分子晶体课件-高二上学期化学人教版选择性必修

第三章晶体结构与性质

第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体1.能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒的堆积模型，并能用均摊法对晶胞进行分析。学习目标分子间作用力分子晶体共价键水分子碳原子共价晶体雪花钻石离子键离子晶体钠离子、氯离子食盐金属键金属晶体铜原子、电子铜问题导学请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。那么，这些晶体有什么不同呢？干冰(CO2)碘(I2)冰(H2O)【思考】观察下图，找出冰、干冰，碘晶体结构的共同点？构成微粒：分子微粒内作用：共价键微粒间作用：分子间作用力晶胞中分子的位置：顶角和面心一.分子晶体1.概念:2.构成微粒及微粒间作用力(稀有气体除外)(除范德华力外还可能有氢键)构成微粒分子相互作用分子内原子间：共价键分子间：判断方法注意：①分子晶体的物理性质由分子间作用力决定，与共价键的稳定性无关②分子晶体中不一定含共价键③分子晶体融化时一般破坏分子间作用力。只含分子的晶体叫做分子晶体,分子晶体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子晶体的化学式也是分子式3．常见的典型分子晶体如：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等如：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等所有非金属氢化物部分非金属单质如：X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等部分非金属氧化物如：CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等几乎所有的酸绝大多数有机物如：苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等【注意】金刚石不是分子晶体【注意】二氧化硅不是分子晶体思考：下列晶体中，哪些是分子晶体？H2S，CH4，NaCl，NaOH，O2，N2，白磷，CO2，NO2溜冰时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度较大还是较小？冰晶体的硬度小4.物理特性某些分子晶体的熔点分子晶体氧气氮气白磷水硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/℃-218.3-210.144.20-85.6-18216.6132.7(4)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。分子晶体的物理性质：(1)分子晶体熔、沸点较低：易升华。分子间存在氢键时，熔点会增高，不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。(2)硬度很小：分子间作用力的强度小，弱于化学键。(3)分子晶体大多都是绝缘体，熔融态不导电，部分溶于水导电。思考：2.分子晶体一般都是绝缘体，熔融状态下也不导电。从结构的角度应该如何解释呢？构成分子晶体的微粒都是分子，熔融时没有产生自由移动的离子。部分分子晶体(如酸)溶于水破坏了共价键，自身发生电离，溶液可以导电。部分分子晶体与水反应生成了能电离的物质，溶液可以导电。C60(2)分子晶体熔、沸点高低的判断①含有分子间氢键的，熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②组成和结构相似，不含氢键的，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高。如：I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。③组成和结构不相似的(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高。如：CH3OH＞CH3CH3(2)分子晶体熔、沸点高低的判断④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞

＞

⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物，一般随C原子数增加，熔、沸点升高，如：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。CH3—CH2—CH2—CH3CH2—CH3—CH2—CH3CH2—CH2—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、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2B2.下列关于分子晶体的说法不正确的是()A．分子晶体中含有分子B．固态或熔融态时均能导电C．分子间以分子间作用力相结合D．熔、沸点一般比较低B3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是()①HCl

②HBr

③HF

④CO

⑤N2

⑥H2A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①C4.正误判断(1)在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力(2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键(3)分子晶体熔化或溶于水均不导电(4)分子晶体中共价键的键能越大，分子晶体的熔、沸点越高(5)分子晶体熔沸点不高，均易溶于非极性溶剂(6)某些分子晶体可以做半导体材料(7)H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的(8)SiCl4晶体是分子晶体，熔点高于CCl4√××××××√思考：物质构成的微粒是不同的，那么，在分子晶体中，分子间的作用力不同时会对其结构产生什么影响呢？观察以上晶胞的结构模型，总结分子晶体的堆积方式xyz12个干冰(CO2)思考：利用干冰晶体的结构模型认识分子晶体的结构特征，在干冰晶体中，每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有多少个？干冰(CO2)干冰（CO2分子）晶体的结构特征C60的晶胞1.分子密堆积干冰晶胞大多数分子晶体中，如果分子间的作用力只有范德华力，若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。二、典型分子晶体的结构特征氢键具有方向性二、典型分子晶体的结构特征2.冰晶体

冰晶体中，水分子之间虽然也存在范德华力，但主要的作用力是氢键，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个相邻水分子相互吸引。所以在冰晶体中，每个H2O周围有4个紧密相邻的H2O2.分子非密堆积

在分子晶体中，如果分子间的作用力除了范德华力，还存在氢键，导致每个分子周围紧邻的分子少于12个，这一排列使得晶体的空间利用率不高，留有相当大的空隙，分子晶体的这一特征称为分子非密堆积微粒间作用力________________________微粒堆积方式________________________举例干冰、I2、C60等HF晶体、NH3晶体、冰范德华力范德华力和氢键密堆积非密堆积思考：为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？

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。分子采取密堆积形式排列，空隙小。水存在分子间氢键，分子采取非密堆积形式排列，导致冰中水分子间存在大量空隙。故在同一条件下，冰的体积比干冰的体积大，而二氧化碳的相对质量比水的相对质量大，即干冰的密度比冰的密度大。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。冰：非密堆积干冰：密堆积冰晶体中1molH2O最多有多少mol氢键？冰晶体中，每个水分子与其它4个水分子形成氢键，每个氢键由2个水分子均摊，故4×1/2＝2，每个水分子平均形成2个氢键。即冰晶体1molH2O中最多含有2mol氢键。1234天然气分子藏在水分子笼内天然气水合物——“可燃冰”一种潜在的能源20世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，这种晶体的主要气体成分是甲烷，因为又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。

根据理论计算，标准状态下，1立方米的可燃冰可释放出160-180立方米的甲烷气和0.8立方米的水，可以说可燃冰就像一个天然气的"压缩包"，燃烧后生成二氧化碳和水，不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物，所以被誉为21世纪理想的清洁能源之一。而且，据专家预测，可燃冰资源量巨大，被国际公认为未来重要的战略性接替能源。知识补充课堂拓展课堂小结分子晶体冰性质熔点低硬度小分子分子间作用力氢键范德华力分子密堆积分子非密堆积干冰结构性质1.下列关于分子晶体的说法正确的是（）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.晶体的熔、沸点一般较高

2．下列各组物质都属于分子晶体的是（）A．碘、二氧化碳、白磷、C60B．NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硫C．SO2、金刚石、N2、铜D．醋酸、甲烷、石墨、氧化钠BA3．下列性质适合于分子晶体的是(

)

①熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电

②熔点10.31℃，液态不导电，水溶液导电

③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃

④熔点97.81℃，质软、导电，密度为0.97g·cm－3A．①②