3.2 课时1 分子晶体 课件 (共24张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共24张PPT)
第三章 晶体的结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体 课时1
1.知道分子晶体的结构特点；
2.能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用，
以及范德华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。
构成它们的基本粒子是什么？粒子之间靠什么作用力结合
观察与思考
组成粒子：分子
相互作用
分子内：共价键
分子间：分子间作用力
碘（I2）
干冰（CO2）
碳60（C60）
冰（H2O）
1.概念：只含有分子的晶体叫做分子晶体。
一、分子晶体
所有
非金属氢化物
H2O、NH3、CH4
部分
非金属单质
X2、O2、 C60
部分
非金属氧化物
CO2、 SO2、 P4O6
几乎所有的酸
H2SO4、HNO3
绝大多数
有机物
乙醇、蔗糖
2.典型的分子晶体：
大部分非金属单质和共价化合物都是分子晶体，少数是共价晶体（金刚石、Si、SiC、二氧化硅、Si3N4、BN、GaAs等）或混合型晶体（石墨）。
[练一练]下列属于分子晶体的一组物质是（ ）
A. CaO、NO、CO
B. CCl4、H2O2、He
C. CO2、SO2、NaCl
D. CH4、O2、Na2O
B
3.分子晶体的特性
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水
熔点/℃ －218.3 －210.1 44.2 0
分子晶体 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/℃ －85.6 －182 16.6 132.7
某些分子晶体的熔点
分子晶体有哪些物理特性，为什么？
3.分子晶体的特性
(1)具有较低的熔、沸点和较小的硬度
分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。
(2)一般不导电
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
(3)溶解性与溶质、溶剂的分子的极性相关——相似相溶
分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。
[练一练]下列属于分子晶体的性质的是（ ）
A. 熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电
B. 能溶于CS2，熔点112.8 ℃ ，沸点444.6 ℃
C. 熔点1400 ℃ ，可做半导体材料，难溶于水
D. 熔点97.81 ℃ ，质软，导电，密度0.97g/cm－3
B
（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
思考与讨论
如何判断某晶体物质是否为分子晶体呢？
二、分子晶体的结构特征
1.密堆积
只有范德华力，无分子间氢键——分子密堆积。这类晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2。
（1）干冰的晶体结构
二氧化碳分子的位置：
8×1/8+6×1/2=4
12个
每个晶胞含二氧化碳分子的个数
与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有多少个？
在晶体中截取一个最小的正方体，正方体的八个顶点都落到CO2分子的中心，在这个正方体的每个面心上还有一个CO2分子。
x
y
z
与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有多少个？
x
y
z
1
2
3
4
x
y
z
x
y
z
x
y
z
12个
为什么干冰、C60等分子晶体都是密堆积？所有分子晶体都是密堆积吗？
分子间作用力包括：
①范德华力 无方向性和饱和性
② 氢键 具有方向性和饱和性
干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。
非密堆积
有分子间氢键——氢键具有方向性,使晶体中的空间利率不高,留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征。
2.非密堆积
冰中1个水分子周围有4个水分子
氢键的形成条件：①部分裸露的氢原子核
②孤电子对
存在氢键的物质：凡是含有N-H O-H F-H的物质
如：NH3 、 H2O 、HF、醇、酚、羧酸、氨基酸
冰的晶体结构
思考与讨论
Ⅰ.为什么冰刚刚融化时，密度变大，4 ℃后密度又变小？
融化的冰
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。
思考与讨论
Ⅱ.为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大
冰：非密堆积
干冰：密堆积
Ⅲ.干冰升华过程中破坏共价键吗
干冰升华过程中只破坏范德华力,不破坏共价键。
①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。
②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。
三、分子晶体熔沸点的比较
①若分子间有氢键,则分子间作用力比结构相似的同类晶体大,故熔、沸点较高。如HF>HI;NH3>PH3;H2O>H2Te。
②组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高。如I2>Br2>Cl2>F2;SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近),分子的极性越大,范德华力越大,熔、沸点越高。如CO>N2。
④同类别的同分异构体,支链越多,熔、沸点越低。如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
天然气水合物——一种潜在的能源
20世纪末，科学家发现海底存在大量天然气水合物晶体。其主要气体成分是甲烷，称甲烷水合物，外形像冰，在常温常压下会迅速分解释放出甲烷又称“可燃冰”。
1．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)
A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华
D．干冰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
A
[练一练]
2．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
B　
3．HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，
与F原子距离最近的HF分子有(　　)
A．3个　　　B．4个　　　C．5个　　　D．12个
B　
4．下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是(　　)
A．HF、HCl、HBr、HI
B．F2、Cl2、Br2、I2
C．H2O、H2S、H2Se、H2Te
D．CI4、CBr4、CCl4、CF4
D
5.下列各组物质各自形成的晶体中,均属于分子晶体的化合物是(　　)
A.NH3、HD、C8H10 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SO3、C60 D.CCl4、Na2S、H2O2
B
6．(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。
分子
低
(3)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2________SO2　②NH3________PH3　③O3________O2　
④Ne________Ar　⑤CH3CH2OH________CH3OH　⑥CO________N2
(4)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.0×105 Pa)，但它在180 ℃即开始升华。请回答：①AlCl3固体是________晶体。②设计一个实验，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物。 _______________________________________________________。
在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物
分子
<
>
>
<
>
>
分子晶体
定义
典型的分子晶体
分子晶体的特性
判断分子晶体
结构特征
熔沸点的比较
密堆积
非密堆积