第3章 第2节 第1课时 分子晶体-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

070 5.Co的晶胞结构为面心立方结构。已知一定条件下晶胞的棱长为acm,阿伏加 德罗常数为N,则该条件下Co的摩尔体积（单位物质的量的物质的体积）为 cm3·mol(用含a、Na的代数式表示，下同)，晶体密度为 0 g·cm3 O- C的晶胞结构示意图 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[16] 第二节分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 学习目标 1.能辨识常见的分子晶体，并能从分子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。 2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒的堆积模型，利用均摊 法对晶胞进行分析计算。 学习任务一：分子晶体与结构 一必备知识 1.分子晶体0 ①分子晶体的判断方法 (1)概念：只含 的晶体称为分子晶体。 组成分子晶体的粒子是分 (2)微粒间作用：在分子晶体中，相邻分子靠 相互吸引。 子，粒子间的作用是分子 (3)物理性质：分子晶体有 熔点的特性，分子晶体的硬度很 间作用力 只有范德华力或氢键 2.常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有 H,S、HCl、NH、CH4等 卤素(X2)、O2、N2、白鳞(P4)、 部分 硫(Sg)、碳60(C0)等 分子内部原子为共价键 部分 C02、P406、P4010、S02等 分子晶体的硬度小，熔、 稀有气体 He,Ne、Ar等 沸点低，在熔融状态、固 几乎所有的 HN03、H2S04、HP04、H2Si03等 态下不导电 绝大多数 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 071 3.分子晶体的结构与堆积方式 分子特征 分子密堆积 分子非密堆积 分子间 范德华力和有分子间氢键（它具有 作用力 只有 性) 空间结构 每个分子周围一般有 空间利用率不高，留有相当大的 个紧邻的分子 空隙 举例 C60、千冰、L2、02 HF、NH3、冰 二自学辨析 1.分子晶体中一定含有分子间作用力®，不一定含有化学键。 2.分子晶体熔化时，既破坏分子间作用力，也有共价键断裂。 3.分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定。 ®分子晶体中的作用力：一定 4.L2低温下就能升华，说明碘原子间的共价键较弱。 有分子间作用力（一定有 三课堂探究 无方向性和饱和性的范德 典例1：(2025·河北秦皇岛高二期未)195K 华力，少数含有具有方向性 下，P,03在CH,Cl2中与臭氧反应生成P4018 和饱和性的氢键)；多原子 (结构如图所示)，下列说法正确的是（ 分子内原子间还有共价键 A.P,01s中氧元素的化合价均为-2价 (极性或非极性)，而单原 B.CH,CL,属于分子晶体，硬度小，熔沸点较低 子分子形成的分子晶体则 C.P40s中含有氢键、共价键 只存在分子间作用力（稀 D.O3是极性分子，在水中的溶解度大于在CCl中的 有气体)。 要点归纳： 1.分子晶体的物理性质③ (1)分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和 挥发。 (2)一般是绝缘体，熔融状态不导电。 (3)溶解性符合“相似相溶规律”。 2.分子晶体的熔、沸点比较 目分子晶体的特性 (1)分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力 1)由于构成晶体的微粒是 越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点 分子，因此分子晶体的化学 就越高。 式可以表示其分子式，即只 (2)比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力 有分子晶体才存在分子式。 (包括范德华力和氢键)的大小。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越 2)分子晶体的溶解性与溶 大，熔、沸点越高。如O2>N2,HI>HBr>HC。 剂和溶质的极性有关：极性 ②相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、 分子HCl、NH,等分子晶体 沸点高，如C0>N2。 易溶于极性溶剂水，而溴和 ③能形成氢键的物质熔、沸点较高。如H,0>H,Te>H,S> 碘等分子则易溶于汽油和 HS,HF>HCl,NH3>PH3。 四氯化碳等非极性溶剂。 ④烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的 增加，熔、沸点升高，如C2H。>CH4,C2HCl>CHCl, 3)范德华力不具有方向性 CH COOH>HCOOH。 和饱和性，而氢键具有方向 ⑤在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越 性和饱和性。 低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香化合物苯环上的 同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。 072 对点训练1：(2025·河南高二期中)“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，可通过反应SiCl4(g) +2H,(g)高温si(s)+4HC(g)制备高纯硅。下列有关说法正确的是 A.SiCl4是由极性键形成的非极性分子 B.沸点：SiCl4>SiBr4>Sil C.H,0的稳定性大于HCl,原因是水分子间存在氢键 D.芯片、太阳能电池、光导纤维的主要成分均为晶体硅 学习任务二：两种典型分子晶体的组成和结构 必备知识 1.冰0② ①水在4℃时的密度最大的 (1)水分子之间的主要作用力是 ,当然也存在 原因 氢键的存在迫使在四面体 (2) 有方向性，它的存在迫使在 的每个水分子与 中心的水分子与四面体顶 方向的 个相邻水分子互相吸引。 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。当 冰刚刚融化为液态水时，热 运动使冰的结构部分解体， c 冰中一个水分子周 水分子间的空隙减小，密度 围有4个水分子 冰融化，分子间的 反而增大。超过4℃时，由 冰的结构 空隙减小 于热运动加剧，分子间距离 2.干冰 加大，密度逐渐减小，所以 4℃时水的密度最大。 (1)作用力 干冰中的C02分子间只存在 ,不存在 (2)晶胞结构 ②硫化氢与冰晶体的区别 硫化氢分子和水分子结构 ①每个晶胞中有 个C02分子， 相似，但是硫化氢晶体中，1 个原子。 个硫化氢分子周围有12个 干冰的结构模型（晶胞） 紧邻分子，而冰中1个水分 ②每个C0,分子周围等距离紧邻的C0,分子 子周围只有4个紧邻分子 数为 个。 的原因是：冰晶体中水分子 三自学辨析 间存在氢键，由于氢键具有 方向性，这迫使在四面体中 1.分子晶体晶胞中因为氢键的存在，使晶体硬度和密度增大。(） 心的每个水分子与四面体 2.冰融化和干冰升华破坏的作用力完全相同。 ( 顶角方向的4个相邻水分 子形成氢键，因此，冰中1 3.冰晶胞中H,0分子采用非密堆积方式，是因为氢键有方向性。 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 4.干冰晶体中，每个C02分子周围紧邻6个C02分子。 力，范德华力无饱和性与方 073 三课堂探究 典例2：(2025·河北保定高二期末)固态 向性，能够形成分子密堆 CO,俗称干冰（晶胞结构如图所示），干冰 积，因此，1个硫化氢分子 可用于人工降雨，下列说法正确的是 周围有12个紧邻分子。 ③分子晶体结构与性质分析 A.干冰是由二氧化碳分子构成的，其硬度 思路 大，所以干冰是分子晶体 分子晶体 B.C02的电子式为：0：：C::0: 分子 C.每个C02分子周围，离该分子最近且距离相等的C02分子有4个 分子间 分子内 D.固态的CO2有规则形状，则有规则形状的固态物质均为晶体 要点归纳：分子晶体的判断方法③ 分子间 化学键 作用力 (1)依据物质的类别判断。 影响物理 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、稀有 决定化学 性质（熔 气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 点、沸点、 性质（稳 定性) (2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断。 溶解性) 组成分子晶体的粒子是分子，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，熔点、沸点低，在熔融状态和固态时均不 导电。 命对点训练2：（2025·天津滨海新高二阶 段练习)如图为冰晶体的结构模型，大球 代表0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四个水分 子形成四面体 B.1mol冰晶体含有4mol氢键 C.水分子间通过H一0形成冰晶体 D.电解水破坏分子间作用力，冰融化破坏氢氧化学键 课堂素养评价 1.(2025·辽宁沈阳高二期中)我国科学家首次成功精准合成了 C1o和C14。下列有关说法不正确的是 A.C1和C14均含有大T键 B.C。和C4均为分子晶体 C.Co和C4互为同分异构体 D.C1o和C4均可发生加成反应 074 2.(2024·西安高二检测)下列性质可能符合分子晶体特点的是 () ①熔点为1070℃，易溶于水，水溶液能导电②熔点为10.31℃，液态不导电，水溶液能导电 ③能溶于CS2,熔点为112.8℃，沸点为444.6℃④熔点为97.81℃，质软，固态能导电，密度为 0.97g·cm-3 A.①④ B.②③ C.①② D.②④ 3.(2025·山东聊城高二阶段练习)下列各物质所形成的晶体的熔、沸，点高低的比较正确的是 A.H2>N2>02 B.NH AsH PH C.Cl Br2 I2 D.C(CH)>(CH),CHCH,CH>CH,CH,CH,CH,CH 4.(2024·河北承德高二阶段练习)图甲为XeF4的结构示意图，图乙为XF2晶体的晶胞结构图。 下列有关说法错误的是 () 甲 A.XeF2晶体属于分子晶体 B.XeF4是由极性键构成的极性分子 C.一个XeF,晶胞中实际拥有2个XeFf, D.XeF2晶体中距离最近的两个XeF,之间的距离为 2(。为晶跑校长) 5.（(2024·河北高二阶段性练习)如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C02分子。将C02分子视作 质点，设晶胞边长为apm,则紧邻的两个CO2分子的距离为 pmo (2)其密度p为 (1pm=10-10cm). 夯基提能作业 -请同学们认真完成练案[17]4.×提示：不同晶体的构成微粒不同，微粒的半径不同，所以 晶胞的大小不同，晶胞的形状可能相同。 三、课堂探究 典例1：D该晶胞结构中含有心·个数为8×日+6×分=4， e“个数为2×}+1=4,0N个数为24×+24×分+6 1 1 =24,根据化合价分析得到该物质的化学式为NaNiFe(CN)6, 故A正确；HCN为直线形分子，其结构式为H一C三N,则分 子中σ键与π键数目比为1：1，故B正确；以中心的Fe3+分 析，其前后左右上下的N2+围成的正八面体，因此Fe3+位于N2+ 围成的正八面体中心，故C正确；该晶胞有4个NaNiFe(CN)6,则 Mg·mol- 该晶体的密度为心m一X4 4M (a×100cm)3-N4x(ax10-oyg·m',故 D错误。 对点训练1：B由晶体的结构图可知：其中含有的Mo原子数目 为8×名+6×分=4，含有的C原子数目是12×子+1=4， 所以该晶体的化学式为MoC,A正确；由碳化钼晶胞可知，离 Mo最近的Mo原子为3X8=12个，B错误；在C0,分子中，C 2 的价层电子对数为2+4-？×2=2，C正确：1个碳化钼晶胞 2 中含有碳原子：1+12×=4，钼原子：8×日+6×7=4，放 MoC晶体密度为p=4×(96+12 432 NV g·m3=7xgm3,D 正确。 学习任务二 一、必备知识 1.X射线衍射仪 2.斑点明锐的衍射峰 3.(1)晶体(2)距离化学键键长键角空间结构 二、自学辨析 1.×提示：石英玻璃为非晶态SO,,水晶为晶态SO,,两者研 成粉末摄取的X射线衍射图谱不相同。 2.×提示：处于晶胞内部的粒子完全属于该晶胞，处于顶点、 面心和棱上的粒子与其他晶胞共用。 3.V 三、课堂探究 典例2：BX射线衍射实验获得衍射图后，经过计算处理可以 获得晶体结构的有关信息，包括晶胞形状及大小、分子或原子 在空间有序排列呈现的对称类型、原子的位置和数目等，B正 确，A、C、D错误。 对点训练2：A石英玻璃是非晶体二氧化硅，水晶是晶体二氧 化硅，则水晶的衍射图谱中会出现分立的斑，点或明锐的衍射 峰，而石英玻璃的衍射图谱中不会出现，二者的衍射图谱不 同，B项错误；通过晶体的X射线衍射实验，可以判断出晶体 中哪些原子间存在化学键，确定键长和键角，从而得出物质的 空间结构，C、D项错误。 课堂素养评价 1.C晶胞中的粒子不一定完全属于该晶胞，故不能直接由晶胞 中所含粒子数确定该晶体的化学式，A项错误；平行六面体晶 -17 胞侧棱上的粒子为4个晶胞共用，B项错误；1个晶胞中一般 存在多个粒子，D项错误。 2.B图a中所含金属原子的个数为12×石+2×子+3=6，图 b中所含金属原子的个数为8×日+6×子=4，图e中所含金 1 属原子的个数为8×日+1=2，则金属原子个数比为6：4：2 =3:2:1,故答案选B。 3.D白磷分子为正四面体结构，每个顶点1个P原子，P分子 中的P一P一P键角为60°，A错误；白磷和红磷互为同素异形 体，B错误；白磷晶体中1个P4分子周围有12个紧邻的P4分 子，C错误；从题中可知，白磷转化为红磷放热，说明相等质量 的白磷能量高于红磷，白磷和红磷在氧气中充分燃烧生成等 量的P2O,(s),白磷放出的能量更多，D正确。 4.D该品胞中0原子个数为1+12×子=4，故A错误；根据图 知，Ni和Mg的最短距离等于晶胞面对角线长度的一半，即 2a,故B错误；Ni的配位数即距离i最近的O原子的个数 为6个，故C错误：该晶胞巾0原子个数为1+12×子=4， 山原子个数为1×子=0,5，g原子个数为1×日+2×了 1 1.125,N原子个数为7×日+3×分=2.375，所以i,Mg、 Ni、0原子个数之比=0.5：1.125：2.375：4，所以其化学式 为Li.5Mg1.125Ni2.37504,故D正确。 a3Na2880 5 4 aN 【解析】由晶胞结构可如，每个晶愿中含有8×日+6×号- 4个Cw分子，则该条件下C0的摩尔体积为am)- 4。 NA 4×12×60 aXcm·mml';品体密度为p=晋= NA 4 a g·cm3= 288 aN g·cm3。 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时分子晶体 学习任务一 一、必备知识 1.(1)分子(2)分子间作用力(3)低小 2.非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物 3.范德华力方向12 二、自学辨析 1.V提示：稀有气体单质是单原子分子，固态时属于分子晶 体，分子间只含分子间作用力，不含化学键。 2.×提示：分子晶体受热熔化时，只破坏分子间作用力，不破 坏共价键。 3.×提示：分子晶体的稳定性与共价键的强弱有关，与分子间 作用力的大小无关。 0 4.×提示：L2是分子晶体，其升华是仅克服分子间作用力，没 有化学键的断裂，则L,低温下就能升华，不能说明碘原子间 的共价键较弱。 三、课堂探究 典例1：BP,01中只有6个氧原子的化合价为-2价，故A错 误；CH,CL2是由CH2CL2分子构成的晶体，属于分子晶体，硬 度小，熔沸点较低，故B正确：P4O中没有氢原子，因此不含 有氢键，故C错误；CCL为非极性分子，03为极性分子，H20 为极性分子，由于臭氧的极性非常微弱，其在CC,中的溶解 性大于在水中的溶解性，故D错误。 对点训练1：ASC是由极性键形成的非极性分子，A正确；相 对分子质量越大，分子晶体的沸点越高，因此沸点由高到低的 顺序为Sil4>SiBr4>SiCl4,B错误；H,O的稳定性大于HCl H一O的键能比H一C1键能大，与氢键无关，C错误；芯片、太 阳能电池的主要成分均为晶体S,光导纤维的主要成分为 SiO,D错误。 学习任务二 一、必备知识 1.(1)氢键范德华力 (2)氢键四面体中心四面体顶角4 2.(1)范德华力氢键(2)①412②12 二、自学辨析 1.×提示：因为氢键有方向性，氢键的存在，使晶体密度减小。 2.×提示：干冰升华只破坏范德华力，而冰融化除破坏范德华 力外，还破坏氢键。 3.V/ 4.×提示：千冰的晶胞中C0,的堆积方式类似于面心立方最 密堆积，其出现在晶胞的顶点和各个面心上，因此一个CO,周 围最近有12个C02。 三、课堂探究 典例2：B干冰是由二氧化碳分子构成的，其硬度小，所以干冰 是分子晶体，故A错误；C0,中碳和氧均满足8电子稳定结 构，其电子式为：0：：C::0:,故B正确；以顶点的C02 分子为对象，离该分子最近且距离相等的3个C0,位于面心， 顶点的分子被8个晶胞共有，面心的分子被两个晶胞共有，则 每个C02分子周围，离该分子最近且距离相等的C02分子有 3×8×2=12个，故C错误；固态的C0,有规则形状，但有规 则形状的固态物质不一定是晶体，如玻璃，故D错误 对点训练2：A每个水分子都可以与另外四个水分子形成氢 键，氢键具有方向性，形成四面体结构，故A正确；冰晶体中水 分子之间存在氢键，根据均摊法可知，1mol冰晶体含有2mol 氢键，故B错误；水分子通过氢键结合成冰晶体，故C错误；电 解水破坏氢氧化学键生成氢气和氧气，冰融化破坏分子间作 用力（主要是氢键）变为液态水，故D错误。 课堂素养评价 1.C两种分子中C均为sp杂化，碳的两个价电子分别和邻位 碳原子形成2个sp-spσ键，剩余2个p轨道中分别有1个 单电子，故Co中形成2套Π8，C4中形成2套4，二者分子 中均含大T键，A正确：C和C4均为由分子组成通过分子间 作用力构成的分子晶体，B正确；C和C4分子式不同，是碳元 素不同的单质，互为同素异形体，不互为同分异构体，C错误； C和C4分子中存在不饱和键，均可发生加成反应，D正确。 2.B在分子品体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子 晶体熔化时，只需克服分子间作用力，不破坏化学键，所以分 子晶体一般具有较低的熔点。此外，分子晶体还具有硬度小 易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。①熔点高，不 是分子晶体的性质；②熔点低，不导电，可能是分子晶体的性 质；③熔、沸点不高，可能是分子晶体的性质：④固态能导电， 不是分子晶体的性质。 3.B一般组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质 量的增大而升高，即熔、沸点：H2<N2<O,、CL2<Br2<2,A、C 项错误；NH晶体中含有氢键，熔、沸点高，即熔、沸，点：NH3> AsH,>PH,,B项正确：相对分子质量相同的烷烃，其支链越 多，熔、沸点越低，即熔、沸点：C(CH2)4<(CH),CHCH,CH <CHCH2CH2CH2CH3,D项错误。 4.B图乙中每个顶点有一个XF2,其晶体属于分子晶体，A正 确：XeF4是平面正方形，正、负电荷中心可以重合，故XeF4是 由极性键构成的非极性分子，B错误；利用均摊法，一个XF, 晶胞中实际拥有2个XeF2,C正确：XeF2晶体中体对角线为 5a,由图可知，距离最近的两个XeF,之间的距离为5a,D 正确。 5.(1)4 2 4×44 a(2)w.(a×10-y8em 【解析】(1)顶角1种取向，三对平行面分别为3种取向，所 以共有4种取向。两个紧邻C02分子的距离为面对角线的一 1mol晶胞质量 4×44 半。(2)p=1ml晶胞体积N,(ax10-o)gcm3。 第2课时共价晶体 学习任务一 一、必备知识 1.原子共价键分子共价键三维骨架 2.单质非金属化合物氧化物 二、自学辨析 1.×提示：稀有气体的晶体属于分子晶体，组成微粒是分子， 存在分子间作用力。 2.×提示：共价晶体中的相邻原子间也可能是极性共价键，如 SiC、Si0,等。 3.×提示：共价晶体中原子间由共价键相结合，熔化时破坏共 价键，共价键越强，熔化时所需能量越多，熔点越高，硬度 越大。 4.×提示：C0,是分子晶体，Si0,是共价晶体。 三、课堂探究 典例1：CA项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH> PH,正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶 体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和 冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错 误：D项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径C<Si,所 以键长C一C<C一Si<Si一Si,故键能C一C>C一Si>Si一Si, 而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。 对点训练1：BSCl,是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子 间作用力，化学键不断裂。S,N4是共价晶体，为立体网状结 构。根据C、Si的原子半径推知C一N键的键能比Si一N键的 键能大，故CN4的熔点比SiN4的高。