高中化学选择性必修二 3.2.1 分子晶体教学设计下学期

1、第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体第一课时 分子晶体在学习分子的结构与性质的基础上，本节介绍了分子晶体的物理性质的特性，然后以冰和干冰为例介绍了物质结构与性质之间的关系、分子间作用力对物质状态的影响等。课程目标学科素养借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。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。学会比较分子晶体的熔、沸点。宏观辨识与微观探析：结合常见的共价分子的实例，认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系证据推理与模型认知：借助分子晶体等模型认识晶体的结构特点教学重点：分子晶体的结构特点与性质之间的关系，氢键对分子晶体结构与性质的影响教学难点：分子晶

2、体的结构特点，氢键对冰的结构和性质的影响多媒体调试、讲义分发【导入新课】碘晶胞示意图【学生活动】观察分析碘晶胞的结构特点及粒子间的作用力【讲解】1、分子晶体(1)概念：只含分子的晶体叫做分子晶体。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固态时都是分子晶体。(2)粒子及粒子间的相互作用：构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体中相邻分子间靠分子间作用力相互吸引，而分子内各原子间通常以共价键结合。(3)常见分子晶体 所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等部分非金属单质：如卤素、氧气、硫、氮气、白磷等部分非金属氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎所有的酸：如H2SO4、HN

3、O3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等【学生活动】分子晶体物理性质【讲解】(4)分子晶体物理性质分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时需破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低分子晶体熔、沸点比较规律 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HF、HO、HN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。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Cl

4、2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。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CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。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：正戊烷异戊烷新戊烷。强调分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键。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离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不导电。分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易

5、溶于非极性溶剂。【学生活动】观察干冰和冰的结构模型，总结分子晶体的堆积方式。【讲解】(5)分子晶体堆积方式分子密堆积：分子间作用力只有范德华力，无分子间氢键。若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子。如C60、干冰、I2、O2等。【学生活动】干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心又各有一个CO2分子。每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个。(1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。(2) 每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。【学生活动】为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度

6、变小？【提示】水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力)，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键。却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4个相邻的水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，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，超过4时，才由于热运动加剧，分子间距离增大，密度逐渐减小。【讲解】(5)分子晶体堆积方式非密堆积：若分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性，使得晶体中分子的空间利用率降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具

7、有分子密堆积特征，如HF、NH3、冰。(5)分子晶体堆积方式分子间作用力堆积方式实例范德华力分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子如C60、干冰、I2、O2范德华力、氢键分子不采用密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个如HF、NH3、冰【学生活动】为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？【提示】由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。干冰常压下极易升华。而且，干冰在工业上广泛用作制冷剂。【学生活动】干冰升华过程中破坏共价键吗？【提示】干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。【

8、思考与讨论】硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？【提示】硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。【科学社会技术】学生阅读拓展【课堂小结】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 NH3、P4、C10H8 B PCl3、CO2、H2SO4C SO2、SiO2、P2O5 D CCl4、H2O、Na2O2【答案】B【解析】A中，P4（白磷）为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是离子化合物、离子晶体。2.下列关于分子晶体的说法正确的是()

9、A 晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B 在分子晶体中一定存在共价键C 冰和固体Br2都是分子晶体D 稀有气体不能形成分子晶体【答案】C【解析】A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能形成分子晶体。3.分子晶体具有某些特征的本质原因是（）A 组成晶体的基本微粒是分子B 熔融时不导电C 基本构成微粒间以分子间作用力相结合D 熔点一般比较低【答案】C【解析】分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，本质原因是其基本构成微粒间的相互作用范德华力及氢键相对于化

10、学键来说比较弱。4.BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2（）A 熔融态不导电B 水溶液呈中性C 熔点比BeBr2高D 不与NaOH溶液反应【答案】A【解析】由题知BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因此BeCl2的熔点比BeBr2低；BeCl2化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应；AlCl3水溶液中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性质。5.SiCl4的分子结构与

11、CCl4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B 常温、常压下SiCl4是气体C SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D SiCl4的熔点高于CCl4【答案】B【解析】由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。在常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与CCl4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小，在SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力比CCl4的大，熔、沸点比CCl4的高。6.结合课本上干冰晶体图分析每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为( )A 6 B 8 C 10 D 12【答案】D【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，干冰融