3.2.1分子晶体 课件（30张ppt） 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.2.1分子晶体 课件（30张ppt） 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-28 18:21:03 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第一节分子晶体与共价晶体
2.组成微粒：
分子
3.粒子间作用力：
多原子分子内原子间以共价键结合（CO2）
1.定义:分子间通过分子间作用力结合而成晶体。
一、分子晶体
分子间作用力(范德华力、氢键)
单原子分子内原子间以共价键结合（He)
5.分子晶体的物理性质：
①较低的熔点和沸点
②较小的硬度
③分子晶体固态和熔融状态时不能导电,
部分晶体溶于水导电；
④溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶
原因：分子间作用力很弱
4.常见的典型分子晶体
一、分子晶体
6.分子晶体的结构特征
微粒间作用力
空间特点
举例
分子密堆积
分子非密堆积
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
只有范德华力
范德华力和氢键
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
只有范德华力，无分子间氢键。
每个分子周围一般有12个紧邻的分子。
小结：分子晶体的结构特征
（1）密堆积
有分子间氢键——氢键具有方向性,
如：冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。
（2）非密堆积
①干冰中的CO2分子间作用力只存在 ，不存在 。
②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。
（1）干冰
干冰晶体结构示意图
4
12
范德华力
分子间氢键
④干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。
一、分子晶体
二氧化碳分子的结构
（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）
简化图
干冰晶体结构模型
活动1： 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？
12
只有范德华力→分子密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
分子晶体的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个？
晶胞模型
碘晶体晶胞
（2）冰
冰的结构
氢键具有方向性
4
①水分子之间的作用力有 ,但主要是 。
②由于氢键具有 ,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的 个相邻的水分子相互吸引。
范德华力、氢键
氢键
方向性
有氢键→分子非密堆积
分子密堆积 分子非密堆积
微粒间作用力 _________ _______________
空间特点
举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
4、分子晶体的结构特征
范德华力
范德华力和氢键
有单个分子存在，化学式就是分子式。
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
2.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I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
(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CH3OH＞CH3CH3。
(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，
如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
归纳总结
(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、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， C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。
【思考】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。
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.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 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。
深度思考
12
4
2
一、分子晶体
为什么水在4℃时的密度最大？
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为液态水时，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。
一、分子晶体
分子晶体的判断方法
①依据物质的类别判断
组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。
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
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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
②依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断
③依据物质的性质判断
一、分子晶体
分子晶体熔沸点高低的判断
①组成和结构相似的物质，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。
如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
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，如CO>N2
③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
一、分子晶体
分子晶体熔沸点高低的判断
④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；
⑤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。
分子晶体的定义
分子晶体
典型的分子晶体
分子晶体的物理性质
分子晶体的结构特征
分子晶体的判断方法
分子晶体熔沸点高低的判断
应用体验
1.正误判断
(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( )
×
√
√
×
2.如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体
C.水分子间通过H—O形成冰晶体
D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
√
解析 B项，冰晶体属于分子晶体；
C项，水分子间通过分子间作用力形成晶体；
D项，冰融化，氢键部分断裂，空隙减小。
3.如图为干冰的晶胞结构示意图。
(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。
4
(2)其密度ρ为____________________(1 pm＝10－10 cm)。
解析 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。两个紧邻CO2分子的距离为面对角线的一半。ρ＝ ＝
g·cm－3。
返回
1.分子晶体在熔化时，破坏的作用力是什么？
提示 破坏分子间作用力(氢键、范德华力)。
2.分子晶体溶于水时，化学键如何变化？
提示 有的溶于水破坏化学键，例如HCl，有的不破坏化学键，例如蔗糖、乙醇。
3.影响分子晶体的溶解度有哪些因素？
提示 “相似相溶”规律、氢键、化学反应。
深度思考
应用体验
1.正误判断
(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力( )
(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( )
×
√
×
×
2.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
√
3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
√
(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存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 ( )
例1、判断正误
×
√
×
×
×
√
常温常压下，硼酸（H3BO3）晶体呈层状结构，硼酸的平面结构如右图。
已知硼酸在冷水中的溶解度小而加热时的溶解度增大，
请从硼酸晶体结构角度解释原因？
X 射线衍射仪
硼酸分子间通过氢键连接，加热破坏硼酸分子间氢键使硼酸与水分子间形成氢键增大其溶解度。
请你结合图像中的微观结构，试解释试管液面呈现凹液面的原因？
试管玻璃的SiO2与水分子间形成氢键，使水沿着试管壁上升，从而形成凹液面。
第三章 晶体结构与性质
第一节分子晶体与共价晶体
2.组成微粒：
分子
3.粒子间作用力：
多原子分子内原子间以共价键结合（CO2）
1.定义:分子间通过分子间作用力结合而成晶体。
一、分子晶体
分子间作用力(范德华力、氢键)
单原子分子内原子间以共价键结合（He)
5.分子晶体的物理性质：
①较低的熔点和沸点
②较小的硬度
③分子晶体固态和熔融状态时不能导电,
部分晶体溶于水导电；
④溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶
原因：分子间作用力很弱
4.常见的典型分子晶体
一、分子晶体
6.分子晶体的结构特征
微粒间作用力
空间特点
举例
分子密堆积
分子非密堆积
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
只有范德华力
范德华力和氢键
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
只有范德华力，无分子间氢键。
每个分子周围一般有12个紧邻的分子。
小结：分子晶体的结构特征
（1）密堆积
有分子间氢键——氢键具有方向性,
如：冰（每个水分子周围只有4个紧邻的水分子）。
（2）非密堆积
①干冰中的CO2分子间作用力只存在 ，不存在 。
②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。
（1）干冰
干冰晶体结构示意图
4
12
范德华力
分子间氢键
④干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂。
一、分子晶体
二氧化碳分子的结构
（与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个 ）
简化图
干冰晶体结构模型
活动1： 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？
12
只有范德华力→分子密堆积
氧（O2）的晶体结构
碳60的晶胞
分子晶体的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个？
晶胞模型
碘晶体晶胞
（2）冰
冰的结构
氢键具有方向性
4
①水分子之间的作用力有 ,但主要是 。
②由于氢键具有 ,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的 个相邻的水分子相互吸引。
范德华力、氢键
氢键
方向性
有氢键→分子非密堆积
分子密堆积 分子非密堆积
微粒间作用力 _________ _______________
空间特点
举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
4、分子晶体的结构特征
范德华力
范德华力和氢键
有单个分子存在，化学式就是分子式。
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
2.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I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
(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CH3OH＞CH3CH3。
(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，
如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
归纳总结
(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、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， C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。
【思考】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。
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.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 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。
深度思考
12
4
2
一、分子晶体
为什么水在4℃时的密度最大？
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为液态水时，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。
一、分子晶体
分子晶体的判断方法
①依据物质的类别判断
组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。
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
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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
②依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断
③依据物质的性质判断
一、分子晶体
分子晶体熔沸点高低的判断
①组成和结构相似的物质，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。
如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
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，如CO>N2
③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
一、分子晶体
分子晶体熔沸点高低的判断
④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；
⑤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。
分子晶体的定义
分子晶体
典型的分子晶体
分子晶体的物理性质
分子晶体的结构特征
分子晶体的判断方法
分子晶体熔沸点高低的判断
应用体验
1.正误判断
(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( )
×
√
√
×
2.如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体
C.水分子间通过H—O形成冰晶体
D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
√
解析 B项，冰晶体属于分子晶体；
C项，水分子间通过分子间作用力形成晶体；
D项，冰融化，氢键部分断裂，空隙减小。
3.如图为干冰的晶胞结构示意图。
(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。
4
(2)其密度ρ为____________________(1 pm＝10－10 cm)。
解析 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。两个紧邻CO2分子的距离为面对角线的一半。ρ＝ ＝
g·cm－3。
返回
1.分子晶体在熔化时，破坏的作用力是什么？
提示 破坏分子间作用力(氢键、范德华力)。
2.分子晶体溶于水时，化学键如何变化？
提示 有的溶于水破坏化学键，例如HCl，有的不破坏化学键，例如蔗糖、乙醇。
3.影响分子晶体的溶解度有哪些因素？
提示 “相似相溶”规律、氢键、化学反应。
深度思考
应用体验
1.正误判断
(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力( )
(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( )
×
√
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2.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
√
3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
√
(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存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 ( )
例1、判断正误
×
√
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√
常温常压下，硼酸（H3BO3）晶体呈层状结构，硼酸的平面结构如右图。
已知硼酸在冷水中的溶解度小而加热时的溶解度增大，
请从硼酸晶体结构角度解释原因？
X 射线衍射仪
硼酸分子间通过氢键连接，加热破坏硼酸分子间氢键使硼酸与水分子间形成氢键增大其溶解度。
请你结合图像中的微观结构，试解释试管液面呈现凹液面的原因？
试管玻璃的SiO2与水分子间形成氢键，使水沿着试管壁上升，从而形成凹液面。