3.2.1 分子晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子晶体，系统梳理其概念、构成微粒、分子内共价键与分子间作用力，通过回顾晶体与非晶体知识，以碘、干冰等晶体共同点设问导入，搭建从已知到未知的学习支架，帮助学生建立知识脉络。 其亮点在于结合干冰密堆积与冰的氢键非密堆积对比分析结构特征，通过“思考与交流”“问题探究”培养科学思维，融入可燃冰等STSE内容渗透科学态度与责任。丰富案例与课堂练习助力学生深化结构决定性质的化学观念，教师可借助互动设计提升教学效果。

创设情境 通过前面对于晶体与非晶体的学习，我们知道：碘（I2）、干冰（CO2）、碳60（C60）、冰（H2O）都是晶体 碘（I2） 干冰（CO2） 碳60（C60） 冰（H2O） 这些晶体从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析有什么共同点呢？ 第三章　晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体 长岭县第二中学 王佳凤 高中化学选择性必修第二册 探·分子晶体的概念 分子晶体 1、概念：只含分子的晶体 2、构成微粒：分子 3、分子内：共价键 4、分子间：分子间作用力 范德华力 氢键 碘晶体 下列晶体中，哪些是分子晶体呢？ H2S， CH4， NaCl， NaOH， O2， N2，白磷， CO2，NO2，Na2O，H2SO4，HCl，C2H5OH 思考与交流 探·典型的分子晶体 物质类别 实例 所有_____________ 部分___________ 部分_____________ 稀有气体 几乎所有的____ 绝大多数_______ 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物 如H2O、NH3、CH4等 如卤素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等 如CO2、SO2、P4O6、P4O10等 如He、Ne、Ar等 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 除了金刚石、晶体硅等 除了二氧化硅等 单原子分子，分子内不含化学键 探·分子晶体的结构特征 ①分子间作用力只有范德华力，无方向性、无饱和性，形成紧密堆积。 如果分子间作用 力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积 只存在范德华力，每个分子周围有12个紧邻的分子 I2的晶胞 C60的晶胞 探·分子晶体的结构特征 干冰(CO2) 共价键 范德华力 ①干冰中的CO2分子间只存在 ，不存在 。 ②每个晶胞中均摊 个CO2分子,含有 个原子。 ③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为 个。 4 12 范德华力 氢键 ⑤干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。 ④干冰(CO2)中，CO2分子的排列有4种不同方向的取向 探·分子晶体的结构特征 干冰的晶体结构在干冰晶体中，CO2分子在范德华力作用下，以密堆积方式排列成面心立方结构：8个CO2分子分别位于立方体的8个顶点，6个CO2分子位于立方体的6个面心。每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子共12个，分别分布于3个相互垂直的平面上，每个平面上有4个。 ②分子间作用力主要是氢键，有方向性、饱和性，形成非密堆积。 冰晶体，水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力），从图3-18可见，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。 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 探·分子晶体的结构特征 探·分子晶体的结构特征 冰 H2O ①水分子之间的作用力是_______、__________。 ②冰中1个水分子周围有__个水分子形成_________。 ③1mol冰中有___mol“氢键”。 氢键 范德华力 4 2 四面体 如：HF 、冰、NH3 冰的硬度和干冰相似，而熔点比干冰的熔点高得多。 探·分子晶体的结构特征 冰晶体的结构由于水分子中O原子采取sp3杂化，因此成键电子对与孤对电子之间有特定的伸展方向，所以分子间氢键的形成也有特定的方向和数目。每个H2O分子只能通过氢键与4个H2O直接相邻排列。每个氧原子周围都有4个氢原子，其中2个氢原子是通过共价键结合，距离较近，另外2个氢原子通过氢键结合，距离较远，因此冰晶体中每个水分子均在氢键的作用下形成以它为中心其他4个水分子为顶点的变形四面体结构。 2．冰 思考与讨论 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？ 硫化氢晶体中只存在范德华力，属于分子密堆积 而冰中主要作用力是氢键，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。 思考与交流 问题思考 请你思考！ 为何干冰的密度比冰的密度大？ 干冰 密堆积 冰 非密堆积 干冰中的CO2之间只存在范德华力，分子采取密堆积形式排列，空隙小，冰中水分子间存在大量的氢键，分子采取非密堆积形式排列，导致冰中水分子间存在大量空隙，所以，在同一条件下，冰的体积比干冰的体积大，而二氧化碳的相对质量比水的相对质量大，即干冰的密度比冰的密度大。 探·分子晶体的性质 分子晶体中分子之间只存在着分子间作用力，这对分子晶体的物理性质有什么影响？ 探·分子晶体的性质 1.熔点较低 ①熔化时：一般只破坏范德华力、氢键（作用力较弱），不破坏化学键。 ②分子间存在氢键时，熔点较高；不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。 探·分子晶体的性质 2.硬度小 滑冰时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度较小。 分子间作用力较弱，容易被克服 3.本身不导电 构成分子晶体的微粒是分子，没有产生自由移动的离子。 酒精 1.依据物质的类别判断 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。 2.依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断 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，在熔融状态或固体时均不导电。 总结·分子晶体的性质 还有哪些方法可以判断分子晶体呢？ 请你思考！ 为什么冰的密度比水的密度小？ 冰中水分子间存在大量的氢键，分子采取非密堆积形式排列，导致冰中水分子间存在大量空隙，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，其密度比液态水的小。 思考与交流 请你思考！ 为什么冰刚刚融化时，密度变大，4 ℃后密度又变小？ 0-4℃：温度升高，部分氢键断裂，分子间隙减小 超过4℃：温度升高，分子热运动加快，分子距离加大 0-4℃：密度随温度升高而增大 超过4℃：密度随温度升高而减小 思考与交流 20 世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，这种晶体的主要成分是甲烷，因而又称甲烷水合物，它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。 在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气、二氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称笼状化合物。 甲烷水合物的化学式可表示为8CH4·46H2O，相当于CH4和H2O的物质的量 比为1∶5.75。 天然气水合物——可燃冰， 一种潜在的能源 请你观察！ 干冰能让镁持续燃烧吗？ 资料卡片 取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，像冰灯中装进一个电灯泡一样，发出耀眼的白光。（切勿用手接触干冰，以免冻伤！）这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳反应（2Mg + CO2 2MgO + C），而且也说明了干冰易升华的特性。 干冰易升华 组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。 相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高。 含有分子间氢键 1、C60和金刚石都是碳元素的单质，为什么C60的熔沸点低？C60和C70熔点和沸点哪个更高？ 2、CO和N2相对分子质量相等，但熔沸点：CO>N2，为什么？ C60为分子晶体 3、现有下列两组物质，按熔沸点从高到低排序，并解释原因。 （1）HF，HCl，HBr （2）正戊烷、异戊烷、新戊烷 HF > HBr > HCl 正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷 M↑，F↑，熔沸点↑ M同，支链越多，F↓，熔沸点↑ 分子晶体熔沸点高低的判断 思考与交流 (1)组成分子晶体的微粒是分子，在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，分子晶体中共价键的键能越大 (5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定 (6)NH3极易溶于水的原因一是NH3、H2O均为极性分子，二是NH3和H2O之间形成分子间氢键 (7)分子晶体熔沸点不高，均易溶于非极性溶剂 1、正误判断 × √ × × × √ × 课堂练习 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.58.101 $