3.2.1分子晶体 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

A.该晶体的化学式为 B. 原子位于氧原子形成的正八面体中心 C.2号原子的原子分数坐标为 D. 为晶胞参数，则2、3号原子间的距离为 科学家可视化了某复杂钙钛矿晶体结构系统的三维原子和电子密 度结构。如图，以1号原子为坐标原点，晶胞参数为单位长度建 立坐标系。下列有关说法错误的是( ) D 课 前 检 查 1 水为什么热缩冷胀？ 新课导入 新课导入 第二节 分子晶体与共价晶体 第三章 晶体结构与性质 第1课时 分子晶体 教 学 目 标 1.记住分子晶体包括的物质类别。 2.知道分子晶体的结构特征。 3.能借助干冰和冰的晶体模型说明分子晶体中的粒 子之间的相互作用对分子晶体结构与性质的影响。 一、分子晶体 1. 概念 只含分子的晶体叫做分子晶体。 构成粒子 分子晶体 分子 粒子间的作用力 分子间作用力 分子内各原子间的作用力 共价键 碘晶体晶胞 如图：碘晶体只含I2分子。 【思考】所有分子晶体中都存在共价键吗？ 稀有气体是单原子分子，无化学键，只有分子间作用力。 2.常见的分子晶体（必记） ①所有非金属氢化物 如：H2O、H2S、NH3、CH4、HX等 ②部分非金属单质 如：X2、H2、S8、P4、C60等(除B、Si 、金刚石) ④稀有气体 如：He、Ne、Ar、Kr、Xe、 Rn 、 Og ③部分非金属氧化物 如：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等(除SiO2) ⑤几乎所有的酸 如：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等 ⑥绝大多数有机物 如：乙醇、冰醋酸、蔗糖等 5 【思考】观察表格中的数据，你能得出什么结论？ 分子晶体一般具有较低的熔点 原因：分子间作用力很弱 课本78页 ①熔、沸点、硬度 分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，且硬度一般较小（部分分子晶体易升华，如干冰、碘，多数分子晶体在常温时为气态或液态）。 ②导电性 构成分子晶体的微粒都是分子，在熔融状态下没有产生自由移动的离子，因此分子晶体在固态和熔融态都不导电，部分分子晶体溶于水可以导电，如乙酸。 ③溶解性 遵循“相似相溶”原理 3.物理性质 H2O是极性溶剂；苯、CCl4、汽油等是非极性溶剂 7 下列性质适合于分子晶体的是（ ） ①熔点1070 ℃，易溶于水，水溶液导电 ②熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电 ③能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ ④熔点97.81 ℃，质软、导电，密度为0.97 g·cm－3 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ C 课 堂 练 习 8 组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。 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，部分分子晶体在水溶液中导电。 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。 4.分子晶体的判断方法 ①依据物质的类别判断 ②依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断 ③依据物质的性质判断 我们知道：物质构成的微粒是不同的，那么，分子晶体的晶胞都一样吗？在分子晶体中，分子间的作用力不同时会对其结构产生什么影响呢？ 碘（I2)晶胞 干冰（CO2)晶胞 C60晶胞 冰（H2O)晶胞 观察分子在晶胞中的位置一样吗?为什么有这样的结果？ 【典例1】干冰的结构特征 ①每个干冰晶胞中有____个CO2分子。 4 ②每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有____个。 12 分子间只有范德华力 中心 CO2分子 ③将 分子视作质点，设晶胞的边长为 ，则距离最近的两个 分子之间的距离为_____ 。 —分子密堆积 11 ①冰晶体中每个H2O分子周围紧邻的H2O分子有____个。 4 1 2 3 4 ②冰晶体的结构与干冰晶体是否一样？ 若不一样是什么原因造成的? 不一样。水分子间存在氢键，氢键具有方向性，每个H2O分子都与4个相邻的H2O分子相互吸引，构成四面体。 ③冰晶体1mol水中含有____mol氢键。 2 【典例2】冰的结构特征 —分子非密堆积 冰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。 12 5、分子晶体的结构特征 堆积方式 密堆积 非密堆积 微粒间作用力 空间特点 举例 范德华力 范德华力、氢键 通常每个分子周围 最多有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的 分子数小于12 如：C60、干冰 、I2、O2 如：HF 、NH3、冰 ——大多数分子晶体的结构特征 面心立方最密堆积 碳60的晶胞 碘晶体晶胞 干冰晶胞 面心立方最密堆积 13 冰晶体中存在氢键，使水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，体积膨胀，其密度比液态水的小。温度升高，冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，体积缩小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。 学 以 致 用 水为什么热缩冷胀？为什么4℃时水的密度最大？ T/℃ 0℃ 4℃ 20℃ 100℃ ρ/g·cm-3 0.999841 1.000000 0.998203 0.958354 由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，不存在氢键 干冰和冰的外观相似、硬度也和冰相近，为什么干冰的熔点比冰的低得多，在常温下就可以升华，且密度比冰的高？ 学 以 致 用 硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻的分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？ 硫化氢晶体中只存在范德华力，属于分子密堆积，而冰中主要作用力是氢键，氢键具有方向性，氢键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个相邻水分子相互吸引。 【思考与讨论】 课 堂 小 结 取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内_________，像冰灯中装进一个______一样，发出___________。(切勿用手接触干冰，以免冻伤！)这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳____，而且也说明了干冰易_____的特性。 资料卡片——镁与二氧化碳的反应 （2Mg+ CO2 2MgO+ C ) 继续燃烧 电灯泡 耀眼的白光 反应 升华 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。 ②相对分子质量相等或相近时，分子的极性越大，范德华力大，熔沸点越高。 如：O2>N2，HI>HBr>HCl。 如：CO>N2 【若晶体中不含氢键】 6、分子晶体熔沸点高低的判断方法 含有分子间氢键的分子晶体的熔沸点高于含有分子内氢键的分子晶体。 如：H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 组成和结构相似的物质：含有分子间氢键的分子晶体的熔沸点高于不含有分子间氢键的分子晶体； 如：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 【若晶体中含有氢键】 Lavf58.20.100 $$