第三章 第二节 第1课时 分子晶体-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本讲义聚焦分子晶体核心知识点，从概念（分子间以分子间作用力结合的晶体）出发，梳理粒子及相互作用（分子、分子间作用力）、常见类型（非金属氢化物、部分单质等）、物理性质（熔沸点低等），再到典型结构（冰的氢键非密堆积、干冰的范德华力密堆积），构建从基础到实例的学习支架。 该资料通过“交流研讨”“正误判断”及冰与干冰结构对比，培养科学思维（证据推理、模型认知）和化学观念（结构决定性质）。课中辅助教师引导学生分析分子间作用力与性质关系，课后练习题帮助学生巩固知识，查漏补缺，提升应用能力。

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.能结合实例描述分子晶体中微粒排列的周期性规律。　2.知道分子晶体中物质的聚集状态会影响物质的性质。　3.能借助冰、干冰等的模型认识分子晶体中的微粒特点及其微粒间的相互作用。 任务一　分子晶体 1.分子晶体的概念 只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。 2.分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3.常见的典型分子晶体 (1)所有非金属氢化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分非金属单质：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分非金属氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。 (4)稀有气体。 (5)几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 (6)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 4.分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小。 (2)分子晶体不导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”原理。 [交流研讨]　(1)分子晶体熔点较低的原因是什么？ 提示：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，所以分子晶体熔点较低。 (2)分子晶体溶于水时，化学键如何变化？ 提示：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。 (3)影响分子晶体溶解度的因素有哪些？ 提示：“相似相溶”原理、氢键、化学反应等。 1.正误判断 (1)分子晶体中一定存在共价键。 提示：×，分子晶体中不一定存在共价键，如He、Ne、Ar等稀有气体形成的分子晶体中只存在分子间作用力，不存在任何化学键。 (2)稀有气体的组成微粒是原子，不属于分子晶体，不存在分子间作用力。 提示：×，稀有气体的晶体属于分子晶体，存在分子间作用力。 (3)分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定。 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。 (4)分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高。 提示：×，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力的大小有关，与共价键的强弱无关。 学生用书⬇第54页 2.(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“＞”或“＜”)。 ①CO2　　　SO2；②NH3　　　PH3； ③O3　　　O2；④Ne　　　　Ar； ⑤CH3CH2OH　　　　CH3OH； ⑥CO　　　N2。 (2)已知AlCl3的熔点为190 ℃，但它在180 ℃即开始升华。请回答： ①AlCl3固体是　　　　晶体。 ②设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：　　　　　　　　　　　。 答案：(1)①＜　②＞　③＞　④＜　⑤＞　⑥＞ (2)①分子　②在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电则是共价化合物 解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，可比较六组物质熔、沸点的高低。 (2)①由AlCl3的熔点低以及在180 ℃时开始升华可判断AlCl3固体为分子晶体。②要验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融状态下是否导电，不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。 任务二　典型的分子晶体的结构和性质 1.分子晶体的结构特征 分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 范德华力 范德华力和氢键 空间特点 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，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 2.常见分子晶体的结构分析 (1)冰晶体 ①结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有4个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。其结构可用下图表示。 ②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时，分子间距离加大，密度逐渐减小。 (2)干冰 ①结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在CO共价键，分子间存在范德华力，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)(如图所示)。 ②性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。 [交流研讨]　(1)冰融化成水时破坏的作用力是什么？ 提示：氢键和范德华力。 (2)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？ 提示：冰中水分子间除了范德华力外还有氢键作用，而干冰中CO2分子间只有范德华力，所以冰的熔点比干冰高。由于水分子间形成的氢键具有方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有较大的空隙，所以冰的密度较小。干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体，所以干冰的密度较大。 学生用书⬇第55页 (3)硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，这是为什么？ 提示：冰晶体中水分子间存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，这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，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，能够形成分子密堆积，因此，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。 1.正误判断 (1)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。 提示：×，冰晶体融化时破坏的是范德华力和氢键。 (2)干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体。 提示：×，干冰是由分子密堆积形成的晶体，冰中水分子间存在着氢键，具有方向性和饱和性，所以冰不是由分子密堆积形成的晶体。 (3)干冰比冰的熔点低很多，常压下易升华。 提示：√。 (4)干冰晶体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。 提示：√。 2.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CO2分子。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)其密度为　　　　　g·cm－3(1 pm＝10－10 cm)。 答案：(1)4　a　(2) 解析：(1)顶角一种取向，三对平行面分别为三种取向，所以共有4种取向。两个紧邻CO2分子的距离为面对角线长的一半。 1.下列叙述正确的是(　　) A.由分子构成的物质其熔点一般较低 B.分子晶体在熔化时，共价键被破坏 C.分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定 D.物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变 答案：A 解析：分子晶体熔化时共价键未被破坏，B错误；分子晶体的稳定性与共价键有关，C错误；物质溶于水，化学键不一定被破坏或改变，例如蔗糖溶于水，D错误。 2.水分子间可通过氢键彼此结合而形成(H2O)n，在冰中n值为5，即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体，如图所示为(H2O)5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是(　　) A.1 mol冰中含有4 mol氢键 B.1 mol冰中含有4×5 mol氢键 C.平均每个水分子只含有2个氢键 D.平均每个水分子只含有个氢键 答案：C 解析：由图可知，每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成四个氢键，因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的，所以每个水分子形成的氢键数为4×＝2。 3.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4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.冰变成水，氢键部分被破坏 答案：D 解析：冰晶胞内水分子间以氢键结合，氢键不是化学键，A项错误；由冰晶胞的结构可知，根据均摊法计算，每个冰晶胞平均含有4＋8×＋6×＝8个水分子，B项错误；水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不是化学键，C项错误；冰熔化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。 4.(1)水分子间存在一种“氢键”(介于范德华力与化学键之间)的作用，彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如图(1)表示。 ①1 mol冰中有　　　　mol氢键。 ②在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子 学生用书⬇第56页 以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol－1，则冰晶体中氢键的能量是　　　　　　kJ·mol－1。 ③氨气极易溶于水也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是　　　　　[填图(2)中的字母]。 (2)图(3)折线c可以表达出第　　　　族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学将某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b，你认为正确的是：　　　(填“a”或“b”)；部分有机物的熔、沸点见下表： 烃 CH4 CH3CH3 CH3(CH2)2CH3 沸点/℃ －164 －88.6 －0.5 硝基 苯酚 熔点/℃ 45 96 114 由这些数据你能得出的结论是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少写2条)。 答案：(1)①2　②20　③b (2)ⅣA　b　有机物相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高　当有机物能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低(或当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高) 解析：(1)①根据冰的结构示意图，每个H2O分子通过氢键与4个H2O分子结合，平均每个H2O分子含有氢键数目为4×＝2个，故1 mol冰中含2 mol氢键；②冰的升华热是51 kJ/mol，水分子间还存在范德华力(11 kJ/mol)，1 mol水中含有2 mol氢键，升华热＝范德华力＋氢键，所以冰晶体中氢键的能量是20 kJ/mol；③NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的电离方程式为NH3·H2O⥫⥬N＋OH－，可知结构中含有铵根和氢氧根的基本结构，NH3·H2O的合理结构是b； (2)折线a和b都有沸点先小后大，则开始物质的沸点高，与氢键有关，而a中原子序数大的氢化物沸点高于含氢键的物质，与事实不符，故a错误，b正确；只有折线c中的物质间没有氢键，则c为碳族元素氢化物，即折线c可以表达出第ⅣA族元素氢化物的沸点的变化规律；根据表中所给的物质可以看出：有机物的相对分子质量越大、分子间作用力越强，沸点越高，并且当有机物能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低；当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高。 氢键结合，这些水分子位于四面体的顶点，采取非紧密堆积的方式，空间利用率较低，密度小。 (2)根据题中各晶胞结构图结合“均摊法”可知，甲图中每个晶胞中含有的x原子数为1，y原子数为6×＝，所以x∶y＝4∶3；乙图中每个晶胞中含有的a原子数为1，b原子数为8×＝1，所以a∶b＝1∶1；丙图中每个晶胞中含有的c离子数为1＋12×＝4，d离子数为8×＋6×＝4。 学科网（北京）股份有限公司 $