【课件】分子晶体课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

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1、学习目标学习目标1.能从范德华力、氢键的角度分析、理解分子晶体的物理性质与其结构的关系。2.能够比较常见分子晶体的熔沸点。3.借助分子晶体模型认识晶体的结构特点，以干冰、冰为例理解分子晶体的密堆积和非密堆积。3.2.1分子晶体教材内容：P78-80常温下干冰气化 常温下冰融化碾成碎冰舞台剧的雾 干冰在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；干冰的外观很像冰，为何干冰的熔沸点比冰低，密度却比冰大？情景引入请判断下列固体是否属于晶体？雪花食盐钻石玻璃晶体非晶体由分子构成炭黑思考：为什么不同的晶体物理性质不同？由离子构成由原子构成不同晶体的组成微粒及微粒间的相互作用不同非晶体晶体晶体分子晶体离子晶体

2、原子晶体知识回顾从组成粒子和粒子间相互作用的角度分析以下四种晶体结构的共同特点是什么？碘（I2）干冰（CO2）碳60（C60）冰（H2O）构成微粒：微粒内作用：微粒间作用：熔点：硬度：共价键范德华力及氢键分子较小较低思考与讨论一、定义定义只含分子的晶体叫做分子晶体。分子晶体构成粒子分子粒子间的作用力分子间作用力分子内各原子间共价键注意：1 1、并非并非所有的分子晶体中都所有的分子晶体中都含共价键含共价键，如稀有气体，如稀有气体2 2、分子晶体、分子晶体熔化熔化时一般时一般破坏分子间作用力破坏分子间作用力3 3、分子晶体构成微粒是分子，、分子晶体构成微粒是分子，化学式就是分子式如：I2、H2O、

3、NH3、H3PO4、乙醇等在固态时都是分子晶体。稀有气体除外包括范德华力和氢键稀有气体是单原子分子，无化学键，只有分子间作用力分子晶体下列晶体是否属于分子晶体？H2S、O2、SO2、H2SO4、乙醇、HeHe、NaCl、Cu、SiOSiO2 2、C C(金刚石金刚石)所有非金属氢化物：H H2 2O O、H H2 2S S、NHNH3 3、CHCH4 4、HXHX(卤化氢)等部分非金属单质:X X2 2、O O2 2、H H2 2、S S8 8、P P4 4、C C6060等 部分非金属氧化物:COCO2 2、SOSO2 2、NONO2 2、P P4 4O O6 6、P P4 4O O1010

4、几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物：乙醇、冰醋酸、蔗糖、蛋白质、尿素等4.4.常见的常见的典型分子晶体典型分子晶体：例外：金刚石、晶体硅等例外：SiO2等稀有气体为单原子分子，固态时为分子晶体(卤素单质)思考与讨论1.分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时只破坏分子间作用力而不破坏化学键，由于分子晶体的熔、沸点的高低是由分子间作用力决定的，而分子间作用力与化学键相比是一种较弱的作用力，所以分子晶体在熔、沸点上表现出共性，即熔、沸点均较低，有些分子晶体具有易挥发、升华(如干冰、碘、红磷、萘等)的性质，且硬度较小（多数分子晶体在常温时为气态

5、或液态）。分子晶体分子晶体O2N2P4H2OH2SCH4CH3COOH尿素尿素熔点熔点/-218.3-210.144.20-85.6-18216.6132.7二、分子晶体的物理性质分子晶体熔沸点高低的判断组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对组成和结构相似的物质，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，相对分子质量相等或相近，极性分子的范德华力大，熔沸点高熔沸点高。含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。含有分子间氢键的分子晶体，熔沸点较高。含有分子内氢键的分子晶体，熔沸点较低。

6、含有分子内氢键的分子晶体，熔沸点较低。如如O2N2，HIHBrHCl。如如CON2如如H2OH2TeH2SeH2S如对羟基苯甲醛如对羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷如沸点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷；烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中分子中碳原子数的增加碳原子数的增加,熔、沸点升高。熔、沸点升高。如如C2H6CH4,C2H5CICH3CI,CH3COOHHCOOH。知识回顾2.固态或熔融状态不导电，有些溶于水能导电，

7、有些溶于水能导电。由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体(固态)或晶体熔化成的液体(熔融状态)，都不存在自由移动的离子或自由电子，因此都不导电。分子晶体(如：酸)溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水，有的不导电，如C2H5OH溶于水。3.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。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。1.依据物质的类别判断部分非金属单质、所有

8、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，在熔融状态或固体时均不导电。三、分子晶体的判断方法(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间作用力()(2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键（)(3)分子晶体熔化或溶于水均不导电()(4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大（)(5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定()(6)NH3极易溶于水的原因一是NH3、

9、H2O均为极性分子，二是NH3和H2O之间形成分子间氢键()(7)H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的()(8)SiCl4晶体是分子晶体，熔点高于CCl4()判断正误对点训练晶体是由内部微粒(原子、离子或分子)在三维空间里呈周期性重复排列而构成的具有规则几何外形的固体。那么构成分子晶体的内部微粒分子，是以怎样的方式有序排列的呢？四、分子晶体的结构特征 思考：分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有个？解决方法：看着晶胞的晶格模型想象、理解。（无隙并置）指用假想的直线将晶体中的微粒中心连接起来所形成的三维空间格架称为结晶格子 简称晶格晶体晶格晶胞 认识认识COCO

10、2 2晶体晶体分子抽象成质点分子抽象成质点干冰的晶胞面心立方最密堆积xyza a4123 思考：分析干冰晶体结构中每个CO2分子周围距离最近紧密相邻的CO2分子共有个？简简化化图图12密堆积密堆积指的是晶体中原子或分子的排列方式一维堆积一维堆积 球球成线成线 二二维堆积维堆积 线线成面成面 三维堆积三维堆积 面面成体成体 密堆积方式心对心心对心心对空心对空非密堆积非密堆积 密堆积密堆积资料链接资料链接(分子间空隙更小)【资料卡片】密堆积 由无方向性和饱和性的作用力(如：范德华力)结合的晶体中，微观粒子总是趋向于相邻分子数多，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。碳60（C60）面心立方最密堆

11、积大多数分子晶体中，如果分子间作用力只是范德华力(无无分子间分子间氢键氢键),),晶胞中分子的位置在顶角和面心,这种堆积称为分子密堆积。如：如：C C6060、干冰、干冰、I I2 2、OO2 2。1.分子密堆积C60晶胞干冰晶胞(立方体)碘晶体晶胞(长方体)晶胞特点：晶胞粒子数：每个分子周围一般有（）个紧邻的分子。顶点和面心各有1个分子12是否所有分子密堆积的分子周围与其紧邻且等距的分子都是12个？是否所有分子晶体每个分子周围一般有12个紧邻的分子。否否否否2.分子非密堆积：分子间的主要作用力是氢键(如：H2O、HF、NH3等)以冰为例：水分子之间的作用力有范德华力、氢键,但主要是氢键。由于

12、氢键具有方向性和饱和性,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。使得晶体中分子的空间利用率降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征。正正四四面面体体氢键具有方向性和饱和性每个每个H2O周围有周围有4个紧密相邻的个紧密相邻的H2O干冰及其晶胞干冰的熔沸点比冰低，常温下为什么干冰的密度大于冰呢？由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。CO2分子之间仅以范德华力结合，范德华力没有方向性和饱和性，分子采取密堆积；而冰中水分子之间以分子间氢键结合，氢键具有方向性和饱和性，因而采取非密堆积，导致晶体中有相当大的空隙，所以密度：干

13、冰大于冰。情景再现分子密堆积分子非密堆积微粒间作用力_空间特点举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰分子晶体的结构特征范德华力范德华力范德华力和氢键范德华力和氢键通常每个分子周围通常每个分子周围有有12个紧邻的分子个紧邻的分子每个分子周围紧邻的分子数每个分子周围紧邻的分子数小于小于12个，空间利用率不高个，空间利用率不高注意：分子晶体中存在单个分子，化学式代表真实的分子组成。(每个水分子周围只有4个紧邻的水分子)(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心又各占据1个CO2分子(2)每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有_个(1)每个水分子与_个水分子相邻(2)分子以氢键相连接，含1m

14、olH2O的冰中，最多可形成_mol“氢键”42小结12估计全球的海底和冰川底部藏在天然气水合物中的天然气，总量超过煤、石油、天然气等化石燃料的总和的2倍，是巨大的潜在能源。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“可燃冰可燃冰”科学技术社会天然气水合物一种潜在的能源(1)干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体()(2)干冰比冰的熔点低很多，常压下易升华()(3)干冰晶体中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻分子()(4)冰晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的分子，1mol冰中含有4mol氢键()(5

15、)氢键有方向性，所以液态水结成冰时体积会变大()(6)分子晶体中只存在分子间作用力()(7)分子晶体熔化时共价键断裂()(8)分子晶体中氢键越强，分子越稳定()(9)分子晶体中一定含有分子间作用力，不一定含有化学键()(10)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键()(11)分子晶体熔化或溶于水均不导电()对点训练1.正误判断:2.如图为干冰的晶胞结构示意图。(1)通过观察分析，有_种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则紧邻的两个CO2分子的距离为_pm。4(2)其密度为_(1pm1010cm)。解析顶角一种取向，三角一种取向，三对平行面分平行面分别为三种取向，所以共有三种取向，所以共有4种取向。种取向。两个两个紧邻CO2分子的距离分子的距离为面面对角角线的一半。的一半。gcm3。