2023-2024学年苏教版选择性必修2 专题3　第4单元　课时2　分子晶体 学案

课时2分子晶体1.能辨识常见的分子晶体，了解分子晶体中构成微粒之间的作用。2.借助分子晶体等模型认识晶体的结构特点，并能利用均摊法对晶胞进行计算。3.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。4.了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。[学生用书P80]eq\a\vs4\al(活动一：认识分子晶体)下图是干冰分子晶体的结构模型：干冰分子晶体的结构模型1.构成干冰晶体的微粒是什么？分子中微粒间的作用力是什么？【答案】构成干冰晶体的微粒是CO2分子，微粒间的相互作用力是分子间作用力(范德华力)。2.分析干冰晶体结构，每个干冰分子晶体的晶胞中，CO2分子周围离该分子最近且距离相等的CO2分子有几个？每个晶胞中有几个CO2分子？【答案】每个CO2分子周围离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个，每个晶胞中有4个CO2分子。3.下图是几种常见的分子晶体：单质碘干冰冰晶胞或结构模型(长方体)(立方体)微粒间作用力范德华力范德华力范德华力和氢键晶胞微粒数44—什么是分子晶体？构成分子晶体的微粒是什么？微粒间的作用力是什么？【答案】分子晶体是分子通过分子间作用力构成的固态物质。构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力为分子间作用力(范德华力和氢键)。4.讨论分子晶体有哪些共同的物理性质？为什么？【答案】分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。这是因为形成分子晶体的分子间作用力较弱。5.影响分子晶体熔、沸点的因素有哪些？【答案】(1)分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力的大小。对于组成和结构相似的分子晶体，一般随相对分子质量的增大，范德华力也增大，熔、沸点升高，如I2>Br2>Cl2>F2。(2)有氢键的分子晶体，还要考虑氢键的强弱。例如：H2O与H2S相比，H2O的沸点比H2S的高，因为H2O分子间有氢键，H2S分子间只有范德华力，而氢键比范德华力强。6.碳、硅为同主族元素，氧化物二氧化碳、二氧化硅都可以形成晶体，它们的晶体物理性质相差很大，干冰易升华，二氧化硅的熔点很高，为什么？二氧化硅晶体的结构模型【答案】二氧化碳形成的晶体即干冰，属于分子晶体，气化时只破坏较弱的范德华力，而二氧化硅晶体属于共价晶体，熔化时需破坏较强的共价键，所以物理性质相差大。eq\a\vs4\al(活动二：讨论晶体类型与物质类型的关系)以共价键结合的物质，除金刚石、晶体硅、二氧化硅等__空间网状__结构的物质属于__共价__晶体外，其他多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及绝大多数有机化合物形成的晶体属于__分子__晶体。eq\a\vs4\al(活动三：拓展视野——了解石墨晶体的结构与性质)金刚石和石墨的结构模型1.分析上图，石墨晶体有什么结构特点？【答案】石墨晶体是一种二维网状结构，在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合，形成六元环层。2.为什么石墨晶体是一种混合晶体？【答案】石墨晶体中，层内原子间通过共价键结合，层间为分子间作用力，所以属于混合晶体。3.阅读教材，分析石墨的结构特点，讨论石墨为什么能导电？导电为什么具有方向性？讨论石墨为什么有良好的润滑性？【答案】石墨晶体中层内存在大π键，其中的电子可在整个层内运动，当施加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。但由于相邻碳原子层之间相隔较远，电子不能从一层跳跃到另一层，因此石墨的导电性具有一定的方向性。由于石墨晶体层间是以分子间作用力相结合的，在外力的作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动而具有良好的润滑性。eq\a\vs4\al(活动四：了解晶体的共性与个性)关注共性与个性的结合，是研究各类晶体重要的思想方法。晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。研究晶体类型可通过研究能够反映晶体结构特征的基本重复单位——晶胞来进行。不同晶体具有哪些共性？【答案】不同的晶体具有以下共性：(1)晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等。(2)晶体总能自发地形成多面体外形。(3)晶体都具有确定的熔点。[学生用书P83]1.(2020·吕叔湘中学诊断考试)下列各组晶体中，化学键种类和晶体类型都相同的是()A.SO2与SiO2B.NaCl与HClC.CO2与H2OD.CCl4与KCl【解析】SO2与SiO2中都只含极性共价键，但SO2为分子晶体而SiO2为共价晶体，A不符合题意；NaCl中只含离子键，NaCl为离子晶体，而HCl中只含共价键，HCl为分子晶体，B不符合题意；CO2与H2O中都只含极性共价键、都是分子晶体，C符合题意；CCl4中只含极性共价键，CCl4为分子晶体，而KCl中只含离子键，KCl为离子晶体，D不符合题意。【答案】C2.(2022·南通海门区高三二诊)工业上通过Al2O3＋N2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))2AlN＋3CO可制得高温陶瓷材料AlN。下列说法正确的是()A.N2的电子式为eq\o\al(·,·)eq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)B.AlN是分子晶体C.27Al用原子中的中子数为14D.基态氮原子轨道表示式为【解析】N原子最外层有5个电子，2个N原子形成3对共用电子对，使物质分子中每个原子都达到最外层8个电子的稳定结构，故N2的电子式为eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)，A错误；AlN是高温陶瓷材料，物质的熔、沸点很高，说明AlN的存在状态是共价晶体，而不是熔、沸点比较低的分子晶体，B错误；Al是13号元素，原子核内质子数是13，27Al的中子数为27－13＝14，C正确；原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这样排布使原子的能量最低，故基态氮原子轨道表示式为eq\o(\s\up7(),\s\do5(1s2s2p))，D错误。【答案】C3.(2022·启东高三质量监测)钛有“二十一世纪的金属”“全能金属”“现代金属”的美称。镁与熔融的四氯化钛反应可制取钛：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高温))2MgCl2＋Ti。下列说法正确的是()A.基态Ti原子的外围电子排布式：3d4B.Cl－结构示意图：C.MgCl2的电子式：[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－Mg2＋[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－D.TiCl4熔点是－25℃，沸点是136.4℃，可溶于苯和CCl4，该晶体属于离子晶体【解析】钛是22号元素，根据构造原理知其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，则其基态原子的价电子排布式为3d24s2，A错误；Cl－结构示意图为，B错误；MgCl2是离子化合物，其电子式为[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－Mg2＋[eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－，C正确；TiCl4熔、沸点低，可溶于苯和CCl4，由此可判断TiCl4是由共价键结合形成的分子，晶体类型为分子晶体，D错误。【答案】C4.下表所列物质晶体的类型全部正确的一组是()晶体类型选项共价晶体离子晶体分子晶体A氮化硅磷酸单质硫B单晶硅碳酸氢铵水银C金刚石烧碱冰D铁尿素冰醋酸【解析】磷酸的构成微粒是分子，所以磷酸属于分子晶体，A错误；单晶硅的构成微粒是原子，所以属于共价晶体，碳酸氢铵的构成微粒是阴、阳离子，所以属于离子晶体，水银的构成微粒是金属阳离子和自由电子，属于金属晶体，B错误；金刚石的构成微粒是原子，属于共价晶体，烧碱的构成微粒是阴、阳离子，属于离子晶体，冰的构成微粒是分子，属于分子晶体，C正确；铁的构成微粒是金属阳离子和自由电子，属于金属晶体，尿素的构成微粒是分子，属于分子晶体，冰醋酸的构成微粒是分子，属于分子晶体，D错误。【答案】C5.(2021·吴江汾湖高级中学质检)下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是()A.CO2、SiO2B.C2H5OH、NaOHC.NH4Cl、NaClD.N2、HNO3【解析】CO2只含共价键，是分子晶体，SiO2只含共价键，是共价晶体，A不符合题意；C2H5OH只含共价键，是分子晶体，NaOH既含离子键又含共价键，是离子晶体，B不符合题意；NH4Cl既含离子键又含共价键，是离子晶体，NaCl只含离子键，是离子晶体，C不符合题意；N2和HNO3都只含共价键，都是分子晶体，D符合题意。【答案】D6.下列各物质所形成的晶体中，属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是()A.CO2B.O2C.NH4ClD.Ar【解析】固体CO2(干冰)是分子晶体，分子内只有极性键，A符合题意；O2属于分子晶体，但O2中只有非极性共价键，B不符合题意；NH4Cl由NHeq\o\al(＋,4)和Cl－组成，是离子化合物，其形成的晶体不属于分子晶体，C不符合题意；Ar原子间没有共价键，D不符合题意。【答案】A7.(2021·南京期中)我国学者发现石墨烯具有非常规超导性能。石墨烯是仅由一层碳原子构成的新型材料。下列有关石墨烯的说法不正确的是()A.由碳元素组成B.与石墨互为同位素C.完全燃烧生成二氧化碳D.碳原子间以共价键结合【解析】石墨烯只含碳元素，所以是由碳元素组成，A正确；石墨烯与石墨均是碳元素形成的单质，应是互为同素异形体的关系，而同位素是同一元素不同原子间的互称，B错误；石墨烯由碳元素组成，完全燃烧生成二氧化碳，C正确；石墨烯是由一层碳原子构成的，碳原子间以共价键结合，D正确。【答案】B8.(2021·东台质检)科学家发现了一种分子，它具有空心的类似足球的结构，分子式为C60，下列说法正确的是()A.C60是共价晶体B.C60和石墨都是碳的同素异形体C.C60中虽然没有化学键，但固体为分子晶体D.C60相对分子质量为720g·mol－1【解析】C60是分子晶体，A错误；C60和石墨是碳的同素异形体，B正确；C60中存在共价键，是分子晶体，C错误；C60相对分子质量是720，D错误。【答案】B9.下表列出了有关晶体的说法，其中有错误的是()选项晶体名称组成的晶体微粒晶体内存在的结合力A碘化钾阴、阳离子离子键B干冰分子范德华力C氖原子共价键D二氧化硅原子共价键【解析】碘化钾为离子晶体，组成微粒为离子，组成晶体粒子间的结合力为离子键，A正确；干冰为分子晶体，组成微粒为分子，分子之间的结合力为范德华力，也叫作分子间作用力，B正确；氖晶体属于分子晶体，其晶体内存在的作用力为范德华力，不是共价键，C错误；二氧化硅为共价晶体，组成微粒为原子，组成晶体粒子间的结合力为共价键，D正确。【答案】C10.(2021·礼嘉中学阶段调研)下列说法正确的有()①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征②冰融化时，分子中H—O键发生断裂③分子晶体在干燥或熔融时，均能导电④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高⑥分子晶体的熔、沸点一般比较低⑦分子晶体中，分子间以分子间作用力相结合，分子间作用力越大，分子越稳定A.2项B.3项C.4项D.5项【解析】分子晶体的构成微粒是分子，但只含有分子间作用力的分子晶体具有分子密堆积的特征，含有氢键的分子晶体不是密堆积，①错误；冰融化克服氢键，属于物理变化，水分子中H—O键没有断裂，②错误；分子晶体在干燥或熔融时，均不能导电，③错误；分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔、沸点越高，④正确；分子晶体熔化时破坏分子间作用力，不破坏分子内共价键，即说明分子内共价键键能大小与该分子晶体的熔点高低无关，⑤错误；分子晶体熔化时破坏分子间作用力，而分子间作用力一般较弱，导致其熔、沸点较低，⑥正确；分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，⑦错误；只有④⑥正确，故选A。【答案】A11.有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如表：序号熔点/℃硬度水溶性导电性水溶液与Ag＋反应A811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀B3500很大不溶不导电不反应C－114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为A__NaCl__、B__C__、C__HCl__。(2)晶体的类型分别是A__离子晶体__、B__共价晶体__、C__分子晶体__。(3)晶体中微粒间作用力分别是A__离子键__、B__共价键__、C__范德华力__。【解析】根据A、B、C所述晶体的性质可知，A为离子晶体，只能为NaCl，微粒间的作用力为离子键；B应为共价晶体，只能为金刚石，微粒间的作用力为共价键；C应为分子晶体，且易溶于水，只能为HCl，微粒间的作用力为范德华力。12.(2021·苏州大学附属中学质检)(1)现有下列物质：①Cl2、②Na2O2、③NaOH、④HCl、⑤H2O2