高中化学第二节 分子晶体与共价晶体学案

这是一份高中化学第二节 分子晶体与共价晶体学案，共6页。学案主要包含了分子晶体等内容，欢迎下载使用。

第一课时 分子晶体

借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。
能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。
学会比较分子晶体的熔、沸点。
教学重点：分子晶体的结构特点与性质之间的关系，氢键对分子晶体结构与性质的影响
教学难点：分子晶体的结构特点，氢键对冰的结构和性质的影响
一、分子晶体
1.分子晶体的概念及粒子间的相互作用
(1)概念：只含 的晶体称为分子晶体。
(2)粒子间的相互作用力：构成分子晶体的微粒是 ，分子晶体内相邻分子间以 相互吸引，分子内原子之间以 结合。
2.分子晶体的种类
(1) ；
(2) ；
(3) ；
(4) ；
(5) ；
3.分子晶体的物理性质
(1)分子晶体熔、沸点 ，硬度 ，易升华。
①分子晶体熔化时需破坏 ，由于分子间作用力 ，所以分子晶体的熔、沸点一般较低 。
②分子晶体熔、沸点比较规律
少数主要以 作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点 ，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成 ，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着 的增大，物质的熔、沸点逐渐 。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。
相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点 ，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链 ，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点 ，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
[强调]分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键。
分子晶体不导电。
分子晶体的溶解性一般符合“ ”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。
【学生活动】
观察干冰和冰的结构模型，总结分子晶体的堆积方式。
【总结】
4.分子晶体的结构特征
(1)只有范德华力，无分子间氢键—— 。
干冰晶胞是一种 ， 每个晶胞中有 个CO2分子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为 个。
有分子间氢键——不具有分子密堆积特征：如HF、冰、NH3等。
(3)分子晶体堆积方式
【学生活动】
1.为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？


2.为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？


3.干冰升华过程中破坏共价键吗？

4.硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，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，为什么？


【答案】
一、分子晶体
1.分子晶体的概念及粒子间的相互作用
分子 分子 分子间作用力 共价键
2.分子晶体的种类
①所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
②部分非金属单质：如卤素、氧气、硫、氮气、白磷等
③部分非金属氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2等
④几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
⑤绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等
3.分子晶体的物理性质
(1)较低 较小
①分子间作用力 很弱 较低
② 氢键 高 氢键 相对分子质量 升高 高 越多 越低
(3)相似相溶
4.分子晶体的结构特征
(1)分子密堆积 面心立方结构 顶角 4 12
(3)分子晶体堆积方式
【学生活动】
1.水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力)，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键。却跟共价键一样具有方向性，即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个相邻的水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离增大，密度逐渐减小。
2.干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，而熔点却比冰的低得多，在常压下极易升华。而且，由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。干冰在工业上广泛用作制冷剂。
3.干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
4.硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。
1.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（ ）
A． NH3、P4、C10H8 B． PCl3、CO2、H2SO4
C． SO2、SiO2、P2O5 D． CCl4、H2O、Na2O2
【答案】B
【解析】A中，P4（白磷）为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。
2.下列关于分子晶体的说法正确的是( )
A． 晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B． 在分子晶体中一定存在共价键
C． 冰和固体Br2都是分子晶体
D． 稀有气体不能形成分子晶体
【答案】C
【解析】A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能形成分子晶体。
3.分子晶体具有某些特征的本质原因是（ ）
A． 组成晶体的基本微粒是分子
B． 熔融时不导电
C． 基本构成微粒间以分子间作用力相结合
D． 熔点一般比较低
【答案】C
【解析】分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，本质原因是其基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说比较弱。
4.BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2（ ）
A． 熔融态不导电
B． 水溶液呈中性
C． 熔点比BeBr2高
D． 不与NaOH溶液反应
【答案】A
【解析】由题知BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因此BeCl2的熔点比BeBr2低；BeCl2化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应；AlCl3水溶液中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性质。
5.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行的下列推测中不正确的是（ ）
A． SiCl4晶体是分子晶体
B． 常温、常压下SiCl4是气体
C． SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子
D． SiCl4的熔点高于CCl4
【答案】B
【解析】由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。在常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与CCl4的结构相似，也是正四面体结构，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分子间、CCl4分子间只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力比CCl4的大，熔、沸点比CCl4的高。
6.结合课本上干冰晶体图分析每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为( )
A． 6 B． 8 C． 10 D． 12
【答案】D
【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，干冰融化只需克服范德华力，分子采取密堆积形式，一个分子周围有12个紧邻的分子，D正确；
分子间作用力
堆积方式
实例






分子间作用力
堆积方式
实例
范德华力
分子密堆积，
每个分子周围有12个紧邻的分子
如C60、干冰、I2、O2
范德华力、氢键
分子不采用密堆积，
每个分子周围紧邻的分子少于12个
如HF、NH3、冰