化学人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体第一课时导学案

这是一份化学人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体第一课时导学案，共7页。

2．理解分子晶体的结构特点。
3．学会分析典型分子晶体的性质。
4．了解氢键对物质性质的影响。
图说考点
必备基础——自学·尝试
1.分子晶体的结构特点
(1)构成微粒及作用力
分子晶体
(2)堆积方式
2.分子晶体与物质的类别
3.两种典型的分子晶体的组成和结构
干冰的结构模型(晶胞) 冰的结构模型

(1)干冰
①每个晶胞中有______个CO2分子，______个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为______个。
(2)冰
①水分子之间的作用力有__________________，但主要是__________。
②由于________的方向性，使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的________个相邻的水分子相互吸引。
4．分子晶体的物理性质
(1)一般熔、沸点________，硬度________，易挥发，易升华。原因：________________。
(2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。原因：________________________________。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。
(3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于________溶剂，极性溶质易溶于________溶剂。
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)分子晶体中，一定存在共价键和分子间作用力。( )
(2)酸性氧化物都属于分子晶体。( )
(3)分子晶体熔化时一定会破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键。( )
(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)分子晶体都采用分子密堆积，每个分子周围通常有12个紧邻的分子。( )
(6)水在4 ℃时密度最大，是因为此时水分子间形成的氢键最多。( )
2．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
3．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C—O键键能比Si—O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
4．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________CS2
②NH3________PH3
③O3________O2
④Ne________Ar
⑤CH3CH2OH________CH3OH
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答：
①AlCl3固体是________晶体。
②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
核心素养——合作·分享
提升点 分子晶体的结构与性质
例 (1)如图为干冰的晶体结构示意图。
通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有________个，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)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是________，还有________，由于其主要作用力与共价键一样具有________性，故1个水分子周围只能有________个紧邻的水分子，这些水分子位于________的顶角。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率________(填“较大”或“较小”)，故冰的密度比水的密度要________(填“大”或“小”)。
状元随笔 氢键有方向性，空间利用率低，配位数小于12。
[提升] (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( )
HD不是化合物
A.NH3、HD、C10H18
B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、C60、P2O5
D．CCl4、Na2S、H2O2
(2)SiCl4的分子结构与CCl4类似，对其作出如下推测，其中不正确的是( )
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温常压下SiCl4是气体
C．SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4的熔点高于CCl4
状元随笔 (1)分子晶体熔、沸点主要取决于分子间作用力大小。
(2)常见的典型的分子晶体
①所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；
②部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、S8、P4、C60等；
③部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；
④几乎所有的酸；
⑤绝大多数有机物的晶体。
【关键能力】
分子晶体的结构与性质
1．分子晶体的结构特征
2．两种典型的分子晶胞
(1)干冰型 堆积特征：分子密堆积。
(2)冰型 堆积特征：四面体型。
3．分子晶体物理性质特征
分子晶体具有熔、沸点较低、硬度较小、固态和熔融状态均不导电等物理特性。
状元随笔 分子晶体熔、沸点规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，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、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)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，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。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。
(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、沸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。
素养形成——自测·自评
1.常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8会转化为S6、S4、S2等，当蒸气温度达到750 ℃时主要以S2形式存在，下列说法正确的是( )
A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成SO2
C．单质硫为共价晶体
D．把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
2．下列晶体性质的比较中，正确的是( )
A．熔点：单质硫>磷>晶体硅
B．沸点：NH3>H2O>HF
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅
D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
3．如图是某无机化合物的二聚分子，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8电子的稳定结构。下列说法不正确的是( )
A．该化合物的化学式是Al2Cl6
B．该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电
C．该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体
D．该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键
4．下列说法中正确的是( )
A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同
B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体
5．观察下表中的信息进行判断，下列说法错误的是( )
A.HCN的结构式为H—C≡N
B．固态S8属于分子晶体
C．SF6是由极性键构成的非极性分子
D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
第1课时 分子晶体
必备基础
一、
1．(1)分子 分子间作用力 (2)密堆积 氢键 密堆积
2．非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物
3．(1)①4 12 ②12 (2)①范德华力和氢键 氢键 ②氢键 4
4．(1)较低 较小 分子间作用力较弱 (2)没有自由移动的带电粒子 (3)非极性 极性
即学即练
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2．解析：稀有气体分子形成的晶体中，不存在由多个原子构成的分子，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，故A项错误；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氮、氧、氟原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D项错误。
答案：B
3．解析：干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为共价晶体，熔化时破坏化学键，所以熔点较高。
答案：C
4．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，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物质熔、沸点的高低。
(2)由AlCl3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。
答案：(1)①< ②> ③> ④< ⑤>
(2)①分子 ②在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物
核心素养
例 解析：(1)观察并分析干冰和冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列为面心立方堆积，离顶角的CO2分子最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即a pm。每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2共有12个。(2)在冰晶体中，水分子间的主要作用力是氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率小，密度较小。
答案：(1)12 a (2)氢键 范德华力 方向 4
四面体 较小 小
提升 解析：(1)分子晶体的构成微粒为分子，分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且均属于化合物，故B正确；C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。
(2)SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，A正确；SiCl4与CCl4结构相似，二者均为分子晶体，分子晶体的熔、沸点与相对分子质量有关，对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，故SiCl4的熔、沸点高于CCl4，而常温常压下CCl4为液体，故常温常压下SiCl4不可能为气体，B错误，D正确；CCl4分子是由极性键形成的非极性分子，则SiCl4分子也是由极性键形成的非极性分子，C正确。
答案：(1)B (2)B
素养形成
1．解析：S8、S6、S4、S2属于不同的分子，它们之间的转化为化学变化；常温条件下单质硫为分子晶体；硫单质在空气中加热到750 ℃时被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。
答案：B
2．解析：硫与磷是分子晶体，晶体硅是共价晶体，其中晶体硅的熔点远高于硫与磷的熔点，A项错误；氟化氢、水、氨都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，因为这三种物质之中都存在氢键，且水分子间氢键最强，氨分子间氢键最弱，故水的沸点最高，氨的最低，B项错误；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D项正确。
答案：D
3．解析：由A、B元素都在第三周期，并且所有原子最外层都达到8电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，B项错误，C项正确；该化合物中不含离子键，只含极性共价键，D项正确。
答案：B
4．解析：C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高；C中HCl为共价化合物，不存在离子键。
答案：D
5．解析：由HCN的分子结构模型为直线形和分子结构中存在共价三键可知，其结构式为H—C≡N，A正确；固态S8晶体中存在的微粒是S8分子，故为分子晶体，B正确；由SF6分子的结构模型可知，分子结构对称，则正、负电荷的中心重合，为非极性分子，C正确；由于氢键具有方向性，使冰晶体中水分子之间的空隙较大，当冰晶体融化时，部分氢键被破坏，水分子之间的空隙减小，D错误。
答案：D分子间作用力
堆积方式
实例
范德华力
分子采用________
如C60、干冰、I2、O2
范德华力、________
分子不采用________
如HF、NH3、冰
物质种类
实 例
所有____________
H2O、NH3、CH4等
部分____________
卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分____________
CO2、P4O10、SO2、P4O6等
几乎所有的______
HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数________
苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
项目
分子非密堆积
分子密堆积
微粒间作用力
范德华力和氢键
范德华力
空间特点
每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高
通常每个分子周围有12个紧邻的分子
举例
HF、NH3、冰
C60、干冰、I2、O2
物质
HCN
S8
结构模型示意图
分子中存在共价三键
易溶于CS2
物质
SF6
冰晶体
结构模型示意图