分子晶体+2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

第三章

晶体结构与性质第二节

分子晶体与共价晶体第1课时

分子晶体学习目标知道分子晶体的结构特点。能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，以及范得华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。能结合具体实例，说出分子晶体的粒子间相互作用与其性质（熔点

、硬度等）的关系。在之前的学习中，我们根据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用进行分类，将晶体可简单分为分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体四种类型。另外，还存在许多过渡晶体和混合型晶体。分子间作用力分子晶体离子键离子晶体共价键共价晶体金属键金属晶体观察下图，找出碘（I2）、干冰（CO2）、碳60（C60）、冰（H2O）四种晶胞结构的共同特点：碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）构成微粒：微粒内作用：微粒间作用：晶胞中分子位置：分子共价键分子间作用力顶角与面心任务一分子晶体的概念和性质1.概念2.构成微粒及微粒间作用力只含分子的晶体叫做分子晶体(除了稀有气体外)(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：共价键分子间：分子间作用力判断方法注意：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分子晶体的化学式也是分子式稀有气体是单原子分子，无化学键，只有分子间作用力。任务一分子晶体的概念和性质3.常见的分子晶体①所有非金属氢化物：②几乎所有的酸：③部分非金属单质:④部分非金属氧化物:

⑤绝大多数有机物的晶体：H2O、H2S、NH3、CH4、HXH2SO4、HNO3、H3PO4（碱和盐则是离子晶体）X2、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10乙醇、冰醋酸、蔗糖、苯、萘、蒽、苯甲酸等(除B、Si、金刚石等)(除SiO2等)H2S，CH4，NaCl，NaOH，O2，N2，白磷，CO2，NO2思考：下列晶体中，哪些是分子晶体？任务一分子晶体的概念和性质4.分子晶体的物理性质1.熔点较低①熔化时：一般只破坏范德华力、氢键（作用力较弱），不破坏化学键。②分子间存在氢键时，熔点较高；不存在氢键时，结构相似的，相对分子质量越大，熔点越高。任务一分子晶体的概念和性质请你观察！干冰能让镁持续燃烧吗？资料卡片取两块大小相同的干冰，在一块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。（切勿用手接触干冰，以免冻伤！）这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳反应（2Mg+CO22MgO+C），而且也说明了干冰易升华的特性。干冰易升华任务一分子晶体的概念和性质2.硬度小滑冰时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度较小。分子间作用力较弱，容易被克服3.本身不导电，熔融状态下也不导电构成分子晶体的微粒是分子，没有产生自由移动的离子。酒精（多数分子晶体在常温时为气态或液态）4.溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶任务一分子晶体的概念和性质思考与讨论1.分子晶体溶于水时，化学键如何变化？有的溶于水破坏化学键，如HCl，有的不破坏化学键，如蔗糖、乙醇。2.影响分子晶体溶解度的因素有哪些？“相似相溶”规律、氢键、化学反应等。3.是不是所有的分子晶体溶于水都不导电？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可以生成能电离的物质，溶液可以导电。任务一分子晶体的概念和性质①依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。5.分子晶体的判断方法②依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。③依据物质的性质判断分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。任务一分子晶体的概念和性质6.分子晶体熔、沸点高低的判断①组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，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。②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CO>N2。③含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如正戊烷>异戊烷>新戊烷

。⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物，一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。任务一分子晶体的概念和性质分子晶体的熔沸点高低的判断方法组成和结构相似不相似：含氢键：不含氢键：熔沸点高范德华力越大，熔沸点越高分子的极性越大，熔沸点越高支链越多，熔沸点越低碳原子数越多，熔沸点越高有机物同分异构体：同系物：(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间作用力

(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)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大(5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定(6)NH3极易溶于水的原因一是NH3、H2O均为极性分子，二是NH3和H2O之间形成分子间氢键(7)分子晶体熔沸点不高，均易溶于非极性溶剂×√×××√×1、正误判断2、下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是()①HCl

②HBr

③HI

④CO

⑤N2

⑥H2

⑦H2OA.①②③④⑤⑥⑦ B.⑦③②①⑤④⑥C.⑦③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④⑦③②①C3、医院在进行外科手术时，常用HgCl2稀溶液作为手术刀的消毒剂，已知HgCl2有如下性质：①HgCl2晶体熔点较低；②HgCl2熔融状态下不导电；③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于HgCl2的叙述中正确的是()A.HgCl2晶体属于分子晶体B.HgCl2属于离子化合物C.HgCl2属于电解质，且属于强电解质D.HgCl2属于非电解质B干冰晶体，易升华冰晶体，不易升华，密度小于干冰在分子晶体中，分子间的作用力不同时会对其结构产生什么影响呢？干冰(CO2)冰(H2O)范德华力范德华力和氢键任务二典型分子晶体的结构特征

分子密堆积是指在晶体中，原子或分子通过分子间作用力(如范德华力)相互排列，以尽可能紧密的方式占据空间。这种排列方式使得晶体的能量达到最低状态，从而保证了晶体的稳定性。分子密堆积的特征在于其紧密程度，这通常可以通过配位数来衡量，即一个中心原子或分子周围紧邻的原子或分子数量。在只含有分子间作用力的分子晶体中，分子密堆积是一种常见的排列方式，而含有氢键的分子晶体则由于氢键的方向性，往往不能形成密堆积结构。任务二典型分子晶体的结构特征1.分子晶体的结构特征①分子间作用力只有范德华力，无方向性、无饱和性，形成紧密堆积。如果分子间作用力只是范德华力，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只存在范德华力，每个分子周围有12个紧邻的分子把晶胞中的每个CO2看成是一个质点任务二典型分子晶体的结构特征（1）干冰晶体12干冰中的CO2分子间只存在

，不存在

；每个晶胞中有

个CO2分子，

个原子；每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子（CO2的配位数）有

个。范德华力氢键412干冰晶胞面心立方最密堆积干冰晶体中，CO2分子的配位数为12。任务二典型分子晶体的结构特征C60晶胞干冰晶胞碘晶体晶胞晶胞模型面心立方（2）分子密堆积——如：干冰、I2、C60等晶体共价键范德华力干冰(CO2)中，CO2分子的排列有4种不同方向的取向任务二典型分子晶体的结构特征1.分子晶体的结构特征②分子间作用力主要是氢键，有方向性、饱和性，形成非密堆积。冰晶体，水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力），从图3-18可见，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙任务二典型分子晶体的结构特征分子非密堆积冰的结构冰的结构冰晶体中，每个水分子周围有多少个紧邻的水分子？4个和干冰晶体不一样的原因是什么？水分子间存在氢键，氢键具有方向性和饱和性冰晶体中1molH2O最多有多少mol氢键？4×1/2＝2每个水分子都与4个相邻的水分子相互吸引，构成四面体如：HF、冰、NH3任务二典型分子晶体的结构特征Q1、为什么冰的密度比水的密度小？冰中水分子间存在大量的氢键，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，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，其密度比液态水的小。任务二典型分子晶体的结构特征0-4℃：温度升高，部分氢键断裂，分子间隙减小超过4℃：温度升高，分子热运动加快，分子距离加大0-4℃：密度随温度升高而增大超过4℃：密度随温度升高而减小Q2、为什么冰刚刚融化时，密度变大，4℃后密度又变小？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，分子间距离加大，密度渐渐减小。任务二典型分子晶体的结构特征Q3、为何干冰的熔沸点比冰低，密度比冰的密度大？干冰密堆积冰非密堆积干冰中的CO2之间只存在范德华力，分子采取密堆积形式排列，空隙小，冰中水分子间存在大量的氢键，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，所以，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。任务二典型分子晶体的结构特征堆积方式微粒间作用力空间特点举例分子密堆积范德华力通常每个分子周围有12个紧邻的分子C60、干冰、I2、O2分子非密堆积范德华力和氢键每个分子周围紧邻的分子小于12个HF、NH3、冰总结：分子晶体的结构特征分子晶体中存在单个分子，化学式代表真实的分子组成。拓展延伸天然气分子藏在水分子笼内天然气水合物——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