2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專題3第四單元 分子間作用力 分子晶體 學(xué)案

第四單元分子間作用力分子晶體課程目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，了解分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。2．熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見的分子晶體。3．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。圖說考點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)自學(xué)·思記·嘗試[新知預(yù)習(xí)]一、分子間作用力1．分子間作用力(1)概念：分子之間都存在的一種相互作用，叫分子間作用力。分子間作用力實(shí)質(zhì)上是一種________作用，它比化學(xué)鍵________得多。(2)分類：________和________是兩種最常見的分子間作用力。2．范德華力(1)概念：范德華力是________普遍存在的相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。(2)影響因素影響范德華力的因素很多，如________________、________________以及________________等。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力________。(3)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的________，如________、________、________等，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。(4)特點(diǎn)范德華力約比化學(xué)鍵鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，且沒有方向性和飽和性。(5)分類范德華力包含三種不同的作用力①電荷分布不均勻的分子(如H2O、HCl等)之間的靜電作用力。②電荷分布均勻的分子(如O2、N2、CO2等)之間的靜電作用力。③電荷分布均勻的分子與電荷分布不均勻的分子之間的靜電作用力。3．氫鍵(1)概念：氫鍵是除范德華力外的另一種________作用力，它是由一個(gè)水分子中相對(duì)顯正電性的氫原子與另一個(gè)水分子中相對(duì)顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對(duì)接近并產(chǎn)生的相互作用。氫鍵的存在，________了水分子之間的作用力，使水的熔、沸點(diǎn)較高。(2)形成條件：研究證明，氫鍵普遍存在于已經(jīng)與________________原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另外的________________原子之間。例如，不僅氟化氫分子之間以及氨分子之間存在氫鍵，而且它們跟水分子之間也存在氫鍵。(3)強(qiáng)度：盡管人們把氫鍵也稱作“鍵”，但與化學(xué)鍵比較，氫鍵屬于________________，其大小介于________________，約為化學(xué)鍵的十分之幾，________化學(xué)鍵。(4)表示方法：H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，H原子能夠跟另一個(gè)電負(fù)性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵，通常用________表示。(5)類型：氫鍵有________氫鍵和________氫鍵兩種。(6)氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響①對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，當(dāng)________________時(shí)，熔、沸點(diǎn)________，如HF、H2O、NH3等；而________________時(shí)，使熔、沸點(diǎn)________。②對(duì)物質(zhì)溶解度的影響：________________分子間存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)的溶解度________，如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均與水分子間存在氫鍵，有利于物質(zhì)溶解在水中。二、分子晶體1．分子晶體的概念：分子通過________________構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)，稱為分子晶體。2．分子晶體中存在的微粒：________。3．微粒間的作用力：________。4．分子晶體的物理性質(zhì)由于分子晶體中相鄰分子靠________________相互作用，因此分子晶體有熔、沸點(diǎn)________、硬度________、易升華的特性。5．典型的分子晶體(1)所有________________，如水、硫化氫、氨、甲烷等。(2)部分________________，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。(3)部分________，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。(4)幾乎所有的________，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。(5)絕大多數(shù)________，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。6．常見典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子間作用力只有范德華力——干冰(1)每個(gè)CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有________個(gè)。(2)每個(gè)晶胞中含有CO2分子為________個(gè)。三、混合型晶體——石墨1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：層內(nèi)每個(gè)碳原子以共價(jià)鍵與周圍的________個(gè)碳原子結(jié)合，層間作用力為：________。2．晶體類型：________晶體。[即時(shí)性自測(cè)]1．氯化鉻酰(CrO2Cl2)熔點(diǎn)：－96.5℃，沸點(diǎn)：117℃，能與CH3COCH3(丙酮)、CS2等互溶。則固態(tài)CrO2Cl2屬于(A．共價(jià)晶體B．離子晶體C．分子晶體D．金屬晶體2．固體乙醇晶體中不存在的作用力是()A．極性鍵B．非極性鍵C．離子鍵D．氫鍵3．下列說法中不正確的是()A．氫鍵是一種類似于共價(jià)鍵的化學(xué)鍵B．離子鍵、氫鍵、范德華力本質(zhì)上都是靜電作用C．只有電負(fù)性很強(qiáng)、半徑很小的原子才能形成氫鍵D．氫鍵是一種分子間作用力4．(雙選)下列各組物質(zhì)中，熔點(diǎn)由高到低的是()5．從下圖可以看出，NH3、H2O和HF的沸點(diǎn)反常。例如，HF的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線的上升趨勢(shì)應(yīng)該在－90℃以下，而實(shí)際上是20℃；H2O的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線上升趨勢(shì)應(yīng)該在－70℃試用分子間作用力解釋，為什么HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)會(huì)反常。6．解釋下列問題。(1)有機(jī)物多數(shù)難溶于水，為什么乙醇和乙酸可與水互溶？(2)甲醇的沸點(diǎn)明顯高于甲醛，乙酸的沸點(diǎn)明顯高于乙醛，其主要原因是什么？(3)有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)可以表示為(虛線表示氫鍵)，而有機(jī)物B只能形成分子間氫鍵，工業(yè)上用水蒸氣蒸餾法將A和B進(jìn)行分離，則首先被蒸出的成分是哪種？技能素養(yǎng)合作·探究·分享提升點(diǎn)一范德華力和氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響[例1]水分子間由于存在一種叫“氫鍵”的作用力(大小介于范德華力與化學(xué)鍵之間)而彼此結(jié)合形成(H2O)n，在冰中每個(gè)水分子被另外4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體，通過氫鍵相互聯(lián)結(jié)成龐大的分子晶體——冰，其結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)1mol冰中有________mol氫鍵。(2)水分子可電離生成兩種含有相同電子數(shù)的粒子，其電離方程式為________________________________。(3)用x、y、z分別表示H2O、H2S、H2Se的沸點(diǎn)(℃)，則x、y、z的大小關(guān)系為____________，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。狀元隨筆因?yàn)槊總€(gè)水分子與周圍4個(gè)水分子形成氫鍵，而每個(gè)氫鍵為兩個(gè)水分子共有，所以1mol冰中含有氫鍵數(shù)為4mol×＝2mol。[提升1](1)P的氫化物PH3的沸點(diǎn)低于與其組成相似的N的氫化物NH3，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn)/℃－49.526146沸點(diǎn)/℃83.1186約400(3)苯胺與甲苯()的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃)________________________________________________________________________。(4)研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景。在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開_______________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)硫及其化合物有許多用途，相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔點(diǎn)/℃－85.5115.2>600(分解)－75.516.810.3沸點(diǎn)/℃－60.3444.6－10.045.0337.0如圖為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因?yàn)開_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。[關(guān)鍵能力]范德華力和氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1．化學(xué)鍵與范德華力的比較化學(xué)鍵范德華力概念分子內(nèi)相鄰的原子間強(qiáng)烈的相互作用叫化學(xué)鍵分子之間的相互作用力叫范德華力存在分子內(nèi)原子間分子間(近距離)強(qiáng)弱較強(qiáng)比化學(xué)鍵弱得多對(duì)性質(zhì)的影響主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)2.范德華力、氫鍵、共價(jià)鍵的比較范德華力氫鍵共價(jià)鍵概念物質(zhì)分子之間普遍存在的一種相互作用力已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間的作用力原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用作用微粒分子或原子(稀有氣體)氫原子、電負(fù)性很大的原子原子特征無方向性，無飽和性有方向性，有飽和性有方向性，有飽和性強(qiáng)度比較共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力影響強(qiáng)度的因素①隨著分子極性的增大而增大②由分子構(gòu)成的，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大X—H…Y中，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，作用力越大成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，溶解度等物理性質(zhì)影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)共價(jià)鍵的鍵能越大，分子越穩(wěn)定狀元隨筆(1)氫鍵和范德華力都屬于分子間作用力，分子間作用力的作用遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的鍵能，不能把氫鍵當(dāng)成是化學(xué)鍵。(2)分子間作用力主要影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。提升點(diǎn)二分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[例2](1)如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。通過觀察分析，每個(gè)CO2分子周圍緊鄰等距離的CO2分子有________個(gè)，將CO2分子視作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，則緊鄰的兩個(gè)CO2分子的距離為________pm。(2)在冰晶體中，水分子之間的主要作用力是________，還有________，由于其主要作用力與共價(jià)鍵一樣具有________性，故1個(gè)水分子周圍只能有________個(gè)緊鄰的水分子，這些水分子位于________的頂角。這種排列方式使冰晶體中水分子的空間利用率________(填“較大”或“較小”)，故冰的密度比水的密度要________(填“大”或“小”)。狀元隨筆氫鍵有方向性，空間利用率低，配位數(shù)小于12。[提升2](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()HD不是化合物A．NH3、HD、C10H18B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、C60、P2O5D．CCl4、Na2S、H2O2(2)SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似，對(duì)其作出如下推測(cè)，其中不正確的是()A．SiCl4晶體是分子晶體B．常溫常壓下SiCl4是氣體C．SiCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子D．SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4狀元隨筆分子晶體熔、沸點(diǎn)主要取決于分子間作用力大小。[關(guān)鍵能力]分子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．常見的典型的分子晶體(1)所有非金屬氫化物，如水、氨、甲烷等；(2)部分非金屬單質(zhì)，如鹵素(X2)、O2、S8、P4、C60等；(3)部分非金屬氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；(4)幾乎所有的酸；(5)絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體。2．兩種典型的分子晶胞(1)干冰型堆積特征：分子密堆積。(2)冰型堆積特征：四面體型。3．分子晶體物理性質(zhì)特征分子晶體具有熔、沸點(diǎn)較低、硬度較小、固態(tài)和熔融狀態(tài)均不導(dǎo)電等物理特性。狀元隨筆分子晶體熔、沸點(diǎn)規(guī)律(1)少數(shù)主要以氫鍵作用形成的分子晶體，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。(2)組成與結(jié)構(gòu)相似，分子之間不含氫鍵而只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。例如，常溫下Cl2呈氣態(tài)，Br2呈液態(tài)，而I2呈固態(tài)；CO2呈氣態(tài)，CS2呈液態(tài)。(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CO的熔、沸點(diǎn)比N2的熔、沸點(diǎn)高。(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。提升點(diǎn)三分子晶體與共價(jià)晶體的比較CO2分子晶體[例3](1)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀察圖形。試說明每個(gè)CO2分子周圍有________個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有________個(gè)CO2分子。(2)在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時(shí)，人們成功制得共價(jià)晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2共價(jià)晶體相似，且比分子晶體干冰更穩(wěn)定，下列說法正確的是________。A．共價(jià)晶體干冰易升華，可用作制冷劑B．共價(jià)晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)C．共價(jià)晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D．共價(jià)晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反應(yīng)E．每摩爾共價(jià)晶體干冰中含有4molC—O鍵(3)由分子晶體干冰轉(zhuǎn)化為共價(jià)晶體干冰是________(填“物理”或“化學(xué)”)變化，反應(yīng)的ΔH________(填“大于”或“小于”)0。狀元隨筆能量越低越穩(wěn)定；化學(xué)組成相同，結(jié)構(gòu)不同，屬于不同物質(zhì)。[提升3]C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似，微粒間存在的作用力是__________。SiC和晶體Si的熔、沸點(diǎn)高低順序是__________________。(2)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相似，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成π鍵，試從原子半徑大小的角度分析，其原因是______________________________________________。SiO2屬于________晶體，干冰屬于________晶體，所以熔點(diǎn)：干冰________(填“＜”“＝”或“＞”)SiO2。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、干冰、冰五種晶體的構(gòu)成微粒分別是______________________________________(填“原子”“分子”或“離子”)，熔化時(shí)克服的微粒間的作用力分別是________________________________，熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椋篲_______________________。狀元隨筆不同晶體熔點(diǎn)：共價(jià)晶體大于分子晶體；同類晶體熔點(diǎn)：共價(jià)晶體看半徑，分子晶體看分子間作用力。[關(guān)鍵能力]共價(jià)晶體與分子晶體的比較晶體類型共價(jià)晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性不溶于大部分溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分溶于水后導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力共價(jià)鍵分子間作用力實(shí)例金剛石干冰形成性自評(píng)1．下列說法中正確的是()A．C60汽化和I2升B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點(diǎn)相近C．NaCl和HCl溶于水時(shí)，破壞的化學(xué)鍵都是離子鍵D．常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點(diǎn)－23.2℃，沸點(diǎn)136.2℃，所以TiCl2．下列晶體性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點(diǎn)：?jiǎn)钨|(zhì)硫>磷>晶體硅B．沸點(diǎn)：NH3>H2O>HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點(diǎn)：SiI4>SiBr4>SiCl43．有五組由同族元素形成的物質(zhì)，在101.3kPa時(shí)測(cè)得它們的沸點(diǎn)(℃)數(shù)據(jù)如表所示：對(duì)于表中內(nèi)容，下列各項(xiàng)中的判斷正確的是()A．a(chǎn)、b、c的化學(xué)式分別為Ne2、Br2、HFB．第②組物質(zhì)均有氧化性；第③組物質(zhì)對(duì)應(yīng)的水溶液均是強(qiáng)酸C.第④組中各化合物的穩(wěn)定性順序?yàn)镠2O>H2S>H2Se>H2TeD．上表中物質(zhì)HF和H2O，由于氫鍵的影響使它們的分子特別穩(wěn)定4．如圖是某無機(jī)化合物的二聚分子，該分子中A、B兩種元素都是第3周期的元素，分子中所有原子的最外層都達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是()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5．常溫下硫單質(zhì)主要以S8形式存在，加熱時(shí)S8會(huì)轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2等，當(dāng)蒸氣溫度達(dá)到750℃時(shí)主要以S2形式存在，下列說法正確的是(A．S8轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2屬于物理變化B．不論哪種硫分子，完全燃燒時(shí)都生成SO2C．單質(zhì)硫?yàn)楣矁r(jià)晶體D．把硫單質(zhì)在空氣中加熱到750℃即得S6．下列說法正確的是()A．氫鍵有方向性和飽和性，屬于共價(jià)鍵B．分子形成氫鍵一定使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高C．甲醇(CH3OH)比甲硫醇(CH3SH)熔點(diǎn)高，原因是甲醇分子間易形成氫鍵D．H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由氫鍵所致7．若不斷地升高溫度，會(huì)實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化的各階段被破壞的主要作用依次是()A．氫鍵、分子間作用力、非極性鍵B．氫鍵、氫鍵、極性鍵C．氫鍵、極性鍵、分子間作用力D．分子間作用力、氫鍵、非極性鍵8．干冰和二氧化硅晶體同屬第ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)差別很大的原因是()A．二氧化硅的相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對(duì)分子質(zhì)量B．C—O鍵鍵能比Si—O鍵鍵能小C．干冰為分子晶體，二氧化硅為共價(jià)晶體D．干冰易升華，二氧化硅不能9．(1)比較下列化合物熔、沸點(diǎn)的高低(填“>”或“<”)。①CO2________CS2②NH3________PH3③O3________O2④Ne________Ar⑤CH3CH2OH________CH3OH⑥金剛石________晶體硅(2)已知AlCl3的熔點(diǎn)為190℃(2.02×105Pa)，但它在180①AlCl3固體是________晶體。②設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)，判斷氯化鋁是離子化合物還是共價(jià)化合物。你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是________________________________________________________________________。10．硅及其化合物的用途非常廣泛，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答硅及其化合物的相關(guān)問題：(1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為________________________________________________________________________。(2)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以________相結(jié)合，其晶胞中共有8個(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)________個(gè)原子，晶體硅中Si—Si—Si之間的夾角大小約為________。(3)下表列有三種物質(zhì)(晶體)的熔點(diǎn)：物質(zhì)SiO2SiCl4SiF4熔點(diǎn)/℃1710－70.4－90.2簡(jiǎn)要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因：①SiO2和SiCl4：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②SiCl4和SiF4：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似(如圖所示)，其硬度僅次于金剛石，具有較強(qiáng)的耐磨性能。其中C原子的雜化方式為__________，微粒間存在的作用力是__________，每個(gè)Si原子周圍距離最近的C原子為__________個(gè)，每個(gè)Si原子周圍最近的Si原子為__________個(gè)，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為acm，密度為bg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________(用含a、b的式子表示)。11．(1)已知氟乙酸的酸性強(qiáng)于碘乙酸，則酸性：BrCH2COOH________ClCH2COOH(填“>”“<”或“＝”)。(2)次磷酸(H3PO2)與足量NaOH溶液反應(yīng)生成NaH2PO2，據(jù)此寫出H3PO2的結(jié)構(gòu)式________。注：磷酸的結(jié)構(gòu)式為(3)化合物A、B、C的熔點(diǎn)如下表：ABC化學(xué)式CH3CH2ClCH3CH2CH2ClCH3NH3Cl熔點(diǎn)/℃－139－123230化合物B的熔點(diǎn)高于A的原因?yàn)椋篲_______________________________________________________________________?；衔顲的熔點(diǎn)明顯高于A的原因是________________________________________________________________________。(4)科學(xué)家制得由20個(gè)碳原子組成的空心籠狀分子C20，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成(如圖)。請(qǐng)回答：一個(gè)C20分子共有________條棱邊，推測(cè)C20晶體的硬度________(填“較大”或“較小”)(5)二茂鐵[Fe(C5H5)2]是一種有機(jī)金屬化合物，熔點(diǎn)172℃，沸點(diǎn)249℃，易升華，難溶于水易溶于有機(jī)溶劑。二茂鐵屬于________晶體；測(cè)定表明二茂鐵中所有氫原子的化學(xué)環(huán)境都相同，則二茂鐵的結(jié)構(gòu)應(yīng)為圖中的________(選填“a”參考答案基礎(chǔ)知識(shí)新知預(yù)習(xí)一、1．(1)靜電弱(2)范德華力氫鍵2．(1)分子之間(2)分子的大小分子的空間構(gòu)型分子中電荷分布是否均勻越大(3)物理性質(zhì)熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解度3．(1)分子間大大加強(qiáng)(2)N、O、F等電負(fù)性很大的N、O、F等電負(fù)性很大的(3)一種較弱的作用力范德華力和化學(xué)鍵之間不屬于(4)X—H…Y(5)分子間分子內(nèi)(6)分子間存在氫鍵升高分子內(nèi)存在氫鍵降低溶劑和溶質(zhì)增大二、1．分子間作用力2．分子3．分子間作用力4．分子間的作用力低小5．(1)非金屬氫化物(2)非金屬單質(zhì)(3)非金屬氧化物(4)酸(5)有機(jī)物的晶體6．(1)12(2)4三、1．3分子間作用力2．混合型即時(shí)性自測(cè)1．解析：氯化鉻酰的熔、沸點(diǎn)比較低，易溶于CS2等溶劑，具備分子晶體的特征，屬于分子晶體。答案：C2．解析：固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結(jié)合的，在乙醇分子里有C—C之間的非極性鍵，C—H、C—O、O—H之間的極性鍵，在分子之間還有O和H產(chǎn)生的氫鍵，沒有離子鍵。答案：C3．解析：氫鍵是一種分子間作用力，不是化學(xué)鍵，其本質(zhì)是靜電作用。答案：A4．答案：BD5．答案：因?yàn)镠2O、HF、NH3中的O、F、N三種元素的電負(fù)性較大，分子間形成了氫鍵，故H2O、HF、NH3的沸點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。6．答案：(1)乙醇和乙酸都易和水分子間相互形成氫鍵且乙醇和乙酸水分子中都含有羥基，與水分子結(jié)構(gòu)有相似性。(2)甲醇、乙酸形成分子間氫鍵，甲醛、乙醛分子間不能形成氫鍵。(3)A易形成分子內(nèi)氫鍵，B易形成分子間氫鍵，所以B的沸點(diǎn)比A的高。首先被蒸出的物質(zhì)為A。技能素養(yǎng)例1解析：已知水電離產(chǎn)生OH－(含有10個(gè)電子)，則與其電子數(shù)相同的粒子為H3O＋，電離方程式為2H2O?H3O＋＋OH－。因?yàn)镠2O中存在氫鍵，故其沸點(diǎn)比H2S、H2Se高。答案：(1)2(2)2H2O?H3O＋＋OH－(3)x>z>y水中存在氫鍵，其沸點(diǎn)最高，H2S、H2Se的相對(duì)分子質(zhì)量H2Se>H2S，故范德華力H2Se>H2S，沸點(diǎn)H2Se>H2S，則H2O、H2S、H2Se沸點(diǎn)的大小關(guān)系為H2O>H2Se>H2S提升1解析：(2)對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。(3)苯胺的晶體類型為分子晶體，苯胺分子中有氨基，可以形成分子間氫鍵使得苯胺晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)分別高于甲苯。(4)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)镠2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常溫下水和甲醇是液體，而二氧化碳和氫氣是氣體，液體的沸點(diǎn)高于氣體；H2O與CH3OH均為極性分子，H2O分子中有兩個(gè)氫原子可形成分子間氫鍵，水中氫鍵比甲醇多，所以水的沸點(diǎn)高于甲醇；CO2與H2均為非極性分子，CO2的相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大，所以CO2的沸點(diǎn)較高。(5)S8與SO2均為分子晶體，而S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間范德華力較強(qiáng)，所以其熔、沸點(diǎn)比SO2高。答案：(1)NH3分子間存在氫鍵，PH3分子間無氫鍵(2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，分子量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)。(3)苯胺分子之間存在氫鍵(4)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多；CO2與H2均為非極性分子，CO2的相對(duì)分子質(zhì)量較大、范德華力較大(5)S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng)例2解析：(1)觀察并分析干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)，可知在干冰晶體中，CO2分子排列為面心立方堆積，離頂角的CO2分子最近的是面心的分子，兩者的距離為面對(duì)角線的一半，即apm。每個(gè)CO2分子周圍緊鄰等距離的CO2共有12個(gè)。(2)在冰晶體中，水分子間的主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，1個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，使冰晶體中水分子的空間利用率小，密度較小。答案：(1)12a(2)氫鍵范德華力方向4四面體較小小提升2解析：分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子內(nèi)部以共價(jià)鍵結(jié)合。HD屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均屬于化合物，故B正確；C60屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故C錯(cuò)誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯(cuò)誤。答案：B解析：SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，則SiCl4是分子晶體，A正確；SiCl4與CCl4結(jié)構(gòu)相似，二者均為分子晶體，分子晶體的熔、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，對(duì)于組成相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高，故SiCl4的熔、沸點(diǎn)高于CCl4，而常溫常壓下CCl4為液體，故常溫常壓下SiCl4不可能為氣體，B錯(cuò)誤，D正確；CCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子，則SiCl4分子也是由極性鍵形成的非極性分子，C正確。答案：B例3解析：(1)題給CO2分子晶體的一部分，屬面心立方結(jié)構(gòu)。取任一頂點(diǎn)的CO2分子，則與之距離最近且等距的共用該頂點(diǎn)的三個(gè)面面心上的CO2分子，共3個(gè)；而該頂點(diǎn)被8個(gè)同樣晶胞共用，而面心上的分子被2個(gè)晶胞共用，這樣符合題意的CO2分子有：3×〖(8)/(2)〗＝12個(gè)；在此結(jié)構(gòu)中，8個(gè)CO2分子處于頂點(diǎn)，為8個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用，6個(gè)CO2分子處于面心，為2個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用。所以，該結(jié)構(gòu)單元平均占有的CO2分子為：8×＋6×＝4(個(gè))。(2)該題應(yīng)從SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來判斷。(3)二者屬于不同物質(zhì)，所以轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。由于共價(jià)晶體干冰更穩(wěn)定，故該轉(zhuǎn)化為放熱反應(yīng)，ΔH<0。答案：(1)124(2)BDE(3)化學(xué)小于提升3解析：(1)因?yàn)镾i—C鍵的鍵長(zhǎng)小于Si—Si鍵，所以熔、沸點(diǎn)：碳化硅＞晶體硅。(2)SiO2為共價(jià)晶體，干冰為分子晶體，所以熔點(diǎn)：SiO2＞干冰。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為共價(jià)晶體，構(gòu)成微粒為原子，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵；干冰和冰為分子晶體，由分子構(gòu)成，CO2分子以分子間作用力相結(jié)合。冰中水分子以范德華力和氫鍵相結(jié)合。答案：(1)共價(jià)鍵SiC>Si(2)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，pp軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成π鍵共價(jià)分子＜(3)原子、原子、原子、分子、分子共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力、分子間作用力金剛石、二氧化硅、硅、冰、干冰形成性自評(píng)1．解析：C60、I2均為分子晶體，汽化或升華時(shí)均克服范德華力；B中乙酸分子可形成氫鍵，其熔、沸點(diǎn)比甲酸甲酯高；C中HCl為共價(jià)化合物，不存在離子鍵。答案：D2．解析：硫與磷是分子晶體，晶體硅是共價(jià)晶體，其中晶體硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于硫與磷的熔點(diǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氟化氫、水、氨都是分子晶體，其沸點(diǎn)高低與分子間作用力大小有關(guān)，因?yàn)檫@三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強(qiáng)，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點(diǎn)最高，氨的最低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅是共價(jià)晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，D項(xiàng)正確。答案：D3．解析：A中a為Ne，上表中③、④組的第一種物質(zhì)的沸點(diǎn)在同一組中均最高，因?yàn)樵贖F分子間、H2O分子間均存在氫鍵，增大了分子間作用力。第②組物質(zhì)為鹵素單質(zhì)，均具有氧化性，第③組物質(zhì)為鹵化氫，對(duì)應(yīng)的水溶液中除HF是弱酸外，其余均為強(qiáng)酸。第④組物質(zhì)為氧族元素的氫化物，其共價(jià)鍵逐漸減弱，所以穩(wěn)定性逐漸減弱。D選項(xiàng)中，氫鍵只能影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔沸點(diǎn)、溶解性等，不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)。答案：C4．解析：由A、B元素都在第3周期，并且所有原子最外層都達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知A為Cl元素，B為Al元素，A項(xiàng)正確；因是二聚分子，故其固態(tài)時(shí)形成分子晶體，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；該化合物中不含離子鍵，只含極性共價(jià)鍵，D項(xiàng)正確。答案：B5．解析：S8、S6、S4、S2屬于不同的分子，它們之間的轉(zhuǎn)化為化學(xué)變化；常溫條件下單質(zhì)硫?yàn)榉肿泳w；硫單質(zhì)在空氣中加熱到750℃時(shí)被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。答案：B6．解析：氫鍵有方向性和飽和性，氫鍵的作用相對(duì)較弱，不屬于化學(xué)鍵，A錯(cuò)誤；分子間氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低，B錯(cuò)誤；由于O的電負(fù)性較大，故甲醇中含有分子間氫鍵，導(dǎo)致甲醇的熔點(diǎn)比甲硫醇的高，C正確；H2O較穩(wěn)定，是由于H—O鍵鍵能較大，與氫鍵無關(guān)，D錯(cuò)誤。答案：C7．解析：固態(tài)水中和液態(tài)水中都含有氫鍵，“雪花→水→水蒸氣”主要是氫鍵被破壞，屬于物理變化，共價(jià)鍵沒有被破壞，“水蒸氣→氧氣和氫氣”為化學(xué)變化，破壞的是極性共價(jià)鍵，B項(xiàng)正確。答案：B8．解析：干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體，熔化時(shí)破壞分子間作用力；SiO2為共價(jià)晶體，熔化時(shí)破壞化學(xué)鍵，所以熔