3.2.1 分子晶体 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

高中化学选择性必修2( 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 通过前面对于晶体与非晶体的学习，我们知道：雪花、食盐以及金刚石都是晶体。 雪花 食盐 钻石 思考：那么，这些晶体有什么不同呢？ 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 雪花 食盐 钻石 由H2O分子构成 由Na+和Cl-构成 由C原子构成 分子间作用力 静电作用力 共用电子对 分子晶体 离子晶体 共价晶体 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 【思考与讨论】 从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析 以下四种晶体结构的共同特点是什么？ 碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O） 组成粒子都是分子。 粒子之间都以分子间作用力相互吸引 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 第1课时 分子晶体 高中化学选择性必修2( 1.以干冰、冰为例理解分子晶体的密堆积和非密堆积。 2.理解分子晶体的物理性质与其结构的关系。 3.能够比较常见分子晶体的熔沸点。 学 习 目 标 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） [任务一]认识分子晶体 1、概念：只含分子的晶体叫做分子晶体。 分子晶体 构成粒子 分子 粒子间的作用力 分子间作用力 分子内各原子间 共价键 2、分子晶体中的粒子与粒子间的相互作用 所有分子晶体中是否均存在化学键？为什么？ 否，稀有气体是单原子分子，无化学键，只有分子间作用力 （稀有气体除外） 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 分析表中数据，结合已学知识，归纳分子晶体的物理性质，并说明原因。 分子晶体 O2 N2 P4 H2O H2S CH4 CH3COOH 尿素 熔点/℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7 1、较低的熔点和沸点 2、较小的硬度（多数分子晶体在常温时为气态或液态） 原因：分子间作用力很弱 [强调]分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 7 3、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。 分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷等)，且硬度较小。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） (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。 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。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 4,分子晶体熔沸点的比较 分子间作用力的大小决定了分子晶体的熔沸点高低 ①组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。 如：O2 N2，HI HBr HCl。 > > > ②相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高， 如CO N2 > ③含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。 如H2O H2Te H2Se H2S， HF HCl NH3 PH3 > > > > > 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 5、常见的典型分子晶体 (1)部分非金属单质：X2、O2、H2、 S8、P4、C60 (4)部分非金属氧化物: CO2、SO2、NO2…… (5)几乎所有的酸： H2SO4、HNO3、H3PO4 (6)绝大多数有机物：乙醇、冰醋酸、蔗糖…… (2)稀有气体： (3)所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX…… (除 SiO2 等） (除B、Si、Ge等的单质、金刚石等) 共价化合物 共价化合物 共大部分物 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 练1、下列属于分子晶体性质的是（ ） A.熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B.能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ C.熔点1 400 ℃，可做半导体材料，难溶于水 D.熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm-3 分子晶体的主要性质有：熔沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，晶体固态和熔化时均不导电。 × × × √ B 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 2．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、金刚石、P2O5 D．CCl4、H2O、Na2O2 B 3．下列有关分子晶体的说法中一定正确的( 　) 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 B　 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 练4.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。 ①CO2__SO2②NH3___PH3③O3__O2④Ne__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_____________________________________。 < > > > > < 分子 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 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 14 干冰晶体结构 下图中，每个干冰晶胞中有多少个CO2分子？ [任务二]分子晶体结构特征 CO2分子数 = 8× ＋6× = 4 2 1 8 1 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 15 干冰的晶体结构图 中心 CO2分子 干冰晶体中，CO2的配位数是12 在干冰晶体中，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 干冰晶胞 12个 在干冰晶体中，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 大多数分子晶体中，如果分子间作用力只是范德华力(无分子间氢键),若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。如：C60、干冰 、I2、O2。 （1）只有范德华力→分子密堆积 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 碘晶体晶胞 晶胞模型 面心立方密堆积 分子晶体的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 干冰 在干冰晶体中，CO2分子在范德华力作用下，以密堆积方式排列成面心立方结构：8个CO2分子分别位于立方体的8个顶点，6个CO2分子位于立方体的6个面心。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子共12个，分别分布于3个相互垂直的平面上，每个平面上有4个。 干冰晶体结构 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） （1）干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 （2）每个晶胞中均摊4个CO2分子,含有12个原子。 （3）每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。 （4）干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 冰晶体中，每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？ 冰晶胞 4个 因为水分子间除范德华力还存在氢键，氢键具有方向性和饱和性，每个水分子都与4个相邻的水分子相互吸引，构成四面体。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） （2）存在氢键 氢键具有方向性 每个H2O周围紧密相邻的H2O只有4个 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） （2）非密堆积 若分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性， 使得晶体中分子的空间利用率降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征。如HF、NH3、冰 冰的结构 氢键有方向性 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 冰 由于水分子中O原子采取sp3杂化，因此成键电子对与孤对电子之间有特定的伸展方向，所以分子间氢键的形成也有特定的方向和数目。每个H2O分子只能通过氢键与4个H2O直接相邻排列。每个氧原子周围都有4个氢原子，其中2个氢原子是通过共价键结合，距离较近，另外2个氢原子通过氢键结合，距离较远，因此冰晶体中每个水分子均在氢键的作用下形成以它为中心其他4个水分子为顶点的变形四面体结构。 冰的结构 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 冰晶体 冰的结构 冰中，H2O的配位数是4 ①水分子之间的作用力有 ,但主要是 。 ②由于氢键具有 ,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的 个相邻的水分子相互吸引。 范德华力、氢键 氢键 方向性 4 ③分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol“氢键” 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 堆积方式 微粒间作用力 空间特点 举例 分子密堆积 范德华力 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 C60、干冰、I2、O2 分子非密堆积 范德华力和氢键 每个分子周围紧邻的分子小于12个 HF、NH3、冰 总结：分子晶体的结构特征 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 27 1.干冰的密度比冰大的原因？ 冰：非密堆积 干冰：密堆积 由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，而水同时存在分子间氢键，空间利用率降低，故CO2的密度比冰的高。 【思考与讨论】 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 28 2.为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？ 由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。 水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。 干冰常压下极易升华。因此，干冰在工业上广泛用作制冷剂。 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 29 3.结合冰的结构解释，为何水凝结成冰后密度减小？ 在冰的晶体中存在氢键，每个水分子周围有4个紧邻的水分子。彼此之间形成四面体形。这一排列使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。 固态水规则排列 高中化学选择性必修2( 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） 冰 分子 晶体 分子 分子间作用力 分子密堆积 分子非密堆积 性质 熔、沸点低 硬度小 干冰、碘、C60 氢 键 范德华力 类型 性质 结构 决定 反映 影响晶体的密度 课堂小结 高中化学选择性必修2( 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 基 于 真 实 情 景 的 同 步 教 学 高 中 化 学 第 一 册（ 2019 人 教 版 ） $$