化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.1分子晶体 课件（共29张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.1分子晶体 课件（共29张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-15 22:24:10 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
第二节 分子晶体与共价晶体
分子晶体
第三章 晶体结构与性质
学习任务
学习目标 1min
自学指导 6min
阅读课本第78-80页，完成大本自学指导
×
×
×
√
自学检测 3min
稀有气体为单原子分子晶体，只含范德华力
破坏分子间作用力
物理性质 化学性质
可能有共价键
典型的分子晶体
所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
部分非金属单质：如卤素、氧气、硫、氮气、白磷等
部分非金属氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2等
SiO2不是分子晶体
绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等
几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
概念：只含分子的晶体称为分子晶体。
粒子间的相互作用力：
构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。
一、分子晶体
碘晶胞
分子晶体的物理性质
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/ ℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7
【强调】分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键
分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度
分子晶体熔化时需破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低
物理性质 化学性质
分子晶体熔、沸点比较规律
少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高
组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高
相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高
有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低
分子晶体的物理性质
分子晶体不导电
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，
因而分子晶体在固态和熔融状态下都不导电
分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律
极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂
观察干冰和冰的结构模型，总结分子晶体的堆积方式。
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心又各有一个CO2分子
干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键
每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子
每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个
【分子密堆积】
分子晶体的结构特征
晶胞内离顶角CO2分子最近的CO2分子有3个
3个CO2均在面心，只有一半在晶胞内
顶角CO2分子被8个晶胞共用，每个晶胞只占1/8
分子晶体的结构特征
CO2 分子：
中心
分子晶体的结构特征
96pm
276pm
氢键具有方向性
冰的结构
分子晶体的结构特征
为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？
水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力)，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 。
氢键有方向性，即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个相邻的水分子相互吸引。
冰晶体中的水分子的空间利用率不高，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，才由于热运动加剧，分子间距离增大，密度逐渐减小 。
分子晶体的结构特征
分子间作用力 堆积方式 实例
范德华力 分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子 C60、干冰、I2、O2
范德华力、氢键 分子不采用密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个 HF、NH3、冰
分子晶体的结构特征
为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。
水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。干冰常压下极易升华。而且，干冰在工业上广泛用作制冷剂。
分子晶体的结构特征
干冰升华过程中破坏共价键吗？
干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，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？
硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。
分子晶体的判断方法
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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断，组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。
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。
资料卡片
取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，像冰灯中装进一个电灯泡一样，发出耀眼的白光。(切勿用手接触干冰，以免冻伤!)这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳反应(2Mg + CO2====2MgO +C)，而且也说明了干冰易升华的特性。
点燃
科技·技术·社会
天然气水合物——一种潜在的能源
20世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。
在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气、二氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称笼状化合物。天然气水合物晶体中的水分子笼是多种多样的。
本节小结
D
B
甲烷分子
分子间作用力
4个
甲烷晶胞
探究分子晶体结构与物理性质的
关系
冰的密度比水小。
在冰晶体中，由于氢键的方向性，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，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。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。
由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力所需能量更多，所以熔、沸点比干冰高。
由于冰晶体中的氢键具有方向性，导致冰晶体密度较小，所以相同状况下冰体积较大。由于相对分子质量：CO2＞H2O，所以干冰的密度大。
破坏分子间作用力，不破坏共价键。
D
分子间作用力的大小决定分子的物理性质，而分子的稳定性则取决于化学键的强弱；
冰融化时克服范德华力和氢键，水分子内的共价键没有断裂；
在冰的晶体结构中存在分子间氢键，使其熔点较高。
< > > < > >
均为分子晶体，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，存在分子间氢键，则晶体的熔、沸点越高。
分子
在熔融状态下，检测其是否导电，若不导电，则是共价化合物
随堂评估自测
C
B
B
V
三角锥形
4
2
冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键
第二节 分子晶体与共价晶体
分子晶体
第三章 晶体结构与性质
学习任务
学习目标 1min
自学指导 6min
阅读课本第78-80页，完成大本自学指导
×
×
×
√
自学检测 3min
稀有气体为单原子分子晶体，只含范德华力
破坏分子间作用力
物理性质 化学性质
可能有共价键
典型的分子晶体
所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
部分非金属单质：如卤素、氧气、硫、氮气、白磷等
部分非金属氧化物：如CO2、P4O6、P4O10、SO2等
SiO2不是分子晶体
绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等
几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
概念：只含分子的晶体称为分子晶体。
粒子间的相互作用力：
构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体内相邻分子间以分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合。
一、分子晶体
碘晶胞
分子晶体的物理性质
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/ ℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7
【强调】分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键
分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度
分子晶体熔化时需破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低
物理性质 化学性质
分子晶体熔、沸点比较规律
少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高
组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高
相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高
有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低
分子晶体的物理性质
分子晶体不导电
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，
因而分子晶体在固态和熔融状态下都不导电
分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律
极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂
观察干冰和冰的结构模型，总结分子晶体的堆积方式。
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO2分子，6个面的中心又各有一个CO2分子
干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键
每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子
每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个
【分子密堆积】
分子晶体的结构特征
晶胞内离顶角CO2分子最近的CO2分子有3个
3个CO2均在面心，只有一半在晶胞内
顶角CO2分子被8个晶胞共用，每个晶胞只占1/8
分子晶体的结构特征
CO2 分子：
中心
分子晶体的结构特征
96pm
276pm
氢键具有方向性
冰的结构
分子晶体的结构特征
为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？
水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力)，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 。
氢键有方向性，即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个相邻的水分子相互吸引。
冰晶体中的水分子的空间利用率不高，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，才由于热运动加剧，分子间距离增大，密度逐渐减小 。
分子晶体的结构特征
分子间作用力 堆积方式 实例
范德华力 分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子 C60、干冰、I2、O2
范德华力、氢键 分子不采用密堆积，每个分子周围紧邻的分子少于12个 HF、NH3、冰
分子晶体的结构特征
为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。
水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。干冰常压下极易升华。而且，干冰在工业上广泛用作制冷剂。
分子晶体的结构特征
干冰升华过程中破坏共价键吗？
干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，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？
硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。
分子晶体的判断方法
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、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。
依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断，组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。
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。
资料卡片
取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内继续燃烧，像冰灯中装进一个电灯泡一样，发出耀眼的白光。(切勿用手接触干冰，以免冻伤!)这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳反应(2Mg + CO2====2MgO +C)，而且也说明了干冰易升华的特性。
点燃
科技·技术·社会
天然气水合物——一种潜在的能源
20世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体。这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物。它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰”。
在天然气水合物晶体中，有甲烷、乙烷、氮气、氧气、二氧化碳、硫化氢、稀有气体等，它们在水合物晶体里是装在以氢键相连的几个水分子构成的笼内，因而又称笼状化合物。天然气水合物晶体中的水分子笼是多种多样的。
本节小结
D
B
甲烷分子
分子间作用力
4个
甲烷晶胞
探究分子晶体结构与物理性质的
关系
冰的密度比水小。
在冰晶体中，由于氢键的方向性，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，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。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。
由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力所需能量更多，所以熔、沸点比干冰高。
由于冰晶体中的氢键具有方向性，导致冰晶体密度较小，所以相同状况下冰体积较大。由于相对分子质量：CO2＞H2O，所以干冰的密度大。
破坏分子间作用力，不破坏共价键。
D
分子间作用力的大小决定分子的物理性质，而分子的稳定性则取决于化学键的强弱；
冰融化时克服范德华力和氢键，水分子内的共价键没有断裂；
在冰的晶体结构中存在分子间氢键，使其熔点较高。
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均为分子晶体，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，存在分子间氢键，则晶体的熔、沸点越高。
分子
在熔融状态下，检测其是否导电，若不导电，则是共价化合物
随堂评估自测
C
B
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三角锥形
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冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中水分子间仍存在氢键