3.2.1 分子晶体【教学评一体化】同步教学课件- 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 容山中学 化学科组 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 主讲人：郭静 目 录 CONTENTS 1 2 分子晶体的概念和性质 典型的分子晶体的结构和性质 学习目标 知道分子晶体的结构特点。 能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及范得华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。 能结合具体实例，说出分子晶体的粒子间相互作用与其性质（熔点 、硬度等）的关系。 通过前面对于晶体与非晶体的学习，我们知道：碘（I2）、干冰（CO2）、碳60（C60）、冰（H2O）都是晶体 碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O） 这些晶体从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析有什么共同点呢？ 新课导入 任务一 分子晶体的概念和性质 一、分子晶体 分子晶体 1、概念：只含分子的晶体 2、构成微粒：分子 3、分子内：共价键 4、分子间：分子间作用力 范德华力 氢键 任务一 分子晶体的概念与性质 物质类别 实例 所有_____________ 部分___________ 部分_____________ 稀有气体 几乎所有的____ 绝大多数_______ 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物 如H2O、NH3、CH4等 如卤素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等 如CO2、SO2、P4O6、P4O10等 如He、Ne、Ar等 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 二、典型的分子晶体 除了金刚石、晶体硅等 除了二氧化硅等 单原子分子，分子内不含化学键 任务一 分子晶体的概念和性质 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 (影响因素：氢键、相对分子质量) 分子间存在氢键时，熔点较高；不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。 请根据表中数据分析：分子晶体的熔点有什么特点？并从微观角度解释原因。 较低的熔点 三、分子晶体的物理性质 分子晶体中只含有分子，说明了分子之间只存在着分子间作用力，这对分子晶体的物理性质有什么影响？ 任务一 分子晶体的概念和性质 花样滑冰比赛时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度如何？并从微观角度解释原因。 原因：分子间作用力小 较小的硬度 分子晶体一般都是绝缘体，熔融状态下也不导电。从结构的角度应该如何解释呢？ 构成分子晶体的微粒都是分子，熔融时没有产生自由移动的离子。 部分分子晶体(如酸)溶于水破坏了共价键，自身发生电离，溶液可以导电。 部分分子晶体与水反应可以生成能电离的物质，溶液可以导电。 任务一 分子晶体的概念和性质 熔点低 01 相似相溶 04 硬度小 02 不导电 03 物理性质 (1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间作用力 (2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键 (3)分子晶体熔化或溶于水均不导电 (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)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定 (6)NH3极易溶于水的原因一是NH3、H2O均为极性分子，二是NH3和H2O之间形成分子间氢键 (7)分子晶体熔沸点不高，均易溶于非极性溶剂 × √ × × × √ × 1、正误判断 学习评价 思考与讨论 分子晶体熔沸点高低的判断 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。 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。 含有分子间氢键 1、C60和金刚石都是碳元素的单质，为什么C60的熔沸点低？C60和C70熔点和沸点哪个更高？ 2、CO和N2相对分子质量相等，但熔沸点：CO>N2，为什么？ C60为分子晶体 3、现有下列两组物质，按熔沸点从高到低排序，并解释原因。 （1）HF，HCl，HBr （2）正戊烷、异戊烷、新戊烷 HF > HBr > HCl 正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷 M↑，F↑，熔沸点↑ M同，支链越多，F↓，熔沸点↑ 探究课堂 任务一 分子晶体的概念和性质 四、分子晶体的熔沸点高低的判断方法 组成和结构 相似 不相似： 含氢键： 不含氢键： 熔沸点高 范德华力越大，熔沸点越高 分子的极性越大，熔沸点越高 支链越多，熔沸点越低 碳原子数越多，熔沸点越高 有机物 同分异构体： 同系物： 4、下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是( ) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2　⑦H2O A.①②③④⑤⑥⑦ B.⑦③②①⑤④⑥ C.⑦③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④⑦③②① C 5、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。 还有哪些方法可以判断分子晶体呢？ 学习评价 总结——分子晶体的判断方法 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、绝大多数有机物都是分子晶体。 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。 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。 依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断 依据物质的性质判断 依据物质的类别判断 探究课堂 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、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 B 3、医院在进行外科手术时，常用HgCl2稀溶液作为手术刀的消毒剂，已知HgCl2有如下性质： ①HgCl2晶体熔点较低； ②HgCl2熔融状态下不导电； ③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。 下列关于HgCl2的叙述中正确的是 ( ) A.HgCl2晶体属于分子晶体 B.HgCl2属于离子化合物 C.HgCl2属于电解质，且属于强电解质 D.HgCl2属于非电解质 A 学习评价 干冰 冰 水 密度 1.56g/cm3 0.92 g/cm³ 1g/cm³ 某些物质的密度 【思考与讨论】我们知道，冰浮于水面上，而干冰沉于水中，这是为什么呢？ 请同学们结合氢键和范德华力的区别尝试解释？ 氢键的作用力＞＞范德华力 氢键具有方向性和饱和性 晶体结构的特点不同 探究课堂 任务二 典型分子晶体的结构特征 五、分子晶体的结构特征 1、干冰 干冰晶胞 ①干冰中的CO2分子间只存在 ，不存在 。 ②每个晶胞中均摊 个CO2分子,含有 个原子。 ③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为 个。 4 12 12 范德华力 氢键 ④干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。 任务二 典型分子晶体的结构特征 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。 C60的晶胞 I2的晶胞 1、为什么干冰、C60、氧气晶体等分子晶体都是密堆积？ 2、所有分子晶体都是密堆积吗？ 分子间作用力只有范德华力 无方向性和饱和性 不是 分子间作用力除了范德华力还有氢键 例如：冰 有方向性和饱和性 【思考与讨论】 探究课堂 任务二 典型分子晶体的结构特征 五、分子晶体的结构特征 3、冰 分子非密堆积 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。 氢键具有方向性 4 范德华力、氢键 氢键 方向性 ③冰的硬度和干冰相似，而熔点比干冰的熔点高得多。 任务二 典型分子晶体的结构特征 微粒间作用力 空间特点 举例 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，空间利用率低 范德华力 范德华力和氢键 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 五、分子晶体的结构特征 根据所学内容，思考并回答下列问题： 为什么冰刚刚融化时，密度变大，4 ℃后密度又变小？ 冰的结构 冰融化，分子间的空隙减小 冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。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，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小 探究课堂 为什么干冰的熔沸点比冰低，而密度却比冰大？ 干冰 密堆积 冰 非密堆积 冰中水分子间存在氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。 干冰中CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，冰中存在氢键，一个水分子周围有4个紧邻分子，所以干冰密度比冰的高。 探究课堂 拓展延伸 天然气分子藏在水分子笼内 天然气水合物——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。 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 课堂小结 6、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，1个分子周围有12个紧邻的分子 A 学习评价 7、甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子 B．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 C．晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子 D．甲烷晶体熔化时需克服共价键 A 学习评价 8、如图为干冰的晶胞结构示意图。 (1) 将CO2 分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为____ pm。 (2)其密度ρ为___________________(1 pm＝10－10 cm)。 面对角线的一半 每个晶胞含4个CO2 学习评价 9、正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是（ ） A.正硼酸晶体不属于分子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 D 学习评价 10、甲~戊均为短周期元素，在元素周期表中的位置如图所示，丙的简单氢化物的水溶液常用于腐蚀玻璃，下列说法中正确的是( ) A．原子半径：丁>甲>乙>戊>丙 B．甲和丁的简单氢化物均能形成分子间氢键 C．丁、戊的最高价含氧酸均为强酸 D．甲、乙、丙的单质对应的晶体均为分子晶体 D 学习评价 EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf57.62.100 eq \f(4×44,NA(a×10－10)3) g·cm－3 eq \f(\r(2),2)a $