)識(shí)冰晶體冰的晶體結(jié)構(gòu)冰晶體中有氫鍵→分子非密堆積①水分子之間的作用力有

,且主要是

。②由于氫鍵具有

,使四面體中心的每個(gè)水分子與

個(gè)相鄰的水分子相互吸引。4范德華力、氫鍵氫鍵方向性→冰的硬度和干冰相似，而熔點(diǎn)比干冰的熔點(diǎn)高得多。3.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征總結(jié)：冰晶體的結(jié)構(gòu)特征③水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成__mol“氫鍵”2為什么干冰的熔沸點(diǎn)比冰低，而密度卻比冰大？由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰分子，∴密度比冰的高?！舅伎寂c討論】1冰存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力，∴干冰的熔沸點(diǎn)比冰低。干冰：密堆積冰：非密堆積→結(jié)合冰的結(jié)構(gòu)解釋，為何水凝結(jié)成冰后密度減??？→氫鍵具有方向性，迫使在四面體中心的水分子與位于四面體頂角的四個(gè)水分子吸引，水分子間留有相當(dāng)大的空隙，空間利用率低，密度減小?！舅伎寂c討論】2→當(dāng)冰剛剛?cè)诨梢簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過(guò)4℃時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度逐漸減小。所以4℃時(shí)水的密度最大?！鸀槭裁此?℃時(shí)的密度最大？冰融化，分子間空隙減小【思考與討論】3①分子間只有范德華力→分子非密堆積（每個(gè)分子周圍緊鄰的分子少于12個(gè)）②分子間存在氫鍵總結(jié)：分子晶體的結(jié)構(gòu)特征→分子密堆積（每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子）

如：C60、干冰、O2如：HF、NH3、冰(每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子)。③分子晶體中存在單個(gè)分子，化學(xué)式代表真實(shí)的分子組成。P79硫化氫和水分子結(jié)構(gòu)相似，但硫化氫晶體中，一個(gè)硫化氫分子周圍有12個(gè)緊鄰分子，而冰中一個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰分子，為什么？提示H2S晶體中只存在范德華力，屬于分子密堆積，而冰中主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。思考與討論1．下列物質(zhì)形成的晶體中，屬于分子晶體的是(

)A．CCl4 B．NaOHC．金剛石

D．KCl應(yīng)用體驗(yàn)AA.冰晶胞內(nèi)水分子間以共價(jià)鍵結(jié)合B.每個(gè)冰晶胞平均含有4個(gè)水分子C.水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種D.已知冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol－1，而常見(jiàn)的冰的熔化熱為336J·g－1，這說(shuō)明冰變成水，氫鍵部分被破壞(假設(shè)熔化熱全部用于破壞氫鍵)2.冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)應(yīng)用體驗(yàn)D氫鍵4＋1/8×8＋6×1/2＝8氫鍵不屬于化學(xué)鍵1mol冰中含有2mol氫鍵，全部氫鍵能量為37KJ即6.05kJ·mol－13．科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，世界上沒(méi)有兩片雪花的形狀是完全相同的，如圖為其中兩種。不同雪花中水分子(

)應(yīng)用體驗(yàn)BA．?dāng)?shù)目都是相同的 B．?dāng)?shù)目都是巨大的C．空間排列方式相同 D．化學(xué)性質(zhì)不相同分子晶體氧氣氮?dú)獍琢姿埸c(diǎn)/℃-218.3-210.144.20分子晶體硫化氫甲烷乙酸尿素熔點(diǎn)/℃-85.6-18216.6132.7表3-2某些分子晶體的熔點(diǎn)分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，歸納分子晶體的物理性質(zhì)，并說(shuō)明原因。4.分子晶體的物理特性課本P78→較低的熔點(diǎn)(1)分子晶體具有較低的熔、沸點(diǎn)和較小的硬度。(2)分子晶體不導(dǎo)電。4.分子晶體的物理特性分子晶體熔化時(shí)要破壞分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點(diǎn)一般較低，部分分子晶體易升華(如干冰、碘、紅磷、萘等)，且硬度較小。

分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下均不存在自由移動(dòng)的離子或自由電子，因而分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)下都不能導(dǎo)電。有些分子晶體的水溶液能導(dǎo)電，如HI、乙酸等。(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律4.分子晶體的物理特性→H2O是極性溶劑，SO2、H2S、HBr等都是極性分子，它們?cè)谒械娜芙舛缺萅2、O2、CH4等非極性分子在水中的溶解度大。→苯、CCl4是非極性溶劑，則Br2、I2等非極性分子易溶于其中，而水則不溶于苯和CCl4中。①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)(且不含氫鍵的分子晶體),相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。②相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近，極性分子的范德華力大，熔沸點(diǎn)高。分子晶體熔沸點(diǎn)的比較規(guī)律如：O2>N2，HI>HBr>HCl。如：CO>N2③含有分子間氫鍵的分子晶體，熔沸點(diǎn)較高。如：H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3

⑤在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越低。

如沸點(diǎn)：正戊烷>異戊烷>新戊烷；

分子晶體熔沸點(diǎn)的比較規(guī)律④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，C2H5CI>CH3CI，

CH3COOH>HCOOH。⑥芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照“鄰位>間位>對(duì)位”的順序。天然氣水合物——一種潛在的能源20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量天然氣水合物晶體。其主要?dú)怏w成分是甲烷，稱甲烷水合物，外形像冰，在常溫常壓下會(huì)迅速分解釋放出甲烷又稱“可燃冰”。P80頁(yè)“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)”理想可燃冰化學(xué)式8CH4.46H2O，水分子通過(guò)氫鍵形成四邊形、五邊形或六邊形，進(jìn)而形成籠狀多面體。分子晶體冰性質(zhì)熔點(diǎn)低硬度小不導(dǎo)電分子分子間作用力影響因素氫鍵范德華力類型分子密堆積分子非密堆積干冰、碘、C60【課堂小結(jié)】（每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子）1．下列說(shuō)法中正確的是(

)A．分子間的作用力越大，分子越穩(wěn)定B．分子間的作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高C．相對(duì)分子質(zhì)量越大，其分子間的作用力越大D．分子間只存在范德華力B2．下列現(xiàn)象中，不能用“相似相溶”規(guī)律解釋的是(

)A.乙醇與水以任意比例互溶B.用純堿洗滌油脂C.氨易溶于水D.用苯將溴水中的溴萃取出來(lái)B乙醇與水分子均為極性分子，且二者可形成氫鍵Na2CO3水解使溶液顯堿性，油脂在堿性條件下水解NH3與H2O均是極性分子，且二者能形成分子間氫鍵.苯與Br2均為非極性分子3．下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)與氫鍵無(wú)關(guān)的是(

)A．乙醇的沸點(diǎn)B．乙醇在水中的溶解度C．氫化鎂的熔點(diǎn)D．DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)C4.已知氯化鋁易溶于苯和乙醚，其熔點(diǎn)為190℃，則下列說(shuō)法不正確的是(

)A．氯化鋁是電解質(zhì) B．固態(tài)氯化鋁是分子晶體C．氯化鋁是極性分子 D．氯化鋁是非極性分子C解析由“相似相溶”規(guī)律可推知AlCl3為非極性分子5．對(duì)于足球烯C60的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是(

)A．是分子晶體B．含有非極性共價(jià)鍵C．存在同素異形體D．結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D6．下列關(guān)于分子晶體的說(shuō)法正確的是(

)A．分子晶體中的共價(jià)鍵有方向性，而分子間作用力無(wú)方向性B．在分子晶體中一定存在氫鍵C．冰和Br2都是分子晶體D．稀有氣體不能形成分子晶體C7．下列分子晶體：①HCl、②HBr、③HI、④CO、⑤N2、⑥H2的熔點(diǎn)由高到低的順序是(

)A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①C8．德、俄兩國(guó)化學(xué)家共同宣布，在高壓下氮?dú)鈺?huì)發(fā)生聚合得到一種低熔點(diǎn)物質(zhì)——高聚氮，這種高聚氮的氮氮鍵比N2分子中的氮氮三鍵要弱得多。下列有關(guān)高聚氮的說(shuō)法不正確的是(

)A．高聚氮晶體屬于分子晶體B．高聚氮是一種單質(zhì)C．高聚氮的沸點(diǎn)高于氮?dú)釪．高聚氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)馐茄趸€原反應(yīng)D9.支持固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)為A.氮原子不能形成陽(yáng)離子

B.銨離子不能單獨(dú)存在C.常溫下氨是氣態(tài)物質(zhì)

D.氨極易溶于水C10.AB型物質(zhì)形成的晶體多種多樣，下列圖示的幾種結(jié)構(gòu)中最有可能是分子晶體的是(

)CA．①②③④

B．②③⑤⑥C．②③

D．①④⑤⑥解析:①、④、⑤、⑥構(gòu)成的晶體為一維、二維或三維空間結(jié)構(gòu)，且在空間中微粒通過(guò)化學(xué)鍵連接，故它們不可能是分子晶體；而②、③都不能再以化學(xué)鍵與其他原子結(jié)合，故可能為分子晶體。11.近年來(lái)，科學(xué)家合成一系列具有獨(dú)特化學(xué)特性的氫鋁化合物(AlH3)n。已知，最簡(jiǎn)單的氫鋁化合物Al2H6的球棍模型如圖所示，它的熔點(diǎn)為150℃，燃燒熱極高。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)DA.Al2H6在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體B.Al2H6在空氣中完全燃燒，產(chǎn)物為氧化鋁和水C.氫鋁化合物可能成為未來(lái)的儲(chǔ)氫材料和火箭燃料D.氫鋁化合物中可能存在組成為AlnH2n＋2的一系列物質(zhì)(n為正整數(shù))→Al2H6的熔點(diǎn)為150℃，推出Al2H6為分子晶體

→化合價(jià)的代數(shù)和為0，在AlnH2n＋2中，(＋3)×n＋[(－1)×(2n＋2)]＝0，則有3n＝2n＋2，故n只能等于212．下列性質(zhì)符合分子晶體特點(diǎn)的是(

)①熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電②熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電③能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃④熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97g·cm－3A．①④B．②③

C．①②D．②④B√√13．某研究所合成了一種球形分子，它的分子式為C60Si60，其結(jié)構(gòu)中包含有C60和Si60結(jié)構(gòu)。下列對(duì)該分子的敘述中正確的是(

)A．分子中Si60被包裹在C60里面B．形成的晶體屬于分子晶體C．其摩爾質(zhì)量為2400D．熔點(diǎn)高、硬度大硅的原子半徑比碳大，所以化合物C60Si60，外層球殼為Si60該晶體是由分子構(gòu)成的，屬于分子晶體2400g·mol－1該物質(zhì)是分子晶體，熔點(diǎn)低，硬度小D14.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(guò)氫鍵相連(如圖所示)。