2017-2018学年人教版选修3第3章第2节分子晶体与原子晶体第1课时学案

1、第二节分子晶体与原子晶体第 1 课时分子晶体目标定位 1.熟知分子晶体的概念、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。一、干冰和冰的晶体结构1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CO2 分子，微粒间的相互作用力是范德华力。(2)从结构模型可以看出：干冰晶体是一种面心立方结构 每 8 个 CO2 分子构成立方体，在六个面的中心又各占据 1 个 CO2 分子。 每个 CO2 分子周围， 离该分子最近且距离相等的 CO2 分子有 12 个。每个晶胞中有 4 个 CO2 分子。2冰晶体的结构如下图所示。根据

2、冰晶体的结构，回答下列问题：(1)构成冰晶体的结构微粒是H2O 分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键。(2)在冰的晶体中，由于水分子之间存在具有方向性的氢键，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 4 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。3干冰和冰的比较晶体分子间作用力结构特点外观硬度熔点密度1 个分子周围紧干冰范德华力邻 12 个分子相似干冰比干冰比范德华力、相似冰低冰大1 个分子周围紧( 小)冰邻 4个分子氢键分子晶体的理解(1)分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体叫分子晶体。如：干冰、碘晶体、冰等。构成分子晶体的粒子只有分子

3、。(2)常见的典型的分子晶体有 所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等； 部分非金属单质，如卤素、O2、S8、 P4、 C60 等； 部分非金属氧化物，如CO2、 SO3、 P4O10 等； 几乎所有的酸； 绝大多数有机物的晶体。(3)两种典型的分子晶胞 干冰型堆积特征：分子密堆积； 冰型堆积特征：四面体型。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()A NH 3、 HD 、C10H8BPCl 3、 CO2、 H 2SO4CSO2、SiO 2、 P2O5D CCl 4、 Na2S、 H2O2答案B解析A 中 HD 是单质，不是化合物；C 中 SiO 2 为原子晶体，不是分子晶体；D 中

4、 Na2S 是离子晶体，不是分子晶体。2水分子间可通过氢键彼此结合而形成(H2 O)n，在冰中 n 值为 5，即每个水分子被其他4 个水分子包围形成变形四面体，如图所示为(H2O)5 单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是()A 1 mol 冰中含有4 mol 氢键B 1 mol 冰中含有 4 5 mol 氢键C平均每个水分子只含有2 个氢键5D平均每个水分子只含有个氢键答案C解析由图可知， 每个水分子 (处于四面体的中心)与 4 个水分子 (处于四面体的四个顶点)形成四个氢键，因为每个氢键都是由2 个水分子共同形成的， 所以每个水分子形成的氢键数

5、为412 2。二、分子晶体的物理性质1分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。2分子晶体熔、沸点高低的比较规律(1)分子晶体分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。(2)判断下列结论的正误，正确的打“”，错误的打“”组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔、沸点就越高 ()组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近)，分子极性越大，其熔、沸点就越高( )烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高( )组成和结构不

6、相似的物质，不能用相对分子质量大小比较分子间作用力的大小( )3分子晶体在固态和熔融状态均不存在自由离子，因而不能导电， 易溶于水的电解质在水中全部或部分电离而能够导电，不溶于水的物质或易溶于水的非电解质不能导电。分子晶体的物理特性(1)分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外 )、易升华的固体物质都属于分子晶体。(2)分子间作用力的大小决定分子晶体的物理性质。分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点越高，硬度越大。3下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是()A HF、 HCl 、 HBr 、 HIB F2、 Cl 2、 Br 2

7、、 I2CH 2O、 H2S、 H 2Se、H2TeD CI 4、 CBr 4、CCl 4、 CF4答案D解析A 、C 中 HF 和 H 2O 分子间含有氢键，沸点反常；对结构相似的物质，B 中沸点随相对分子质量的增加而增大；D 中沸点依次降低。4下列性质符合分子晶体特点的是()熔点 1 070 ，易溶于水，水溶液能导电熔点 10.31 ，液态不导电，水溶液能导电能溶于CS2 ，熔点 112.8 ，沸点444.6 熔点 97.81 ，质软，导电，密度为0.97 g cm 3A B C D 答案B解析本题考查分子晶体的性质。分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的，分子晶体具有低熔点、易升华、

8、硬度小等性质。熔点高，不是分子晶体的性质； 能导电，不是分子晶体的性质，该处所述是金属钠的性质，故选 。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答案B解析稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，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，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N、 O、 F 原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，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，

9、D 选项错误。2干冰熔点很低是由于()A CO2 是非极性分子B C=O 键的键能很小CCO2 化学性质不活泼D CO2 分子间的作用力较弱答案D3 SiCl 4 的分子结构与CCl4 相似，对其进行的下列推测不正确的是()A SiCl 4 晶体是分子晶体B 常温、常压下SiCl 4 是气体CSiCl 4 的分子是由极性键形成的非极性分子D SiCl 4 的熔点高于CCl4答案B解析由于SiCl 4 具有分子结构，所以一定属于分子晶体；影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl 4 的相对分子质量大于CCl4，所以 SiCl 4 的分子间作用力更大一

10、些，熔、沸点更高一些；CCl 4 的分子是正四面体结构，SiCl 4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。4如图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键()A 2B 4C 8D12答案A解析每个水分子与四个方向的4 个水分子形成氢键，每个氢键为2 个水分子共用，故其氢键个数为4 1 2。25 (1)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO) 5，该化合物熔点为253 K ，沸点为376 K ，其固体属于_晶体。(2)F2 与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF 3、 BrF3 等。已知反应Cl 2(g) 1 1，Cl Cl 键

11、的键能为3F2 (g)=2ClF 3(g)H 313 kJ mol ，F F 键的键能为 159 kJ mol 1，则 ClF 3 中 Cl F 键的平均键能为 _kJmol 1242 kJ mol。 ClF 3 的熔、沸点比 BrF 3的 _(填“高”或“低” )。答案(1) 分子(2)172低解析(1) 该化合物熔点为253 K ，沸点为376 K ，熔、沸点较低，所以为分子晶体。(2) 根据焓变的含义可得： 242 kJ mol 1 3 159 kJ mol 1 6 ECl F 313 kJ mol1 ，解得 Cl F 键的平均键能 ECl F 172 kJ mol 1；组成和结构相似的

12、分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，所以ClF 3 的熔、沸点比BrF 3 的低。基础过关题组一分子晶体及其判断1下列物质呈固态时，一定属于分子晶体的是()A 非金属单质B非金属氧化物C含氧酸D金属氧化物答案C解析非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO 2 均为原子晶体； 而金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。2由解放军总装备部军事医学院研究所研制的小分子团水，解决了医务人员工作时的如厕难题。新型小分子团水具有饮用量少、渗透力强、生物利用率高、在人体内储存时间长、排放量少的特点。一次饮用125 mL 小分子团水，可维持人体6 小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是()

13、A 水分子的化学性质改变B 水分子中的氢氧键缩短C水分子间的作用力减小D水分子间结构、物理性质改变答案D解析小分子团水仍是以分子为基本单位组成的聚集体，所以分子结构并没有改变，分子中的氢氧键并没有缩短，化学性质更不会改变。它改变的是分子间的结构，分子间作用力增强，物理性质改变。3某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：NaClMgCl 2AlCl 3SiCl 4CaCl 2熔点 /801712190 68782沸点 /1 4651 418230571 600根据这些数据分析，属于分子晶体的是()A NaCl 、 MgCl 2、 CaCl2BAlCl 3、 SiC

14、l 4CNaCl 、CaCl 2D全部答案B解析由于由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl 2、NaCl 、CaCl 2 熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl 3、SiCl 4 熔、沸点较低，应为分子晶体，B 项正确， A 、 C、 D 三项错误。题组二分子晶体的性质及其应用4下列说法正确的是()A 分子晶体都具有分子密堆积的特征B 分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高C分子晶体中，共价键键能越大，分子的熔、沸点越高D分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定答案B解析含有氢

15、键的分子晶体不具有分子密堆积的特征，如冰，A 错误；分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力的大小有关，与化学键的强弱无关，B 正确， C 错误；分子的稳定性与化学键的强弱有关，与分子间作用力的大小无关，D 错误。5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 个电子的稳定结构。下列说法不正确的是()A 该化合物的化学式是Al 2Cl 6B 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答案B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 个

16、电子的稳定结构，可知A 为 Cl 元素， B 为 Al 元素，故 A 正确；因是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，B 错误、C 正确；该化合物中不含离子键，只含极性共价键，D 正确。题组三冰和干冰的晶体结构6 HF 分子晶体、 NH 3 分子晶体与冰的结构极为相似，在HF 分子晶体中，与 F 原子距离最近的 HF 分子有几个 ()A3 B 4 C5 D12答案B解析根据 HF 分子晶体与冰结构相似可知， 每个 HF 分子周围有4 个 HF 分子与之最近， 构成四面体，故B 项正确。7.中学教材上介绍的干冰晶体是一种立方面心结构，如图所示，即每8 个 CO2 构成立方体，且在 6 个面的中心又各

17、占据1 个 CO2 分子，在每个 CO2 周围距离22a(其中 a 为立方体棱长 )的 CO2有()A4 个B8个C12 个D6 个答案C解析如图在每个CO2 周围距离2CO2 分子，共有8(312 a 的 CO2 即为每个面心上的2)12 个。能力提升 8正硼酸 (H 3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H 3BO 3 分子通过氢键相连(如下图 )。下列有关说法正确的是()A 正硼酸晶体属于原子晶体B H 3BO 3 分子的稳定性与氢键有关C分子中硼原子符合8 电子稳定结构D含 1 mol H 3BO3 的晶体中有3 mol 氢键答案D解析A 项，正硼酸属于分子晶体；B 项， H 3B

18、O 3 分子稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间的氢键无关；C 项，分子中的硼原子不符合8 电子稳定结构；D 项，中的3 个氢均形成氢键。9晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60 晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是()A C60 摩尔质量是 720B C60 与苯互为同素异形体C在 C60 晶胞中有 14 个 C60分子D每个 C60 分子周围与它距离最近等距离的C60 分子有 12 个答案D10下列分子晶体在熔化时，只破坏范德华力的是_(填序号，下同 )，既破坏范德华力，又破坏氢键的是_ 。 H2O2 P4( 白 磷 ) SO2 CO2 H 2O2 HF H 2N CH2 C

19、H2COOH H3PO4 C2H 6答案解析有氢键的分子晶体，其分子中应含有H F 键、 H O 键、 H N 键中的任意一个键，在熔化时其中的氢键被破坏。11据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60 的物质 N60。已知： N60 分子中每个氮原子均以N N 键结合三个N 原子而形成8 电子稳定结构；N N 键的键能为167 kJmol 1。请回答下列问题：(1)N 60 分子组成的晶体为_晶体，其熔、沸点比N2_(填“高”或“低” )，原因是 _ 。(2)1 mol N 60 分解成 N 2 时吸收或放出的热量是_kJ( 已知 N N 键的键能为 1N 60_( 填“ ”“ ”或942

20、 kJ mol ) ，表明稳定性“” )N 2。(3)由 (2)列举 N60 的用途 (举一种 ) ：_ 。答案 (1) 分子 高 N60、 N2 均形成分子晶体，且N 60 的相对分子质量大，分子间作用力大、故熔、沸点高(2)13 230 M(N力比 N2 晶体大， N60 晶体的熔、沸点比 N 2 晶体高。(2)因每个氮原子形成三个N N 键，每个 N N 键被 2 个 N 原子共用，故 1 mol N 60 中存在11N N 键： 1 mol 60 3 2 90 mol 。发生的反应为N 60=30N 2，故H 90 167 kJ mol 30942 kJ mol 1 13 230 kJ mol 1N 60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体，因此N 60 可用作高能炸药。12(1) 水分子的立体结构是_，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有 _。(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图， 其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有_个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是_ 。(3) 实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJ mol 1 ，而冰的熔化热为5.0 kJmol 1，这说明_ 。答案 (1)V 形