3.2.1 分子晶体（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

晶体结构与性质 第三章 第二节　分子晶体与共价晶体 第1课时　分子晶体 返回目录 化学 选择性必修2 　 课前·教材预案 课堂·深度拓展 课末·随堂演练 课时作业(十三) 课前·教材预案 知识点1　分子晶体与物质类别 返回目录 化学 选择性必修2 　 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物 返回目录 化学 选择性必修2 　 低 小 密堆积 12 氢键 密堆积 返回目录 化学 选择性必修2 　 知识点2　两种典型的分子晶体的组成和结构 氢键 范德华力 氢键 四面体中心 四面体顶角 4 返回目录 化学 选择性必修2 　 范德华力 氢键 4 12 12 返回目录 化学 选择性必修2 　 × √ √ × × 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课堂·深度拓展 探究点1　分子晶体及其判断 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 探究点2　分子晶体的性质 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课末·随堂演练 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.借助分子晶体模型认识晶体的结构特点。 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。 1．构成微粒及粒子间的作用力 2．典型的分子晶体与物质类别 物质种类 实例 (1)所有_______________ 如H2O、NH3、CH4等 (2)部分______________ 如卤素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)、稀有气体等 (3)部分_______________ 如CO2、SO2、SO3、P2O5、P4O10等 (4)几乎所有的______ 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等 (5)绝大多数__________ 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯 3.分子晶体的特征性质 分子晶体熔点______、硬度很______。 4．分子晶体的堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用__________，每个分子周围最多有________个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华力、 __________ 分子不采用__________，每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 1．冰 (1)水分子之间的主要作用力是eq \x(\s\up1(15))________，当然也存在eq \x(\s\up1(16))____________。 (2)eq \x(\s\up1(17))________有方向性，它的存在迫使在eq \x(\s\up1(18))___________的每个水分子与eq \x(\s\up1(19))____________方向的eq \x(\s\up1(20))______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____________，不存在________。 (2)①每个晶胞中有______个CO2分子，________个原子，②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为________个。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)分子晶体中，分子内存在化学键，分子间靠分子间作用力结合。(　 　) (2)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键。(　 　) (3)分子晶体熔化时一定会破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键。(　 　) (4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大。(　 　) (5)因水分子间存在着比范德华力更强的作用力——氢键，故水分子较稳定。(　 　) 名师提醒 (1)稀有气体为单原子分子，也属于分子晶体，不存在化学键。 (2)某些分子晶体的分子间存在氢键。 (3)氢键是一种较强的分子间作用力，影响物质的熔、沸点。分子的稳定性与分子内共价键的强弱有关。 1．为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？ 由于氢键的方向性，使冰晶体中四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个水分子相互吸引，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。 1．两种典型的分子晶胞 (1)干冰型：由于范德华力无方向性和饱和性，所以堆积特征为分子密堆积。 (2)冰型：由于氢键有方向性和饱和性，不能采用密堆积方式，其堆积特征为四面体型。 2．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 组成分子晶体的粒子是分子，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。 【例题1】 在常温、常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于(　　) A．分子晶体 B.共价晶体 C．离子晶体 D.何种晶体无法判断 思维导引：分子晶体的熔、沸点相对较低，通常状况下其状态为气态或液态。 答案　A 解析　常温、常压下呈气态的化合物说明其沸点较低，固化时得到分子晶体。 【变式1】 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： NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 CaCl2 熔点/℃ 801 712 190 －68 782 沸点/℃ 1 465 1 418 230 57 1 600 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是(　　) A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4 C．NaCl、CaCl2 D.全部 答案　B 解析　由于由分子构成的晶体，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低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确，A、C、D项错误。 2．CO2的相对分子质量比H2O大，为什么干冰的熔、沸点比冰低？ 由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔、沸点比干冰高。 1．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。影响分子晶体物理性质的主要因素是晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。 (2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。 2．分子晶体熔、沸点高低的比较方法 【例题2】 (1)比较下列分子晶体熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。 ①CO2________SO2　②NH3________PH3　③O3________O2 ④Ne________Ar　⑤CH3CH2OH________CH3OH ⑥CO________N2 (2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答： ①AlCl3固体是________晶体。 ②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_________________________________。 思维导引：根据物质的性质特点，结合分子间作用力和氢键解答相关问题。 解析　(1)分子间存在氢键、相对分子质量越大、分子极性越大的分子晶体，其熔、沸点越高。(2)由AlCl3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。 答案　(1)①<　②>　③>　④<　⑤>　⑥>　 (2)①分子　②在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物 【变式2】 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 答案　D 解析　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。故选D项。 1．(分子晶体的判断)下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是(　　) A．NH3、P4、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、H2O、Na2O2 答案　B 解析　A项，P4(白磷)为单质，不是化合物，不符合题意；C项，SiO2不是分子晶体，不符合题意；D项，Na2O2是离子化合物，不是分子晶体，不符合题意。 2．(分子晶体的组成与结构)下列有关分子晶体的说法中一定正确的是(　　) 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分子晶体，是原子间通过范德华力结合成的晶体，不存在任何化学键，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之间或者分子之内，B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D项错误。 3．(两种典型的分子晶胞模型)下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　) A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 答案　A 解析　冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小，A项错误，B项正确；干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华，C项正确；干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子，D项正确。 4．(分子晶体的性质)下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是(　　) 选项 Ⅰ组 Ⅱ组 A 相对分子量HCl＞HF 沸点：HCl高于HF B 键能：H—O＞H—S 沸点：H2O高于H2S C 分子间作用力：H2O＞H2S 稳定性：H2O强于H2S D 相对分子质量：HI＞HCl 沸点：HI高于HCl A.A B.B C.C D.D 答案　D 解析　由于相对分子质量：HCl＞HF，所以范德华力：HCl＞HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点：HCl低于HF，A项错误；由于原子半径：O<S，键长：H—O<H—S，所以键能：H—O>H—S，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O高于H2S，Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题，B项错误；由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能H—O>H—S，所以稳定性：H2O强于H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题，C项错误；由于相对分子质量：HI＞HCl，所以范德华力：HI＞HCl，所以沸点：HI＞HCl，D项正确。 5．(综合应用)(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于____________晶体。 (2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ·mol－1，F—F键的键能为159 kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________ kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 (3)C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为________g(用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。 解析　(1)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔、沸点较低，所以为分子晶体。(2)据焓变的含义可得242 kJ/mol＋3× 159 kJ/mol－6×ECl－F＝－313 kJ/mol，解得Cl—F键的平均键能ECl－F＝172 kJ/mol；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，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。(3)C60晶体结构类似于干冰，所以每个C60晶胞有4个C60分子(面心3个，顶角1个)，所以一个C60晶胞质量＝ g＝ g。 答案　(1)分子　(2)172　低　(3) $$