高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体优质课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体优质课ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了分子晶体，①密堆积，②非密堆积，分子的密堆积，冰的结构，氢键具有方向性，分子的非密堆积，分子晶体的特性，思考与讨论等内容，欢迎下载使用。
只含分子的晶体叫做分子晶体。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。
2.构成分子晶体的微粒
构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体中相邻分子间靠分子间作用力相互吸引，而分子内各原子间通常以共价键结合。
3.分子晶体中微粒间的作用
分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。
构成微粒及微粒间的作用力
4.分子晶体与物质的类别
①若分子间作用力只有范德华力,则分子晶体有分子密堆积特征,即每个分子周围有12个紧邻的分子。②若分子间还含有其他作用力,如氢键,则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。如冰中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
5.分子晶体的常见堆积方式
有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙.这种晶体不具有分子密堆积特征。如：HF 、NH3、冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。
只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2。
（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）
冰中１个水分子周围有４个水分子
(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。 分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。
(2)分子晶体不导电。 分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”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。如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。
二、两种典型的分子晶体的组成和结构
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。
（1）干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。（2）每个晶胞中均摊4个CO2分子,含有12个原子。（3）每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。（4）干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。
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。
①水分子之间的作用力有范德华力、氢键,但主要是氢键。②由于氢键具有方向性,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。③冰的硬度和干冰相似，而熔点比干冰的熔点高得多。
（1）分子晶体熔、沸点的特点
三、分子晶体熔沸点的比较
分子晶体是分子在分子间作用力的作用下形成的晶体，熔化时，只破坏分子间作用力不破坏化学键。分子晶体的熔、沸点的高低是由分子间作用力决定的，而分子间作用力与化学键相比是一种较弱的作用，所以分子晶体在熔、沸点上表现出共性，即熔、沸点均较低，有些分子晶体具有易挥发、升华的性质。
（2）分子晶体熔、沸点高低的判断方法
①少数含氢键的分子晶体，比一般的分子晶体的熔点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、氨基酸、糖等物质的熔点相对较高。
②组成和结构相似，分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔点逐渐升高。例如，常温下Cl2为气态，Br2为液态，而I2为固态，CO2为气态，CS2为液态。
③相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
④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，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
四、分子晶体的判断方法
(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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断,组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。(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。
观察下图冰和干冰的晶体结构,回答下列问题:
(1)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,所以相同状况下冰的密度较小。由于干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体,所以干冰的密度较大。(2)干冰升华过程中破坏共价键吗?提示:干冰升华过程中只破坏范德华力,不破坏共价键。
1．判断正误对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。
(1)分子晶体中只存在分子间作用力 ( )(2)分子晶体熔化时共价键断裂 ( )(3)分子晶体中氢键越强，分子越稳定( )(4)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键 ( )
2．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、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、H2O、Na2O2
解析:A中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C中，SiO2为共价晶体；D中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。
3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子
解析:干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。
4．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是(　　)A．分子内均存在共价键B．分子间一定存在范德华力C．分子间一定存在氢键D．其结构一定为分子密堆积
解析:稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A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N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B正确，C错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D错误。
5．HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子有(　　)A．3个　　　B．4个　　　C．5个　　　D．12个
解析:根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成四面体，故B项正确。
6．下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是(　　)A．HF、HCl、HBr、HI B．F2、Cl2、Br2、I2C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．CI4、CBr4、CCl4、CF4
解析:对结构和组成相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升高，但HF、H2O分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以A中应为HF>HI>HBr>HCl；B中应为I2>Br2>Cl2>F2；C中应为H2O>H2Te>H2Se>H2S；只有D正确。
7.下列各组物质各自形成的晶体中,均属于分子晶体的化合物是(　　)A.NH3、HD、C8H10 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SO3、C60 D.CCl4、Na2S、H2O2解析:A项中HD是单质,不是化合物;C项中C60是单质,不是化合物;D项中Na2S是盐,不是分子晶体。
8.水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165 K时形成的,玻璃态的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述正确的是(　　)A.水由液态变为玻璃态,体积缩小B.玻璃态水具有固定的熔点C.玻璃态是水的一种特殊状态D.玻璃态水是分子晶体解析:由玻璃态水的密度与普通液态水的密度相同,可知质量相同时体积相同,A错误;玻璃态的水不是晶体,则无固定的熔点,B错误;由水的状态除了气态、液态和固态外,还有玻璃态,可知玻璃态是水的一种特殊状态,C正确;玻璃态的水无固定形状,不是分子晶体,D错误。
9.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B.冰晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子C.干冰比冰的熔点低得多,常压下易升华D.干冰中CO2分子间只存在范德华力,不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子
解析:干冰晶体中,CO2分子间作用力只是范德华力,分子采取密堆积,一个分子周围有12个紧邻的分子;冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性和饱和性,故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子,采取非密堆积的方式,空间利用率小,因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力,冰融化需要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华。
解析：(1)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔、沸点较低，所以为分子晶体。(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。
10．(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为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”)。 (3)下图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有________个与之紧邻的CO2分子；该结构单元平均占有________个CO2分子。
11．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“