高中化学 第3章 第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时 分子晶体课件 新人教版选修3-新人教版高中选修3化学课件

1、第二节分子晶体与第二节分子晶体与共价共价晶体晶体第第1课时分子晶体课时分子晶体学业要求学业要求素养对接素养对接1.借助分子晶体模型认识分子晶体的借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。结构特点。2.能够从范德华力、氢键的特征，分能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。析理解分子晶体的物理特性。微观探析：分子晶体的结构特点。微观探析：分子晶体的结构特点。模型认知：建立分子晶体模型，并模型认知：建立分子晶体模型，并利用分子晶体模型进行相关计算。利用分子晶体模型进行相关计算。知知 识识 梳梳 理理一、分子晶体的结构与物质类别一、分子晶体的结构与物质类别1.分子晶体的结构特点分子晶体的

2、结构特点分子分子分子间作用力分子间作用力(2)堆积方式堆积方式分子间作用力分子间作用力堆积方式堆积方式实例实例范德华力范德华力分子采用分子采用_，每个分子周围有，每个分子周围有_个紧邻的分子个紧邻的分子如如C60、干冰、干冰、I2、O2范德华范德华力、力、_分子不采用分子不采用_，每个分子周围，每个分子周围紧邻的分子少于紧邻的分子少于12个个如如HF、NH3、冰、冰密堆积密堆积12氢键氢键密堆积密堆积2.分子晶体与物质的类别分子晶体与物质的类别物质种类物质种类实例实例所有所有_H2O、NH3、CH4等等部分部分_卤素卤素(X2)、O2、N2、白磷、白磷(P4)、硫、硫(S8)等等部分部分_CO

3、2、P4O10、SO2、SO3等等几乎所有的几乎所有的_HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等等绝大多数绝大多数_苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等非金属氢化物非金属氢化物非金属单质非金属单质非金属氧化物非金属氧化物酸酸有机物的晶体有机物的晶体二、两种典型的分子晶体的组成和结构二、两种典型的分子晶体的组成和结构1.冰冰(1)水分子之间的主要作用力是水分子之间的主要作用力是_，当然也存在，当然也存在_。(2)_有方向性，它的存在迫使在有方向性，它的存在迫使在_的每个水分子与的每个水分子与_方向的方向的_个相邻水分子互相吸引。个相邻水分子互相吸引。氢键氢键范德华力范德华

4、力氢键氢键四面体中心四面体中心四面体顶角四面体顶角42.干冰干冰(1)干冰中的干冰中的CO2分子间只存在分子间只存在_，不存在，不存在_。(2)每个晶胞中有每个晶胞中有_个个CO2分子，分子，_个原子。个原子。每个每个CO2分子周围等距离紧邻的分子周围等距离紧邻的CO2分子数为分子数为_个。个。范德华力范德华力氢键氢键412121.判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”；错误的打；错误的打“”。(1)分子晶体内只有分子间作用力。分子晶体内只有分子间作用力。()(2)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。()(3)分子晶体中分子间氢键越强，分子

5、越稳定。分子晶体中分子间氢键越强，分子越稳定。()(4)冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。冰晶体融化时水分子中共价键发生断裂。()(5)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。()(6)由极性键形成的分子可能是非极性分子。由极性键形成的分子可能是非极性分子。()自自 我我 检检 测测(7)水和冰中都含有氢键。水和冰中都含有氢键。()(8)分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键。分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是下列

6、各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是()A.NH3、P4、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、H2O、Na2O2解析解析A中，中，P4(白磷白磷)为单质，不是化合物；为单质，不是化合物；C中，中，SiO2为为共价共价晶体；晶体；D中，中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。是离子化合物、离子晶体。答案答案B学习任务一分子晶体及其判断学习任务一分子晶体及其判断【合作交流】【合作交流】我们知道水是由我们知道水是由H2O组成的，水在液态、固态时组成的，水在液态、固态时H2O排列不规则，只有当水降温成排列不规则，只有当水降温成固体固体H2O

7、的排列才变的有规则。此时，固态的冰我们把它称为分子晶体。的排列才变的有规则。此时，固态的冰我们把它称为分子晶体。请列举判断物质是否为分子晶体的方法？请列举判断物质是否为分子晶体的方法？提示提示(1)可以根据物质的类别判断晶体是否为分子晶体；可以根据物质的类别判断晶体是否为分子晶体；(2)可以根据构成晶体的可以根据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断是否为分子晶体，构成分子晶体的微粒是分子，微粒微粒和微粒间的作用力判断是否为分子晶体，构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力；间的作用力是分子间作用力；(3)可以根据晶体的特征性质判断晶体是否为分子晶可以根据晶体的特征性质判断晶体是否为

8、分子晶体：体：熔、沸点和硬度：分子晶体的熔、沸点较低，硬度小；熔、沸点和硬度：分子晶体的熔、沸点较低，硬度小；导电性：分子晶导电性：分子晶体不导电，部分溶于水导电。体不导电，部分溶于水导电。【点拨提升】【点拨提升】1.分子晶体的定义分子晶体的定义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。等。构成分子晶体的粒子只有分子。特别提醒特别提醒稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶体，无化学键，晶体中只有稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶体，无化学键，晶体中只有分子间作用力。

9、分子间作用力。2.常见的典型的分子晶体常见的典型的分子晶体(1)所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；所有非金属氢化物，如水、氨、甲烷等；(2)部分非金属单质，如卤素部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、S8、P4、C60等；等；(3)部分非金属氧化物，如部分非金属氧化物，如CO2、SO3、P4O10等；等；(4)几乎所有的酸，如几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4等；等；(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸等。绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸等。3.两种典型的分子晶胞两种典型的分子晶胞(1)干冰型堆积特征：分子密堆积。干冰型堆积特征：分子密堆积。(2)冰型堆积特征：四

10、面体型。冰型堆积特征：四面体型。4.晶体冰中有关氢键的易错点晶体冰中有关氢键的易错点(1)晶体冰中每个水分子可以与紧邻的晶体冰中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键个水分子形成氢键(不是不是2个个)；每个水分子；每个水分子平均形成平均形成2个氢键个氢键(不是不是4个个)。(2)冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似，每个晶胞平均拥有冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似，每个晶胞平均拥有8个水分子。晶体个水分子。晶体中中C、O均采用均采用sp3杂化，均与杂化，均与4个其他原子形成四面体结构单元，因此，冰晶胞个其他原子形成四面体结构单元，因此，冰晶胞的结构与金刚石的晶胞结构有一定的相似性。的结构与金

11、刚石的晶胞结构有一定的相似性。(3)冰、氢氟酸中均有氢键，且冰、氢氟酸中均有氢键，且OHO比比FHF弱，但水的沸点更高，其原弱，但水的沸点更高，其原因是平均每个水分子形成的氢键数比因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。多。(4)晶体冰的密度比液态水的小。这是因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性晶体冰的密度比液态水的小。这是因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性和饱和性，使得冰晶体中水分子的空间利用率变小。和饱和性，使得冰晶体中水分子的空间利用率变小。【例【例1】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】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

12、下：录如下：根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是()A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4C.NaCl、CaCl2 D.全部全部 NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点熔点/80171219068782沸点沸点/1 4651 418230571 600解析解析由分子构成的晶体，分子与分子之间靠分子间作用力聚集在一起，而分子由分子构成的晶体，分子与分子之间靠分子间作用力聚集在一起，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，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

13、的熔、沸点较低，表中的表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，熔、沸点较低，应为分子晶体，B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B明确表格中的数据及一般离子晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点是解题的关明确表格中的数据及一般离子晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点是解题的关键。键。【变式训练】【变式训练】1.SiCl4的分子结构与的分子结构与CCl4相似，对其进行的下列推测中不正确的是相似，对其进行的下列推测中不正确的是()A.SiCl4晶体是分子晶体晶体是分子晶体B.

14、常温、常压下常温、常压下SiCl4是气体是气体C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子的分子是由极性键形成的非极性分子D.SiCl4的熔点高于的熔点高于CCl4解析解析由于由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。在常温、常压下具有分子结构，所以属于分子晶体。在常温、常压下SiCl4是液是液体。体。CCl4的分子是正四面体结构，的分子是正四面体结构，SiCl4与与CCl4的结构相似，也是正四面体结构的结构相似，也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大，是含极性键的非极性分子。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在小，在SiCl

15、4分子间、分子间、CCl4分子间只有范德华力，分子间只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力比的分子间作用力比CCl4的大，熔、沸点比的大，熔、沸点比CCl4的高的高。答案答案B2.下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是()A.固态氢固态氢 B.B.固态氖固态氖C.磷磷 D.D.三氧化硫三氧化硫解析解析稀有气体分子都属于单原子分子，因此稀有气体形成的晶体属于分子晶体稀有气体分子都属于单原子分子，因此稀有气体形成的晶体属于分子晶体且由原子直接构成。其他分子晶体

16、一般由分子构成，如干冰、冰等。且由原子直接构成。其他分子晶体一般由分子构成，如干冰、冰等。答案答案B3.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是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分子内均存在共价键B.分子间一定存在范德华力分子间一定存在范德华力C.分子间一定存在氢键分子间一定存在氢键D.其结构一定为分子密堆积其结构一定为分子密堆积解析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，子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A错误；

17、分子间作用力错误；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，原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B正确，正确，C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，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，D错误。错误。答案答案B学习任务二分子晶体的物理性质及应用学习任务二分子晶体的物理性质及应用【合作交流】【合作交流】观察下图冰和干冰的结构，回答下列问题。观察下图冰和干冰的结构，回答下列问

18、题。1.已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？提示提示由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。2.为什么冰融化为水时，密度增大？为什么冰融化为水时，密度增大？提示提示在冰晶体中，每个分子周围只有在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主个紧邻的水分子，由于水分子之间

19、的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的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，这一排列使冰晶个相邻水分子相互吸引，这一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。当冰刚刚融化为液态水时体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。3.为什么干冰的熔、沸点比冰低而密度却比冰大？为什么干

20、冰的熔、沸点比冰低而密度却比冰大？提示提示由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔、沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特、沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰体积较大。由于征，晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子的相对分子质量分子质量H2O分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。4.干冰升华过程中破坏共价键吗？干冰升华过程中破坏共价

21、键吗？提示提示干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。【点拨提升】【点拨提升】1.分子晶体的物理性质分子晶体的物理性质(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。，且硬度较小。(2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不

22、存在自由移动的离子或自分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如能导电，如HI、乙酸等。、乙酸等。(3)分子晶体的溶解性一般符合分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。非极性分子易溶于非极性溶剂。如：如：H2O是极性溶剂，是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比等都是极性分子，它们在水中的溶解度比

23、N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。中。2.分子晶体熔、沸点比较规律分子晶体熔、沸点比较规律(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有有HF、HO、HN等共价键的分子间可以形成氢键，所以等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。、醇、羧酸等物质的熔、沸点相

24、对较高。(2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，呈气态，Br2呈液态，而呈液态，而I2呈固态；呈固态；CO2呈气态，呈气态，CS2呈液态。呈液态。(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如性分子构成的分子晶体的熔、沸点高，如CO的熔、沸

25、点比的熔、沸点比N2的熔、沸点高。的熔、沸点高。(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。异戊烷新戊烷。【例【例2】下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是】下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是()A.HF、HCl、HBr、HI B.F2、Cl2、Br2、I2C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.CI4、CBr4、CCl4

26、、CF4解析解析对结构和组成相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升对结构和组成相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升高，但高，但HF、H2O分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以A中应为中应为HFHIHBrHCl；B中应为中应为I2Br2Cl2F2；C中应为中应为H2OH2TeH2SeH2S；只；只有有D正确。正确。答案答案D(1)影响分子晶体物理性质的主要因素是晶体中的分子间作用力影响分子晶体物理性质的主要因素是晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢包括范德华力和氢键键)。由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、

27、沸点较低，硬。由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。度也很小。(2)对组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，范对组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔点升高。德华力增大，熔点升高。(3)稀有气体分子是单原子分子，所以由稀有气体形成的晶体是分子晶体。稀有气体分子是单原子分子，所以由稀有气体形成的晶体是分子晶体。【变式训练】【变式训练】4.下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是()A.Cl2I2B.SiCl4CCl4C.PH3NH3D.C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3解析解析NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，分子间存在氢键，分子间作用力大，P