第三章第二节 分子晶体与共价晶体 第1课时　分子晶体（共77张ppt）

(共77张PPT)
分子晶体的概念和性质 / 典型的分子晶体的结构和性质 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
分子晶体
第三章
第1课时
核心素养
发展目标
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。
内容索引
一、分子晶体的概念和性质
二、典型的分子晶体的结构和性质
随堂演练　知识落实
课时对点练
分子晶体的概念和性质
一
1.分子晶体的概念
只含 的晶体称为分子晶体，在分子晶体中，相邻分子靠________
相互吸引。
2.分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用
分子
分子间作
用力
3.常见的典型分子晶体
(1)所有 ：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。
(2)部分 ：如X2(卤素)、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、尿素等。
非金属氢化物
非金属单质
非金属氧化物
酸
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。
较低
很小
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(　　)
×
√
×
×
1.分子晶体熔点较低的原因是什么？
提示　分子晶体熔化时破坏分子间作用力(氢键、范德华力)，由于分子间作用力较弱，所以分子晶体熔点较低。
深度思考
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。
深度思考
3.影响分子晶体溶解度的因素有哪些？
提示　“相似相溶”规律、氢键、化学反应等。
深度思考
应用体验
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
分子晶体的构成微粒为分子，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.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
√
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。
归纳总结
(1)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力判断
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。
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
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。
④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞ ＞
。
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。
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典型的分子晶体的结构和性质
二
1.分子晶体的结构特征
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小于12个，空间利用率不高
举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德华力
范德华力和氢键
2.两种典型的分子晶体的组成和结构
(1)干冰
①每个晶胞中有 个CO2分子， 个原子。
②每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子数为 。
(2)冰
①水分子之间主要的作用力是 ，当然也有 。
②由于 的方向性，使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的 个相邻水分子相互吸引。
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氢键
范德华力
氢键
4
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(　　)
√
×
×
√
1.常温下，液态水中水分子在不停地做无规则的运动。0 ℃以下，水凝结为冰，其中的水分子排列由杂乱无序变得十分有序。
(1)冰晶体中存在着哪几种微粒间的相互作用？
提示　共价键、氢键、范德华力。
深度思考
提示　氢键和范德华力。
深度思考
(2)冰融化成水时破坏的作用力是什么？
(3)为什么液态水的密度大于冰的密度？
提示　由于在冰的晶体中，水分子之间形成氢键，水分子之间以缔合分子形式存在，占据的空间增大，密度减小。
深度思考
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
应用体验
1.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
√
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。
2.如图为干冰的晶胞结构示意图。
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。
(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)。
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随堂演练　知识落实
1.下列物质中属于分子晶体的是
①二氧化硅　②碘　③镁　④蔗糖　⑤冰
A.①②④ B.②③⑤
C.②④⑤ D.①②④⑤
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2.下列叙述正确的是
A.由分子构成的物质其熔点一般较低
B.分子晶体在熔化时，共价键被破坏
C.分子晶体中分子间作用力越大，其化学性质越稳定
D.物质在溶于水的过程中，化学键一定会被破坏或改变
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分子晶体熔化时共价键未被破坏，B错；
分子晶体的稳定性与共价键有关，C错；
物质溶于水化学键不一定被破坏或改变，例如蔗糖溶于水，D错。
3.BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2
A.熔融态不导电 B.水溶液呈中性
C.熔点比BeBr2高 D.不与氢氧化钠溶液反应
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根据提供信息，可以判断BeCl2为分子晶体。BeCl2在熔融态不导电，A项正确；
BeCl2溶液由于Be2＋水解呈酸性，B项错误；
BeCl2、BeBr2均为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，则熔点：BeCl2＜BeBr2，C项错误；
BeCl2与AlCl3性质相似，由AlCl3能与NaOH溶液反应可以类推BeCl2能与NaOH溶液反应，D项错误。
4.下列说法正确的是
A.C60气化和I2升华克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
C.NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键
D.常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以
TiCl4属于分子晶体
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A中C60、I2均为分子晶体，气化或升华时均克服范德华力；
B中乙酸分子间可形成氢键，其熔点比甲酸甲酯高；
C中HCl溶于水破坏的是共价键。
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5.(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“＞”或“＜”)。
①CO2____SO2；②NH3______PH3；③O3______O2；④Ne______Ar；
⑤CH3CH2OH______CH3OH；
⑥CO______N2。
＜
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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。
＞
＞
＜
＞
＞
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃，但它在180 ℃即开始升华。请回答：
①AlCl3固体是________晶体。
分子
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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。
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②设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物： _____________
________________________________________。
在熔融状态下，
验证其是否导电，若不导电则是共价化合物
课时对点练
题组一　分子晶体及其性质
1.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
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分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，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。
2.干冰熔点很低是由于
A.CO2是非极性分子
B.C==O键的键能很小
C.CO2化学性质不活泼
D.CO2分子间的作用力较弱
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干冰熔化时破坏分子间作用力。
3.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
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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，常温下呈气态的物质一定属于分子晶体。
4.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：①HgCl2晶体熔点较低；②HgCl2熔融状态下不导电；③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于HgCl2的叙述正确的是
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属于非电解质
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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。
5.在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。下列说法正确的是
A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形
B.甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合
C.可燃冰属于分子晶体
D.水分子的键角大于甲烷分子的键角
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CH4的VSEPR模型为正四面体形，H2O的VSEPR模型是四面体形，A项错误；
甲烷分子与构成“笼子”的水分子间不能形成氢键，B项错误；
可燃冰属于分子晶体，C项正确；
H2O的键角为105°，CH4的键角为109°28′，D项错误。
6.SiCl4的分子结构与CCl4的分子结构类似，对其作出如下推断，其中正确的是
①SiCl4晶体是分子晶体　②常温常压下SiCl4不是气体　③SiCl4的分子是由极性共价键形成的　④SiCl4的熔点高于CCl4的熔点
A.全部 B.只有①②
C.只有②③ D.只有①
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CCl4属于分子晶体，常温常压下为液体，含有共价键。①SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，正确；
②CCl4在常温常压下是液体，SiCl4与CCl4结构相似，且SiCl4的相对分子质量较大，则常温常压下SiCl4不可能是气体，正确；
③SiCl4中Si与Cl形成共价键，则SiCl4是由极性共价键形成的分子，正确；
④对组成和结构相似的分子晶体来说，相对分子质量越大，熔点越高，则SiCl4的熔点高于CCl4的熔点，正确。
题组二　分子晶体的结构
7.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
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
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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。
8.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.水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种
D.已知冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为
336 J·g－1，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)
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冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；
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 kJ·mol－1，1 mol冰中含有2 mol氢键，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，也可写为6.05 kJ·mol－1，说明冰变为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。
9.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
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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它最近且等距的甲烷分子有12个
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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分子的稳定性弱于甲烷，C项错误；
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最近且等距的甲烷分子有 ＝12个，D项正确。
10.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是
A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点
B.C60晶体可能易溶于四氯化碳中
C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
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11.下列说法正确的是
A.范德华力普遍存在于分子之间，如液态水中因范德华力的存在使水
分子发生缔合
B.H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的
C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，所以冰中H2O分子
与氢键的数目之比为1∶4
D.氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时体积会变大
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液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合，A不正确；
虽然H2SO4为强电解质，但是硫酸晶体是分子晶体，不能导电，B不正确；
冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，两个水分子间只能形成一个氢键，所以冰中H2O分子与氢键数目之比为1∶2，C不正确；
氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时水分子之间的空隙变大，故其体积会变大，D正确。
12.如图是某无机化合物的二聚分子的结构示意图，该分子中A、B两种元素都位于第三周期，分子中所有原子的最外层都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是
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A.该物质的化学式是Al2Cl6
B.该物质是离子化合物，在熔融状态下能导电
C.该物质在固态时所形成的晶体是分子晶体
D.该物质中不存在离子键，也不含有非极性键
√
由A、B元素都位于第三周期，并且所有原子最外层都达到8个电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；
因该物质是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，该物质是共价化合物，在熔融状态下不导电，B项错误、C项正确；
该物质中不含离子键与非极性键，含极性键，D项正确。
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13.有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
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第一组 A －268.8 B －249.5 C －185.8 D －151.7
第二组 F2 －187.0 Cl2 －33.6 Br2 58.7 I2 184.0
第三组 HF 19.4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3
第四组 H2O 100.0 H2S －60.2 H2Se －42.0 H2Te －1.8
下列各项判断正确的是
A.第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大
B.第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se
C.第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI
D.第一组物质是分子晶体，一定含有共价键
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第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子之间可以形成氢键，A不正确；
Se和Br同为第四周期元素，Br的非金属性较强，故氢化物的稳定性：HBr＞H2Se，B正确；
第三组物质溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正确；
第一组物质是分子晶体，但分子中不一定含有共价键，如稀有气体中无共价键，D不正确。
14.自从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Xe的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。图甲为XeF4的结构示意图，图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列有关说法错误的是
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A.XeF4是由极性键构成的非极性分子
B.XeF2晶体属于分子晶体
C.一个XeF2晶胞中含有4个XeF2
√
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Xe和F之间形成的是极性键，根据XeF4的结构示意图可知，该分子为平面正方形结构，正电中心和负电中心重合，所以该分子是由极性键构成的非极性分子，A项正确；
XeF2晶体是由XeF2分子通过范德华力构成的分子晶体，B项正确；
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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：
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(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________。
极
sp3杂化
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(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)：_________________。
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(3)①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_______________。
4
2个σ键，2个π键
②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______________________________________________________，
发生反应的化学方程式是_________________________。
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
2Mg＋CO2 2MgO＋C
16.(1)德国和美国科学家制出了由20个碳原子构成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。1个C20分子共有___个正五边形，共有____个共价键；C20晶体属于______晶体。
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(2)科学家拟合成一种“二重结构”的球形分子，即把足球形C60分子嵌入足球形Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合。下列关于这种物质的叙述不正确的是______(填字母)。
A.该物质是一种新型化合物
B.该物质是两种单质组成的混合物
C.该晶体属于分子晶体
D.该物质具有极高的熔、沸点
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BD
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该物质是一种“二重结构”的球形分子，故A项正确；
该物质中碳原子和硅原子间形成共价键，它是化合物，故B项错误；
该晶体是由分子构成的，属于分子晶体，故C项正确；
该晶体属于分子晶体，熔、沸点较低，故D项错误。
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第三章