2023-2024學(xué)年蘇教版選擇性必修2 專題3　第4單元　課時(shí)2　分子晶體 學(xué)案

課時(shí)2分子晶體1.能辨識(shí)常見的分子晶體，了解分子晶體中構(gòu)成微粒之間的作用。2.借助分子晶體等模型認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能利用均攤法對(duì)晶胞進(jìn)行計(jì)算。3.知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。4.了解石墨晶體的結(jié)構(gòu)，會(huì)比較不同類型晶體的熔、沸點(diǎn)。[學(xué)生用書P80]eq\a\vs4\al(活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)分子晶體)下圖是干冰分子晶體的結(jié)構(gòu)模型：干冰分子晶體的結(jié)構(gòu)模型1.構(gòu)成干冰晶體的微粒是什么？分子中微粒間的作用力是什么？【答案】構(gòu)成干冰晶體的微粒是CO2分子，微粒間的相互作用力是分子間作用力(范德華力)。2.分析干冰晶體結(jié)構(gòu)，每個(gè)干冰分子晶體的晶胞中，CO2分子周圍離該分子最近且距離相等的CO2分子有幾個(gè)？每個(gè)晶胞中有幾個(gè)CO2分子？【答案】每個(gè)CO2分子周圍離該分子最近且距離相等的CO2分子有12個(gè)，每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子。3.下圖是幾種常見的分子晶體：?jiǎn)钨|(zhì)碘干冰冰晶胞或結(jié)構(gòu)模型(長(zhǎng)方體)(立方體)微粒間作用力范德華力范德華力范德華力和氫鍵晶胞微粒數(shù)44—什么是分子晶體？構(gòu)成分子晶體的微粒是什么？微粒間的作用力是什么？【答案】分子晶體是分子通過分子間作用力構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)。構(gòu)成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力為分子間作用力(范德華力和氫鍵)。4.討論分子晶體有哪些共同的物理性質(zhì)？為什么？【答案】分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。這是因?yàn)樾纬煞肿泳w的分子間作用力較弱。5.影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素有哪些？【答案】(1)分子晶體的熔、沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，一般隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，范德華力也增大，熔、沸點(diǎn)升高，如I2>Br2>Cl2>F2。(2)有氫鍵的分子晶體，還要考慮氫鍵的強(qiáng)弱。例如：H2O與H2S相比，H2O的沸點(diǎn)比H2S的高，因?yàn)镠2O分子間有氫鍵，H2S分子間只有范德華力，而氫鍵比范德華力強(qiáng)。6.碳、硅為同主族元素，氧化物二氧化碳、二氧化硅都可以形成晶體，它們的晶體物理性質(zhì)相差很大，干冰易升華，二氧化硅的熔點(diǎn)很高，為什么？二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)模型【答案】二氧化碳形成的晶體即干冰，屬于分子晶體，氣化時(shí)只破壞較弱的范德華力，而二氧化硅晶體屬于共價(jià)晶體，熔化時(shí)需破壞較強(qiáng)的共價(jià)鍵，所以物理性質(zhì)相差大。eq\a\vs4\al(活動(dòng)二：討論晶體類型與物質(zhì)類型的關(guān)系)以共價(jià)鍵結(jié)合的物質(zhì)，除金剛石、晶體硅、二氧化硅等__空間網(wǎng)狀__結(jié)構(gòu)的物質(zhì)屬于__共價(jià)__晶體外，其他多數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬元素組成的無機(jī)化合物以及絕大多數(shù)有機(jī)化合物形成的晶體屬于__分子__晶體。eq\a\vs4\al(活動(dòng)三：拓展視野——了解石墨晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì))金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型1.分析上圖，石墨晶體有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？【答案】石墨晶體是一種二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在石墨的二維結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，每個(gè)碳原子以C—C鍵與3個(gè)碳原子結(jié)合，形成六元環(huán)層。2.為什么石墨晶體是一種混合晶體？【答案】石墨晶體中，層內(nèi)原子間通過共價(jià)鍵結(jié)合，層間為分子間作用力，所以屬于混合晶體。3.閱讀教材，分析石墨的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論石墨為什么能導(dǎo)電？導(dǎo)電為什么具有方向性？討論石墨為什么有良好的潤(rùn)滑性？【答案】石墨晶體中層內(nèi)存在大π鍵，其中的電子可在整個(gè)層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，可以沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，因而石墨具有導(dǎo)電性。但由于相鄰碳原子層之間相隔較遠(yuǎn)，電子不能從一層跳躍到另一層，因此石墨的導(dǎo)電性具有一定的方向性。由于石墨晶體層間是以分子間作用力相結(jié)合的，在外力的作用下，石墨晶體中層與層之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而具有良好的潤(rùn)滑性。eq\a\vs4\al(活動(dòng)四：了解晶體的共性與個(gè)性)關(guān)注共性與個(gè)性的結(jié)合，是研究各類晶體重要的思想方法。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)均是由原子、離子或分子按周期性規(guī)律重復(fù)排列組成的。研究晶體類型可通過研究能夠反映晶體結(jié)構(gòu)特征的基本重復(fù)單位——晶胞來進(jìn)行。不同晶體具有哪些共性？【答案】不同的晶體具有以下共性：(1)晶體物質(zhì)各個(gè)部分的宏觀性質(zhì)總是相同的，例如具有相同的密度、相同的化學(xué)組成等。(2)晶體總能自發(fā)地形成多面體外形。(3)晶體都具有確定的熔點(diǎn)。[學(xué)生用書P83]1.(2020·呂叔湘中學(xué)診斷考試)下列各組晶體中，化學(xué)鍵種類和晶體類型都相同的是()A.SO2與SiO2B.NaCl與HClC.CO2與H2OD.CCl4與KCl【解析】SO2與SiO2中都只含極性共價(jià)鍵，但SO2為分子晶體而SiO2為共價(jià)晶體，A不符合題意；NaCl中只含離子鍵，NaCl為離子晶體，而HCl中只含共價(jià)鍵，HCl為分子晶體，B不符合題意；CO2與H2O中都只含極性共價(jià)鍵、都是分子晶體，C符合題意；CCl4中只含極性共價(jià)鍵，CCl4為分子晶體，而KCl中只含離子鍵，KCl為離子晶體，D不符合題意。【答案】C2.(2022·南通海門區(qū)高三二診)工業(yè)上通過Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2AlN＋3CO可制得高溫陶瓷材料AlN。下列說法正確的是()A.N2的電子式為eq\o\al(·,·)eq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)B.AlN是分子晶體C.27Al用原子中的中子數(shù)為14D.基態(tài)氮原子軌道表示式為【解析】N原子最外層有5個(gè)電子，2個(gè)N原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，使物質(zhì)分子中每個(gè)原子都達(dá)到最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故N2的電子式為eq\o\al(·,·)N??Neq\o\al(·,·)，A錯(cuò)誤；AlN是高溫陶瓷材料，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)很高，說明AlN的存在狀態(tài)是共價(jià)晶體，而不是熔、沸點(diǎn)比較低的分子晶體，B錯(cuò)誤；Al是13號(hào)元素，原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)是13，27Al的中子數(shù)為27－13＝14，C正確；原子核外電子總是盡可能成單排列，而且自旋方向相同，這樣排布使原子的能量最低，故基態(tài)氮原子軌道表示式為eq\o(\s\up7(),\s\do5(1s2s2p))，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾3.(2022·啟東高三質(zhì)量監(jiān)測(cè))鈦有“二十一世紀(jì)的金屬”“全能金屬”“現(xiàn)代金屬”的美稱。鎂與熔融的四氯化鈦反應(yīng)可制取鈦：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgCl2＋Ti。下列說法正確的是()A.基態(tài)Ti原子的外圍電子排布式：3d4B.Cl－結(jié)構(gòu)示意圖：C.MgCl2的電子式：[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－Mg2＋[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－D.TiCl4熔點(diǎn)是－25℃，沸點(diǎn)是136.4℃，可溶于苯和CCl4，該晶體屬于離子晶體【解析】鈦是22號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，則其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d24s2，A錯(cuò)誤；Cl－結(jié)構(gòu)示意圖為，B錯(cuò)誤；MgCl2是離子化合物，其電子式為[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－Mg2＋[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－，C正確；TiCl4熔、沸點(diǎn)低，可溶于苯和CCl4，由此可判斷TiCl4是由共價(jià)鍵結(jié)合形成的分子，晶體類型為分子晶體，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾4.下表所列物質(zhì)晶體的類型全部正確的一組是()晶體類型選項(xiàng)共價(jià)晶體離子晶體分子晶體A氮化硅磷酸單質(zhì)硫B單晶硅碳酸氫銨水銀C金剛石燒堿冰D鐵尿素冰醋酸【解析】磷酸的構(gòu)成微粒是分子，所以磷酸屬于分子晶體，A錯(cuò)誤；單晶硅的構(gòu)成微粒是原子，所以屬于共價(jià)晶體，碳酸氫銨的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，所以屬于離子晶體，水銀的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，屬于金屬晶體，B錯(cuò)誤；金剛石的構(gòu)成微粒是原子，屬于共價(jià)晶體，燒堿的構(gòu)成微粒是陰、陽離子，屬于離子晶體，冰的構(gòu)成微粒是分子，屬于分子晶體，C正確；鐵的構(gòu)成微粒是金屬陽離子和自由電子，屬于金屬晶體，尿素的構(gòu)成微粒是分子，屬于分子晶體，冰醋酸的構(gòu)成微粒是分子，屬于分子晶體，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾5.(2021·吳江汾湖高級(jí)中學(xué)質(zhì)檢)下列各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型相同、晶體類型也相同的是()A.CO2、SiO2B.C2H5OH、NaOHC.NH4Cl、NaClD.N2、HNO3【解析】CO2只含共價(jià)鍵，是分子晶體，SiO2只含共價(jià)鍵，是共價(jià)晶體，A不符合題意；C2H5OH只含共價(jià)鍵，是分子晶體，NaOH既含離子鍵又含共價(jià)鍵，是離子晶體，B不符合題意；NH4Cl既含離子鍵又含共價(jià)鍵，是離子晶體，NaCl只含離子鍵，是離子晶體，C不符合題意；N2和HNO3都只含共價(jià)鍵，都是分子晶體，D符合題意?！敬鸢浮緿6.下列各物質(zhì)所形成的晶體中，屬于分子晶體且分子內(nèi)只含極性共價(jià)鍵的是()A.CO2B.O2C.NH4ClD.Ar【解析】固體CO2(干冰)是分子晶體，分子內(nèi)只有極性鍵，A符合題意；O2屬于分子晶體，但O2中只有非極性共價(jià)鍵，B不符合題意；NH4Cl由NHeq\o\al(＋,4)和Cl－組成，是離子化合物，其形成的晶體不屬于分子晶體，C不符合題意；Ar原子間沒有共價(jià)鍵，D不符合題意?！敬鸢浮緼7.(2021·南京期中)我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)石墨烯具有非常規(guī)超導(dǎo)性能。石墨烯是僅由一層碳原子構(gòu)成的新型材料。下列有關(guān)石墨烯的說法不正確的是()A.由碳元素組成B.與石墨互為同位素C.完全燃燒生成二氧化碳D.碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合【解析】石墨烯只含碳元素，所以是由碳元素組成，A正確；石墨烯與石墨均是碳元素形成的單質(zhì)，應(yīng)是互為同素異形體的關(guān)系，而同位素是同一元素不同原子間的互稱，B錯(cuò)誤；石墨烯由碳元素組成，完全燃燒生成二氧化碳，C正確；石墨烯是由一層碳原子構(gòu)成的，碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，D正確?！敬鸢浮緽8.(2021·東臺(tái)質(zhì)檢)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種分子，它具有空心的類似足球的結(jié)構(gòu)，分子式為C60，下列說法正確的是()A.C60是共價(jià)晶體B.C60和石墨都是碳的同素異形體C.C60中雖然沒有化學(xué)鍵，但固體為分子晶體D.C60相對(duì)分子質(zhì)量為720g·mol－1【解析】C60是分子晶體，A錯(cuò)誤；C60和石墨是碳的同素異形體，B正確；C60中存在共價(jià)鍵，是分子晶體，C錯(cuò)誤；C60相對(duì)分子質(zhì)量是720，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽9.下表列出了有關(guān)晶體的說法，其中有錯(cuò)誤的是()選項(xiàng)晶體名稱組成的晶體微粒晶體內(nèi)存在的結(jié)合力A碘化鉀陰、陽離子離子鍵B干冰分子范德華力C氖原子共價(jià)鍵D二氧化硅原子共價(jià)鍵【解析】碘化鉀為離子晶體，組成微粒為離子，組成晶體粒子間的結(jié)合力為離子鍵，A正確；干冰為分子晶體，組成微粒為分子，分子之間的結(jié)合力為范德華力，也叫作分子間作用力，B正確；氖晶體屬于分子晶體，其晶體內(nèi)存在的作用力為范德華力，不是共價(jià)鍵，C錯(cuò)誤；二氧化硅為共價(jià)晶體，組成微粒為原子，組成晶體粒子間的結(jié)合力為共價(jià)鍵，D正確?！敬鸢浮緾10.(2021·禮嘉中學(xué)階段調(diào)研)下列說法正確的有()①分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，都具有分子密堆積的特征②冰融化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂③分子晶體在干燥或熔融時(shí)，均能導(dǎo)電④分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點(diǎn)越高⑤分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子晶體的熔點(diǎn)一定越高⑥分子晶體的熔、沸點(diǎn)一般比較低⑦分子晶體中，分子間以分子間作用力相結(jié)合，分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定A.2項(xiàng)B.3項(xiàng)C.4項(xiàng)D.5項(xiàng)【解析】分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，但只含有分子間作用力的分子晶體具有分子密堆積的特征，含有氫鍵的分子晶體不是密堆積，①錯(cuò)誤；冰融化克服氫鍵，屬于物理變化，水分子中H—O鍵沒有斷裂，②錯(cuò)誤；分子晶體在干燥或熔融時(shí)，均不能導(dǎo)電，③錯(cuò)誤；分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔、沸點(diǎn)越高，④正確；分子晶體熔化時(shí)破壞分子間作用力，不破壞分子內(nèi)共價(jià)鍵，即說明分子內(nèi)共價(jià)鍵鍵能大小與該分子晶體的熔點(diǎn)高低無關(guān)，⑤錯(cuò)誤；分子晶體熔化時(shí)破壞分子間作用力，而分子間作用力一般較弱，導(dǎo)致其熔、沸點(diǎn)較低，⑥正確；分子的穩(wěn)定性與分子間作用力無關(guān)，穩(wěn)定性屬于化學(xué)性質(zhì)，分子間作用力影響物理性質(zhì)，⑦錯(cuò)誤；只有④⑥正確，故選A?！敬鸢浮緼11.有A、B、C三種晶體，分別由H、C、Na、Cl四種元素中的一種或幾種組成，對(duì)這三種晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表：序號(hào)熔點(diǎn)/℃硬度水溶性導(dǎo)電性水溶液與Ag＋反應(yīng)A811較大易溶水溶液或熔融導(dǎo)電白色沉淀B3500很大不溶不導(dǎo)電不反應(yīng)C－114.2很小易溶液態(tài)不導(dǎo)電白色沉淀(1)晶體的化學(xué)式分別為A__NaCl__、B__C__、C__HCl__。(2)晶體的類型分別是A__離子晶體__、B__共價(jià)晶體__、C__分子晶體__。(3)晶體中微粒間作用力分別是A__離子鍵__、B__共價(jià)鍵__、C__范德華力__?！窘馕觥扛鶕?jù)A、B、C所述晶體的性質(zhì)可知，A為離子晶體，只能為NaCl，微粒間的作用力為離子鍵；B應(yīng)為共價(jià)晶體，只能為金剛石，微粒間的作用力為共價(jià)鍵；C應(yīng)為分子晶體，且易溶于水，只能為HCl，微粒間的作用力為范德華力。12.(2021·蘇州大學(xué)附屬中學(xué)質(zhì)檢)(1)現(xiàn)有下列物質(zhì)：①Cl2、②Na2O2、③NaOH、④HCl、⑤H2O2