新授课
第三章 晶体结构与性质
第4课时 分子晶体
【学习目标】
1.熟知分子晶体模型,认识分子晶体的结构特点及常见的分子晶体。 2.能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。
【学习活动】
学习任务
目标一：熟知分子晶体模型,认识分子晶体的结构特点及常见的分子晶体。 任务1：阅读教材p78内容，完成下列问题。 1.分子晶体构成微粒是什么？分子晶体相邻微粒间是什么相互作用？ 参考答案：只含有分子的晶体叫做分子晶体，其构成微粒是分子。分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。 2.常见的典型分子晶体有哪些？ 参考答案： 常见的典型分子晶体：所有非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物，几乎所有的酸，绝大多数有机物。 3.有下列物质的固体：①碘、②冰醋酸、③氯化钠、④四氯化碳、⑤晶体氩、⑥金刚石、⑦干冰、⑧过氧化钠、⑨白磷(P4)、⑩蔗糖、 氢氧化钠，哪些属于分子晶体？ 参考答案：①②④⑤⑦⑨⑩属于分子晶体。 任务2： 1.分子晶体中只存在分子间作用力吗？ 参考答案： 不一定。分子晶体中一定存在分子间作用力，分子内原子间则可能存在共价键，而单原子分子形成的分子晶体则只存在分子间作用力。 2.分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定吗？ 参考答案： 决定分子稳定性大小的因素是化学键的强弱，而分子间作用力大小决定分子晶体熔沸点的高低。 3.分子晶体的常见堆积方式有哪些？ 参考答案： 分子间作用力堆积方式实例范德华力分子采用密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子如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个如HF、NH3、冰
4.碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的每个顶点上有一个I2分子，每个面上有一个I2分子，如下图所示： ①碘分子中碘原子之间的作用力是什么？碘晶体中碘分子之间的作用力是什么？ 参考答案：碘分子(I2)中两个碘原子以共价键相结合，碘晶体中碘分子(I2)之间以范德华力相结合。 ②碘的晶体类型是什么？依据碘晶体的结构思考组成分子晶体的微粒是什么？ 参考答案：碘属于分子晶体；分子晶体是由分子组成的。
目标二：能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。 任务1：阅读教材p79内容，完成下列问题。 1.冰的晶体结构模型 ①冰晶体结构中，水分子之间的作用力是什么？冰晶体中每个水分子最多能形成多少个氢键？ 参考答案：冰晶体中水分子之间的相互作用力除范德华力外还有氢键；冰晶体中处于正四面体中心的每个水分子能与4个相邻的水分子形成氢键，因此每个水分子最多能形成4×＝2个氢键。 ②已知氢键也有方向性,试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰 参考答案：氢键的方向性使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引,形成空隙较大的网状晶体,密度比水小,所以结的冰会浮在水面上。 ③为什么冰融化为水时,密度增大 参考答案：在冰晶体中,每个分子周围只有4个紧邻的水分子,由于水分子之间的主要作用力是氢键,氢键跟共价键一样具有方向性,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。 2.干冰的晶体结构模型 ①观察干冰晶胞的结构模型，每个晶胞中含有多少个CO2分子？晶胞中与CO2等距紧邻的CO2分子是多少个？ 参考答案：每个干冰晶胞中含CO2的分子数为8×＋6×＝4，每个CO2分子(顶点)等距紧邻的CO2分子(面心)有12个。 ②干冰升华过程中破坏共价键吗？为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？ 参考答案：干冰升华过程中只破坏范德华力、不破坏共价键。 冰中水分子间除了范德华力外还有氢键作用，而干冰中CO2分子间只有范德华力，所以冰的熔点比干冰高。由于水分子间形成的氢键具有方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有较大的空隙，相同状况下冰体积较大，所以相同状况下冰的密度较小。由于干冰中CO2分子采取密堆积方式形成晶体，所以干冰的密度较大。 ③与干冰相比同为分子晶体,为什么冰中水分子紧密相邻的分子数减少 参考答案：因为冰中水分子间的作用主要是氢键,氢键具有方向性,每个水分子通过氧原子的两对孤电子对和两个氢原子形成四面体结构,沿着四面体的顶点方向与周围四个水分子形成氢键,造成冰晶体中水分子的空间利用率不高,紧密相邻的分子数减少。 3.硫化氢分子与水分子经过相似，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，这是为什么？ 参考答案：冰晶体中水分子间存在氢键，由于氢键具有方向性，这迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，因此，冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子。而硫化氢分子之间没有氢键，只有范德华力，其无饱和性和方向性，能够形成分子密堆积，因此，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子。 任务2： 表1—— 几种分子晶体的熔、沸点 分子晶体熔点/℃沸点/℃CF4-183.6-128CCl4-22.976.7CBr490190.5
表2——几种氯化物的熔、沸点: NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190-68782沸点/℃14131418178(升华)571 600
1.结合表1中的已知数据,思考影响三种分子晶体熔、沸点高低的因素是什么 参考答案：结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,晶体熔、沸点越高。 2.分析固态的HF与HCl、丙烷与丁烷的沸点高低情况。 参考答案：因为HF分子晶体中存在氢键,所以熔、沸点:HF大于HCl;因为丁烷的相对分子质量大于丙烷,所以熔、沸点:丙烷小于丁烷。 3.根据表2中的数据信息,你认为属于分子晶体的是哪些物质 说明判断的理由。 参考答案：属于分子晶体的是AlCl3、SiCl4;由于由分子构成的晶体,分子与分子之间以分子间作用力相互作用,而分子间作用力较小,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低,表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点较高,很明显不属于分子晶体,AlCl3、SiCl4熔、沸点较低,应为分子晶体。 4.含有金属元素的化合物一定不是分子晶体吗 参考答案：不一定,如氯化铝。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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第三章 晶体结构与性质
第4课时 分子晶体
【学习目标】
1.熟知分子晶体模型,认识分子晶体的结构特点及常见的分子晶体。 2.能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。
【学习活动】
目标一：熟知分子晶体模型,认识分子晶体的结构特点及常见的分子晶体。 任务1：阅读教材p78内容，完成下列问题。 1.分子晶体构成微粒是什么？分子晶体相邻微粒间是什么相互作用？ 2.常见的典型分子晶体有哪些？ 3.有下列物质的固体：①碘、②冰醋酸、③氯化钠、④四氯化碳、⑤晶体氩、⑥金刚石、⑦干冰、⑧过氧化钠、⑨白磷(P4)、⑩蔗糖、 氢氧化钠，哪些属于分子晶体？ 任务2： 1.分子晶体中只存在分子间作用力吗？ 2.分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定吗？ 3.分子晶体的常见堆积方式有哪些？ 4.碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的每个顶点上有一个I2分子，每个面上有一个I2分子，如下图所示： ①碘分子中碘原子之间的作用力是什么？碘晶体中碘分子之间的作用力是什么？ ②碘的晶体类型是什么？依据碘晶体的结构思考组成分子晶体的微粒是什么？
目标二：能够从范德华力、氢键的特征,分析理解分子晶体的物理特性。 任务1：阅读教材p79内容，完成下列问题。 1.冰的晶体结构模型 ①冰晶体结构中，水分子之间的作用力是什么？冰晶体中每个水分子最多能形成多少个氢键？ ②已知氢键也有方向性,试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰 ③为什么冰融化为水时,密度增大 2.干冰的晶体结构模型 ①观察干冰晶胞的结构模型，每个晶胞中含有多少个CO2分子？晶胞中与CO2等距紧邻的CO2分子是多少个？ ②干冰升华过程中破坏共价键吗？为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大？ ③与干冰相比同为分子晶体,为什么冰中水分子紧密相邻的分子数减少 3.硫化氢分子与水分子经过相似，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，这是为什么？ 任务2： 表1—— 几种分子晶体的熔、沸点 分子晶体熔点/℃沸点/℃CF4-183.6-128CCl4-22.976.7CBr490190.5
表2——几种氯化物的熔、沸点: NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190-68782沸点/℃14131418178(升华)571 600
1.结合表1中的已知数据,思考影响三种分子晶体熔、沸点高低的因素是什么 2.分析固态的HF与HCl、丙烷与丁烷的沸点高低情况。 3.根据表2中的数据信息,你认为属于分子晶体的是哪些物质 说明判断的理由。 4.含有金属元素的化合物一定不是分子晶体吗
【学习总结】
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