第3章 第2节 第1课时 分子晶体（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版）

本讲义聚焦高中化学分子晶体核心知识点，先阐述分子晶体的组成与性质，包括概念、微粒及相互作用、常见物质类别和物理性质，再深入典型分子晶体的结构，如堆积方式及冰、干冰的微观结构，构建从宏观性质到微观结构的学习支架。 该资料通过干冰、冰等实例分析和冰山探究活动，结合正误判断、高考题等题组训练，培养学生结构决定性质的化学观念和证据推理的科学思维，课中辅助教师模型教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第1课时　分子晶体 学习目标 1.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点，说明分子晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2.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。 知识点一　分子晶体的组成与性质 1.分子晶体的概念 只含　分子　的晶体称为分子晶体。 2.分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3.常见的分子晶体 物质种类 实例 所有　非金属氢化物　 H2O、NH3、CH4等 部分　非金属单质　 卤素（X2）、O2、N2、白磷（P4）、硫（S8）等 部分　非金属氧化物　 CO2、P4O10、SO2、SO3等 稀有气体 He、Ne等 几乎所有的　酸　 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数　有机物　 乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 注意：金刚石、二氧化硅不是分子晶体 4.分子晶体的物理性质 （1）分子晶体的熔、沸点　较低　，硬度　很小　。原因：分子晶体中分子间是通过范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，分子间作用力较弱。 （2）分子晶体不导电。原因：分子晶体中没有自由移动的带电粒子，但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。 （3）分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即非极性溶质易溶于　非极性　溶剂，极性溶质易溶于　极性　溶剂。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）稀有气体是由原子直接构成的，它们形成的晶体不是分子晶体。（　×　） （2）分子晶体中不一定都存在化学键。（　√　） （3）HI、H2SO4均属于分子晶体。（　√　） （4）分子晶体熔化时，既破坏分子间作用力，又破坏共价键。（　×　） 2.（教材改编题）下列关于分子晶体的说法正确的是（　　） A.碘单质属于分子晶体，升华时破坏共价键 B.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 C.冰和固体Br2都是分子晶体 D.He、Ne、Ar属于分子晶体，它们的原子通过共价键形成分子 解析：C　碘升华时只破坏分子间作用力，不破坏共价键；分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；在He、Ne、Ar形成的分子晶体中只有原子，其中不存在共价键。 3.（1）（2024·淄博高二检测）CO能与金属Fe形成化合物Fe（CO）5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于分子晶体。 （2）（苏教版习题）稀有气体的熔、沸点和在水中的溶解度数据如表。 氦（He） 氖（Ne） 氩（Ar） 氪（Kr） 氙（Xe） 熔点/K 0.95 24.48 83.95 116.55 161.15 沸点/K 4.25 27.25 87.45 120.25 166.05 溶解度/（mL·L－1）（H2O，20 ℃） 13.8 14.7 37.9 73 110.9 请解释其性质变化的规律：稀有气体是分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大，熔、沸点逐渐升高；随着相对分子质量的增大，稀有气体与水分子之间的作用力也逐渐增大，在水中的溶解度也逐渐增大。 解析：（1）由化合物熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，所以为分子晶体。（2）由题表可知，随着相对分子质量增大，稀有气体的熔、沸点逐渐升高，在水中的溶解度逐渐增大。 知识点二　典型分子晶体的结构 1.分子晶体的常见堆积方式 堆积方式 分子间作用力 空间特点 实例 分子密堆积 范德华力 每个分子周围有　12　个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 分子非密堆积 范德华力、氢键 空间利用率不高，留有很大空隙 如HF、NH3、冰 2.两种典型的分子晶体的组成和结构 物质 结构分析 冰 （1）水分子之间的主要作用力是　氢键　，同时也存在　范德华力　。 （2）　氢键　有方向性，它的存在迫使在　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 干冰 （1）干冰中的CO2分子间只存在　范德华力　，不存在　氢键　。 （2）①每个晶胞中有　4　个CO2分子，　12　个原子。 ②每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子数为　12　个 【思考】　试分析为什么河水中的冰总是浮在水面上？ 提示：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个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，使冰的密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。 【探究活动】　探究分子晶体结构及物理性质 冰山是极为宝贵的淡水资源，在地球上存在大量冰山，冰山产生的速率在北冰洋为每年约2 800亿立方米，在南极为每年约18 000亿立方米。 活动1：冰晶体中存在着哪几种微粒间的相互作用？电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是什么？ 提示：冰晶体中微粒间的相互作用有：共价键、氢键、范德华力；电解水生成氢气和氧气时破坏的作用力是共价键。 活动2：硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，1个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？ 提示：冰晶体中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，因此，冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子。而硫化氢分子之间没有氢键，只有范德华力，范德华力无饱和性与方向性，晶体中分子采取密堆积，因此，1个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。 活动3：为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？ 提示：水分子存在分子间氢键，CO2分子之间只存在范德华力。 归纳总结 分子晶体熔、沸点高低的判断方法 1.（2025·天津滨海新区月考改编）如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是（　　） A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体 C.水分子间通过H—O形成冰晶体 D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 解析：A　B项，冰晶体属于分子晶体；C项，水分子间通过分子间作用力形成冰晶体；D项，冰融化，氢键部分断裂，水分子之间的空隙减小。 2.（教材改编题）下列有关冰和干冰的叙述错误的是（　　） A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B.冰晶体中每个水分子周围只有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，一个分子周围有12个紧邻的分子 解析：A　干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式。 3.（2025·广州高二期中）干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是（　　） A.干冰能自发地呈现多面体外形 B.1个干冰晶胞中含有4个CO2分子 C.干冰升华时，CO2内的CO受到破坏 D.CO2分子是含有极性键的非极性分子 解析：C　干冰为分子晶体，能自发地呈现多面体外形，A正确；根据“均摊法”，晶胞中含8×＋6×＝4个CO2分子，B正确；干冰升华为物质状态的变化，破坏的是分子间作用力，不是CO受到破坏，C错误；CO2分子中含有碳氧极性键，分子结构对称，正、负电中心重合，为非极性分子，D正确。 1.（教材改编题）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、H2 B.CO2、H2SO4 C.SO2、SiO2 D.Na2S、H2O2 解析：B　H2属于分子晶体，但为单质；SiO2不是分子晶体；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体。 2.（2025·芜湖高二月考）HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子有（　　） A.3个 B.4个 C.5个 D.12个 解析：B　根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成四面体，B正确。 3.北京冬奥会的雪花造型火炬台令人耳目一新，有关雪花的说法正确的是（　　） A.构成微粒的空间结构为直线形 B.晶体类型是分子晶体 C.融化时破坏共价键 D.融化后密度会变小 解析：B　水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，分子的空间结构为V形；雪花是分子晶体，融化时只破坏范德华力和氢键，不会破坏共价键，融化成液态水后，水的质量不变，但体积变小，所以密度变大。 4.（1）（2023·山东高考节选）－40 ℃时，F2与冰反应生成HOF和HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为分子晶体，HOF水解反应的产物为HF、H2O2（填化学式）。 （2）（2023·全国乙卷节选）已知一些物质的熔点数据如表： 物质 NaCl SiCl4 GeCl4 SnCl4 熔点/℃ 800.7 －68.8 －51.5 －34.1 分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势及其原因随着同族元素的电子层数的增多，熔点依次升高，原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，分子晶体的熔点由分子间作用力决定，同族元素的氯化物随同族元素的电子层数增多，相对分子质量增大，分子间作用力增大，则其熔点升高。 解析：（1）常温常压下，HOF为无色气体，则HOF的沸点较低，固态HOF的晶体类型为分子晶体。HOF分子中F显－1价，其水解时结合H2O电离的H＋生成HF，则OH＋结合H2O电离的OH－，两者反应生成H2O2，因此，HOF水解反应的产物为HF、H2O2。（2）由表中的数据可知，SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化趋势为随着同族元素的电子层数的增多，其熔点依次升高，原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶体，随着相对分子质量增大，其分子间作用力依次增大，则其熔点依次升高。 题组一　分子晶体及其性质 1.（2024·西宁高二检测改编）下列有关分子晶体结构特点的说法中正确的是（　　） A.分子晶体在常温下都呈气态 B.分子晶体中都存在化学键 C.分子晶体中分子间一定存在范德华力 D.分子间一定存在氢键 解析：C　分子晶体在常温下不全为气态，如磷在常温下是固态，A错误；稀有气体元素组成的晶体中不存在化学键，B错误；分子晶体中分子间的作用力包括范德华力和氢键，但主要是范德华力，少数分子晶体中存在氢键，C正确，D错误。 2.干冰熔点很低是由于（　　） A.CO2是非极性分子 B.CO的键能很小 C.CO2化学性质不活泼 D.CO2分子间的作用力较弱 解析：D　干冰熔化时破坏的是分子间作用力。 3.（2025·临沂高二月考）SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行的下列推测中错误的是（　　） A.SiCl4晶体是分子晶体 B.常温、常压下SiCl4是气体 C.SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子 D.SiCl4的熔点高于CCl4 解析：B　由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体；在常温、常压下SiCl4是液体；SiCl4与CCl4的结构相似，是含极性键的非极性分子；SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力比CCl4的大，熔、沸点比CCl4的高。 4.（鲁科版改编题）下列性质中，不符合分子晶体的是（　　） A.熔点为107.0 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B.熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电 C.易溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃ D.熔点为97.79 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm－3 解析：D　熔点低，符合分子晶体的特点，A不符合题意；熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，溶于水后，分子在水分子的作用下，电离出自由移动的离子，B不符合题意；CS2为非极性分子，能溶于CS2的一般为分子晶体，熔、沸点低，属于分子晶体的特点，C不符合题意；本身能导电，不符合分子晶体的特点，D符合题意。 题组二　分子晶体的结构 5.如果分子间作用力只是范德华力，则该分子晶体将采取分子密堆积，原因是分子晶体中（　　） A.范德华力无方向性和饱和性 B.占据晶格结点的微粒是原子 C.化学键是共价键 D.三者都是 解析：A　分子晶体中分子间以范德华力结合在一起，由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子在堆积成晶体时将采取分子密堆积，A项符合题意。 6.（教材改编题）某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是（　　） A.该模型可以表示CO2的分子模型 B.图中每个线段代表化学键 C.该分子晶体中分子的配位数小于冰中水分子的配位数 D.呈空间网状结构，熔、沸点高 解析：A　CO2为直线形分子，题给模型可以表示CO2的分子模型，A正确；该晶体为分子晶体，构成分子晶体的微粒间形成分子间的作用力，不是化学键，B错误；该晶体中分子的配位数为12，冰中水分子的配位数为4，C错误；该晶体为分子晶体，熔、沸点低，D错误。 7.碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是（　　） A.碘晶体熔化时需克服共价键 B.1个碘晶胞中含有4个碘分子 C.晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D.碘单质溶于浓的碘化钾溶液体现了“相似相溶”原理 解析：B　碘晶体为分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，A错误；1个碘晶胞中含有8×＋6×＝4个碘分子，B正确；由题图可知，晶体中碘分子的排列有2种不同取向，C错误；碘单质是非极性分子，碘单质溶于浓的碘化钾溶液形成，并建立平衡：I－＋I2，D错误。 8.（2025·朝阳市高二月考）如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子（甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心），下列有关该晶体的说法正确的是（　　） A.该晶体与HI的晶体类型不同 B.该晶体熔化时只需要破坏共价键 C.SiH4分子的稳定性强于甲烷 D.每个顶角上的甲烷分子与它最近且等距的甲烷分子有12个 解析：D　甲烷、HI晶体均属于分子晶体；甲烷晶体熔化时只需要破坏分子间作用力，不需要破坏共价键；C的非金属性比Si强，所以SiH4分子的稳定性弱于甲烷；以晶胞中顶角处的甲烷分子为研究对象，该甲烷分子周围与它最近且等距的甲烷分子有＝12个。 9.（2025·石家庄高二月考）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是（　　） A.冰晶胞内水分子间以共价键结合 B.每个冰晶胞平均含有6个水分子 C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D.已知冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏（假设熔化热全部用于破坏氢键） 解析：D　冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的水分子个数为4＋×8＋6×＝8，B项错误；氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，1 mol冰中含有2 mol氢键，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，约为6.05 kJ·mol－1，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D项正确。 10.（2025·西北工业大学附属中学高二检测改编）某研究所合成了一种球形分子，它的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60。下列对该分子的叙述中正确的是（　　） A.形成的晶体属于分子晶体 B.分子中Si60被包裹在C60里面 C.其摩尔质量为2 400 D.熔点高、硬度大 解析：A　球形分子的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60，该物质的晶体是由C60分子和Si60分子构成的，属于分子晶体，A正确；Si原子的半径大于C原子，所以Si—Si的键长比C—C长，分子中Si60包裹着C60，B错误；摩尔质量的单位为g·mol－1，C错误；C60Si60属于分子晶体，熔点低、硬度小，D错误。 11.（2025·岳阳高二月考）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 解析：D　A项，正硼酸晶体由分子构成，属于分子晶体；B项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间氢键无关；C项，分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构；D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。 12.自从首次合成了第一种稀有气体的化合物XePtF6以来，人们又相继发现了Xe的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。图甲为XeF4的结构示意图，图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列有关说法错误的是（　　） A.XeF4是由极性键构成的非极性分子 B.XeF2晶体属于分子晶体 C.一个XeF2晶胞中含有4个XeF2 D.XeF2晶体中距离最近的两个XeF2之间的距离为（a为晶胞边长） 解析：C　Xe和F之间形成的是极性键，根据XeF4的结构示意图可知，该分子为平面正方形结构，正电中心和负电中心重合，所以该分子是由极性键构成的非极性分子，A项正确；XeF2晶体是由XeF2分子通过范德华力构成的分子晶体，B项正确；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，一个XeF2晶胞中含有XeF2分子的个数为8×＋1＝2，C项错误；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，立方体体心的XeF2与每个顶点处的XeF2之间的距离相等且最近，该距离为晶胞体对角线长的一半，即，D项正确。 13.（2025·南阳市高二月考）如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。 　 请回答下列问题： （1）C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属分子晶体。 （2）二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有4个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为1∶1。 （3）①碘晶体属于分子晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。 ③假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为g·cm－3。 解析：（1）C60有固定的组成，熔点较低，为分子晶体。（2）二氧化碳晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×＋6×＝4，二氧化碳的分子结构为OCO，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1∶1。（3）一个碘晶胞中含有碘分子个数为8×＋6×＝4，即含有8个碘原子。一个晶胞的体积为abc cm3，质量为 g，则碘晶体的密度为 g·cm－3。 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $