第3章 第2节 第1课时 分子晶体-【优学精讲】2024-2025学年高中化学选择性必修2教用课件(人教版)

第二节　分子晶体与共价晶体 第1课时　分子晶体 1 【学习目标】　1.知道分子晶体的结构特点，能说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用。　2.知道范德华力与氢键对分子晶体的结构与性质的影响。　3.掌握分子晶体熔、沸点比较的常用方法。 返回导航 知识点一 1 知识点二 2 内容 索引 课堂检测　巩固落实 3 知识点一 PART 01 第一部分 4 知识点一　分子晶体的构成及物理性质   1．分子晶体的概念 只含____________的晶体称为分子晶体。在分子晶体中，相邻分子靠____________________相互吸引。 分子 分子间作用力 返回导航 知 识 点 一 分子 分子间作用力 返回导航 知 识 点 一 3．分子晶体的物理性质 (1)熔、沸点：一般较____________。 (2)硬度：硬度____________。 (3)导电性：在固态和熔融状态下都不导电。 (4)溶解性：符合“相似相溶”的规律。 低 很小 返回导航 知 识 点 一 　　　　　　(1)分子晶体的熔点较低的原因是什么？ (2)分子晶体溶于水时，化学键一定发生断裂吗？ 提示：(1)分子晶体熔化时破坏分子间作用力(氢键、范德华力)，由于分子间作用力较弱，因此分子晶体的熔点较低。 (2)不一定。有的溶于水破坏化学键，如HCl，有的不破坏化学键，如蔗糖、乙醇。 返回导航 知 识 点 一 4．典型的分子晶体 物质类别 实例 所有非金属氢化物 H2O、H2S、NH3、HCl、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60 部分非金属氧化物 CO2、P4O6、P4O10、SO2、SO3等 稀有气体 He、Ne等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 返回导航 知 识 点 一 5.分子晶体的熔、沸点比较 (1)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，熔、沸点较高。例如，熔、沸点：HF＞HI，NH3＞PH3，H2O＞H2Te。 (2)组成和结构相似且不存在分子间氢键的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。例如，熔、沸点：SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 返回导航 知 识 点 一 (3)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，范德华力越大，熔、沸点越高。例如，熔、沸点：CO＞N2。 (4)同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。例如，熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 返回导航 知 识 点 一 (1)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，其中的共价键的键能越大(　　) (5)HF、HCl、HBr、HI四种晶体中，熔、沸点最高的是HI晶体(　　) × √ × × × 返回导航 知 识 点 一 √ 1．下列有关说法正确的是(　　) A．分子晶体中只存在范德华力 B．分子晶体熔化时共价键断裂 C．分子晶体中氢键越强，分子越稳定 D．分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键 返回导航 知 识 点 一 解析：A.分子晶体中除存在范德华力，还可能存在氢键，故A错误； B.分子晶体熔化时破坏范德华力或氢键；故B错误； C.分子稳定性与共价键的键能有关，键能越大分子越稳定，故C错误； D.稀有气体只有分子间作用力，无化学键，故D正确。 返回导航 知 识 点 一 √ 2．下列分子晶体的熔、沸点按由高到低的顺序排列的是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥　　 B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 解析：组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高；相对分子质量接近的分子，分子的极性越大，熔、沸点越高，故熔、沸点：③>②>①>④＞⑤>⑥。 返回导航 知 识 点 一 3．(2024·淄博高二检测)(1)CO能与金属Fe形成化合物Fe(CO)5，该化合物的熔点为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”)。 解析：(1)由该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，为分子晶体。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。 分子 低 返回导航 知 识 点 一 知识点二 PART 02 第二部分 17 知识点二　分子晶体的结构特征   1．分子晶体的结构特征 存在的分子间作用力 分子堆积方式 实例 只有范德华力 采用分子______________，每个分子周围最多可以有____________个紧邻的分子 C60、干冰、I2 主要是氢键 采用分子非密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个 HF、NH3、冰 密堆积 12 返回导航 知 识 点 二 2.两种典型分子晶体的结构 (1)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____________个相邻水分子相互吸引，使冰晶体中的水分子的空间利用率不高。 氢键 范德华力 氢键 四面体中心 四面体顶角 4 返回导航 知 识 点 二 (2)干冰 ①干冰中的CO2分子间只存在____________。 ②每个晶胞中有____________个CO2分子，____________个原子。 ③CO2分子的配位数(一个分子周围最邻近的分子的数目)为____________，密度比冰的____________。 范德华力 4 12 12 高 返回导航 知 识 点 二 　　　　　(1)冬季河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的密度比水的小呢？ (2)为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？ 提示：(1)在冰的晶体中存在分子间氢键，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，彼此之间形成四面体形。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，密度减小。 (2)水分子存在分子间氢键，CO2分子之间只存在范德华力，氢键作用强于范德华力。 返回导航 知 识 点 二 √ 1.右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．该晶体熔化时破坏共价键 C．SiH4的稳定性比甲烷的强 D．每个甲烷分子周围与它最近且等距的甲烷分子有12个 返回导航 知 识 点 二 解析：甲烷晶体与HI晶体均属于分子晶体，A项错误； 甲烷晶体属于分子晶体，熔化时破坏范德华力，不破坏共价键，B项错误； C的非金属性比Si的强，所以SiH4的稳定性比甲烷的弱，C项错误； 返回导航 知 识 点 二 √ 2．下图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子。下列有关说法正确的是(　　) A.冰晶体中每个水分子与另外4个水分子形成四面体 B．冰融化时，分子中H—O发生断裂 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体刚刚融化时，水分子之间的空隙增大 返回导航 知 识 点 二 解析：氢键具有方向性，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，所以每个水分子与另外4个水分子形成四面体，A项正确； 冰晶体属于分子晶体，融化时破坏分子间作用力，H—O未断裂，B项错误； 水分子间通过分子间作用力形成冰晶体，C项错误； 冰晶体刚刚融化时，氢键部分断裂，水分子之间的空隙减小，D项错误。 返回导航 知 识 点 二 3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　) A．冰晶体是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中水分子之间的主要作用力是氢键，每个水分子周围有4个紧邻的水分子 C．干冰的熔点比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力，不存在氢键，晶体采用分子密堆积方式 √ 返回导航 知 识 点 二 解析：A.冰晶体中水分子间采用非紧密堆积的方式形成晶体，A不正确； B.冰晶体中水分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，B正确； C.干冰熔化时只克服范德华力，而冰融化需要克服范德华力和氢键，氢键的能量比范德华力大得多，所以干冰的熔点比冰的熔点低得多，常压下易升华，C正确； D.干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力，晶体采用分子密堆积方式，D正确。 返回导航 知 识 点 二 课堂检测　巩固落实 PART 03 第三部分 28 1．下列有关分子晶体的说法正确的是(　　) A．固态时能导电 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．分子晶体全部为化合物 √ 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：分子晶体固态时不导电，故A项错误； 分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟原子结合的氢原子的分子之间或分子之内，故B项正确，C项错误； 部分非金属单质也是分子晶体，如单斜硫，故D项错误。 返回导航 课堂检测　巩固落实 2．SiCl4的分子结构与CCl4相似，下列对SiCl4进行的推测不正确的是(　　) A．SiCl4晶体是分子晶体 B．常温、常压下SiCl4是气体 C．SiCl4是由极性键形成的非极性分子 D．SiCl4的熔点比CCl4的高 √ 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：由于SiCl4是由分子构成的，因此SiCl4属于分子晶体。常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子结构是正四面体形，SiCl4与CCl4的分子结构相似，故SiCl4的分子结构也是正四面体形，是含极性键的非极性分子。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在SiCl4、CCl4分子间均只存在范德华力，SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，所以SiCl4的范德华力比CCl4的大，熔、沸点比CCl4的高。 返回导航 课堂检测　巩固落实 3．下列各组物质各自形成晶体，其中均属于分子晶体的化合物是(　　) A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 解析：分子晶体的构成微粒为分子。HD属于分子晶体，但为单质，故A不符合题意；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且为化合物，故B符合题意；C60属于分子晶体，但为单质，故C不符合题意；Na2S为离子化合物，不属于分子晶体，故D不符合题意。 √ 返回导航 课堂检测　巩固落实 4．下列叙述不正确的是(　　) A．冰中的每个水分子形成4个氢键 B．熔、沸点：CH(CH3)3＞CH3CH2CH2CH3 C．CS2晶体的熔、沸点比干冰的高 D．正四面体形结构的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，可能为60° √ 返回导航 课堂检测　巩固落实 解析：冰中的每个水分子形成4个氢键，A项正确； 相对分子质量相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，即熔、沸点：CH(CH3)3＜CH3CH2CH2CH3，B项不正确； 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以CS2晶体的熔、沸点比干冰的高，C项正确； 正四面体形结构的P4分子的键角是60°，D项正确。 返回导航 课堂检测　巩固落实 5．(教材习题改编)下图为干冰的晶胞结构示意图。 (1)通过观察分析，有________种取向不同的CO2分子。 解析：CO2位于顶角和面心，顶角为1种取向，三对平行面分别为1种取向，所以共有4种取向。 4 返回导航 课堂检测　巩固落实 (2)在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为________________________________________________________， 发生反应的化学方程式是_______________________________。 解析：镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成。 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成 返回导航 课堂检测　巩固落实 (3)干冰的熔点低，常压下极易________，在工业上的一个重要用途是________________。 (4)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，其密度ρ＝________________g·cm－3(不必化简，列出计算式即可，设阿伏加德罗常数的值为NA)。 升华 用作制冷剂 返回导航 课堂检测　巩固落实 $