鲁科版选修3 第3章第3节 原子晶体与分子晶体（第2课时） 学案.doc

第2课时分子晶体学习目标定位1.了解分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。3.会比较判断晶体类型。一、常见的分子晶体结构1碘晶体晶胞的结构如图所示。回答下列问题：(1)碘晶体的晶胞是一个_体，在它的每个顶点上有_个碘分子，每个面上有_个碘分子，每个晶胞从碘晶体中分享到_个碘分子。(2)氯单质、溴单质的晶体结构与碘晶体的结构_，只是晶胞的_不同而已。2.干冰晶胞结构如图所示，观察分析其结构模型，回答下列问题：(1)构成干冰晶体的结构微粒是_，微粒间的相互作用力是_。(2)从结构模型可以看出：干冰晶体是一种_结构，在它的_上各有1个co2分子，每个晶胞中有_个co2分子。(3)干冰晶体每个co2分子周围，离该分子最近且距离相等的co2分子有_个。3冰晶体的结构如图所示。根据冰晶体的结构，回答下列问题：(1)构成冰晶体的结构微粒是_，微粒间的相互作用力是_。(2)在冰晶体中，由于水分子之间存在具有_性的氢键，迫使在四面体中心的每个水分子与_方向的_个相邻水分子相互吸引，这样的排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，比较松散。(3)在冰晶体中，每个水分子中的每个氧原子周围都有_个氢原子，氧原子与其中的两个氢原子通过_结合，而与属于其他水分子的另外两个氢原子靠_结合在一起。1.分子晶体的概念(1)定义：分子之间通过_结合形成的晶体。(2)构成微粒：分子。(3)微粒间的作用力：_。2分子晶体的结构特点若分子间不存在氢键，则分子晶体的微粒排列时尽可能采用_方式；若分子间存在氢键，由于氢键具有_，则晶体不能采用紧密堆积方式。3常见的分子晶体(1)所有_：h2o、nh3、ch4、h2s等；(2)多数非金属单质：卤素(x2)、o2、n2、白磷(p4)、红磷、硫、稀有气体等；(3)多数非金属氧化物：co2、so2、so3、p2o5等；(4)几乎所有的酸：h2so4、ch3cooh、h3po4等；(5)绝大多数有机物：乙醇、蔗糖等。4分子晶体的性质(1)分子晶体一般具有较低的熔点和沸点，较小的硬度、较强的挥发性。(2)分子晶体在固态、熔融时均不导电。(3)不同分子晶体在溶解度上存在较大差别，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解度也有较大差别。提醒(1)稀有气体固态时形成分子晶体，微粒之间只存在分子间作用力，分子内不存在化学键。(2)分子晶体汽化或熔融时，克服分子间作用力，不破坏化学键。1下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的物质是_。物质性质x熔点为10.31 ，液态不导电，水溶液导电y易溶于ccl4，熔点为11.2 ，沸点为44.8 z常温下为气态，极易溶于水，溶液ph7w常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体m熔点为1 170 ，易溶于水，水溶液导电n熔点为97.81 ，质软，导电，密度为0.97 gcm32.参考下表中物质的熔点，回答有关问题：物质nafnaclnabrnainaclkclrbclcscl熔点/995801750622801776715646物质sif4sicl4sibr4sii4sicl4gecl4sncl4pbcl4熔点/90.470.45.212070.449.536.215(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_的增大，_增大，故熔、沸点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为一般_比_熔点高。3.下图为冰晶体的结构模型，大球代表o，小球代表h。下列有关说法正确的是()a冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体b冰晶体具有空间网状结构，是原子晶体c水分子间通过ho键形成冰晶体d冰融化时，水分子之间空隙增大二、石墨晶体的结构与性质石墨的晶体结构如下图所示：1在石墨晶体中，同层的碳原子以_杂化形成共价键，每一个碳原子以_个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了_的环，伸展成_结构。2在同一平面的碳原子还各剩下一个2p轨道，并含有一个未成对电子形成_键。电子比较自由，相当于金属中的_，所以石墨能导热和导电，这正是_晶体的特征。3石墨晶体中网络状的平面结构以_结合形成层状的结构，距离较大，结合力较弱，层与层间可以_，使之具有润滑性。石墨晶体中碳原子间形成，层与层间的结合力为，同时还有金属键特性。因此，石墨晶体既不是原子晶体，也不是金属晶体、分子晶体，而是一种混合键型晶体。4碳元素的单质有多种形式，下图依次是c60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、c60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为_、_。(3)c60属于_晶体，石墨属于_晶体。(4)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为_。在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为_，该晶体中碳原子数与共价键数之比为_。(5)石墨晶体中，层内cc键的键长为142 pm，而金刚石中cc键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在cc间的_共价键，而石墨层内的cc间不仅存在_共价键，还有_键。推测金刚石的熔点_(填“”“”或“”)石墨的熔点。(6)c60的晶体结构类似于干冰，则每个c60晶胞的质量为_g(用含na的式子表示，na为阿伏加德罗常数的值)。(7)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：_(不要求计算结果)。四种晶体类型的比较离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的组成、结构及性质对比分析如下表：离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属阳离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(有的有氢键)金属键作用力强弱(一般地)较强很强弱较强确定作用力强弱的一般判断方法离子所带电荷总数、离子半径键长(原子半径)分子间的氢键增大分子间作用力，组成和结构相似时比较相对分子质量离子半径、离子所带电荷数熔、沸点较高高低差别较大(如汞常温下为液态，钨熔点为3 410)硬度硬而脆大较小差别较大导热和导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良1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2下列有关冰和干冰叙述不正确的是()a干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体b冰是由范德华力和氢键形成的晶体，每个水分子周围有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3sicl4的分子结构与ccl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()asicl4晶体是分子晶体b常温、常压下，sicl4是气体csicl4的分子是由极性键形成的非极性分子dsicl4的熔点高于ccl44下列说法中正确的是()ac60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cnacl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下列有关分子晶体熔点的高低叙述中正确的是()acl2i2bsicl4ccl4cph3nh3dc(ch3)4ch3ch2ch2ch2ch36请回答下列问题：(1)下图是冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的平均每个水分子有_个氢键。(2)下图为固态co2的晶胞结构示意图：通过观察分析，可得出每个co2分子周围有_个与之紧密相邻且等距的co2分子。试判断：sio2、co2、cs2，这些晶体的熔点由高到低排列的顺序是_。在一定温度下，用x射线衍射法测得干冰晶胞的边长a5.72108 cm，则该温度下干冰的密度为_。(3)c60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示：下列有关石墨晶体的说法正确的是_(填字母，下同)。a由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体b由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体c由于石墨质软，所以它是分子晶体d石墨晶体是一种混合键型晶体据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似c60的物质n60，试推测下列有关n60的说法正确的是_。an60易溶于水bn60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度cn60的熔点高于n2dn60的稳定性比n2强答案精析新知导学一、1(1)长方114(2)非常相似大小2(1)co2分子范德华力(2)面心立方每个顶点和面心4(3)123(1)h2o分子范德华力、氢键(2)方向四面体顶角4(3)4共价键氢键归纳总结1(1)分子间作用力(3)分子间作用力2紧密堆积方向性和饱和性3(1)非金属氢化物活学活用1x、y、z、w解析分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。m的熔点高，肯定不是分子晶体；n是金属钠的性质；x、y、z、w均为分子晶体。2(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型离子晶体分子晶体解析分析表中物质及熔点规律，将物质晶体类型合理分类，由同类晶型熔点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。3a冰中的水分子是靠氢键结合在一起，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，故b、c两项均错误；h2o分子形成氢键时沿o的四个sp3杂化轨道形成氢键，可以与4个水分子形成氢键，这4个水分子形成空间四面体构型，a项正确；水分子靠氢键连接后，分子间空隙变大，因此融化时，水的体积缩小，d项错误。二、1sp23正六边形平面网状2自由电子金属3范德华力相对滑动归纳总结共价键范德华力活学活用4(1)同素异形体(2)sp3杂化sp2杂化(3)分子混合键型(4)12323(5)(或大或pp )cs2co21.56 gcm3(3)dc解析(1)每个水分子与四个方向的其他4个水分子形成氢键，每个氢键为2个水分子所共有，因此每个水分子具有的氢键个数为42。(2)观察co2晶胞结构示意图，以某一个co2分子为中心，在三维空间中找出与之紧密相邻且等距离的co2分子。如以立方体的顶点为例，与之紧密相邻且等距离的co2分子应为每一平面面心的co2分子，在三维空间延伸共有12个。比较sio2、co2、cs2三种物质熔点的高低顺序有多种方法，例如可利用常温下三种物质的状态判断，其熔点高低顺序为sio2cs2co2。利用切割法计算每个晶胞中平