3.2.(1)分子晶體課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

年級(jí)：高二學(xué)科：化學(xué)（人教版）3.2.1

分子晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體1.借助分子晶體模型認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.能從范德華力、氫鍵的角度分析、理解分子晶體的物理性質(zhì)。3.學(xué)會(huì)比較晶體的熔、沸點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合常見的共價(jià)分子的實(shí)例,認(rèn)識(shí)物質(zhì)的構(gòu)成微粒、微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.借助分子晶體、共價(jià)晶體等模型認(rèn)識(shí)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)?！局鞲芍R(shí)梳理】一、分子晶體的概念和組成 1、概念：只含分子的晶體(即：分子構(gòu)成的晶體)或者說分子間通過分子間作用力相結(jié)合形成的晶體叫做分子晶體。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固態(tài)時(shí)都是分子晶體2、構(gòu)成的微粒：分子

(特別注意：稀有氣體為單原子分子)3、微粒間的作用力：分子晶體中相鄰的分子間以分子間作用力(范德華力或氫鍵)相互吸引4、氣化或熔化時(shí)破壞的作用力：分子間作用力(范德華力或氫鍵)晶體的分類：根據(jù)晶體的構(gòu)成粒子和粒子間的相互作用力的不同，將晶體分為如下6種：分子晶體、共價(jià)晶體、離子晶體、金屬晶體、混合晶體【思考】①分子晶體中是否一定有化學(xué)鍵？②分子晶體熔化是否一定破壞化學(xué)鍵？③分子晶體間作用力越大，是否越穩(wěn)定？④分子晶體中是否存在單個(gè)的小分子？5、常見的分子晶體(1)所有非金屬氫化物，如：H2O、NH3、CH4等(2)部分非金屬單質(zhì)(硼晶體、金剛石、晶體硅等除外)，如：鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等(3)部分非金屬氧化物(二氧化硅等除外)，如：CO2、P4O10、SO2、SO3等(4)幾乎所有的酸，如：HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等(5)絕大多數(shù)有機(jī)物(高分子化合物除外)，如：苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等(6)根據(jù)題目信息：如熔沸點(diǎn)較低、易揮發(fā)、常溫為液態(tài)(Hg除外)、熔融狀態(tài)不導(dǎo)電等【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】6、分子晶體的判斷方法(1)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷,部分非金屬單質(zhì)、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體都是分子晶體。(2)依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷,組成分子晶體的粒子是分子，粒子間作用是分子間作用力。(3)依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷,分子晶體的硬度小，熔、沸點(diǎn)低，在熔融狀態(tài)或固體時(shí)均不導(dǎo)電。二、分子晶體的結(jié)構(gòu)特征1、干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)(1)干冰。固態(tài)CO2稱為干冰，干冰也是分子晶體①構(gòu)成干冰晶體的結(jié)構(gòu)微粒是CO2分子②干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵③干冰晶胞的每個(gè)頂點(diǎn)有一個(gè)CO2分子，每個(gè)面的中心上也有一個(gè)CO2分子，每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子④在干冰晶體中，每個(gè)CO2分子周圍，離該分子最近且距離相等的CO2分子有12個(gè)(在三個(gè)互相垂直的平面上個(gè)4個(gè))⑤密度＝

(a為晶胞邊長(zhǎng)，NA為阿伏加德羅常數(shù))中心(2)冰晶體。冰中水分子之間的相互作用除范德華力外還有氫鍵，冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的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，但主要是氫鍵②冰晶體中，每個(gè)水分子與周圍4個(gè)水分子結(jié)合，4個(gè)水分子也按照這樣的規(guī)律再與其他的水分子結(jié)合。盡管氫鍵比化學(xué)鍵弱很多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價(jià)鍵一樣也具有方向性，即氫鍵的存在迫使在正四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰的水分子相互吸引。這一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，其密度比液態(tài)水的小。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小冰晶體的結(jié)構(gòu)由于水分子中O原子采取sp3雜化，因此成鍵電子對(duì)與孤對(duì)電子之間有特定的伸展方向，所以分子間氫鍵的形成也有特定的方向和數(shù)目。每個(gè)H2O分子只能通過氫鍵與4個(gè)H2O直接相鄰排列。每個(gè)氧原子周圍都有4個(gè)氫原子，其中2個(gè)氫原子是通過共價(jià)鍵結(jié)合，距離較近，另外2個(gè)氫原子通過氫鍵結(jié)合，距離較遠(yuǎn)，因此冰晶體中每個(gè)水分子均在氫鍵的作用下形成以它為中心其他4個(gè)水分子為頂點(diǎn)的變形四面體結(jié)構(gòu)。(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)分子周圍緊鄰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)分子周圍緊鄰4個(gè)分子2、分子晶體的結(jié)構(gòu)特征——分子密堆積與分子非密堆積(1)密堆積：指的是微粒間的作用力使粒子間盡可能地相互接近，使它們占有較小空間(2)若分子間只有范德華力，則分子晶體采取分子密堆積，通常每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子。由于范德華力沒有方向性和飽和性，所以范德華力的作用使相鄰分子之間盡可能地相互接近，使它們占有最小的空間，分子間盡可能采取密堆積的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子(3)若分子間靠氫鍵形成晶體，則不采取密堆積結(jié)構(gòu)，每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)要小于12個(gè)。因?yàn)闅滏I有方向性和飽和性，一個(gè)分子周圍其他分子的位置和數(shù)目是一定的。如：冰晶體、苯甲酸晶體等(4)分子晶體的常見堆積方式

分子密堆積分子非密堆積作用力只有范德華力，無氫鍵有分子間氫鍵，它具有方向性堆積方式分子采用密堆積分子不采用密堆積空間特點(diǎn)每個(gè)分子周圍一般有12個(gè)緊鄰的分子每個(gè)分子周圍緊鄰的分子少于12個(gè)，空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】三、分子晶體的物理性質(zhì)1、物理特性(1)分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低①分子晶體熔化、汽化時(shí)都要克服分子間作用力。由于分子間作用力較弱，所以分子晶體的熔、沸點(diǎn)都較低②分子晶體熔化時(shí)，一般只破壞分子間作用力，不破壞分子內(nèi)的化學(xué)鍵(2)密度較小，硬度較小，易壓縮，易升華，易揮發(fā)(多數(shù)分子晶體在常溫時(shí)為氣態(tài)或液態(tài))(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律，即極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑如：H2O是極性溶劑，SO2、H2S、HBr等都是極性分子，它們?cè)谒械娜芙舛缺萅2、O2、CH4等非極性分子的溶解度大。苯、CCl4是非極性溶劑，則Br2、I2等非極性分子易溶于其中，而水則不溶于苯和CCl4中。NH3、CH3CH2OH等能與H2O形成氫鍵，因此NH3、CH3CH2OH等極易溶于水(4)分子晶體的導(dǎo)電性：一般是絕緣體，熔融狀態(tài)也不導(dǎo)電由于構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，不管是晶體狀態(tài)，還是熔化之后，都不存在帶電荷的離子，因此，分子晶體及它的熔融態(tài)均不導(dǎo)電。分子晶體溶于水時(shí)，有些在水分子作用下發(fā)生電離，則其水溶液能導(dǎo)電(如HCl)；有些與水反應(yīng)生成能電離的物質(zhì)，水溶液也能導(dǎo)電(如：SO2、SO3溶于水，生成H2SO3、H2SO4，二者的水溶液均能導(dǎo)電)；有些溶于水不導(dǎo)電(如：CH3CH2OH)2、分子晶體熔、沸點(diǎn)比較規(guī)律(先氫鍵后范德華力最后分子的極性)分子晶體熔化或氣化都要克服分子間作用力，而不破壞(分子內(nèi)的原子之間的)共價(jià)鍵。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和氣化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)就越高。因此比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力(含范德華力和氫鍵)的大小(1)先看分子晶體中是否含有氫鍵，若能形成分子間氫鍵則熔、沸點(diǎn)比一般的分子晶體的熔、沸點(diǎn)高如含有H—F、H—O、H—N等共價(jià)鍵的分子間可以形成氫鍵，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)相對(duì)較高，熔、沸點(diǎn)：H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3(2)結(jié)構(gòu)相似，分子之間不含氫鍵而利用范德華力形成的分子晶體，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸升高。

如熔、沸點(diǎn)：I2>Br2>Cl2>F2；CS2>CO2(3)相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近的極性分子構(gòu)成的分子晶體，其熔、沸點(diǎn)一般比非極性分子構(gòu)成的分子晶體的熔、沸點(diǎn)高，如熔、沸點(diǎn)：CO>N2(4)有機(jī)物中組成和結(jié)構(gòu)相似且不存在氫鍵的同分異構(gòu)體，相對(duì)分子質(zhì)量相同，一般支鏈越多，分子間的相互作用力越弱，熔、沸點(diǎn)越低，

如熔、沸點(diǎn)：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷(4)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨分子中碳原子數(shù)的增加,熔、沸點(diǎn)升高,如C2H6>CH4,C2H5CI>CH3CI,CH3COOH>HCOOH。3、分子晶體熔、沸點(diǎn)比較答題模板答題策略一般先氫鍵后范德華力最后分子的極性答題模板同為分子晶體，×××存在氫鍵，而×××僅存在較弱的范德華力同為分子晶體，×××的相對(duì)分子質(zhì)量大，范德華力強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)高同為分子晶體，兩者的相對(duì)分子質(zhì)量相同(或相近)，×××的極性大，熔、沸點(diǎn)高同為分子晶體，×××形成分子間氫鍵，而×××形成的則是分子內(nèi)氫鍵，形成分子間氫鍵會(huì)使熔、沸點(diǎn)增大例1NH3的沸點(diǎn)比PH3高，原因是：同為分子晶體，NH3分子間存在較強(qiáng)的氫鍵，而PH3分子間僅有較弱的范德華力例2CO2