3.4 分子间作用力 分子晶体 第2课时（教学课件）化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子晶体、混合型晶体及晶体共性与个性，通过视频提问导入，引导学生思考晶胞类型及特点，衔接共价晶体等前序知识，以问题为支架构建晶体类型认知体系。 其亮点在于以“探·知识奥秘”“析·典型范例”等模块整合内容，结合科学思维（如分子晶体熔沸点规律分析）和化学观念（结构决定性质，如干冰与二氧化硅性质差异），通过石墨结构、晶体性质对比等实例，采用问题驱动与实例分析的教学方法。学生能深化理解，教师可高效实施教学。

专题3 微粒间作用力与物质性质 第四单元 第2课时 分子晶体 混合型晶体 苏教版选择性必修2 分子晶体 1 混合型晶体 2 知识导航 晶体的共性与个性 3 知识导航 明·学习目标 1．能辨识常见的分子晶体，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。 2．从结构和性质上认识典型的混合型晶体——石墨。 3．认识晶体的共性与个性，会比较不同类型晶体的熔、沸点。 引·新课导入 请你思考！ 视频中展示的晶胞属于什么类型的晶体呢？ 这样的晶体又有什么特点呢？ 01 分子晶体 探·知识奥秘 一、金属键 1．构成分子晶体的微粒是什么？分子晶体中微粒间的作用力是什么？ 问题思考 分子；分子间作用力。 2．干冰晶胞中含有CO2分子的数目是多少？配位数是多少？距离CO2分子最近的CO2分子是几个？ 4；12；12。 一、分子晶体 如图是干冰(CO2)分子晶体的结构模型。请结合上节课有关分子间作用力的知识回答下列问题 干冰晶体 探·知识奥秘 一、金属键 1.概念 分子通过分子间作用力结合构成的固态物质 2.构成微粒 分子或原子 3.微粒间作用力 分子间：范德华力，部分分子晶体还有氢键 一、分子晶体 分子内：可能存在共价键 分子晶体的化学式都是分子式。 原子 分子 共价键 分子间作用力 分子晶体 探·知识奥秘 一、金属键 4.典型分子晶体 一、分子晶体 (1) 多数非金属单质 X2(卤素单质)、O2、H2、P4、单质硫、C60、红磷等 (3) 非金属氢化物 H2O、H2S、NH3、PH3、HX(卤化氢)等 (4)多数非金属氧化物 CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等 (5)多数含氧酸 H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等 (6)多数有机物分子 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白质、糖类等 (2) 稀有气体（单原子分子） 探·知识奥秘 一、金属键 5.典型分子晶体的结构特征 一、分子晶体 (1) 单质碘 ①碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的 各有1个I2分子，每个晶胞中有___个I2分子。 ②I2分子之间以 结合。 每个顶点和面心上 4 范德华力 ③每个碘分子周围有 个紧邻的碘分子 12 探·知识奥秘 一、金属键 5.典型分子晶体的结构特征 一、分子晶体 (2) 干冰 ①晶胞为 立方体，在 __ 上各有一个CO2分子 面心 每个顶点和面心 ③CO2分子之间的作用力 。 ②每个晶胞含二氧化碳分子的个数为 。 ④与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有 。 8×1/8+6×1/2=4 4 范德华力 12 探·知识奥秘 一、金属键 5.典型分子晶体的结构特征 一、分子晶体 (3) 冰 ①水分子之间的主要作用力是 ，当然也存 在 。 ② 有方向性，它的存在迫使在 的每 个水分子与____________方向的 个相邻水分子互相吸引。 范德华力 氢键 氢键 四面体中心 四面体顶角 4 ③与每个水分子等距离且最近的水分子有 个。 4 探·知识奥秘 一、金属键 分子晶体的结构特征小结 一、分子晶体 通常每个分子周围有12个紧邻的分子。 如：I2 、干冰 、C60、O2 （1）只有范德华力，无分子间氢键 分子密堆积 （2）有分子间氢键 分子非密堆积 如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。 氢键具有方向性和饱和性，使晶体中的空间利率不高，留有相当大的空隙 探·知识奥秘 一、金属键 思考讨论 一、分子晶体 二氧化碳和二氧化硅是两种组成相似的共价化合物，但干冰在－78.5 ℃时即可升华，而二氧化硅晶体的熔点却高达1610℃。请你观察图3-39和图3-40，从两种晶体的构成微粒及微粒间作用力的角度，分析导致干冰和二氧化硅晶体性质差异的原因。 SiO2为共价晶体，熔融时破坏共价键，所以熔沸点高。 CO2为分子晶体，熔融时破坏分子间作用力，所以熔沸点低。 探·知识奥秘 一、金属键 思考讨论 一、分子晶体 下表列出了一些分子晶体的熔点。请根据表中所列数据猜想： 影响不同分子晶体熔点的原因可能有哪些？ 分子晶体 熔点/℃ 沸点/℃ 分子晶体 熔点/℃ 沸点/℃ CBr4 90 189 HF -83.7 19.4 CCl4 -22.9 77 HCl -114.2 -85.1 CF4 -183.6 -128 HBr -87.7 -66.7 CH4 -182.5 -161.5 HI -50.8 -35.1 NH3 -77.7 -33.5 H2O 0 100 CH3CH2CH2CH -138.4 -0.5 CO -205 -191.5 CH3CH(CH3)CH3 -159.6 -11.73 N2 -210 -196 ①组成和结构相似且不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高 ②具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常的高 ③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔沸点越高 ④同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 探·知识奥秘 一、金属键 思考讨论 一、分子晶体 C60结构，又称为巴基球、足球烯，它是一个由60个碳原子结合形成的稳定分子，英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托勾画出的C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，将其命名为富勒烯。科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试据此回答下列几个问题： (1)N60在水中的溶解性如何？晶体类型是什么？ (2)N60与N2的熔点谁的更高？稳定性呢？ C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体；单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂。 由于分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以N60的熔点高于N2。N2分子以N≡N键结合，N60分子中只存在N—N键，而N≡N键比N—N键牢固得多，所以N2的稳定性高于N60。 分子的稳定性取决于分子中化学键的键能，一般来说，键能越大，分子越稳定。 探·知识奥秘 一、金属键 6.分子晶体的物理性质 一、分子晶体 分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。 （1）较低的熔、沸点（一般300℃以下 ）和较小的硬度 （2）固体和熔融状态不导电，有些在水溶液中能导电 分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。 有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等 常温下为气态或液态的物质，其晶体类型应属于分子晶体（Hg除外） （3）溶解度相似相溶 探·知识奥秘 一、金属键 判断分子晶体的方法 一、分子晶体 以共价键结合的物质，除金刚石、晶体硅、二氧化硅等空间网状结构的物质外，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 （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 析·典型范例 1．下列有关分子晶体的说法中，正确的是(　 　) D A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．分子晶体中，共价键越强，键能越大，熔点越高 C．冰融化时水分子内的共价键发生断裂 D．在冰的晶体结构中由于氢键的存在，其熔点较高 析·典型范例 2．下列有关分子晶体的说法中，正确的是(　 　) B 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．其结构一定不能由原子直接构成 析·典型范例 3．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是(　　) B A．固态氢 B．固态氖 C．磷 D．三氧化硫 4．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是(　　) B A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 析·典型范例 5．(1) CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。 (2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的______(填“高”或“低”) 分子 低 分子晶体熔沸点高低的判断方法：①氢键；②范德华力；③分子的极性 02 混合型晶体 探·知识奥秘 二、混合型晶体 思考讨论 我们知道石墨和金刚石是碳的两种同素异形体，金刚石属于共价晶体，金刚石中每个碳原子以共价键与紧邻的四个碳原子形成三维网状结构。 石墨晶体有什么样的结构特点？碳原子之间以什么样的方式连接？微粒间存在哪些作用力？ 金刚石和石墨的结构模型 探·知识奥秘 二、混合型晶体 1.石墨晶体的结构特点 石墨的层状结构 实验测定: 石墨的熔点高达3850℃，高于金刚石的熔点，这说明石墨晶体具有原子晶体的特点 石墨很软并且能导电，是非常好的润滑剂，这说明它又不同于原子晶体。 那么石墨究竟属于哪种类型的晶体呢？ 探·知识奥秘 二、混合型晶体 1.石墨晶体的结构特点 石墨的层状结构 (1) 石墨晶体为层状结构。层与层之间以 结合。故石墨质软，有滑腻感。 范德华力 (2) 在同一层内，碳原子以 彼此结合，故石墨熔点较高。 共价键 探·知识奥秘 二、混合型晶体 1.石墨晶体的结构特点 石墨的层状结构 (3) 在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与3个碳 原子结合，形成六元环层，每个六元环平均 个 C原子，每个六元环中有 个C-C键，故1mol石墨晶体中C-C键为 。 2 1.5NA 3 二维网状结构 (4)层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。 探·知识奥秘 二、混合型晶体 1.石墨晶体的结构特点 (5)而这些p轨道中的电子可在整个层内 运动，当施加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性和导热性。 但由于相邻碳原子层之间相隔较远，电子不能从一层跳跃到另一层，因此石墨的导电性具有一定的方向性。 探·知识奥秘 二、混合型晶体 2.石墨晶体的类型和性质 (1) 石墨晶体中既有__________，又有__________，同时还有金属键的特性，是一种________晶体。 共价键 范德华力 混合 (2) 性质：熔点高，质软，具有导电性 探·知识奥秘 一、金属键 3.概念 像石墨晶体这样，晶体结构中同时存在多种化学键或作用力，既具有某些晶体的特征，又不能单纯归为离子晶体、共价晶体、分子晶体或金属晶体的某一类的晶体 4.其他混合型晶体 除石墨外，还有一些晶体，如CaI2、CdI2、MgI2等晶体，也同时存在着若干种不同的作用力和键型，都属于混合型晶体。 二、混合型晶体 析·典型范例 1．石墨晶体中层与层、同层原子间的主要作用力分别是(　 　) C A．范德华力，范德华力 B．共价键，范德华力 C．范德华力，共价键 D．共价键，共价键 2．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( ) D A.10 B.18 C.24 D.14 析·典型范例 3．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图: 回答下列问题： (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为_________。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_____、_______。 (3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。 同素异形体 混合型 分子 03 晶体的 共性与个性 探·知识奥秘 三、晶体的共性与个性 1.常见的晶体类型 金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体是最常见的晶体类型 不论上述晶体颗粒的大小如何，晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。 2.晶体内部结构 因此，在研究这些晶体类型时，我们均可通过研究能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞来进行。 探·知识奥秘 三、晶体的共性与个性 3.晶体的共性 晶体具有周期性结构 (1) 原因 晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等 晶体总能自发地形成多面体外形 晶体都具有确定的熔点。 (2) 内容 探·知识奥秘 三、晶体的共性与个性 4.晶体的个性 不同类型的晶体构成微粒及其相互作用力不同 (1) 原因 (2) 内容 晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体 构成微粒 分子 阴、阳离子 金属离子 自由电子 原子 微粒间作用力 范德华力(少数有氢键) 离子键 金属键 共价键 探·知识奥秘 三、晶体的共性与个性 4.晶体的个性 性质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高 硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大 溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些与水反应 不溶 机械加工性能 不良 不良 良好 不良 导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电 探·知识奥秘 三、晶体的共性与个性 4.晶体的个性 作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 金属原子的外围电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定 析·典型范例 1．关于晶体的叙述正确的是(　 　) A A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 B.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 C.存在自由电子的晶体一定是金属晶体，存在阳离子的晶体一定是离子晶体 D.离子晶体中可能存在共价键，分子晶体中可能存在离子键 析·典型范例 2．四种物质的一些性质如下表： 回答下列问题： 晶体类型：单质硫是_____晶体；单质硼是_____晶体；氯化铝是_____晶体；苛性钾是_____晶体。 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他性质 单质硫 120.5 271.5 — 单质硼 2 300 2 550 硬度大 氯化铝 190 182.7 177.8 ℃升华 苛性钾 300 1 320 晶体不导电，熔融态导电 分子 共价 分子 离子 分子晶体 微粒间作用力 性质与判断方法 理·核心要点 混合型晶体 典型分子晶体 石墨晶体的结构特征 类型与性质 晶体的共性与个性 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1. 下列说法中，错误的是( ) A. 只含分子的晶体一定是分子晶体 B. 碘晶体升华时破坏了共价键 C. 几乎所有的酸都属于分子晶体 D. 稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体 B 练·技能实战 碘(I2) A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2. 2018年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。以下对石墨烯的推测不正确的是( ) A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧 B.石墨烯与石墨都具有导电性 C.石墨烯与金刚石互为同素异形体 D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点 A 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3. 根据下列各物质的物理性质，判断其固态肯定不属于分子晶体的是( ) ①溴化铝（无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电） ②碳化铝（黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电） ③氟化铝（无色晶体，熔融时或溶于水时破坏了相同的作用力） ④五氟化钒（无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇） A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①④ C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 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 A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②① C 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 5. 甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是( ) A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子 B.晶体中1个CH4分子有12个紧邻的CH4分子 C.甲烷晶体熔化时需克服共价键 D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 B 练·技能实战 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 请回答下列问题： (1)C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属于________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_____个二氧化碳分子，二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为________。 (3)①碘晶体属于____晶体。②碘晶体熔化过程中克服的作用力为______________。 练·技能实战 6．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。 4 1∶1 分子 分子 分子间作用力 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版选择性必修2 Lavf59.6.100 $