《分子晶体》学案

2/2《分子晶体》学案【学习目标】1.能利用分子晶体的通性推断和识别常见的分子晶体；2.能结合碘、干冰、冰的晶体结构，总结分子晶体的结构特点（构成微粒及粒子间的相互作用、堆积方式等）；3.能结合具体实例，说出分子晶体的粒子间相互作用与分子晶体结构与性质（熔点、沸点、密度等）的关系。【学习过程】分子晶体的概念观察下图，完成填写下方表格。干冰晶体构成微粒粒子间作用力分子间分子内___________________________叫分子晶体。二、常见的分子晶体1.所有非金属氢化物：H2O，NH3，CH4，HCl等2.部分非金属单质：O2，氮气，稀有气体等。3.部分非金属氧化物：CO2，NO2，P4O6，P4O10等。4.几乎所有的酸。5.绝大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖等。【交流思考】1.所有的分子晶体的分子间作用力都只有范德华力吗？2.稀有气体的晶体是否含有共价键？三、分子晶体的物理特性1.下表列出了一些分子晶体的熔点，请根据表中数据分析：分子晶体的熔点有什么特点？分子晶体熔化时破坏的是什么作用力呢？分子晶体氧气氮气白磷熔点/℃-218.3-210.144.2分子晶体硫化氢甲烷乙酸熔点/℃-85.6-18216.6分子晶体的熔点，分子晶体熔化时破坏的是。实验探究：已知金属镁可以跟二氧化碳反应（2Mg+CO22MgO+C)。取两块大小相同的干冰。在干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，像冰灯中装进一个电灯泡一样，发出耀眼的白光。块状的干冰与镁粉接触面积不大，为什么镁粉可以继续燃烧呢？__________________________________________________________________________________干冰的用途：______________________________________________________________________2.分子晶体（如乙醇，碘单质等）一般硬度比较小，如何从结构的角度进行解释呢？。3.分子晶体（如乙醇，硫酸等）一般都是绝缘体，熔融状态下也不导电。如何从结构的角度进行解释呢？。4.分子晶体的其他物理特性：。四、分子晶体的微粒堆积方式（一）干冰晶体（1）右图中，每个干冰晶胞中有多少个CO2分子？（2）在下图干冰晶体中，每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有有个，属于堆积。（二）冰晶体1.冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？和干冰晶体一样吗？若不一样，可能的原因是什么？2.冰晶体中1molH2O最多有多少mol氢键？3.（1）冬季河水结冰后，冰块往往浮在水面，为什么冰的密度比水小呢？冰熔化前冰熔化后（2）水的密度随温度变化的曲线如下图所示。0-4℃，水的密度随温度的升高而增大。超过4℃，水的密度随温度的升高而减小。为什么会这样呢?【归纳总结】分子晶体的微粒堆积方式微粒间作用力________________________微粒堆积方式________________________举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰【思考交流】硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，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？【学习效果】单选题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3.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．①②B．①③C．②③D．②④4.下列说法正确的是 A.范德华力普遍存在于分子之间，如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合B.H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶4D.氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时体积会变大

5.干冰晶体的晶胞是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离(√2)/2a(其中a为立方体棱长)的CO2有A．4个B．8个C．12个D．6个

《分子晶体》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1．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．晶体内微粒间以分子间作用力相结合D．熔点一般比较低【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平金属晶体的物理特征A分子晶体的某些特征与组成基本微粒是分子没有直接的因果关系。L1B熔融不导电是分子晶体的某些特征之一。L1C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学键来说比较弱。L1D熔点低是分子晶体的某些特征之一。L12．下列说法中正确的是()A．C60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C．NaCl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【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平金属晶体的物理特征AC60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力L2B乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高L2CHCl溶于水时破坏的是共价键。L2DTiCl4是熔沸点低，属于分子晶体。L13．支持固态氨是分子晶体的事实为()A．氮原子不能形成阳离子B．铵根离子不能单独存在C．常温下氨是气态物质D．氨极易溶于水【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平金属晶体的物理特征A有些晶体是由原子直接组成的，叫共价晶体，也不形成阳离子。L1B铵根离子的存在形式与氨气是不是晶体没有联系L2C常温下氨是气态物质，说明NH3的熔点和沸点低，微粒之间的结合力小，所以固态的氨是分子晶体；一般分子晶体在常温下才可能呈气态，反之，常温下呈气态的物质一般属于分子晶体。L1D氯化钠等离子晶体也极易溶于水。L14．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是()A．正硼酸晶体不属于分子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构D．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体的概念、微粒间的相互作用A正硼酸晶体是有分子直接组成的，属于分子晶体L1BH3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间氢键无关；L2C分子中的硼原子最外层只有6个电子，不符合8电子稳定结构；L3D1个H3BO3分子中的3个H和3个O各形成了一个氢键，共有6个氢键。每个氢键被两个分子均摊。所以1个H3BO3分子中含有3个氢键。L35.冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是()A．冰晶胞内水分子间以共价键结合B．每个冰晶胞平均含有4个水分子C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种D．已知冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为336J·g－1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键)【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体微粒间的相互作用、堆积方式A冰晶胞内水分子间主要以氢键结合L2B由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分子个数为4＋eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝8L3C水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，不是σ键的一种L2D冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，1mol冰中含有2mol氢键，而常见的冰的熔化热为336J·g－1，也可写为6.05kJ·mol－1，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键L46.如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心)，下列有关该晶体的说法正确的是()A．该晶体与HI的晶体类型不同B．该晶体熔化时只需要破坏共价键C．SiH4分子的稳定性强于甲烷D．每个顶角上的甲烷分子与它最近且等距的甲烷分子有12个【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体微粒间的相互作用与性质的关系、堆积方式A甲烷、HI晶体均属于分子晶体L1B甲烷晶体属于分子晶体，熔化时只需要破坏分子间作用力，不需要破坏共价键L2CC的非金属性比Si强，所以SiH4分子的稳定性弱于甲烷L2D根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象，与它最近且等距的甲烷分子分布在立方体的3个面心上，每个顶角上的甲烷分子被8个立方体共用，每个面心上的甲烷分子被2个立方体共用，所以每个甲烷分子周围与它最近且等距的甲烷分子有eq\f(3×8,2)＝12个L47．C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是()A．C60晶体可能具有很高的熔、沸点B．C60晶体可能易溶于四氯化碳中C．C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240D．C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体微粒间的相互作用与性质的关系、堆积方式A构成C60晶体的基本微粒是C60分子，因此C60晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点L1B由于C60和CCl4是都是非极性分子根据“相似相溶”规律，其可能易溶于四氯化碳中；L2C每个C60的晶胞中含有的C60分子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，因此含有的碳原子数为4×60＝240；L2D如果以晶胞中一个顶点的C60分子为研究对象，则共用这个顶点的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等。每个顶角上的甲烷分子被8个立方体共用，每个面心上的甲烷分子被2个立方体共用，所以有eq\f(3,2)×8＝12个。L48．下列叙述不正确的是()A．冰中的每个水分子周围有4个氢键B．熔、沸点：CH(CH3)3＞CH3CH2CH2CH3C．卤素互化物ClF3的熔、沸点比BrF3的低D．正四面体结构的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，可能为60°【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体微粒间的相互作用与性质的关系、堆积方式A冰中每个水分子的2个H各形成1个氢键，一个O形成2个氢键，所以一个水分子周围有4个氢键L3B烷烃是分子晶体，相对分子质量相同的烷烃，其支链越多，分子间距离越大，范德华力越小，熔、沸点越低L2C组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低L2DP4分子的键角是60°L49．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：第一组A－268.8B－249.5C－185.8D－151.7第二组F2－187.0Cl2－33.6Br258.7I2184.0第三组HF19.4HCl－84.0HBr－67.0HI－35.3第四组H2O100.0H2S－60.2H2Se－42.0H2Te－1.8下列各项判断正确的是()A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2SeC．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HID．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体微粒间的相互作用与性质的关系、堆积方式A第四组物质都是是分子晶体，其熔沸点主要受分子间作用力影响。H2O的沸点最高，是因为H2O分子之间可以形成氢键。L2BSe和Br同为第四周期元素，Br的非金属性较强，故氢化物的稳定性：HBr＞H2SeL2C第三组物质溶于水后，HF溶液的酸性最弱L1D第一组物质是分子晶体，但分子中不一定含有共价键，如稀有气体中无共价键L110．据《新科学》杂志报道，科研人员在20℃、1个大气压和其他一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，水就可以结成冰，称为“热冰”。如图是水和“热冰”微观结构的计算机模拟图。请回答下列问题：(1)以上信息体现了水分子具有________性（极性、非极性），水分子中氧原子的杂化方式为________。(2)参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接方式(用结构式表示)：________________________________________________________________________。(3)①固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产生，俗称“干冰”。根据如图干冰的晶胞的结构回答：一个晶胞中有________个二氧化碳分子；在一个二氧化碳分子中所含的化学键