【导学案】2021年高中化学导学案鲁科版选修3教师用书-3.3.2分子晶体

第2课时分子晶体1.知道分子晶体的含义、特征。2.结合实例说出分子晶体的熔点、沸点等物理性质的特点。2.知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区分。一、分子晶体1.定义:分子间以①分子间作用力(范德华力、氢键)相结合的晶体叫分子晶体。2.构成微粒:②分子。3.微粒间作用力:③范德华力,部分晶体中存在④氢键。4.常见的分子晶体(1)全部非金属氢化物:H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)部分非金属单质:X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)部分非金属氧化物:CO2、SO2、N2O4(4)几乎全部的酸:H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多数有机物:乙醇、冰醋酸、蔗糖5.分子晶体的物理共性①较⑤低的熔点和沸点。②较⑥小的硬度。③一般都是绝缘体,熔融状态也不导电。二、常见的分子晶体1.碘晶体的晶胞是长方体,碘分子位于长方体的⑦顶点和⑧面上。2.干冰晶胞分析(1)干冰晶体的结构:⑨面心立方。(2)二氧化碳分子的位置:⑩立方体的顶点和面心。(3)每个晶胞含二氧化碳分子的个数为4。(4)与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有12个。3.冰晶体中分子间作用力有范德华力和氢键,由于氢键具有肯定的方向性,每个水分子与四周4个水分子结合,每个水分子中的每个氧原子四周都有4个氢原子,氧原子与其中2个氢原子通过共价键结合,其余通过氢键相连。4.白磷分子的结构呈正四周体,键角为60°,属于非极性(填“极性”或“非极性”)分子。三、分子晶体熔、沸点凹凸的比较对组成和结构相像、晶体中又不含氢键的物质来说,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增加,熔、沸点上升。四、石墨晶体1.石墨晶体具有层状结构,同一层内,每个碳原子接受sp2杂化轨道与邻近3个碳原子以共价键结合,形成六边形平面网状结构,每个碳原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道,并含1个未成对电子,因此能形成遍及整个平面的大π键,具有金属键的性质,石墨层与层之间通过范德华力结合。2.石墨晶体属于混合键型晶体,晶体中含有的作用力有共价键、金属键、范德华力。1.CO2分子内存在键能很大的键,但为什么干冰的熔点很低?【答案】CO2分子内虽然存在键能很大的键,但干冰熔化时只需破坏范德华力,不破坏化学键,所以干冰的熔点很低。2.二氧化碳和二氧化硅是两种组成相像的共价化合物,但干冰在-78.5℃时即可升华,而二氧化硅晶体的熔点却高达610℃。请观看二氧化硅晶体的结构模型,从两种晶体的构成微粒及微粒间作用力的角度,分析导致干冰和二氧化硅晶体性质差异的缘由。【答案】干冰的构成微粒是CO2分子,属于分子晶体,微粒间存在范德华力;而二氧化硅的构成微粒为原子,属于原子晶体,微粒间存在的是共价键。共价键的键能比分子间作用力大得多,SiO2在熔化时需要破坏共价键,而干冰在熔化时只需破坏分子间作用力,从而导致干冰的熔点很低,而SiO2的熔点却很高。3.四种晶体类型中,化学式能真实表示分子组成的晶体是哪种?【答案】分子晶体。4.比较四种晶体类型的结构及性质,完成下表。晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成微粒

微粒间作用力

导电性熔化时或水溶液能导电不导电晶体不导电,溶于水能电离的,其水溶液能导电;熔化不导电导电熔化时化学键的变化断开

断开

不断键减弱【答案】晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成微粒阳、阴离子原子分子金属离子和自由电子微粒间作用力离子键共价键范德华力、氢键金属键导电性熔化时或水溶液能导电不导电晶体不导电,溶于水能电离的,其水溶液能导电;熔化不导电导电熔化时化学键的变化断开离子键断开共价键不断键减弱1.下列物质的晶体中不存在分子的是()。A.二氧化硅B.二氧化硫C.二氧化碳 D.二硫化碳【解析】在晶体中只有分子晶体存在分子。【答案】A2.下列物质属于分子晶体的是()。A.石英B.硫酸溶液C.干冰D.食盐【解析】石英为原子晶体;硫酸溶液为混合物;干冰为分子晶体;食盐为离子晶体。【答案】C3.下列有关晶体的叙述中错误的是()。A.离子晶体中可能存在共价键B.原子晶体中只存在共价键C.金属晶体的熔、沸点均很高D.稀有气体的原子能形成分子晶体【解析】离子晶体中肯定存在离子键,可能存在共价键;金属晶体的熔、沸点通常很高,但也有例外,如汞在常温下为液态,不存在规律性;稀有气体属于单原子分子,其固态单质为分子晶体。【答案】C4.分析下列各物质的物理性质,推断其固态属于分子晶体的是(填字母)。

A.碳化铝,黄色晶体,熔点2200℃,熔融态不导电B.溴化铝,无色晶体,熔点98℃,熔融态不导电C.五氧化钒,无色晶体,熔点19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮中D.溴化钾,无色晶体,熔融时和溶于水中都能导电【解析】分子晶体熔点通常较低,A项错误,B、C两项均正确;溴化钾熔融时或溶于水中都能导电,不属于分子晶体,D项错误。【答案】BC探究1:晶体类型的推断有下列八种晶体:A.水晶B.冰醋酸C.氧化镁D.白磷E.晶体氩F.氯化铵G.过氧化钾H.金刚石(1)属于原子晶体的化合物是,直接由原子构成的晶体是,直接由原子构成的分子晶体是。

(2)含有共价键的离子晶体是,属于分子晶体的单质是。

(3)受热熔化后化学键不发生变化的是,需克服共价键的是。

【解析】原子晶体和单原子分子晶体由原子直接构成,离子晶体由阴、阳离子构成,分子晶体由分子构成。离子晶体中肯定含离子键,NH4Cl和K2O2中还含有共价键。分子晶体熔化时一般不破坏化学键,离子晶体熔化时要破坏离子键,原子晶体熔化时肯定破坏共价键。【答案】(1)A;AEH;E(2)FG;DE(3)BD;AH1.构成分子晶体的微粒中是不是肯定含有共价键?【答案】构成分子晶体的微粒中不肯定含有共价键,如稀有气体中无共价键。2.①Na②SiO2③CO2④NaCl,其中能真实表示分子组成的有哪些?【答案】③,只有分子晶体的化学式能表示其真实组成。晶体类型的推断(1)依据物质的分类推断①金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类都是离子晶体。②金属单质(除汞外)与合金都是金属晶体。③常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。④大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。(2)依据晶体的熔点推断①离子晶体的熔点较高,常在数百度至一千多度之间。②金属晶体大多数熔点高,但也有熔点相当低的金属晶体(如Hg)。③原子晶体熔点高,常在一千度至几千度之间。④分子晶体熔点低。(3)依据导电牲推断①离子晶体的水溶液或熔融态均能导电。②金属晶体是电的良导体。③原子晶体一般为非导体,但有些能导电,如晶体硅。④分子晶体为非导体,但若分子晶体中的电解质(如酸和部分非金属气态氢化物)溶于水,使分子内的化学键断裂(电离),形成自由移动的离子,则可以导电。(4)依据硬度和机械性能推断①离子晶体硬度较大。②金属晶体大多数硬度大,,且具有延展性。③原子晶体硬度很大。④分子晶体硬度小且较脆。探究2:晶体熔、沸点凹凸的比较下列化合物中,按晶体的熔点由高到低排列正确的是()。A.SiO2CsClCBr4CF4B.SiO2CsClCF4CBr4C.CsClSiO2CBr4CF4D.CF4CBr4CsClSiO2【解析】比较固体物质的熔点时,首先是区分各晶体的类型:SiO2是原子晶体,CsCl是离子晶体,CBr4、CF4是分子晶体。这几类晶体的熔点凹凸一般为原子晶体>离子晶体>分子晶体,在结构相像的分子晶体中,分子的相对分子质量越大,熔点越高,故A项正确。【答案】A1.不同类型的分子晶体(如冰和干冰),如何比较其熔、沸点的凹凸?【答案】除考虑氢键外,还可以通过分析该晶体在常温下的状态来推断熔、沸点凹凸,如水在常温下为液态,干冰在常温下为气态,所以熔、沸点:冰>干冰。2.金属晶体的熔、沸点肯定比分子晶体的熔、沸点高吗?【答案】不肯定,如金属汞在常温下为液态,其熔、沸点比较低。晶体熔、沸点凹凸的比较1.先推断晶体类型,一般来说,熔、沸点:原子晶体>离子晶体>分子晶体,金属晶体要依据具体物质结构、粒子间作用力大小来推断其熔、沸点凹凸,但一般介于离子晶体和分子晶体之间。2.原子晶体熔、沸点凹凸可通过比较键长来推断,键长越长,熔、沸点越低。3.离子晶体熔、沸点凹凸可通过比较离子半径及电荷数来推断,离子半径越小,带电荷数越多,离子晶体熔、沸点越高。4.金属晶体熔、沸点凹凸的比较类似离子晶体,可通过比较原子半径、电荷数来推断。对于金属晶体而言,同主族金属元素:半径越大,熔、沸点越低;同周期金属元素:核电荷数越多,半径越小,最外层电子数越多,金属熔、沸点越高。5.分子晶体熔、沸点凹凸比较①组成和结构相近的分子:相对分子质量越大,分子间作用力越大,晶体熔、沸点越高。如SiH4>CH4。②相对分子质量相近的分子:分子极性越大,熔、沸点越高。如CO>N2。③分子间含有氢键的晶体熔、沸点高,分子内含有氢键的晶体熔、沸点低。如H2>H2S。④通过比较在常温下的状态推断晶体熔、沸点凹凸:固态>液态>气态。如I2>Hg>O2。1.下列说法错误的是()。A.原子晶体中只存在非极性共价键B.分子晶体的状态变化,只需克服分子间作用力C.金属晶体通常具有导电、导热性和良好的延展性D.离子晶体在熔融状态下能导电【解析】SiO2属于原子晶体,但Si—O键为极性共价键,故A项错误;D项中,离子晶体在熔融状态时已离解出阳离子、阴离子,故能导电。【答案】A2.下列物质的熔、沸点凹凸挨次中,正确的是()。A.二氧化硅>碳化硅>CO2>CS2B.Si>NaCl>Cl2>H2OC.MgO>H2O>O2>N2D.金刚石>生铁>纯铁>钠【解析】二氧化碳和二硫化碳都是分子晶体,二硫化碳的熔、沸点高,A项错误;水在常温下为液态,氯气为气态,所以水的熔、沸点高于氯气,B项错误;生铁是合金,其熔、沸点低于铁,D项错误。【答案】C3.白磷分子中P—P键易断开,若一个白磷分子中每个P—P键均断开插入一个氧原子,则一共可结合个氧原子,这样得到磷的一种氧化物,其分子式为。由C、H、N三种元素组成的某化合物,其分子内含4个氮原子,且4个氮原子排成内空的正四周体(同白磷),每两个氮原子间都有一个碳原子,且分子内无键和键,则该化合物的分子式为。

【解析】在白磷分子空间结构图中,分子内共有6个P—P键,由题意知,可嵌入6个O原子,