【高中化学】分子晶体【 第一课时】2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修二）

第二节分子晶体与共价晶体（第一课时）分子晶体请判断下列固体是否属于晶体？并说明理由。雪花食盐钻石玻璃晶体晶体晶体非晶体分子晶体离子晶体共价晶体【思考与讨论】问题1从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析

以下四种晶体结构的共同特点是什么？【思考与讨论】碘(I2)干冰(CO2)碳60(C60)冰(H2O)组成粒子粒子间相互作用：分子：范德华力及氢键分子晶体1.概念：如：I2、H2O、NH3、H3PO4、乙醇等在固态时都是分子晶体。分子晶体构成粒子分子分子间分子内共价键一、分子晶体只含分子的晶体叫做分子晶体。（稀有气体除外）分子间作用力(包括范德华力和氢键)作用力→下列晶体是否属于分子晶体？√√√√√╳╳H2S、O2、SO2、H2SO4、乙醇、

He、NaCl、Cu、SiO2、C(金刚石)

判断√╳╳①所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX②部分非金属单质:X2、O2、H2、S8、P4、C60

③部分非金属氧化物:CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10④几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等⑤绝大多数有机物：乙醇、冰醋酸、蔗糖、蛋白质、尿素等2、典型的分子晶体：例外：金刚石、晶体硅等例外：SiO2等⑥稀有气体为单原子分子，固态时为分子晶体→晶体是由内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性重复排列而构成的具有规则几何外形的固体。那么构成分子晶体的内部微粒——分子，是以怎样的方式有序排列的呢？密堆积——密堆积指的是晶体中原子或分子的排列方式一维堆积

球成线

二维堆积

线成面三维堆积

面成体密堆积方式心对心心对空非最密堆积最密堆积资料链接(分子间空隙更小)→微观粒子总是趋向于能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。√认识CO2晶体→分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有

个？3.分子晶体的结构特征分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积认识CO2晶体→分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有

个？3.分子晶体的结构特征分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积xyza01认识CO2晶体→分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有

个？3.分子晶体的结构特征分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积xyza4123认识CO2晶体→分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有

个？3.分子晶体的结构特征分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积xyza1234认识CO2晶体→分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有

个？3.分子晶体的结构特征分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积xyza123412中心中心3.分子晶体的结构特征→每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有

个12①干冰中的CO2分子间只存在

，不存在

。②干冰晶胞是一种面心立方结构，每个晶胞中均摊

个CO2分子③每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为

个。412范德华力氢键

用途：干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。3.分子晶体的结构特征总结：干冰晶体的结构特征④观察分析，有___种取向不同的CO2分子。顶角一种取向，三对平行面分别为三种取向，所以共有4种取向。4只有范德华力→分子密堆积氧(O2)的晶体结构碳60的晶胞→是否所有分子晶体的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个？Δ均为面心立方晶胞碘晶体晶胞分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个心对空否3.分子晶体的结构特征认识冰晶体雪花生长图（来自美国加州理工的Libbrecht研究组的“录像”）请画出下图1中水分子直接相连的氢键？3.分子晶体的结构特征认识冰晶体氢键：0.177nm每个H2O周围紧密相邻的H2O只有4个3.分子晶体的结构特征认识冰晶体同为分子晶体，但干冰中CO2的配位数大于冰中水分子的配位数，原因是

？正四面体3.分子晶体的结构特征认识冰晶体思考：冰晶体中有氢键→分子非密堆积1个分子周围最邻近的分子数目氢键具有方向性和饱和性3.分子晶体的结构特征认识冰晶体冰的晶体结构冰晶体中有氢键→分子非密堆积①水分子之间的作用力有

,且主要是

。②由于氢键具有

,使四面体中心的每个水分子与

个相邻的水分子相互吸引。4范德华力、氢键氢键方向性→冰的硬度和干冰相似，而熔点比干冰的熔点高得多。3.分子晶体的结构特征总结：冰晶体的结构特征③水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成__mol“氢键”2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，∴密度比冰的高。【思考与讨论】1冰存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，∴干冰的熔沸点比冰低。干冰：密堆积冰：非密堆积→结合冰的结构解释，为何水凝结成冰后密度减小？→氢键具有方向性，迫使在四面体中心的水分子与位于四面体顶角的四个水分子吸引，水分子间留有相当大的空隙，空间利用率低，密度减小。【思考与讨论】2→当冰刚刚融化成液态水时，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，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。所以4℃时水的密度最大。→为什么水在4℃时的密度最大？冰融化，分子间空隙减小【思考与讨论】3①分子间只有范德华力→分子非密堆积（每个分子周围紧邻的分子少于12个）②分子间存在氢键总结：分子晶体的结构特征→分子密堆积（每个分子周围有12个紧邻的分子）

如：C60、干冰、O2如：HF、NH3、冰(每个水分子周围只有4个紧邻的水分子)。③分子晶体中存在单个分子，化学式代表真实的分子组成。P79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？提示H2S晶体中只存在范德华力，属于分子密堆积，而冰中主要作用力是氢键，氢键具有方向性，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。思考与讨论1．下列物质形成的晶体中，属于分子晶体的是(

)A．CCl4 B．NaOHC．金刚石

D．KCl应用体验AA.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)2.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(

)应用体验D氢键4＋1/8×8＋6×1/2＝8氢键不属于化学键1mol冰中含有2mol氢键，全部氢键能量为37KJ即6.05kJ·mol－13．科学研究发现，世界上没有两片雪花的形状是完全相同的，如图为其中两种。不同雪花中水分子(

)应用体验BA．数目都是相同的 B．数目都是巨大的C．空间排列方式相同 D．化学性质不相同分子晶体氧气氮气白磷水熔点/℃-218.3-210.144.20分子晶体硫化氢甲烷乙酸尿素熔点/℃-85.6-18216.6132.7表3-2某些分子晶体的熔点分析表中数据，结合已学知识，归纳分子晶体的物理性质，并说明原因。4.分子晶体的物理特性课本P78→较低的熔点(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。(2)分子晶体不导电。4.分子晶体的物理特性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，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。

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能导电，如HI、乙酸等。(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律4.分子晶体的物理特性→H2O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N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。→苯、CCl4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CCl4中。①组成和结构相似的物质(且不含氢键的分子晶体),相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。②相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高。分子晶体熔沸点的比较规律如：O2>N2，HI>HBr>HCl。如：CO>N2③含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。如：H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3

⑤在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。

如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；

分子晶体熔沸点的比较规律④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，C2H5CI>CH3CI，

CH3COOH>HCOOH。⑥芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。天然气水合物——一种潜在的能源20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。其主要气体成分是甲烷，称甲烷水合物，外形像冰，在常温常压下会迅速分解释放出甲烷又称“可燃冰”。P80页“科学·技术·社会”理想可燃冰化学式8CH4.46H2O，水分子通过氢键形成四边形、五边形或六边形，进而形成笼状多面体。分子晶体冰性质熔点低硬度小不导电分子分子间作用力影响因素氢键范德华力类型分子密堆积分子非密堆积干冰、碘、C60【课堂小结】（每个分子周围有12个紧邻的分子）1．下列说法中正确的是(

)A．分子间的作用力越大，分子越稳定B．分子间的作用力越大，物质的熔、沸点越高C．相对分子质量越大，其分子间的作用力越大D．分子间只存在范德华力B2．下列现象中，不能用“相似相溶”规律解释的是(

)A.乙醇与水以任意比例互溶B.用纯碱洗涤油脂C.氨易溶于水D.用苯将溴水中的溴萃取出来B乙醇与水分子均为极性分子，且二者可形成氢键Na2CO3水解使溶液显碱性，油脂在碱性条件下水解NH3与H2O均是极性分子，且二者能形成分子间氢键.苯与Br2均为非极性分子3．下列物质的结构或性质与氢键无关的是(

)A．乙醇的沸点B．乙醇在水中的溶解度C．氢化镁的熔点D．DNA的双螺旋结构C4.已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190℃，则下列说法不正确的是(

)A．氯化铝是电解质 B．固态氯化铝是分子晶体C．氯化铝是极性分子 D．氯化铝是非极性分子C解析由“相似相溶”规律可推知AlCl3为非极性分子5．对于足球烯C60的认识错误的是(

)A．是分子晶体B．含有非极性共价键C．存在同素异形体D．结构稳定，难以发生化学反应D6．下列关于分子晶体的说法正确的是(

)A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性B．在分子晶体中一定存在氢键C．冰和Br2都是分子晶体D．稀有气体不能形成分子晶体C7．下列分子晶体：①HCl、②HBr、③HI、④CO、⑤N2、⑥H2的熔点由高到低的顺序是(

)A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①C8．德、俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到一种低熔点物质——高聚氮，这种高聚氮的氮氮键比N2分子中的氮氮三键要弱得多。下列有关高聚氮的说法不正确的是(

)A．高聚氮晶体属于分子晶体B．高聚氮是一种单质C．高聚氮的沸点高于氮气D．高聚氮转变成氮气是氧化还原反应D9.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C10.AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是(

)CA．①②③④

B．②③⑤⑥C．②③

D．①④⑤⑥解析:①、④、⑤、⑥构成的晶体为一维、二维或三维空间结构，且在空间中微粒通过化学键连接，故它们不可能是分子晶体；而②、③都不能再以化学键与其他原子结合，故可能为分子晶体。11.近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n。已知，最简单的氢铝化合物Al2H6的球棍模型如图所示，它的熔点为150℃，燃烧热极高。下列说法错误的是(

)DA.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B.Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水C.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料D.氢铝化合物中可能存在组成为AlnH2n＋2的一系列物质(n为正整数)→Al2H6的熔点为150℃，推出Al2H6为分子晶体

→化合价的代数和为0，在AlnH2n＋2中，(＋3)×n＋[(－1)×(2n＋2)]＝0，则有3n＝2n＋2，故n只能等于212．下列性质符合分子晶体特点的是(

)①熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电②熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电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．①④B．②③

C．①②D．②④B√√13．某研究所合成了一种球形分子，它的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60结构。下列对该分子的叙述中正确的是(

)A．分子中Si60被包裹在C60里面B．形成的晶体属于分子晶体C．其摩尔质量为2400D．熔点高、硬度大硅的原子半径比碳大，所以化合物C60Si60，外层球壳为Si60该晶体是由分子构成的，属于分子晶体2400g·mol－1该物质是分子晶体，熔点低，硬度小D14.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)。