3.2.1 分子晶体（精品学案）-2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练（人教版2019选择性必修2）

2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练（精品学案） 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 课程学习目标·学科核心素养 1.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养 2.能够从范德华力、氢键的特征、分析理解分子晶体的物理特性，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。微点注解——名师引领·新知学习 一．分子晶体的概念和性质 1．分子晶体的概念 只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。 2．分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3．常见的典型分子晶体 (1)所有非金属氢化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分非金属单质：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分非金属氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 4．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小。 (2)分子晶体不导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。 二．典型的分子晶体的结构和性质 1．分子晶体的结构特征 分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 范德华力 范德华力和氢键 空间特点 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数小于12个，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 2.常见分子晶体的结构分析 (1)冰晶体 ①结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。其结构可用下图表示。 ②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时，分子间距离加大，密度逐渐减小。 (2)干冰 ①结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C==O共价键，分子间存在范德华力，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)(如图所示)。 　 ②性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。 典例探究——重难释疑·科学施策 【典例1】下列关于分子晶体的说法不正确的是 A．分子晶体中含有分子 B．固态或熔融态时均能导电 C．分子间以分子间作用力相结合 D．熔、沸点一般比较低 【答案】B 【解析】 A．分子晶体是由分子构成的，A正确； B．固态或熔融态时，分子晶体既不电离也没有自由移动的电子，均不能导电，B错误； C．分子间以分子间作用力相结合，C正确； D．分子晶体的熔、沸点一般比较低，D正确。 故选：B。 【典例2】（2021·海南鑫源高级中学高二阶段练习）下列物质中，由极性分子结合而成的分子晶体是 A．SiO2 B．CaCl2 C．HCl D．CO2 【答案】C 【解析】 SiO2形成的是原子晶体（共价晶体），CaCl2形成的是离子晶体，HCl与CO2形成分子晶体，其中CO2是非极性分子，HCl是极性分子； 故本题选C。 【典例3】（2021·浙江·高二期中）下列说法正确的是 A．C4H10的两种同分异构体因为分子间作用力大小不同，因而沸点不同 B．H2O汽化成水蒸气、分解为H2和O2，都需要破坏共价键 C．CH4和CCl4中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构 D．葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物，它们的晶体都属于分子晶体 【答案】A 【解析】 A．分子间作用力大小直接影响分子晶体的熔沸点，A项正确； B．水汽化成水蒸气，只需要克服分子间作用力，不需要破坏共价键，B项错误； C．甲烷中H原子不是8电子稳定结构，C项错误； D．足球烯是一种单质，不属于化合物，D项错误； 答案选A。 【典例4】的分子结构与类似，对其作出如下推断，其中正确的是 ①晶体是分子晶体 ②常温常压下不是气体 ③的分子是由极性共价键形成的 ④的熔点高于 A．全部 B．只有①② C．只有②③ D．只有① 【答案】A 【解