3.2.1 分子晶体 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第二节　分子晶体与原子晶体 第1课时 分子晶体 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。 学习目标 雪花、钻石、食盐和铜都是晶体，那晶体之间有没有什么不同呢，雪花、钻石、食盐和铜的微粒构成是一样的吗？ 分子间作用力 分子晶体 共价键 水分子 碳原子 共价晶体 雪花 钻石 离子键 离子晶体 钠离子、氯离子 食盐 金属键 金属晶体 铜原子、电子 铜 干冰(CO2) 碘(I2) 冰(H2O) 【思考】观察下图，找出冰、干冰，碘晶体结构的共同点？ 构成微粒：分子 微粒内作用：共价键 微粒间作用：分子间作用力 晶胞中分子的位置：顶角和面心 一 .分子晶体 1.概念: 2.构成微粒及微粒间作用力 (稀有气体除外) (除范德华力外还可能有氢键) 构成微粒 分子 相互作用 分子内个原子间：共价键 分子间： 判断方法 注意： ①分子晶体的物理性质由分子间作用力决定，与共价键的稳定性无关 ②分子晶体中不一定含共价键 只含分子的晶体叫做分子晶体,以分子间作用力结合成的晶体。 分子晶体的化学式也是分子式 (除B、Si、金刚石等) (除 SiO2 等) H2S， CH4， NaCl， NaOH， O2， N2，白磷，CO2，NO2 思考：下列晶体中，哪些是分子晶体？ 一 .分子晶体 判断标准-----只含分子 ①所有非金属氢化物： H2O、H2S、NH3、CH4、HX ②几乎所有的酸： H2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体） ③部分非金属单质: X2、O2、H2、 S8、P4、C60 、稀有气体 ④部分非金属氧化物: CO2、SO2、NO2、 P4O6、 P4O10 ⑤绝大多数有机物的晶体： 乙醇、冰醋酸、蔗糖、 苯、萘、蒽、苯甲酸等 3.常见的分子晶体 【归纳总结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、稀有气体、 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力判断 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，在熔融状态或固态时均不导电。 4.物理特性 一 .分子晶体 某些分子晶体的熔点 分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素 熔点/℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7 (4)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。 花样滑冰比赛时，冰面上常常容易留下划痕，说明？ 分子晶体的物理性质： (1)分子晶体熔、沸点较低：分子间存在氢键时，熔点会增高， 不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。 (2)硬度很小：分子间作用力的强度小，弱于化学键。 (3)分子晶体不导电，熔融态不导电，部分溶于水导电。 【课堂练习】 下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是（ ） ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① C 步骤1：结构相似不含氢键看相对分子质量，M大熔沸点高 步骤2：组成结构不相似分子极性大，熔沸点高 步骤5：有机物中碳数多熔沸点高 eg：CO > N2 步骤3：含有氢键的熔沸点反常的高，H2O>H2Te>H2Se>H2S 步骤4：有机物同分异构体支链多熔沸点高 【归纳总结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CO>N2。 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,如C2H6>CH4,CH3COOH>HCOOH 思考：物质构成的微粒是不同的，那么，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？ 观察以上晶胞的结构模型，总结分子晶体的堆积方式 x y z 干冰(CO2) 思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 干冰(CO2) x y z x-z面4个 干冰分子晶体的结构特征 考 干冰(CO2) 思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 干冰(CO2) x y z y-z面4个 干冰(CO2) 思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 干冰(CO2) 干冰分子晶体的结构特征 x y z x-y面4个 干冰(CO2) 思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 干冰(CO2) 干冰分子晶体的结构特征 x y z 12个 干冰(CO2) 思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2? 干冰(CO2) 干冰分子晶体的结构特征 ③干冰中的CO2分子间只存在范德华力。 ②每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子数为12。 分子密堆积 每个分子周围有12个紧邻的分子，只存在范德华力 举例： C60、干冰、I2、O2 空间利用率较高 1.CO2晶体 二、典型分子晶体的结构特征 ①干冰是典型的分子晶体，晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心各有一个CO2分子。 ④每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子 晶胞内离顶角CO2分子最近的CO2分子有3个 3个CO2均在面心，只有一半在晶胞内 顶角CO2分子被8个晶胞共用，每个晶胞只占1/8 氢键具有方向性 冰中一个水分子周围有4个水分子 二、典型分子晶体的结构特征 2.冰晶体 冰晶体中，水分子之间虽然也存在范德华力，但主要的作用力是氢键，尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即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。 ② 有方向性，氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 个相邻水分子相互吸引。 ①水分子之间主要的作用力是 ，当然也有 。 氢键 范德华力 氢键 4 分子非密堆积 存在范德华力和氢键，每个分子周围紧邻的分子少于12个 举例： HF、NH3、冰 空间利用率不高 2.冰晶体 二、典型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 举例 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 范德华力 范德华力和氢键 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 分子晶体的结构特征 二、典型分子晶体的结构特征 20 思考：为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？ 由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，分子采取密堆积形式排列，空隙小，一个分子周围有12个紧邻分子。 水存在分子间氢键，分子采取非密堆积形式排列，导致冰中水分子间存在大量空隙。故在同一条件下，冰的体积比干冰的体积大，而二氧化碳的相对质量比水的相对质量大，即干冰的密度比冰的密度大。 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。而且，干冰在工业上广泛用作制冷剂。 冰：非密堆积 干冰：密堆积 21 天然气分子藏在水分子笼内 天然气水合物——“可燃冰”一种潜在的能源 20世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，这种晶体的主要气体成分是甲烷，因为又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。 根据理论计算，标准状态下，1立方米的可燃冰可释放出160-180立方米的甲烷气和0.8立方米的水，可以说可燃冰就像一个天然气的"压缩包"，燃烧后生成二氧化碳和水，不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物，所以被誉为21世纪理想的清洁能源之一。而且，据专家预测，可燃冰资源量巨大，被国际公认为未来重要的战略性接替能源。 知识补充 知识总结 分子 晶体 冰 性质 熔点低 硬度小 分子 分子间作用力 氢 键 范德华力 分子密堆积 分子非密堆积 干冰 结构 性质 Lavf57.62.100 $$