3.2.1 分子晶体与共价晶体- 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 分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 从组成微粒和微粒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） 【思考与讨论】 一、分子晶体的概念 只含分子的晶体称为分子晶体。 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 （包括单原子分子和双原子分子） 2.稀有气体的晶体是否含有共价键？ 稀有气体是单原子分子，不存在共价键。 1.所有的分子晶体内部都只有范德华力吗？ 有的分子晶体如冰晶体，分子间还存在氢键。 思考交流 注意： a、并非所有的分子晶体中都含共价键，如稀有气体 b、分子晶体熔化时一般破坏分子间作用力 c、分子晶体构成微粒是分子，化学式就是分子式 思维·建模 晶体 构成微粒及相互作用类型 晶胞结构 晶胞形状 原子的填充位置 原子的相对位置 相关计算 配位数 看晶体 晶体构成 想类型 判结构 物理性质 定性质 原子分数坐标：为了表示晶胞中所有原子的位置，用坐标（x.y.z）表达晶胞中原子的分布 二、分子晶体的微粒堆积方式——干冰晶体 下图为CO2晶胞结构，如果将一个CO2分子成一个质点， 你可以从图中得到哪些信息？ 模型应用 成果展示 【成果展示】 干冰晶体 晶体构成 构成微粒 CO2 分子 相互作用 范德华力 1个CO2周围 有12个CO2 晶胞结构 形状 立方体 微粒填充位置 八个顶点.六个面心 共4个 原子相对位置 配位数 12 四种取向 面心立方堆积 密堆积 【资料卡1】 密堆积 由无方向性和饱和性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。 注：配位数——1个质点与周围直接接触的质点数 分子密堆积 范德华力无饱和性和方向性 冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？ 在冰晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。因为水分子间存在氢键，氢键具有方向性，每个水分子都与4个相邻的水分子相互吸引形成四面体，属于非密堆积。 观察思考 冰的结构 冰的结构 二、分子晶体的微粒堆积方式——冰晶体 冰晶胞的一种结果 【资料卡2】 一个水分周围有4个水分子，构成正四面体形结构。 小结、分子晶体的结构特征 微粒间作用力 空间特点 举例 类型 分子密堆积 非密堆积 分子密堆积 分子非密堆积 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，空间利用率不高 范德华力 范德华力和氢键 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 13 只有范德华力，无分子间氢键。 每个分子周围一般有12个紧邻的分子。 小结：分子晶体的结构特征 （1）密堆积 有分子间氢键——氢键具有方向性, 如：冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。 （2）非密堆积 三、分子晶体的物理特性 【思考1】观察下列表格中的数据，你能得出什么结论？ 【小结】分子晶体的性质特点： （1）一般熔沸点较低； （2）硬度较小 （4）溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶 （3）一般不导电，熔融状态也不导电，部分溶于水导电 四、常见的分子晶体 （1）所有非金属氢化物 （2）部分非金属单质 （3）部分非金属氧化物 （4）几乎所有的酸 （5）绝大多数有机物 H2O、H2S、NH3、CH4、HX X2、O2、H2、 S8、P4、 C60 CO2、 SO2、 NO2、 P4O6、P4O10 H2SO4、HNO3、H3PO4 乙醇，冰醋酸，蔗糖 【思考与讨论】P79 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个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，这是为什么? 硫化氢分子中不存在氢键，只存在范德华力，而范德华力无饱和性和方向性，能够形成分子密堆积。 水分子中存在氢键，由于氢键具有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，因此冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子。 思考：分子晶体的熔沸点比较 （1）H2O和H2S的熔沸点 （2）CH4和SiH4的熔沸点 （3）CO和N2的熔沸点 (4)CH3OH和CH3CH3的熔沸点 (5)丙烷、正丁烷、异丁烷 H2O>H2S CH4<SiH4 CO>N2 CH3OH>CH3CH3 正丁烷>异丁烷>丙烷 分子间作用力 范德华力 氢键 熔沸点 小结：分子晶体的熔沸点的比较 由于氢键的方向性，使冰晶体中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，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。 2.从冰的晶胞结构分析，为什么冰的密度比水小 【思考交流】 0-4℃时，当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，密度反而增大。 超过4℃时，温度升高，水分子热运动速度加快，使得分子的平均距离加大，密度减小。 3.从冰的晶胞结构分析，为什么水在4℃时的密度最大 【思考交流】 天然气水合物 — 一种潜在的能源 20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。其主要气体成分是甲烷，称甲烷水合物，外形像冰，在常温常压下会迅速分解释放出甲烷又称“可燃冰”。 【课堂构建】 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.下列关于分子晶体的说法正确的是( ) 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. 晶体的熔、沸点一般较高  2．下列各组物质都属于分子晶体的是( ) A．碘、二氧化碳、白磷、C60 B．NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硫 C．SO2、金刚石、N2、铜 D．醋酸、甲烷、石墨、氧化钠 B A 2.干冰晶体的晶胞是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离a(其中a为立方体棱长)的CO2有( ) A．4个　　　　　　　 B．8个 C．12个 D．6个 C 巩固练习： 2.2.1分子晶体 少年有梦正当时 有人挺身而出 有人逆流而上 作为学生 认真学习、认真思考 不要把自己隔离在 毫无意义的虚度时光中 Lavf55.33.100 $$