第3章 第2节 第3课时 分子晶体 晶体结构的复杂性（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

不同聚集状态的物质与性质 第3章 第2节　共价键与分子的空间结构 第3课时　分子晶体　晶体结构的复杂性 课程内容标准 1.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。 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。 3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 一、分子晶体 1．概念：分子间通过________________相结合形成的晶体。 2．微粒间作用：分子晶体中相邻的分子间以________________相互吸引。 分子间作用力 课前预习案 分子间作用力 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有________________ H2O、NH3、CH4等 部分______________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等 部分________________ CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的______ HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数__________ 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 4.碘晶体及其结构 碘晶体的晶胞是一个________体，除了每个顶点有一个碘分子外，每个面上还有一个碘分子。 长方 [提醒]　氯单质、溴单质的晶体结构与碘晶体的结构非常类似，只是晶胞的大小不同。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 5．干冰晶体及其结构 干冰的晶胞为________体，干冰常用作制冷剂。 6．分子晶体熔点的变化规律 (1)分子晶体在熔化时，破坏的是________________，其强弱是影响熔点的主要因素。 (2)组成和结构相似且晶体中没有氢键的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力________，熔点________。 立方 分子间作用力 增强 升高 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 7．冰 (1)水分子之间的主要作用力是________，当然也存在____________。 (2)________有方向性，它的存在迫使在______________的每个水分子与______________方向的_____个相邻水分子互相吸引。 氢键 范德华力 氢键 四面体中心 四面体顶角 4 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 8．分子晶体的堆积方式 (1)典型的分子晶体是指有限数目的原子以共价键结合为分子后，这些分子再通过________________结合形成晶体。 (2)一般来说，分子在无方向性的分子间作用力的作用下堆积时，尽可能利用空间紧密地堆积在一起。 (3)______________、______________以及____________是否存在氢键等，都会影响分子的堆积方式。 分子间作用力 分子的形状 分子的极性 分子之间 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 二、晶体结构的复杂性 1．石墨晶体模型 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 2．结构特点——层状结构 (1)同层内碳原子采取sp2杂化，与邻近的三个碳原子以共价键(σ键)结合，形成无限的__________________结构。 (2)每个碳原子有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面，并含有一个未成对电子，能够形成遍及整个平面的大π键。这是石墨沿层的平行方向导电性强的原因。 3．晶体类型：石墨晶体中，既有__________，又有__________和____________，属于____________。 六边形平面网状 共价键 金属键 范德华力 混合晶体 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 4．晶体结构复杂性的原因 (1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同微粒间作用。 (2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是，原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。 (3)由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)分子晶体内只有分子间作用力。(　　) (2)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。(　　) (3)分子晶体中分子间氢键越强，分子越稳定。(　　) (4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。(　　) (5)石墨为混合晶体，因层间存在分子间作用力，故熔点低于金刚石。(　　) × × × × × 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 2．下列有关分子晶体的说法中正确的是(　　) A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定为分子密堆积 答案　B 解析　稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误。分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误。只有只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D项也是错误的。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 3．(1)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 (2)下图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形，试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻的CO2分子；该结构单元平均占有________个CO2分子。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 解析　(1)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。 答案　(1)低　(2)12　4 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 学习任务一　分子晶体及判断方法 课堂探究案 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 1．观察上面碘晶体、干冰晶体，思考组成分子晶体的微粒是什么？ 提示　分子晶体是由分子组成的。 2．怎样判断一种晶体是否属于分子晶体？ 提示　依据物质的类别判断；依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断；依据物质的性质判断。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。 (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，粒子间作用是分子间作用力。 (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。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 1．下列物质中，属于分子晶体的是(　　) ①二氧化硅　②碘　③食盐　④蔗糖　⑤磷酸 A．②④⑤　　　　 B．①②④ C．②③④⑤ D．①②③⑤ 答案　A 解析　由常见分子晶体对应的物质类别可知：碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 2．某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下： 根据这些数据分析，属于分子晶体的是(　　) A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D．全部 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 －68 782 沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 答案　B 解析　由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较少，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确，A、C、D三项错误。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L (1)根据晶胞示意图计算每个冰晶胞平均占有几个水分子？ 提示　8个。 (2)冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是什么？ 提示　碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 学习任务二　探究典型的混合型晶体——石墨 阅读教材相关内容，思考并回答下列问题。 1．石墨晶体中存在哪些作用力？为什么说石墨是混合型晶体？ 提示　石墨晶体中层内碳原子间以共价键形成平面六元并环结构，类似共价晶体；层间以分子间作用力结合，类似分子晶体，所以石墨属于混合型晶体。 2．为什么石墨具有导电性？ 提示　石墨晶体中p轨道相互平行而且相互重叠，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，因此石墨具有导电性。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 石墨的性质 (1)导电性、导热性：石墨晶体中，形成大π键的电子可以在整个碳原子平面上运动，比较自由，相当于金属中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。 (2)润滑性：石墨层间作用力为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性，因而可以作润滑剂、铅笔芯等。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 1．下列性质能说明石墨具有分子晶体的性质的是(　　) A．晶体能导电　　　　　 B．熔点高 C．硬度小 D．燃烧产物是CO2 答案　C 解析　分子晶体具有硬度小、熔点低的特点，因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。A项晶体能导电是金属晶体的性质；B项熔点高是共价晶体的性质；D项燃烧产物是CO2只能说明石墨能燃烧，是碳元素的化学性质。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 2．石墨烯是从石墨材料中剥离出来的由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图： 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 下列有关说法正确的是(　　) A．石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3杂化 B．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子 C．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 D．石墨烯具有导电性 答案　D 解析　石墨烯是平面结构，碳原子的杂化方式为sp2杂化，故A错误；石墨烯中平均每个六元碳环含有2个碳原子，故B错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，不破坏化学键，故C错误；石墨烯具有导电性，故D正确。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L (1)稀有气体单质是单原子分子，原子之间不存在共价键，固态时属于分子晶体。 (2)干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，但干冰是固体二氧化碳，不是冰。 (3)晶体冰的密度比液态水小。因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性和饱和性，使得晶体冰中水分子的空间利用率变小。 (4)石墨晶体中碳原子间形成共价键，层与层间的结合力为范德华力，同时还有金属键特性。因此，石墨晶体既不是原子晶体，也不是金属晶体、分子晶体，而是一种混合型晶体。 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 冲关演练案 返回导航 第3章　不同聚集状态的物质与性质 化学　选择性必修2　L 谢谢观看！ INCLUDEPICTURE"K123.TIF" INCLUDEPICTURE"R212A.TIF" 碘晶体及其晶胞 干冰及其晶胞 $$