【化学】分子晶体教学课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第三章第三章 晶体结构与性质晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体第二节分子晶体与共价晶体第一课时第一课时 分子晶体分子晶体二氧化硅二氧化硅碳和硅为同主族元素碳和硅为同主族元素,它们对应的氧化物它们对应的氧化物CO2和和SiO2的物理性质的物理性质相似吗？为什么相似吗？为什么?CO2（干冰）（干冰）1.知道知道分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.认识认识分子晶体中微粒及其微粒间的相互作用分子晶体中微粒及其微粒间的相互作用。3.借助冰、干冰等模型认识借助冰、干冰等模型认识分子晶体的结构特点及物理特性分子晶体的结构特点及物理特性。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。（宏观辨识与微观探析）之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。（宏观辨识与微观探析）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，并能利用均摊法对晶胞进行分析。（证据推理与模型认知）堆积模型，并能利用均摊法对晶胞进行分析。（证据推理与模型认知）1.分子晶体的概念分子晶体的概念 只含分子只含分子的晶体叫做分子晶体。如：的晶体叫做分子晶体。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在、萘等在固态时都是分子晶体。固态时都是分子晶体。2.构成分子晶体的微粒构成分子晶体的微粒3.分子晶体中微粒间的作用分子晶体中微粒间的作用分子晶体中相邻的分子间以分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力分子间作用力相互吸引，相互吸引，原子间通常以共价键结合。原子间通常以共价键结合。分子分子一、分子晶体一、分子晶体物质种类物质种类实例实例所有所有非金属氢化物非金属氢化物H2O、NH3、CH4等等部分部分非金属单质非金属单质卤素卤素(X2)、O2、N2、白磷、白磷(P4)、硫、硫(S8)等等部分部分非金属氧化物非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等等几乎所有的几乎所有的酸酸HNO3、H2SO4、H3PO4等等绝大多数绝大多数有机物有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4 4、分子晶体与物质的类别分子晶体与物质的类别 微粒间作微粒间作用力用力空间特点空间特点举例举例分子密堆积分子密堆积分子非密堆积分子非密堆积通常每个分子周围有通常每个分子周围有1212个紧邻的分子个紧邻的分子每个分子周围每个分子周围紧邻的分子紧邻的分子数小于数小于1212，空间利用率低，空间利用率低范德华力范德华力范德华力和氢键范德华力和氢键C60、干冰、干冰、I2、O2HF、NH3、冰、冰5.分子晶体的常见堆积方式分子晶体的常见堆积方式：为什么水在为什么水在4时的密度最大？时的密度最大？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 4个相邻水分子相互吸引，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这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。留有相当大的空隙，其密度比液态水小。当冰刚刚融化为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。度反而增大。超过超过4时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小，所以逐渐减小，所以4时水的密度最大。时水的密度最大。结合结合表格和已有知识表格和已有知识,分析分析:分子晶体有哪些物理特性？为什么分子晶体有哪些物理特性？为什么?【思考讨论】【思考讨论】(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分分子子晶晶体体熔熔化化时时要要破破坏坏分分子子间间作作用用力力，由由于于分分子子间间作作用用力力很很弱弱，所所以以分分子子晶晶体体的的熔熔、沸沸点点一一般般较较低低，部部分分分分子子晶晶体体易易升升华华(如如干干冰冰、碘碘、红红磷磷、萘等萘等)，且硬度较小。，且硬度较小。(2)一般一般分子晶体不导电。分子晶体不导电。分分子子晶晶体体在在固固态态和和熔熔融融状状态态下下均均不不存存在在自自由由移移动动的的离离子子或或自自由由电电子子，因因而而分分子子晶晶体体在在固固态态和和熔熔融融状状态态下下都都不不能能导导电电。有有些些分分子子晶晶体体的的水水溶溶液液能能导电，如导电，如HI、乙酸等。、乙酸等。6.分子晶体的物理特性：分子晶体的物理特性：(3)(3)分分子子晶晶体体的的溶溶解解性性一一般般符符合合“相相似似相相溶溶”规规律律，即即极极性性分分子子易易溶溶于于极极性性溶溶剂剂，非非极极性性分分子子易易溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂。如如：H2O是是极极性性溶溶剂剂，SO2、H2S、HBr等等都都是是极极性性分分子子，它它们们在在水水中中的的溶溶解解度度比比N2、O2、CH4等等非非极极性性分分子子在在水水中中的的溶溶解解度度大大。苯苯、CCl4是是非非极极性性溶溶剂剂，则则Br2、I2等等非非极极性性分分子子易易溶溶于其中，而水则不溶于苯和于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。中。二、两种典型的分子晶体的组成和结构二、两种典型的分子晶体的组成和结构1 1干冰干冰干干冰冰的的晶晶体体结结构构在在干干冰冰晶晶体体中中，CO2分分子子在在范范德德华华力力作作用用下下，以以密密堆堆积积方方式式排排列列而而成成：8个个CO2分分子子分分别别位位于于立立方方体体的的8个个顶顶点点，6个个CO2分分子子位位于于立立方方体体的的6个个面面心心。每每个个CO2分分子子周周围围，离离该该分分子子最最近近且且距距离离相相等等的的CO2分分子子共共12个个，分分别别分分布布于于3个个相相互垂直的平面上，每个平面上有互垂直的平面上，每个平面上有4个。个。（1）干冰中的干冰中的CO2分子间只存在分子间只存在 ，不存在不存在 。（2）每个晶胞中均摊每个晶胞中均摊 个个CO2分子分子,含有含有 个原子。个原子。（3）每个每个CO2分子周围等距离紧邻的分子周围等距离紧邻的CO2分子数为分子数为 个。个。（4）干冰在常压下极易干冰在常压下极易 ，在工业上广泛用作，在工业上广泛用作制冷剂制冷剂。范德华力范德华力氢键氢键41212升华升华2 2冰冰冰晶体冰晶体的结构由于水分子中的结构由于水分子中O原子采取原子采取sp3杂化杂化，因此成键电子对与孤对电子之间有特定的伸展因此成键电子对与孤对电子之间有特定的伸展方向，所以方向，所以分子间氢键分子间氢键的形成也有的形成也有特定的方向特定的方向和数目和数目。每个。每个H2O分子只能通过氢键与分子只能通过氢键与4个个H2O直接相邻排列。冰晶体中每个水分子均在氢键直接相邻排列。冰晶体中每个水分子均在氢键的作用下形成以它为中心其他的作用下形成以它为中心其他4个水分子为顶个水分子为顶点的变形四面体结构。点的变形四面体结构。冰的结构模型冰的结构模型水分子之间的作用力有水分子之间的作用力有 ，但主要是但主要是 。由于氢键具有由于氢键具有 ，使四面体中心的每个水分子与四面体顶点使四面体中心的每个水分子与四面体顶点 的的 个相邻的水分子相互吸引。个相邻的水分子相互吸引。冰的硬度和干冰冰的硬度和干冰相似相似，而熔点比干冰的熔点，而熔点比干冰的熔点 。范德华力、氢键范德华力、氢键氢键氢键方向性方向性4高高观察下图冰和干冰的晶体结构观察下图冰和干冰的晶体结构,回答下列问题回答下列问题:(1)(1)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大?(2)(2)干冰升华过程中破坏共价键吗干冰升华过程中破坏共价键吗?【及时巩固】【及时巩固】(1)(1)为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大为什么干冰的熔点比冰低而密度却比冰大?提提示示:冰冰中中水水分分子子间间除除了了范范德德华华力力外外还还有有氢氢键键作作用用,而而干干冰冰中中COCO2 2分分子子间间只只有有范范德德华华力力,所所以以冰冰的的熔熔点点比比干干冰冰高高。由由于于水水分分子子间间形形成成的的氢氢键键具具有有方方向向性性,导导致致冰冰晶晶体体不不具具有有分分子子密密堆堆积积特特征征,晶晶体体中中有有较较大大的的空空隙隙,所所以以相相同同状状况况下下冰冰的的密密度度较较小小。由由于于干干冰冰中中COCO2 2分分子子采采取取密密堆堆积积方方式式形形成成晶晶体体,所以干冰的密度较大。所以干冰的密度较大。(2)干冰升华过程中破坏共价键吗干冰升华过程中破坏共价键吗?提示提示:干冰升华过程中只破坏范德华力干冰升华过程中只破坏范德华力,不破坏共价键。不破坏共价键。从下图中能得到什么信息？从下图中能得到什么信息？如何解释同主族元素所对应的简单氢化物的沸点变化规律？如何解释同主族元素所对应的简单氢化物的沸点变化规律？【思考讨论】【思考讨论】（1）分子晶体熔、沸点的特点：）分子晶体熔、沸点的特点：三、分子晶体熔沸点的特点及比较三、分子晶体熔沸点的特点及比较熔、沸点均较低熔、沸点均较低，有些分子晶体具有易挥发、升华的性质。有些分子晶体具有易挥发、升华的性质。（2）分子晶体熔、沸点高低的判断方法：）分子晶体熔、沸点高低的判断方法：组成和结构相似的物质组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。如：大，范德华力越大，熔沸点越高。如：O2N2，HIHBrHCl。相对分子质量相等或相近相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高，极性分子的范德华力大，熔沸点高。如如:CON2含有分子间氢键含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。的分子晶体，熔沸点较高。如如H2OH2TeH2SeH2S，HFHCl，NH3PH3 在烷烃的同分异构体中，一般来说，在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低支链数越多，熔沸点越低。如沸。如沸点：正戊烷点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷；新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“邻位邻位间位间位对位对位”的顺序的顺序烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随有机物一般随分子中碳原子数的增加分子中碳原子数的增加,熔、沸点升高熔、沸点升高，如如C2H6 CH4,C2H5CICH3CI,CH3COOH HCOOH。看是否含有看是否含有氢键氢键有分子间氢键的熔沸点高有分子间氢键的熔沸点高都有都有分子间分子间氢键，看氢键的个数，氢键，看氢键的个数，个数越多熔沸点越高个数越多熔沸点越高比较比较范德华力范德华力组成和结构相似，相对分子质量组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高越大，熔沸点越高比较比较分子极性分子极性相对分子质量相近，分子极性越相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高。大，熔沸点越高。同分异构体的同分异构体的支链越多支链越多，熔、沸点越低。，熔、沸点越低。【小结】【小结】四、分子晶体的判断方法四、分子晶体的判断方法(1)依据依据物质的类别物质的类别判断判断,部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金部分非金属单质、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。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)依据依据组成晶体的粒子及粒子间作用组成晶体的粒子及粒子间作用判断判断,组成分子晶体的粒子是分子，组成分子晶体的粒子是分子，粒子间作用是分子间作用力。粒子间作用是分子间作用力。(3)依据依据物质的性质物质的性质判断判断,分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。固体时均不导电。分分子子晶晶体体构成粒子：分子构成粒子：分子粒子间作用力：分子间作用力粒子间作用力：分子间作用力典型的晶体：冰、干冰、典型的晶体：冰、干冰、I2、S8、稀有气体（固态）、稀有气体（固态）、P4、C60晶体特征：熔、沸点低，熔融状态不导电，熔融时晶体特征：熔、沸点低，熔融状态不导电，熔融时不破坏共价键不破坏共价键结构特征：存在分子，分子内原子之间形成共价键，结构特征：存在分子，分子内原子之间形成共价键，个别分子晶体中无共价键个别分子晶体中无共价键C1.下列分子晶体：下列分子晶体：H2O HCl HBr HI CO N2 H2熔、沸点由高到底的顺序是（熔、沸点由高到底的顺序是（）A.B.C.D.2、HgCl2的稀溶液可作手术刀的消毒剂，已知其熔点的稀溶液可作手术刀的消毒剂，已知其熔点是是227，熔融状态的，熔融状态的HgCl2不能导电，不能导电，HgCl2的稀溶液的稀溶液有弱的导电能力，由下列关于有弱的导电能力，由下列关于HgCl2(s)的叙述中正确的的叙述中正确的是（是（）属于分子晶体；属于分子晶体；属于离子化合物；属于离子化合物；属于非电解质；属于非电解质；属于弱电解质。属于弱电解质。A B C DB3、四氯化硅的结构和四氯化碳类似，对其性质的推断，正确的是（、四氯化硅的结构和四氯化碳类似，对其性质的推断，正确的是（）四氯化碳晶体是分子晶体；四氯化碳晶体是分子晶体；通常情况下为液态；通常情况下为液态；熔点高于四氯化碳；熔点高于四氯化碳；属于正四面体的分子构型。属于正四面体的分子构型。A.B.C.D.全部全部D4、HCl、HBr、HI 三种物质从左至右稳定性三种物质从左至右稳定性和沸点如何变化和沸点如何变化？递减递减气态氢化物稳定性：气态氢化物稳定性：沸点：沸点：递增递增决定因素：决定因素：共价键键能共价键键能决定因素：决定因素：分子间作用力分子间作用力5、冰醋酸固体中不存在的作用力是（冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A、离子键、离子键 B、极性键、极性键 C、非极性键、非极性键 D、范德华力、范德华力A6、以下晶体中哪些属于分子晶体？以下晶体中哪些属于分子晶体？S、H2SO4、C60、尿素、尿素、He、NH3、SiO2、SO2、P4O6、P、Cl2、C(金刚石金刚石)、H2S、冰醋酸冰醋酸 判断标准判断标准-只含分子只含分子