高中化学第3章第3节原子晶体与分子晶体第2课时分子晶体教案高二化学教案2

【第

2课时

分子晶体】之小船创作[

学习目标定位

]

1.认识分子晶体的观点、构造特色及常有的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特色，剖析理解分子晶体的物理特征。3.会比较判断晶体种类。一、分子晶体及其构造特色1．观点及微粒间的作用观点：分子间经过分子间作使劲相联合形成的晶体叫分子晶体。微粒间的作用：分子晶体中相邻分子之间以分子间作使劲互相吸引。2．分子晶体的构造特色(1)碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的每个极点上有1个碘分子，每个面上有1个碘分子，每个晶胞从碘晶体中分享到4个碘分子。氯单质、溴单质的晶体构造与碘晶体的构造特别相像，不过晶胞的大小不一样而已。干冰晶体是一种面心立方构造，在它的每个极点和面心上各有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子。干冰晶体每个CO2分子四周，离该分子近来且距离相等的CO2分子有个。在冰晶体中，因为水分子之间存在拥有方向性的氢键，迫使在四周体中心的每个水分子与四周体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引，这样的摆列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的缝隙，比较松懈。在冰晶体中，每个水分子中的每个氧原子四周都有4个氢原子，氧原子与此中的两个氢原子经过共价键联合，而与属于其余水分子的此外两个氢原子靠氢键联合在一同。分子晶体的构造特色若分子间不存在氢键，则分子晶体的微粒摆列时尽可能采纳密切聚积方式；若分子间存在氢键，因为氢键拥有方向性和饱和性，则晶体不可以采纳密切聚积方式。常有的分子晶体①所有非金属氢化物：H2O、NH3、CH4、H2S等。②多半非金属单质：卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、红磷、硫、罕有气体等。③多半非金属氧化物：CO2、SO2、SO3、P2O5等。④几乎所有的酸：H2SO4、CH3COOH、H3PO4等。⑤绝大部分有机物：乙醇、蔗糖等。分子晶体的性质①分子晶体一般拥有较低的熔点和沸点，较小的硬度、较强的挥发性。②分子晶体在固态、熔融时均不导电。③不一样的分子晶体在溶解度上存在较大差异，而且同一分子晶体在不一样的溶剂中溶解度也有较大差异。提示(1)罕有气体固态时形成分子晶体，微粒之间只存在分子间作使劲，分子内不存在化学键。分子晶体汽化或熔融时，战胜分子间作使劲，不损坏化学键。例1以下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、C10H8B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、Na2S、H2O2答案B分析A中HD是单质，不是化合物；C中SiO2为原子晶体，不是分子晶体；D中Na2S是离子晶体，不是分子晶体。例2下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的物质是________。物质性质X熔点为10.31℃，液态不导电，水溶液导电Y易溶于CCl4，熔点为11.2℃，沸点为44.8℃Z常温下为气态，极易溶于水，溶液pH>7常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体M熔点为1170℃，易溶于水，水溶液导电N熔点为97.81℃，质软，导电，密度为0.97g·cm－3答案X、Y、Z、W分析分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。M的熔点高，必定不是分子晶体；N是金属钠的性质；X、Y、Z、W均为分子晶体。规律总结分子晶体拥有熔、沸点较低，硬度较小，固态、熔融态不导电等物理特征。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。例3以下图为冰晶体的构造模型，大球代表O，小球代表H。以下相关说法正确的选项是( )A．冰晶体中每个水分子与此外四个水分子形成四周体B．冰晶体拥有空间网状构造，是原子晶体C．水分子间经过H—O键形成冰晶体D．冰消融时，水分子之间缝隙增大答案A分析冰中的水分子是靠氢键联合在一同，氢键不是化学键，而是一种分子间作使劲，故B、C两项均错误；H2O分子形成氢键时沿

O的四个

sp3杂化轨道形成氢键，能够与

4个水分子形成氢键，这

4个水分子形成空间四周体构型，

A项正确；水分子靠氢键连结后，分子间缝隙变大，所以消融时，水的体积减小，D项错误。易错警告冰和水中存在氢键，水蒸气中不存在氢键。冰中每个水分子能与4个H2O分子形成氢键，均匀每个水1分子有(4×2)个氢键。水结成冰体积膨胀与氢键相关。冰消融时损坏氢键和范德华力，不损坏共价键。水分子的稳固性与氢键没关，水的熔、沸点与共价键没关。二、石墨晶体的构造与性质石墨的晶体构造以以下图所示：1．在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以3个共价键与此外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成平面网状结构。2．在同一平面的碳原子还各剩下一个2p轨道，并含有一个未成对电子形成π键。电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体的特色。3．石墨晶体中网络状的平面构造以范德华力联合形成层状的构造，距离较大，结协力较弱，层与层间能够相对滑动，使之拥有润滑性。石墨晶体中碳原子间形成共价键，层与层间的结协力为范德华力，同时还有金属键特征。所以，石墨晶体既不是原子晶体，也不是金属晶体、分子晶体，而是一种混淆键型晶体。例4碳元素的单质有多种形式，以下图挨次是C60、石墨和金刚石的构造图：回答以下问题：金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为________、________。(2)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为_______________________________；在石墨晶体中，均匀每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为________，该晶体中碳原子数与共价键数之比为________。石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。推断金刚石的熔点____(填“>”“<”或“＝”

)石墨的熔点。答案

(1)sp

3杂化

sp2杂化

(2)分子

混淆键型(3)1

∶2

3

2∶3

(4)<分析

(1)金刚石中碳原子与四个碳原子形成

4个共价单键(即C原子采纳sp3杂化方式)，构成正四周体，石墨中的碳原子采纳

sp2杂化方式，形成平面六元环构造。

(2)C

60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混淆键型晶体。(3)金刚石晶1体中每个碳原子均匀拥有的化学键数为4×2＝2，则碳原子数与化学键数之比为1∶2。石墨晶体中，均匀每个最小的碳1

1原子环所拥有的碳原子数和化学键数分别为

6×3＝2和

6×2＝3，其比值为2∶3。(4)石墨中的C—C键比金刚石中的键键长短，键能大，故石墨的熔点高于金刚石。规律总结——金刚石与石墨比较

C—C晶体

金刚石

石墨碳原子杂化方式

sp3

sp2碳原子成键数

4

3有无未成对价电子

无

有最小环碳原子个数66键角109.5°120°含有1molC的晶体中2mol1.5mol所含化学键数量四种晶体种类的比较离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体金属阳离子和自阴、阳离子原子分子的粒子由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作使劲(有的金属键有氢键)作使劲强弱(一较强很强弱较强般状况下)分子间的氢键增大离子所带电键长(原子确立作使劲强弱荷总数、离子分子间作使劲，构成离子半径、离子所半径)的一般判断方法半径和构造相像时比较带电荷数相对分子质量差异较大(如汞常熔、沸点较高高低温下为液态，钨熔点为3410℃)硬度硬而脆大较小差异较大导热和不良导体(熔不良导体(部分溶于化后或溶于不良导体水发生电离后导电)良导体导电性水导电)一般不溶于水，少溶解性多半易溶一般不溶相像相溶数与水反响机械加工性不良不良不良优秀延展性差差差优秀1．以下相关分子晶体的说法中必定正确的选项是( )A．分子内均存在共价键B．分子间必定存在范德华力C．分子间必定存在氢键D．其构造必定为分子密聚积答案B分析罕有气体元素构成的分子晶体中，不存在由多个原子构成的分子，而是原子间经过范德华力联合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作使劲包含范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子联合的氢原子的分子之间或许分子以内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采纳分子密聚积的方式，D项错误。2．以下物质呈固态时，必定属于分子晶体的是( )A．非金属单质B．非金属氧化物C．含氧酸D．金属氧化物答案C分析非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；金属氧化物往常为离子化合物，属离子晶体。3．SiCl4的分子构造与CCl4相像，对其进行以下推断，不正确的是( )A．SiCl4的熔点高于CCl4B．SiCl4晶体是分子晶体C．常温、常压下，SiCl4是气体D．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子答案C分析因为SiCl4拥有分子构造，所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的要素是分子间的作使劲，在这两种分子中都只有范德华力，

SiCl

4的相对分子质量大于

CCl4

的相对分子质量，所以

SiCl

4的分子间作使劲强，熔、沸点比

CCl4高。CCl4的分子是正四周体构造，SiCl4与它构造相像，所以也是正四周体构造，是含极性键的非极性分子。4．甲烷晶体的晶胞构造以下图，以下说法正确的选项是( )A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子C．甲烷晶体消融时需战胜共价键D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子答案B分析题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，其实不是1个C原子，A错误；甲烷晶体是分子晶体，消融时战胜范德华力，C错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶1

1胞中甲烷分子的个数为

8×8＋6×

2＝4，D错误。5．依据以下性质判断所描绘的物质可能属于分子晶体的是( )A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点1128℃，沸点4446℃，硬度很大C．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电D．熔点97.81℃，质软，导电，密度0.97g·cm－3答案C分析A项，熔点1070℃，熔点高，不切合分子晶体的特色，故A错误；B项，熔点1128℃，沸点4446℃，硬度很大，属于离子晶体或原子晶体或金属晶体的特色，分子晶体分子间只存在分子间作使劲，熔、沸点低，故B错误；C项，熔点10.31℃，熔点低，切合分子晶体的熔点特色，液态不导电，只存在分子，水溶液能导电，溶于水后，分子被水分子离解成自由挪动的离子，如CHCOOH－＋，有自由移CHCOO＋H33动的离子，就能导电，故C正确；D项，熔点97.81℃，质软、导电、密度0.97g·cm－3，是金属钠的物理性质，金属钠属于金属晶体，故D错误。6．晶胞是晶体构造中可重复出现的最小的构造单元，C60晶胞构造以以下图所示，以下说法正确的选项是( )A．C60摩尔质量是720B．C60与苯互为同素异形体C．在C60晶胞中有14个C60分子D．每个C60分子四周与它距离近来且等距离的C60分子有12个答案D7．请回答以下问题：以下相关石墨晶体的说法正确的选项是________(填字母，下同)。a．因为石墨晶体导电，所以它是金属晶体b．因为石墨的熔点很高，所以它是原子晶体c．因为石墨质软，所以它是分子晶体d．石墨晶体是一种混淆键型晶体据报导，科研人员应用电子计算机模拟出来近似C60的物质N60，试推断以下相关N60的说法正确的选项是________。a．N60易溶于水b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度c．N60的熔点高于N2d．N60的稳固性比N2强已知碘晶胞构造以下图，请回答以下问题：①碘晶体属于________晶体。②碘晶体消融过程中战胜的作使劲为______________。③假定碘晶胞中立方体的长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________________。答案(1)d(2)c(3)①分子②分子间作使劲1016③3g·cm－3aNA分析(1)石墨晶体中存在共价键、范德华力、大π键，故为混淆键型晶体。(2)C60是一种单质，属于分子晶体，而N60近似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即拥有分子晶体的一些性质，如硬度较小和熔、沸点较低。分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水等极性溶剂，所以a、b项错误，c项正确；N2分子以N≡N键联合，N60分子中只存在N—N键，而N≡N键比N—N键坚固得多，所以d项错误。(3)I2分子之间以分子间作使劲联合，所以I2晶体属于分子晶体。察看碘的晶胞构造发现，11一个晶胞中含有I2分子的数量为8×8＋6×2＝4，碘原子为8个。一个晶胞的体积为a3cm3，质量为4×254g，则碘单质NA1016－3的密度为a3NAg·cm。题组1分子晶体的判断1．以下各组物质均属于分子晶体的是( )A．SO2，SiO2，P2O5B．PCl3，CO2，H2SO4C．SiC，H2O，NH3D．HF，CO2，Si答案B分析SiO2、SiC、Si均为原子晶体。2．以下晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是( )A．固态氢B．固态氖C．磷D．三氧化硫答案B分析罕有气体分子都属于单原子分子，所以罕有气体形成的晶体属于分子晶体且由原子直接构成。其余分子晶体一般由分子构成，如干冰、冰等。3．某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录以下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃14651418230571600依据这些数据剖析，属于分子晶体的是( )A．NaCl、MgCl2、CaCl2B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2D．所有答案B分析因为由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作使劲互相作用，而分子间作使劲较小，战胜分子间作使劲所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的

MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点很高，很显然不属于分子晶体，

AlCl

3、SiCl

4熔、沸点较低，应为分子晶体，

B项正确，

A、C、D

三项错误。4．(2019·合肥六中月考)AB型化合物形成的晶体构造多种多样。以下图所示的几种构造所表示的物质最有可能是分子晶体的是( )A．①③B．②⑤C．⑤⑥D．③④⑤⑥答案B分析从各图中能够看出②⑤都不可以再以化学键与其余原子联合，所以最有可能是分子晶体。题组2分子晶体的构造与性质5．(2018·广东肇庆高二上学期期末)当SO3晶体消融时，下述各项中发生变化的是( )A．化学键B．硫与氧的原子个数之比C．分子构型D．分子间作使劲答案D6．以下说法正确的选项是( )A．分子晶体都拥有分子密聚积的特色B．分子晶体中，分子间作使劲越大，往常熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，分子的熔、沸点越高D．分子晶体中，分子间作使劲越大，分子越稳固答案B分析含有氢键的分子晶体不拥有分子密聚积的特色，如冰，A错误；分子晶体的熔、沸点高低与分子间作使劲的大小相关，与化学键的强弱没关，B正确，C错误；分子的稳定性与化学键的强弱相关，与分子间作使劲的大小没关，D错误。7．水的沸点是100℃，硫化氢的分子构造跟水相像，但它的沸点却很低，是－60.7℃，惹起这类差异的主要原由是( )A．范德华力B．共价键C．氢键D．相对分子质量答案C分析水分子之间存在氢键，氢键是一种较强的分子间作用力，氢键的存在使水的沸点比硫化氢的高。8．以下对于分子晶体的说法不正确的选项是( )A．晶体的构成微粒是分子B．干燥或熔融时均能导电C．分子间以分子间作使劲相联合D．熔、沸点一般比较低答案B分析A项，分子晶体是由分子构成的；B项，干燥或熔融时，分子晶体既不电离也没有自由挪动的电子，均不可以导电；C项，分子间以分子间作使劲相联合；D项，分子晶体的熔、沸点一般比较低。题组3常有晶体构造与性质的综合9．石墨晶体为层状构造，每一层均为碳原子与四周其余3个碳原子相联合而成的平面片层，同层相邻碳原子间距为142pm、相邻片层间距为335pm。如图是其晶体构造片层俯视图。以下说法不正确的选项是( )A．碳原子采纳sp2杂化B．每个碳原子形成3个σ键C．碳原子数与σ键键数之比为2∶3D．片层之间的碳形成共价键答案D分析每个碳原子形成3个σ键，采纳sp2杂化，故A、B13正确；每个碳原子均匀含有2×3＝2个σ键，所以碳原子数与σ键键数之比为2∶3，故C正确；石墨片层之间的碳以范德华力联合而不是共价键，故D错误。10．依据下表中给出的相关数据，判断以下说法中错误的选项是( )AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190－60230035501410沸点/℃18357255048272355A.SiCl4是分子晶体B．晶体硼是原子晶体C．AlCl3是分子晶体，加热能升华D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱答案D分析SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未消融的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C项正确；晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B项正确；碳原子的半径比硅的原子半径小，金刚石中的C—C键键长比晶体硅中的Si—Si键键长短，金刚石中的C—C键键能比晶体硅中的Si—Si键键能大，金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强，D项错误。11．(2019·江苏启东月考)以下图是某无机化合物的二聚分子，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层电子都达到8电子稳固构造。以下说法不正确的选项是( )A．该化合物的分子式可能是Al2Cl6B．该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电C．该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体D．该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键答案B分析将二聚分子变为单分子，得BA3，依据两种元素都处于第三周期，可知BA3可能是PCl3或AlCl3，而在PCl3中所有原子已达稳固构造，不行能形成二聚分子，故只可能是AlCl3，则该化合物的分子式是Al2Cl6，故A正确；该化合物是无机化合物的二聚分子，属于共价化合物，不存在离子键，只有极性共价键，在熔融状态下不可以导电，固态时形成的晶体是分子晶体，故B错误，C、D正确。中学教材上介绍的干冰晶体是一种立方面心构造，如图所示，即每8个CO2构建立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO分子，在每个CO四周距离22a(此中a为立方体22棱长)的CO有( )2A．4个B．8个C．12个D．6个答案C2分析如图在每个CO2四周距离2a的CO2即为每个面心上的1CO2分子，共有8×(3×2)＝12个。13．参照下表中物质的熔点，回答相关问题：物质NaFNaClNaBrNaINaClKClRbClCsCl熔点/℃995801750622801776715646物质SiF4SiCl4SiBr4SiI4SiCl4GeCl4SnCl4PbCl4熔点/℃－90.4－70.45.2120－70.4－49.5－36.2－15钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的________相关，跟着________的增大，熔点挨次降低。硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与________相关，跟着________的增大，________增大，故熔、沸点挨次高升。钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与________相关，因为一般________比__________熔点高。答案(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作使劲(3)晶体种类离子晶体分子晶体14．决定物质性质的重要要素是物质构造。请回答以下问题：上图是石墨的构造，其晶体中存在的作使劲有______(填字母)。A．σ键B．π键C．氢键D．配位键E．范德华力F．金属键G．离子键碳钠米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其构造近似于石墨晶体，每个碳原子经过________杂化与四周碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠________联合在一同。氮化硼(BN)晶体有多种相构造。六方相氮化硼是往常存在的稳固相，与石墨相像，拥有层状构造，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬资料，有优秀的耐磨性。它们的晶体结构以下图。①对于这两种晶体的说法正确的选项是________(填字母)。a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大b．六方相氮化硼层间作使劲小，所以质地软c．两种晶体中的B—N键均为共价键d．两种晶体均为分子晶体②六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________________________，其构造与石墨相像却不导电，原由是_________________________________________________________________________________________。③NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼钠米管的原料之一。1molNH4BF4含有________mol配位键。答案(1)ABEF(2)sp2范德华力(3)①bc②平面三角形层状构造中没有自由挪动的电子③2分析(1)石墨晶体是介于原子晶体、金属晶体、分子晶体之间的一种特别晶体，含有金属键，层与层之间存在范德华力，层内存在共价键。在石墨晶体中同层的每一个碳原子与相邻的三个碳原子以σ键联合；每个碳原子有一个未参加杂化的2p