(讲义)第3章 第2节 基础课时11 分子晶体-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(人教版2019)

第二节　分子晶体与共价晶体 基础课时11　分子晶体 1．结合常见的共价分子的实例，认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2．借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。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。 一、分子晶体及其结构特点 1．概念 只含分子的晶体。 2．粒子间的作用 分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2等 稀有气体 He、Ne、Ar等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．分子晶体的常见堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华 力、氢键 分子不采用密堆积， 每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分子晶体中只存在分子间作用力。 (×) (2)分子晶体熔化时共价键断裂。 (×) (3)分子晶体中氢键越强，分子越稳定。 (×) (4)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键。 (√) 二、两种典型的分子晶体的组成和结构 1．冰 (1)水分子之间的主要作用力是氢键，当然也存在范德华力。 (2)氢键有方向性，它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。 2．干冰 (1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 (2)①每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。 ②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。 　(双选)甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　) 甲烷晶胞 A．甲烷晶胞中的球只代表1个碳原子 B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子 BD　[题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个碳原子，A错误；由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子位于晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶点上的甲烷分子为8个晶胞所共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×＝12，B正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为8×＋6×＝4，D正确。] 三、分子晶体的物理性质 1．物理特性 (1)分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。 (2)一般是绝缘体，熔融状态不导电。 (3)溶解性符合“相似相溶规律”。 2．分子晶体熔、沸点高低的比较规律 (1)分子晶体中分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低。 (2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。 　SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推断，其中正确的是(　　) ①SiCl4晶体是分子晶体　②常温、常压下SiCl4是液体　③SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子　④SiCl4的熔点高于CCl4 A．只有①　 B．只有①② C．只有②③ D．全部 D　[我们熟悉的CCl4在常温下是液体，形成的晶体是分子晶体，而SiCl4的结构与CCl4相似，都是由极性键形成的非极性分子，故SiCl4形成的晶体也是分子晶体，由于相对分子质量SiCl4>CCl4，故SiCl4的熔点高于CCl4。] 探究分子晶体结构与物理性质的关系 材料1　冰山是极为宝贵的淡水资源，可惜目前人类还没有办法利用它们。冰山产生的速率在北冰洋为每年约2 800亿立方米，在南极为每年约18 000亿立方米。大多数冰山的比重为0.9，因此其质量的6/7在海面以下。冰山露出水面的一角仅仅是整座冰山的1/10。北冰洋的冰山高可达数十米，长可达一二百米，形状多样。南极冰山一般呈平板状，同北冰洋冰山相比，不仅数量多，而且体积巨大。 材料2　冰的结构和干冰的晶胞如图。 [问题1]　已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？ 提示：由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。 [问题2]　为什么冰融化为水时，密度增大？ 提示：在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体