人教版選修3 第三章 第二節(jié) 第1課時(shí) 分子晶體 學(xué)案 (1).docx

第二節(jié)分子晶體與原子晶體第1課時(shí)分子晶體目標(biāo)定位1.熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見(jiàn)的分子晶體。2.能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性。一、干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)1干冰晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，觀察分析其結(jié)構(gòu)模型，回答下列問(wèn)題：(1)構(gòu)成干冰晶體的結(jié)構(gòu)微粒是co2分子，微粒間的相互作用力是范德華力。(2)從結(jié)構(gòu)模型可以看出：干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)每8個(gè)co2分子構(gòu)成立方體，在六個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)co2分子。每個(gè)co2分子周?chē)?，離該分子最近且距離相等的co2分子有12個(gè)。每個(gè)晶胞中有4個(gè)co2分子。2冰晶體的結(jié)構(gòu)如下圖所示。根據(jù)冰晶體的結(jié)構(gòu)，回答下列問(wèn)題：(1)構(gòu)成冰晶體的結(jié)構(gòu)微粒是h2o分子，微粒間的相互作用力是范德華力、氫鍵。(2)在冰的晶體中，由于水分子之間存在具有方向性的氫鍵，迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引，這樣的排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。3干冰和冰的比較晶體分子間作用力結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外觀硬度熔點(diǎn)密度干冰范德華力1個(gè)分子周?chē)o鄰12個(gè)分子相似相似(小)干冰比冰低干冰比冰大冰范德華力、氫鍵1個(gè)分子周?chē)o鄰4個(gè)分子 分子晶體的理解(1)分子間通過(guò)分子間作用力相結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。如：干冰、碘晶體、冰等。構(gòu)成分子晶體的粒子只有分子。(2)常見(jiàn)的典型的分子晶體有所有非金屬氫化物，如水、氨、甲烷等；部分非金屬單質(zhì)，如鹵素、o2、s8、p4、c60等；部分非金屬氧化物，如co2、so3、p4o10等；幾乎所有的酸；絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。(3)兩種典型的分子晶胞干冰型堆積特征：分子密堆積；冰型堆積特征：四面體型。1下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是()anh3、hd、c10h8 bpcl3、co2、h2so4cso2、sio2、p2o5 dccl4、na2s、h2o2答案b解析a中hd是單質(zhì)，不是化合物；c中sio2為原子晶體，不是分子晶體；d中na2s是離子晶體，不是分子晶體。2水分子間可通過(guò)氫鍵彼此結(jié)合而形成(h2o)n，在冰中n值為5，即每個(gè)水分子被其他4個(gè)水分子包圍形成變形四面體，如圖所示為(h2o)5單元，由無(wú)限個(gè)這樣的四面體通過(guò)氫鍵構(gòu)成一個(gè)龐大的分子晶體，即冰。下列有關(guān)敘述正確的是()a1 mol冰中含有4 mol氫鍵b1 mol冰中含有45 mol氫鍵c平均每個(gè)水分子只含有2個(gè)氫鍵d平均每個(gè)水分子只含有個(gè)氫鍵答案c解析由圖可知，每個(gè)水分子(處于四面體的中心)與4個(gè)水分子(處于四面體的四個(gè)頂點(diǎn))形成四個(gè)氫鍵，因?yàn)槊總€(gè)氫鍵都是由2個(gè)水分子共同形成的，所以每個(gè)水分子形成的氫鍵數(shù)為42。二、分子晶體的物理性質(zhì)1分子晶體中粒子間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，因此，分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。2分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律(1)分子晶體分子間作用力越大，物質(zhì)熔、沸點(diǎn)越高，反之越低；具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)反常高。(2)判斷下列結(jié)論的正誤，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高()組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對(duì)分子質(zhì)量相近)，分子極性越大，其熔、沸點(diǎn)就越高()烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨分子里碳原子數(shù)的增加，熔、沸點(diǎn)升高()組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，不能用相對(duì)分子質(zhì)量大小比較分子間作用力的大小()3分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)均不存在自由離子，因而不能導(dǎo)電，易溶于水的電解質(zhì)在水中全部或部分電離而能夠?qū)щ?，不溶于水的物質(zhì)或易溶于水的非電解質(zhì)不能導(dǎo)電。 分子晶體的物理特性(1)分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低，硬度較小，固態(tài)不導(dǎo)電等物理特性。所有在常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易升華的固體物質(zhì)都屬于分子晶體。(2)分子間作用力的大小決定分子晶體的物理性質(zhì)。分子間作用力越大，分子晶體的熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。3下列物質(zhì)，按沸點(diǎn)降低順序排列的一組是()ahf、hcl、hbr、hi bf2、cl2、br2、i2ch2o、h2s、h2se、h2te dci4、cbr4、ccl4、cf4答案d解析a、c中hf和h2o分子間含有氫鍵，沸點(diǎn)反常；對(duì)結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，b中沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增大；d中沸點(diǎn)依次降低。4下列性質(zhì)符合分子晶體特點(diǎn)的是()熔點(diǎn)1 070 ，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電熔點(diǎn)10.31 ，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電能溶于cs2，熔點(diǎn)112.8 ，沸點(diǎn)444.6 熔點(diǎn)97.81 ，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度為0.97 gcm3a b c d答案b解析本題考查分子晶體的性質(zhì)。分子晶體中分子之間是以分子間作用力相結(jié)合的，分子晶體具有低熔點(diǎn)、易升華、硬度小等性質(zhì)。熔點(diǎn)高，不是分子晶體的性質(zhì)；能導(dǎo)電，不是分子晶體的性質(zhì)，該處所述是金屬鈉的性質(zhì)，故選。1下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中一定正確的是()a分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵 b分子間一定存在范德華力c分子間一定存在氫鍵 d其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積答案b解析稀有氣體元素組成的分子晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，a項(xiàng)錯(cuò)誤；分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于所有的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的n、o、f原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi)，b項(xiàng)正確、c項(xiàng)錯(cuò)誤；只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式，d選項(xiàng)錯(cuò)誤。2干冰熔點(diǎn)很低是由于()aco2是非極性分子bc=o鍵的鍵能很小cco2化學(xué)性質(zhì)不活潑dco2分子間的作用力較弱答案d3sicl4的分子結(jié)構(gòu)與ccl4相似，對(duì)其進(jìn)行的下列推測(cè)不正確的是()asicl4晶體是分子晶體b常溫、常壓下sicl4是氣體csicl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子dsicl4的熔點(diǎn)高于ccl4答案b解析由于sicl4具有分子結(jié)構(gòu)，所以一定屬于分子晶體；影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小，在這兩種分子中都只有范德華力，sicl4的相對(duì)分子質(zhì)量大于ccl4，所以sicl4的分子間作用力更大一些，熔、沸點(diǎn)更高一些；ccl4的分子是正四面體結(jié)構(gòu)，sicl4與它結(jié)構(gòu)相似，因此也應(yīng)該是正四面體結(jié)構(gòu)，是含極性鍵的非極性分子。4如圖為冰的一種骨架形式，依此為單位向空間延伸，請(qǐng)問(wèn)該冰中的每個(gè)水分子有幾個(gè)氫鍵()a2 b4 c8 d12答案a解析每個(gè)水分子與四個(gè)方向的4個(gè)水分子形成氫鍵，每個(gè)氫鍵為2個(gè)水分子共用，故其氫鍵個(gè)數(shù)為42。5(1)co能與金屬fe形成fe(co)5，該化合物熔點(diǎn)為253 k，沸點(diǎn)為376 k，其固體屬于_晶體。(2)f2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物，例如clf3、brf3等。已知反應(yīng)cl2(g)3f2(g)=2clf3(g)h313 kjmol1，ff鍵的鍵能為159 kjmol1，clcl鍵的鍵能為242 kjmol1，則clf3中clf鍵的平均鍵能為_(kāi)kjmol1。clf3的熔、沸點(diǎn)比brf3的_(填“高”或“低”)。答案(1) 分子(2)172低解析(1)該化合物熔點(diǎn)為253 k，沸點(diǎn)為376 k，熔、沸點(diǎn)較低，所以為分子晶體。(2) 根據(jù)焓變的含義可得：242 kjmol13159 kjmol16eclf313 kjmol1，解得clf鍵的平均鍵能eclf172 kjmol1；組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，所以clf3的熔、沸點(diǎn)比brf3的低?；A(chǔ)過(guò)關(guān)題組一分子晶體及其判斷1下列物質(zhì)呈固態(tài)時(shí)，一定屬于分子晶體的是()a非金屬單質(zhì) b非金屬氧化物c含氧酸 d金屬氧化物答案c解析非金屬單質(zhì)中的金剛石、非金屬氧化物中的sio2均為原子晶體；而金屬氧化物通常為離子化合物，屬離子晶體。2由解放軍總裝備部軍事醫(yī)學(xué)院研究所研制的小分子團(tuán)水，解決了醫(yī)務(wù)人員工作時(shí)的如廁難題。新型小分子團(tuán)水具有飲用量少、滲透力強(qiáng)、生物利用率高、在人體內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)、排放量少的特點(diǎn)。一次飲用125 ml小分子團(tuán)水，可維持人體6小時(shí)正常需水量。下列關(guān)于小分子團(tuán)水的說(shuō)法正確的是()a水分子的化學(xué)性質(zhì)改變b水分子中的氫氧鍵縮短c水分子間的作用力減小d水分子間結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)改變答案d解析小分子團(tuán)水仍是以分子為基本單位組成的聚集體，所以分子結(jié)構(gòu)并沒(méi)有改變，分子中的氫氧鍵并沒(méi)有縮短，化學(xué)性質(zhì)更不會(huì)改變。它改變的是分子間的結(jié)構(gòu)，分子間作用力增強(qiáng)，物理性質(zhì)改變。3某化學(xué)興趣小組，在學(xué)習(xí)分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下：naclmgcl2alcl3sicl4cacl2熔點(diǎn)/80171219068782沸點(diǎn)/1 4651 418230571 600根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是()anacl、mgcl2、cacl2 balcl3、sicl4cnacl、cacl2 d全部答案b解析由于由分子構(gòu)成的晶體，分子與分子之間以分子間作用力相互作用，而分子間作用力較小，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，表中的mgcl2、nacl、cacl2熔、沸點(diǎn)很高，很明顯不屬于分子晶體，alcl3、sicl4熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，b項(xiàng)正確，a、c、d三項(xiàng)錯(cuò)誤。題組二分子晶體的性質(zhì)及其應(yīng)用4下列說(shuō)法正確的是()a分子晶體都具有分子密堆積的特征b分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點(diǎn)越高c分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，分子的熔、沸點(diǎn)越高d分子晶體中，分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定答案b解析含有氫鍵的分子晶體不具有分子密堆積的特征，如冰，a錯(cuò)誤；分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低與分子間作用力的大小有關(guān)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，b正確，c錯(cuò)誤；分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，與分子間作用力的大小無(wú)關(guān)，d錯(cuò)誤。5如圖是某無(wú)機(jī)化合物的二聚分子，該分子中a、b兩種元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法不正確的是()a該化合物的化學(xué)式是al2cl6b該化合物是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電c該化合物在固態(tài)時(shí)所形成的晶體是分子晶體d該化合物中不存在離子鍵，也不含有非極性共價(jià)鍵答案b解析由a、b元素都在第三周期，并且所有原子最外層都達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知a為cl元素，b為al元素，故a正確；因是二聚分子，故其固態(tài)時(shí)形成分子晶體，b錯(cuò)誤、c正確；該化合物中不含離子鍵，只含極性共價(jià)鍵，d正確。題組三冰和干冰的晶體結(jié)構(gòu)6hf分子晶體、nh3分子晶體與冰的結(jié)構(gòu)極為相似，在hf分子晶體中，與f原子距離最近的hf分子有幾個(gè)()a3 b4 c5 d12答案b解析根據(jù)hf分子晶體與冰結(jié)構(gòu)相似可知，每個(gè)hf分子周?chē)?個(gè)hf分子與之最近，構(gòu)成四面體，故b項(xiàng)正確。7.中學(xué)教材上介紹的干冰晶體是一種立方面心結(jié)構(gòu)，如圖所示，即每8個(gè)co2構(gòu)成立方體，且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)co2分子，在每個(gè)co2周?chē)嚯x a(其中a為立方體棱長(zhǎng))的co2有()a4個(gè) b8個(gè)c12個(gè) d6個(gè)答案c解析如圖在每個(gè)co2周?chē)嚯xa的co2即為每個(gè)面心上的co2分子，共有8(3)12個(gè)。能力提升8正硼酸(h3bo3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，層內(nèi)的h3bo3分子通過(guò)氫鍵相連(如下圖)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 ()a正硼酸晶體屬于原子晶體bh3bo3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)c分子中硼原子符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)d含1 mol h3bo3的晶體中有3 mol氫鍵答案d解析a項(xiàng)，正硼酸屬于分子晶體；b項(xiàng)，h3bo3分子穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的共價(jià)鍵有關(guān)，與分子間的氫鍵無(wú)關(guān)；c項(xiàng)，分子中的硼原子不符合8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；d項(xiàng)，中的3個(gè)氫均形成氫鍵。9晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復(fù)出現(xiàn)的最小的結(jié)構(gòu)單元，c60晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是()ac60摩爾質(zhì)量是720bc60與苯互為同素異形體c在c60晶胞中有14個(gè)c60分子d每個(gè)c60分子周?chē)c它距離最近等距離的c60分子有12個(gè)答案d10下列分子晶體在熔化時(shí)，只破壞范德華力的是_(填序號(hào)，下同)，既破壞范德華力，又破壞氫鍵的是_。h2o2p4(白磷)so2co2h2o2 hfh2nch2ch2coohh3po4c2h6答案解析有氫鍵的分子晶體，其分子中應(yīng)含有hf鍵、ho鍵、hn鍵中的任意一個(gè)鍵，在熔化時(shí)其中的氫鍵被破壞。11據(jù)報(bào)道科研人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出結(jié)構(gòu)類(lèi)似c60的物質(zhì)n60。已知：n60分子中每個(gè)氮原子均以nn鍵結(jié)合三個(gè)n原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；nn鍵的鍵能為167 kjmol1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)n60分子組成的晶體為_(kāi)晶體，其熔、沸點(diǎn)比n2_(填“高”或“低”)，原因是_。(2)1 mol n60分解成n2時(shí)吸收或放出的熱量是_kj(已知nn鍵的鍵能為942 kjmol1)，表明穩(wěn)定性n60_(填“”“”或“”)n2。(3)由(2)列舉n60的用途(舉一種)：_。答案(1)分子高n60、n2均形成分子晶體，且n60的相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力大、故熔、沸點(diǎn)高(2)13 230mr(n2)，故n60晶體中分子的范德華力比n2晶體大，n60晶體的熔、沸點(diǎn)比n2晶體高。(2)因每個(gè)氮原子形成三個(gè)nn鍵，每個(gè)nn鍵被2個(gè)n 原子共用，故1 mol n60中存在nn鍵：1 mol60390 mol。發(fā)生的反應(yīng)為n60=30n2，故h90167 kjmol130942 kjmol113 230 kjmol1n60。(3)由于反應(yīng)放出大量的熱同時(shí)生成大量氣體，因此n60可用作高能炸藥。12(1)水分子的立體結(jié)構(gòu)是_，水分子能與很多金屬離子形成配合物，其原因是在氧原子上有_。(2)冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞(其晶胞結(jié)構(gòu)如圖，其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)或面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi))類(lèi)似。每個(gè)冰晶胞平均占有_個(gè)水分子。冰晶胞與金剛石晶胞中微粒排列方式相同的原因是_。(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得冰中氫鍵的作用能為18.5 kjmol1，而冰的熔化熱為5.0 kjmol1，這說(shuō)明_。答案(1)v形(或角形)孤電子