3.2.1 分子晶体 -2023-2024学年高二化学同步教学讲与练（人教版2019选择性必修2）

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 课程标准 核心素养目标 1.能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。 2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒的堆积模型，并能用均摊法对晶胞进行分析。 1．宏观辨识与微观探析：通过研究分子晶体的结构与性质，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 2．证据推理和模型认知：通过典型分子晶体的晶胞模型来研究晶体内部的结构，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。 一、分子晶体的概念和性质 1．分子晶体的概念 只含 的晶体，或者分子间以 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 ：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分 ：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分 ：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 ，硬度 。 (2)分子晶体不导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“ ”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 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 形成晶体。由于氢键具有一定的 ，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4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 。 (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 ，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 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 不存在氢键，密度比冰的高。 探究一　分子晶体熔、沸点高低的判断 例1.如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心)，下列有关该晶体的说法正确的是(　　) A．该晶体与HI的晶体类型不同 B．该晶体熔化时只需要破坏共价键 C．SiH4分子的稳定性强于甲烷 D．每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有12个 1.分子晶体的判断方法 (1)依据物质的类别判断 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 (2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断 组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。 (3)依据物质的性质判断 分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。 2．分子晶体熔、沸点高低的判断 (1)组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。 (2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。 (3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 (4)对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。 (5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高