2022届高中化学新教材同步选择性必修第二册 第3章 第二节 第1课时 分子晶体.pptx

1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 分子晶体 1.能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微 粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。 2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒 的堆积模型，并能用均摊法对晶胞进行分析。 核心素养发展目标 一、分子晶体的概念和性质 随堂演练知识落实 课时对点练 二、典型的分子晶体的结构和性质 内 容 索 引 1.分子晶体的概念 只含 的晶体，或者分子间以 结合形成的晶体叫分子晶体。 2.分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 一、分子晶体的概念和性质 分子分子间作用力 3.常见的典

2、型分子晶体 (1)所有 ：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分 ：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分 ：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的 ：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 4.分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点 ，硬度 。 (2)分子晶体不导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 较低很小 (1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存

3、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() 判断正误判断正误 1.下列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、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 理解应用理解应用 解析分子晶体的构成微粒为分子

4、，分子内部以共价键结合。HD属于分 子晶体，但为单质，故A错误； PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且为化合物，故B正确； C60属于分子晶体，但为单质，故C错误； Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。 2.(2019贵州思南中学高二月考)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：HgCl2晶体熔点较低； HgCl2熔融状态下不导电；HgCl2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

5、于非电解质 解析由HgCl2的性质可知，HgCl2晶体属于分子晶体，属于共价化合物， 是弱电解质。 3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是 HClHBrHICON2H2 A. B. C. D. 解析相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸 点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故选C。 归纳总结 1.分子晶体的判断方法分子晶体的判断方法 (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、几乎所有的 酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 (2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断 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。

6、 (3)依据物质的性质判断 分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。 2.分子晶体熔、沸点高低的判断分子晶体熔、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I2Br2Cl2F2，HIHBrHCl。 (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CH3OHCH3CH3。 (3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2OH2TeH2Se H2S。 (4)对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如 CH3CH2CH2CH2CH3 。 (5)烃、卤代烃、醇、醛

7、、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C2H6CH4，C2H5ClCH3Cl，CH3COOHHCOOH。 返回 分子密堆积分子非密堆积 微粒间作用力_ 空间特点 通常每个分子周围有12 个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数小 于12个，空间利用率不高 举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰 1.分子晶体的结构特征 二、典型的分子晶体的结构和性质 范德华力范德华力和氢键 2.常见分子晶体的结构分析 (1)冰晶体 结构：冰晶体中，水分子间主要通过 形成晶体。由于氢键具有一 定的 ，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照 同样的规律再与其他的水分子结合。这样

8、，每个O原子周围都有 个H原 子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以 氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。其结构可用下图表示。 氢键 方向性 四 性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这 种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。 当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过 4 时，分子间距离加大，密度逐渐减小。 (2)干冰 结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C=O 共价键，分子间存在 ，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的 每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。

9、每个CO2分子与 个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的 三层上，每层上各4个)(如图所示)。 范德华力 12 性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在 常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只 存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。 (1)干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体() (2)干冰比冰的熔点低很多，常压下易升华() (3)干冰晶体中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的 分子() (4)冰晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的分子；1 mol冰中含有1 mol 氢键() 判断正误判断正误 1.硫化氢和水

10、分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有 12个紧邻的分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？ 深度思考深度思考 提示硫化氢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。 2.如图为干冰的晶体结构示意图。 (1)通过观察分析，有_种取向不同的CO2分 子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm， 则紧邻的两个CO2分子的距离为_ pm。 (2)其密度为_(1 pm 1010 cm)。 4 返回 1.下列物质固态时，一定是分子晶体的是 A.酸性氧化物 B.

11、非金属单质 C.碱性氧化物 D.含氧酸 123 随堂演练知识落实 4567 2.水的沸点为100 ，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低， 是60.7 ，引起这种差异的主要原因是 A.范德华力 B.共价键 C.氢键 D.相对分子质量 123456 解析水和H2S的结构相似，二者形成的晶体也都是分子晶体。但由于 水分子间存在氢键，所以导致水的沸点高于H2S的沸点。 7 3.干冰熔点很低是由于 A.CO2是非极性分子 B.C=O的键能很小 C.CO2化学性质不活泼 D.CO2分子间的作用力较弱 123456 解析干冰是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越小，分子间的作用 力越弱，熔、沸点越低，

12、所以干冰熔点很低是由于CO2分子间的作用力 较弱，与键能、化学性质等无关。 7 4.干冰气化时，下列所述内容发生变化的是 A.分子内共价键 B.分子间作用力 C.分子的性质 D.分子间的氢键 123456 解析干冰是分子晶体，分子间存在分子间作用力，不存在氢键，分子 气化时破坏分子间作用力，分子内原子间共价键没有被破坏，所以分子 的性质不发生改变。 7 123456 5.下列属于分子晶体的一组物质是 A.CaO、NO、CO B.CCl4、H2O、He C.CO2、SO2、NaCl D.CH4、O2、Na2O 7 6.下列有关分子晶体熔点高低的叙述中，正确的是 A.氯气碘单质B.四氯化硅四氟化硅

13、 C.NH3正戊烷 123456 解析碘常温下为固体，氯气为气体，碘的熔点较高，A错误； 四氯化硅、四氟化硅对应的晶体都为分子晶体，四氯化硅的相对分子质 量大，熔点较高，B正确； 氨分子间存在氢键，熔点较高，C错误； 同分异构体中，含有的支链越多，熔点越低，D错误。 7 7.自从英国化学家巴特列(N.Bartlett)首次合成了第一种稀有气体的化合物 XePtF6以来，人们又相继发现了氙的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。 巴特列为开拓稀有气体化学作出了历史性贡献。 (1)请根据XeF4的结构示意图(图1)判断这个分子是极性分子还是非极性分 子？_。 解析XeF4分子中含有XeF极性键，由

14、于XeF4分子是平面正方形结构， 结构对称，所以XeF4分子为非极性分子。 非极性分子 1234567 (2)XeF2晶体是一种无色晶体，图2为它的晶胞结构图。XeF2晶体属于哪 种类型的晶体？_。 返回 解析根据晶胞结构可知，XeF2晶体是由分子构成的，是分子晶体。 分子晶体 1234567 123456789 101112131415 课时对点练 对点训练 题组一分子晶体及其性质题组一分子晶体及其性质 1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是 A.分子内均存在共价键 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.其结构一定为分子密堆积 123456789 101112131415

15、 解析稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而 是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A错误； 分子间作用力包括范德华力和氢键，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氮、氧、氟原子结合的氢原子的分 子之间或者分子之内，B正确、C错误； 只存在范德华力的分子晶体才采用分子密堆积的方式，D错误。 2.分子晶体具有某些特征的本质原因是 A.组成晶体的基本微粒是分子 B.熔融时不导电 C.晶体内微粒间以分子间作用力相结合 D.熔点一般比较低 123456789 101112131415 解析分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，

16、本质 原因是其基本构成微粒间的相互作用范德华力及氢键相对于化学键 来说比较弱。 3.下列晶体由原子直接构成，但属于分子晶体的是 A.固态氢 B.固态氖 C.磷 D.三氧化硫 123456789 101112131415 解析根据题意可知必须是单原子分子，符合条件的只有稀有气体，故 选B。 4.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 123456789 101112131415 解析常温下氨是气态物质，说明NH3的熔点和沸点低，微粒之间的结 合力小，所以固态的氨是分子晶体；只有分子晶体在常温下才可能呈气 态，反之，常温

17、下呈气态的物质一定属于分子晶体。 5.碘的熔、沸点低，其原因是 A.碘的非金属性较弱B.II的键能较小 C.碘晶体属于分子晶体D.II共价键的键长较长 123456789 101112131415 解析碘单质为双原子分子，属于分子晶体，分子间作用力较弱，其熔、 沸点较低，与非金属性、II的键能和键长无关，C正确。 6.下列性质适合于分子晶体的是 熔点1 070 ，易溶于水，水溶液导电 熔点10.31 ，液态不导电，水溶液导电 能溶于CS2，熔点112.8，沸点444.6 熔点97.81 ，质软、导电，密度为0.97 gcm3 A. B. C. D. 123456789 101112131415

18、 123456789 101112131415 解析熔点10.31 ，液态不导电，说明液态时，只存在分子，没有离 子，溶于水后，电离出自由移动的离子，水溶液中能导电，属于分子晶 体，符合题意； 能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 ，符合分子晶体的特点，符 合题意，C正确。 7.目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60的 分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合， 下列叙述错误的是 A.该晶体属于分子晶体 B.该分子内原子间都以极性共价键相连接 C.该物质是一种新化合物 D.该物质的相对分子质量为2 400 123456789 1011

19、12131415 解析A项，由于该物质是“双重结构”的球形分子，所以该晶体类型 是分子晶体，正确； B项，该分子内同种元素的原子间都以非极性共价键相结合，不同种元 素的原子间以极性共价键相结合，错误； C项，该物质含有两种元素，是纯净物，因此属于一种新化合物，正确； D项，该物质的相对分子质量为126028602 400，正确。 123456789 101112131415 题组二分子晶体的晶胞题组二分子晶体的晶胞 8.(2019河北衡水中学月考)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)。下列有关说法正确的是 A.正硼酸晶体不属于分子晶体

20、B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 123456789 101112131415 解析A项，正硼酸晶体属于分子晶体； B项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间氢键无关； C项，分子中的硼原子不符合8电子稳定结构； D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。 123456789 101112131415 9.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 A.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

21、有方向性和饱和性，也是键的一种 D.已知冰中氢键的作用力为18.5 kJmol1，而常见的冰的熔化热为336 J g1，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) 123456789 101112131415 解析冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项 错误； 由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分 子个数为 123456789 101112131415 水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误； 冰中氢键的作用力为18.5 kJmol1，1 mol冰中含有2 mol氢键，而常见的 冰的熔化热为336 Jg1，也可写为6.05 kJmol1，说明冰变为

22、液态水时 只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D项正确。 10.(2019合肥一中月考)如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表 一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心)，下列有关该晶 体的说法正确的是 A.该晶体与HI的晶体类型不同 B.该晶体熔化时只需要破坏共价键 C.SiH4分子的稳定性强于甲烷 D.每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有12个 123456789 101112131415 解析甲烷、HI晶体均属于分子晶体，A项错误； 甲烷晶体属于分子晶体，熔化时只需要破坏分子间 作用力，不需要破坏共价键，B项错误； C的非金属性比Si强，所以SiH4分子的

23、稳定性弱于 甲烷，C项错误； 123456789 101112131415 根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象，与它距离 最近且等距的甲烷分子分布在立方体的3个面心上，每个顶角上的甲烷分 子被8个立方体共用，每个面心上的甲烷分子被2个立方体共用，所以每个 甲烷分子周围与它距离最近且等距的甲烷分子有 12个，D项正确。 11.海底有大量的天然气水合物，可满足人类1 000年的能源需要。天然气 水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容 纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4 分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天

24、然气水合物的平均组成可表 示为 A.CH414H2O B.CH48H2O C.CH4 H2O D.CH46H2O 123456789 101112131415 综合强化综合强化 123456789 101112131415 解析“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建8个笼， 每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。若晶体中每8个笼只有6 个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，因此6个笼中有6 个甲烷分子，水分子有46248个，则“可燃冰”平均分子组成可表示 为6CH448H2O，即CH48H2O；答案选B。 123456789 101112131415

25、 12.(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“”或“”)。 CO2_SO2；NH3_PH3；O3_O2；Ne_Ar； CH3CH2OH_CH3OH；CO_N2。 解析各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，可 比较六组物质熔、沸点的高低。 123456789 101112131415 (2)已知AlCl3的熔点为190 ，但它在180 即开始升华。请回答： AlCl3固体是_晶体。 设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：_ _。 解析由AlCl3的熔点低以及在180 时开始升华可判断AlCl3固体为分子 晶体。要验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融

26、状态下是否导电，不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。 分子 在熔融状态下， 验证其是否导电，若不导电则是共价化合物 13.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。 已知：N60分子中每个氮原子均以NN结合三个N原子而形成8电子稳 定结构； NN的键能为167 kJmol1。 请回答下列问题： (1)N60分子组成的晶体为_晶体，其熔、沸点比N2_(填“高”或 “低”)，原因是_ _。 分子高 N60、N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大， 分子间作用力大，故熔、沸点高 解析N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)Mr(N2)，故N60晶体 中分子的

27、范德华力比N2晶体的大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体的高。 123456789 101112131415 (2)1 mol N60分解成N2时_(填“吸收”或“放出”)的热量是_kJ (已知NN的键能为942 kJmol1)，表明稳定性N60_(填“”“” 或“”)N2。 放出13 230 解析因N60中每个氮原子形成三个NN，每个NN被2个N 原子共用， 故1 mol N60中存在NN：1 mol603 90 mol。发生的反应为N60 =30N2， 故H90 mol167 kJmol130 mol942 kJmol113 230 kJN60。 123456789 101112131415

28、 (3)由(2)列举N60的用途(举一种)：_。 N60可作高能炸药(答案合理即可) 解析由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此N60可用作高能 炸药。 123456789 101112131415 123456789 101112131415 14.按要求回答下列问题。 (1)水分子的空间结构是_，实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJmol1， 而冰的熔化热为5.0 kJmol1，这说明_ _。 (2)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰 晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJmol1)。已知冰的升华热是51 kJ mol1，则冰晶体中氢键的能量是_ k

29、Jmol1。 V形 冰融化为液态水时只是破坏了一 部分氢键，也说明液态水中仍存在氢键 20 解析1 mol冰中含有2 mol氢键，冰升华既克服氢键，又克服范德华力， 所以氢键的能量为： 20 kJmol1。 123456789 101112131415 (3)右图是部分卤素单质和XY型卤素互化物的沸 点与其相对分子质量的关系。它们的沸点随着相 对分子质量的增大而升高，其原因是_ _。 相对分子 试推测ICl的沸点所处的最小范围是_。 质量越大，分子间作用力越强 解析Cl、Br、I三种元素形成的单质或互化物的相对分子质量为Cl2：71； Br2：160，I2：254，BrCl：115.5；IBr

30、：207。题目所给的ICl的相对分子 质量为162.5，介于Br2和IBr之间。 介于Br2的沸点和IBr的沸点之间 15.据新科学杂志报道，科研人员在20 、1个大气压和其他一定的 实验条件下，给水施加一个弱电场，水就可以结成冰，称为“热冰”。 如图是水和“热冰”微观结构的计算机模拟图。请回答下列问题： (1)以上信息体现了水分子具有_性，水分子中氧原子的杂化方式为 _。 123456789 101112131415 极 解析水分子为极性分子，在外加电场作用下，水分子可以发生运动。 sp3杂化 (2)参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接 方式(用结构式表示)_。 123456789 101112131415 (3)固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产 生，俗称“干冰”。根据如图干冰的晶胞的结构 回答： 一个晶胞中有_个二氧化碳分子；在一个二氧 化碳分子中所含的化学键类型与数目为_ _。 123456789 101112131415 在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现 的现象为_， 反应的化学方程式是_。 4 2个键， 2个键 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成 返回