苏教版高中化学选择性必修2专题3微粒间作用力与物质性质第四单元第二课时分子晶体混合型晶体课件(共45张PPT)

(共45张PPT)
专题3　微粒间作用力与物质性质
第四单元　分子间作用力　分子晶体
第二课时　分子晶体　混合型晶体
学习目标：1.熟知分子晶体的概念、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。3.了解石墨晶体的结构，会比较不 同类型的晶体熔、沸点。
第*页
研习任务一　分子晶体
教材　认知
1. 分子晶体
（1）分子晶体是 之间通过 结合形成的晶体。
（2）构成分子晶体的微粒是 ，微粒间的作用力是 。
2. 分子晶体的物理性质
（1）熔点和沸点 ，硬度 ，熔融状态 导电，有的分子晶体溶于 水 导电。
分子　
分子间作用力　
分子　
分子间作用力　
低　
小　
不　
能　
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。例：CH3OH＞CH3CH3。
③含有分子间氢键的会导致熔、沸点反常升高。例：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
④对于有机物来说，分子式相同，支链越多，熔、沸点越低。
⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升 高。例：C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl。
（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，分子间作用力越强， 熔、沸点越高。例：I2＞Br2＞Cl2＞F2。
3. 常见的分子晶体
（1）所有非金属氢化物。
（2）多数非金属单质，如卤素（X2）、氧气（O2）、白磷（P4）等。
（3）部分非金属氧化物，如CO2、SO2、P2O5等。
（4）几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H2SiO3等。
（5）绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸等（不包括有机盐）。
（6）稀有气体。
（1）典型的分子晶体——干冰
①干冰晶体是一种 结构，立方体的8个顶角和六个面的中心各有1个CO2 分子。
②每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子共有 个，即配位数 为 。
面心立方　
12　
12　
4. 典型晶体分析
（2）冰
氢键　
范德华力　
四
面体顶角　
4　
自我　排查
正误判断


√




问题　探讨
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。
应用　体验
A. NH3、HD、C10H18
B. PCl3、CO2、H2SO4
C. SO2、C60、P2O5
D. CCl4、Na2S、H2O2
解析：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，且均为化合物，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。
B
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
解析：分子晶体熔化时，共价键未被破坏，B错误；分子晶体的稳定性与共价键有 关，C错误；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错误。
A
A. 干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B. 冰是由范德华力和氢键形成的晶体，每个水分子周围有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
解析：干冰晶体中CO2分子间作用力只有范德华力，分子采取密堆积形式，一个分子 周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力还存在氢键，由于氢键具有 方向性，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利用率 小，因而密度小。干冰熔化需克服范德华力，冰融化还需要克服氢键，由于氢键比范 德华力强，所以干冰比冰的熔点低得多。
A
A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①④
解析：溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电，具有分子晶体的性质，属于 分子晶体，故①不选；碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电，应为共价 晶体，故②选；氟化铝（无色晶体，熔融时或溶于水时破坏了相同的作用力），说明 破坏的是离子键，应为离子晶体，故③选；五氟化钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶 于乙醇中，具有分子晶体的性质，属于分子晶体，故④不选。
C
5. 如图为干冰的晶胞结构示意图。

分子晶体的判断方法
（1）依据物质的类别判断
多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、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，在熔融状态或固态时均不导电。
第*页
研习任务二　混合型晶体——石墨晶体
教材　认知
1. 石墨晶体结构
石墨的晶体结构
2. 晶体结构特点
（1）每一个碳原子以 个共价键与另外 个碳原子相连，6个碳原子在一个平 面上形成了 形的环，伸展成层状结构。
（2）层与层之间作用力为 ，因而石墨是一种混合型晶体。
（3）每一层内，每一个六边形中含有 个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比 为 ，每一个六边形中含有 个碳原子。
（4）每个碳原子有 个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还 有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子的这些2p轨道相互平行，相邻碳原子 的p轨道相互重叠，形成 键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加 外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有 性。
（5）由于石墨晶体层间是以 相结合的，在外力作用下，石墨晶体的层 与层之间发生相对滑动，具有 性。
3　
3　
六边　
范德华力　
3　
2∶3　
2　
4　
大π　
导电　
范德华力　
润滑　
问题　探讨
1. 石墨晶体中，层与层之间的作用力是什么？为什么石墨晶体能作润滑剂？
提示：范德华力，由于石墨晶体层间是以分子间作用力相结合的，在外力作用下，石 墨晶体中层与层之间发生相对滑动而具有良好的润滑性。
2. 试解释为什么石墨晶体能导电？
提示：参与形成大π键的p轨道中电子可在整个层内运动，当施加电场时，可以沿电场 方向运动。
3. 石墨晶体中存在的作用力有哪些？
提示：共价键，范德华力。
A. 10 B. 18 C. 24 D. 14
D
①石墨中存在两种作用力　②石墨是混合型晶体　③石墨熔、沸点都比金刚石低　④ 石墨中碳原子数和C—C σ键个数之比为1∶2　⑤石墨和金刚石的硬度相同　⑥石墨层 内导电性和层间导电性不同　⑦每个六元环平均占有的碳原子数是2
A. 全对 B. 除④外
C. 除③④⑤外 D. 除⑤⑥⑦外
C
3. （1）下列有关石墨晶体的说法正确的是 （填字母，下同）。
A. 由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体
B. 由于石墨的熔点很高，所以它是共价晶体
C. 由于石墨质软，所以它是分子晶体
D. 石墨晶体是一种混合型晶体
（2）据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有 关N60的说法正确的是 。
A. N60易溶于水
B. N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度
C. N60的熔点高于N2
D. N60的稳定性比N2强
D　
C　
（3）已知碘晶胞结构如图所示：
①碘晶体属于 晶体。
②碘晶体熔化过程中克服的作用力为 。
分子　
分子间作用力　
第*页
课时作业
A. HF、HCl、HBr、HI
B. F2、Cl2、Br2、I2
C. H2O、H2S、H2Se、H2Te
D. CI4、CBr4、CCl4、CF4
解析：对结构相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升高，但 HF、H2O分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以A中应为HF＞HI＞HBr＞HCl； B中应为F2＜Cl2＜Br2＜I2；C中应为H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S；只有D正确。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 组成晶体的微粒是离子
B. 能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃
C. 熔点为1 400 ℃，可作半导体材料，难溶于水
D. 熔点高，硬度大
解析：分子晶体的组成微粒是分子，故A错误；分子晶体的熔、沸点低，极性分子易 溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，故B正确；分子晶体的熔、沸点低， 晶体在固态和熔融状态时均不导电，故C错误；分子晶体的熔、沸点低，硬度小，故 D错误。
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. C60汽化和I2升华克服的作用力相同
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属于离子晶 体
解析：A中，C60、I2均为分子晶体，汽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、沸点比甲酸甲酯的高；C中，HCl溶于水时破坏的是共价键；D 中，TiCl4属于分子晶体。
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
①干冰　②SiO2　③晶体硅　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态He
A. ①②③④⑤⑥ B. ②③④⑥
C. ②③ D. ①②⑤⑥
解析：干冰、白磷、氨基乙酸和固态He属于分子晶体，SiO2和晶体硅属于共价晶体。
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键
B. 水加热到很高的温度都难以分解，与氢键有关
C. CO2晶体是分子晶体，分子间通过共价键结合
D. HF、HCl、HBr、HI的沸点随着相对分子质量的增大依次升高
解析：分子晶体中一定存在分子间作用力，可能存在共价键（如水分子），也可能不 存在共价键（如稀有气体分子），A项正确；水是一种非常稳定的化合物，属于其化 学性质的表现，而水中存在氢键会导致沸点升高，与稳定性无关，B项错误；CO2晶 体是由二氧化碳分子之间通过范德华力结合构成的分子晶体，C项错误；一般情况 下，同一主族简单氢化物的相对分子质量越大其沸点越高，但HF中含有氢键，题述 四种氢化物中HF的沸点最高，D项错误。
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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. 冰变成水，氢键部分被破坏
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. C60的摩尔质量是720
B. C60与苯互为同素异形体
C. 在C60晶胞中有14个C60分子
D. 每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
解析：C60的摩尔质量为720 g/mol；苯是化合物，同素异形体是指单质；C60晶体结构 与干冰晶体结构相同，故每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 正硼酸晶体属于共价晶体
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
解析：A项，正硼酸属于分子晶体；B项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键 有关，与分子间的氢键无关；C项，分子中的硼原子不符合8电子稳定结构。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 石墨晶体内既有共价键又有分子间作用力
B. 石墨晶体熔、沸点很高，硬度很大
C. 石墨晶体内每个六边形平均含完整碳原子2个
D. 石墨晶体中，每个C原子连接3个六元环
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
石墨的结构模型
石墨烯的结构模型
A. 石墨与金刚石晶体类型相同
B. 石墨烯中每个六元碳环平均占有3个碳原子
C. 从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
D. 石墨烯具有导电性
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
解析：石墨属于混合型晶体，金刚石属于共价晶体，故A错误；石墨烯中每个六元碳 环平均占有2个碳原子，故B错误；从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故C 错误；石墨烯中每个碳原子有1个与碳环平面垂直的2p轨道，并含有1个未成对电子， 形成遍及整个平面的大π键，这些电子可以在整个网状平面上运动，该大π键具有金属 键的性质，所以石墨烯具有导电性，故D正确。
石墨的结构模型
石墨烯的结构模型
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
11. 下列数据是对应物质的熔点（℃）：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－170 2 073 920 801 1 291 190 －51 1 723
A. 铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B. 表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C. 同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D. 不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
解析：由表中数据分析，氧化铝和氟化铝的熔点很高，两者不是分子晶体，故A正 确；表中氯化铝、氯化硼和干冰的熔点都较低，是分子晶体，故B错误；碳和硅同主 族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和共价晶体，故C正确；钠和铝不 同族，但对应的氧化物都为离子晶体，说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶 体，故D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
12. （1）水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有 多种。其中冰－Ⅶ的晶体结构如图所示。
①在酸性溶液中，水分子容易得到一个H＋，形成水合氢离子（H3O＋），水分子能与 H＋形成配位键，其原因是在氧原子上有 。
②实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说 明 。
解析：（1）①H2O分子能与H＋形成配位键，其原因是在O原子上有 孤电子对，H＋有空轨道。②冰中氢键的作用能为18.5 kJ·mol－1，而冰 的熔化热为5.0 kJ·mol－1，说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分 氢键，液态水中仍存在氢键。
孤电子对
冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
解析：（2）水分子间存在氢键，H2Se与H2S分子间不存在氢键，但 H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量，H2Se分子间范德华力 大于H2S分子间范德华力。
x ＞z＞y
水分子间可以形成氢键，H2Se的相对分子质量大于
H2S，故有沸点：H2O＞H2Se＞H2S
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
13. （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。
分子　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接 个六元环，每个六元环占有 个C 原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接 个六 元环，六元环中最多有 个C原子在同一平面。
3　
2　
12　
4　
（2）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13