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1、1,2,3,1.概念和性質(zhì) 分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。非金屬單質(zhì)、非金屬的氫化物等無機(jī)物以及多數(shù)有機(jī)化合物形成的晶體大都屬于分子晶體。對組成和結(jié)構(gòu)相似、晶體中又不含氫鍵的能形成分子晶體的物質(zhì)來說,隨著相對分子質(zhì)量的增大,分子間作用力增強(qiáng),熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高。符合此規(guī)律的物質(zhì)有鹵素單質(zhì)、四鹵化碳、稀有氣體等。,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,2.常見幾種典型的分子晶體 (1)碘晶體:晶胞是一個(gè)長方體,干冰晶體的晶胞呈立方體。在分子晶體中,因分子之間的相互作用,使分子在晶胞中呈現(xiàn)有規(guī)律的排列。分子在堆積排列時(shí)會盡可能利用空間而采取緊密堆積的方式,這與金屬晶體和離子晶體的緊

2、密堆積是相似的。 (2)冰晶體:主要是水分子依靠氫鍵形成的,由于氫鍵具有一定的方向性,中央的水分子與周圍四個(gè)水分子結(jié)合,邊緣的四個(gè)水分子也按同樣的規(guī)律再與其他的水分子結(jié)合。這樣每個(gè)水分子中的每個(gè)氧原子周圍都有四個(gè)氫原子,氧原子與其中的兩個(gè)氫原子通過共價(jià)鍵結(jié)合,而與屬于其他水分子的另外兩個(gè)氫原子靠氫鍵結(jié)合在一起?？梢钥闯?這種排列中,分子的間距比較大,有很多空隙,類似于蜂巢結(jié)構(gòu),比較松散。因此水由液態(tài)變成固態(tài)時(shí),密度變小。,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,(3)石墨的晶體具有層狀結(jié)構(gòu),每個(gè)碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的三個(gè)碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合,形成無限的六邊形平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);每個(gè)碳原

3、子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道,并含有一個(gè)未成對電子,能夠形成遍及整個(gè)平面的大鍵。這些網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)再以范德華力結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)。因此,石墨晶體中既有共價(jià)鍵,又有范德華力,同時(shí)還有金屬鍵的特性,稱為混合鍵型晶體。這種特殊的結(jié)構(gòu)決定了石墨具有某些獨(dú)特的性質(zhì)。,,,,,,,,,,,1,2,3,3.小結(jié) 典型的分子晶體是指有限數(shù)目的原子以共價(jià)鍵結(jié)合為分子后,這些分子再以分子間相互作用結(jié)合形成的晶體。一般來說,分子間作用力的無方向性也使得分子在堆積時(shí)會盡可能利用空間采取緊密堆積方式,但是,分子的形狀、分子的極性以及分子間是否存在具有方向性的氫鍵等都會影響分子的堆積方式。,,,,,,探

4、究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,探究一 常見分子晶體的結(jié)構(gòu)型式 1.觀察干冰晶體及其晶胞思考下列問題: (1)干冰的宏觀性質(zhì)和應(yīng)用有哪些? (2)CO2中碳原子和氧原子之間以共價(jià)鍵相結(jié)合,故CO2形成的晶體為原子晶體。你認(rèn)為正確嗎?為什么? (3)分子晶體中分子的排列是否采取緊密堆積的方式?為什么?,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,提示：(1)常見的干冰呈塊狀或丸狀,在低溫實(shí)驗(yàn)、人工降雨等場合常用作制冷劑。 (2)不正確,因?yàn)镃O2中碳原子和氧原子之間雖然以共價(jià)鍵相結(jié)合,但干冰是CO2分子與分子之間通過分子間作用力相結(jié)合而形成的分子晶體。 (3)只有以范德華力形成的

5、分子晶體中分子的排列盡可能采取緊密堆積的方式,因?yàn)榉兜氯A力不具有方向性。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,2.觀察冰的晶體結(jié)構(gòu),思考下列問題: (1)冰晶體中水分子間的相互作用有哪幾種? (2)冰晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如何?冰中水分子的排列是否采取緊密堆積的方式?為什么? (3)由水變?yōu)楸?水的密度如何變化?為什么?,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,提示：(1)范德華力和氫鍵。 (2)冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的。因氫鍵具有一定的方向性,故冰中水分子不能采取緊密堆積方式。 (3)密度減小;因冰中水分子的間距較大,分子的排列比較松散。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精

6、講,即時(shí)檢測,1.常見典型的分子晶體 (1)所有非金屬氫化物,如:水、硫化氫、氨、氯化氫、甲烷等。 (2)部分非金屬單質(zhì),如:鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。 (3)部分非金屬氧化物,如:CO2、SO2、P4O6、P4O10等。 (4)幾乎所有的酸,如:H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,2.氫鍵型晶體和冰的結(jié)構(gòu) 氫鍵有方向性和飽和性,這是決定氫鍵型晶體結(jié)構(gòu)特殊性的主要因素。在分析氫鍵型晶體時(shí),從氫鍵的特征入手,有利于認(rèn)識這一類晶體的空間結(jié)構(gòu)以及由此所表現(xiàn)出的一些特殊性

7、質(zhì)。比如在冰中,由于存在氫鍵,水分子之間的距離增大,因而密度出現(xiàn)反常。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,上圖是冰的結(jié)構(gòu)示意圖,從這種非常典型的氫鍵結(jié)構(gòu)可以看出,氫鍵對于晶體結(jié)構(gòu)的影響是很明顯的。在整個(gè)冰的晶體結(jié)構(gòu)中,每個(gè)氫原子都參與了氫鍵的形成,這是因?yàn)樗摹白畲笙薅刃纬蓺滏I原理”,盡可能多地形成氫鍵,可以最大限度地降低體系的能量,以增強(qiáng)晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這樣,每個(gè)氧原子周圍都有4個(gè)氫原子。由圖可以看出,2個(gè)氫原子距氧原子較近,以共價(jià)鍵結(jié)合;另2個(gè)氫原子距氧原子較遠(yuǎn),是以氫鍵相連。氧原子的配位數(shù)為4,為了形成穩(wěn)定的四面體形結(jié)構(gòu),水分子中原有的鍵角105也稍微擴(kuò)張,使各鍵角都成為

8、109.5。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,冰的這種結(jié)構(gòu)是比較疏松的,因此冰的密度比水的密度要小。當(dāng)冰融化成水時(shí),部分氫鍵遭破壞,而水中仍存在許多以氫鍵締合的分子集團(tuán),且不斷地變動重組。由于這些締合分子可以堆積得較為緊密,因而冰融化時(shí)體積反而縮小。另外,由冰的這種晶體結(jié)構(gòu)模型出發(fā),就不難推想出雪花為六角形的基本內(nèi)在因素。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,【例題1】 如圖是甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu),下列有關(guān)說法正確的是() A.甲烷晶胞中的球體只代表一個(gè)碳原子 B.晶體中1個(gè)CH4分子有12個(gè)緊鄰的甲烷分子 C.CH4晶體熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵 D.一個(gè)甲烷晶胞中含有8個(gè)C

9、H4分子,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,解析：甲烷是分子晶體,熔化時(shí)需克服范德華力。晶胞中的球體代表的是一個(gè)甲烷分子,并不是一個(gè)碳原子。以該甲烷晶胞為單元,位于頂點(diǎn)的某一個(gè)甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個(gè),而這3個(gè)甲烷分子在面上,因此每個(gè)都被共用2次,故與1個(gè)甲烷分子緊鄰的甲烷分子有38 =12個(gè)。甲烷晶胞屬于面心立方晶胞,既然甲烷晶胞中的球體代表一個(gè)甲烷分子,該晶胞含有甲烷的分子個(gè)數(shù)為 綜上所述,只有B項(xiàng)正確。 答案：B 易錯警示立體感不強(qiáng),無法判斷甲烷分子間的位置關(guān)系往往成為解題的最大障礙。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,變式訓(xùn)練1關(guān)于氫鍵,

10、下列說法正確的是()(導(dǎo)學(xué)號52720031) A.每一個(gè)水分子中平均含有四個(gè)氫鍵 B.水是非常穩(wěn)定的化合物是由于水分子間存在氫鍵 C.冰、液態(tài)水、水蒸氣內(nèi)都存在氫鍵 D.冰能浮于水面上的現(xiàn)象可用水分子間存在氫鍵來解釋 解析：每個(gè)水分子中兩個(gè)氫原子形成兩個(gè)氫鍵,1個(gè)氧原子可形成兩個(gè)氫鍵,所以每個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子,但是每個(gè)氫鍵被2個(gè)水分子共用,所以每個(gè)水分子平均含有2個(gè)氫鍵,A項(xiàng)錯誤。水的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān),而與氫鍵無關(guān),B項(xiàng)錯誤。對水分子來說,氫鍵只存在于固態(tài)冰和液態(tài)水中,水蒸氣中不存在氫鍵,C項(xiàng)錯誤。液態(tài)水凝結(jié)成冰時(shí),水分子之間形成氫鍵,存在締合現(xiàn)象,每個(gè)水分子被周圍4個(gè)水分子包圍,這

11、一排列使冰晶體中水分子的空間利用率不高,導(dǎo)致其密度減小,D項(xiàng)正確。 答案：D,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,探究二 分子晶體的物理性質(zhì) 1.為什么干冰的熔點(diǎn)比冰的低,密度比冰的高?,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,提示：冰是水在0 以下形成的分子晶體。在冰晶體中,每個(gè)水分子周圍有4個(gè)緊鄰的水分子,水分子之間主要靠氫鍵連接在一起,具有方向性。一個(gè)位于中心與四個(gè)相鄰的位于頂角的水分子相互吸引構(gòu)成一個(gè)四面體結(jié)構(gòu),空間利用率不高。因此,冰中水分子不采用密堆積方式。而干冰是二氧化碳的分子晶體,因外觀很像冰而得名。由于CO2分子間不存在氫鍵,每個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)緊鄰的分

12、子,空間利用率高,屬于分子密堆積型式。所以干冰的密度比冰的高,但熔點(diǎn)卻比冰低得多,且易升華。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,2.金剛石與石墨的熔點(diǎn)均很高,那么二者熔點(diǎn)是否相同?若不相同,哪種更高一些?為什么? 提示：金剛石的熔點(diǎn)是3 550 ,石墨的熔點(diǎn)是3 850 ,石墨的熔點(diǎn)高于金剛石的。從片層內(nèi)部來看,石墨是原子晶體;從片層之間來看,石墨是分子晶體(總體說來,石墨應(yīng)該是混合鍵型晶體);而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石,主要是石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長是1.4210-10 m,金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長是1.5510-10 m。同為共價(jià)鍵,鍵長越小,鍵越牢固,

13、破壞它也就越困難,也就需要提供更多的能量,故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,1.分子間作用力與分子晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的關(guān)系 分子晶體要熔化、汽化都要克服分子間作用力。由于分子間作用力很弱,克服分子間作用力使物質(zhì)熔化、汽化所需要的能量較少,因此,分子晶體具有較低的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和較小的硬度。 對組成和結(jié)構(gòu)相似、晶體中又不含氫鍵的物質(zhì)來說,隨著相對分子質(zhì)量的增大,分子間作用力增強(qiáng),熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高。當(dāng)分子晶體中分子之間存在氫鍵時(shí),在熔化或汽化時(shí)要破壞氫鍵,此時(shí)物質(zhì)的熔點(diǎn)要高得多。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,2.石墨晶體混合鍵型晶體 石墨不同于金剛石,它的碳

14、原子不像金剛石的碳原子那樣呈sp3雜化,而是呈sp2雜化,形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)(如下圖),因此,石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)的,層內(nèi)的碳原子的核間距為142 pm,層間距離為335 pm(比鍵長大得多)說明層間沒有化學(xué)鍵相連,是靠范德華力維系的(如圖);石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi),每個(gè)碳原子的配位數(shù)為3,有一個(gè)與碳環(huán)平面(如下圖)垂直的未參與雜化的2p軌道。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,由于所有的p軌道相互平行而且相互重疊,使p軌道中的電子可在整個(gè)碳原子平面中運(yùn)動。因此,石墨像金屬一樣有金屬鍵,有導(dǎo)電性,而且,由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠(yuǎn),電子不能

15、從一個(gè)平面跳躍到另一個(gè)平面,所以石墨的導(dǎo)電性只能沿石墨平面的方向?？傊?石墨晶體中,既有共價(jià)鍵,又有范德華力,還有金屬鍵的特性,不能簡單地歸屬于其中任何一類晶體之中,我們將石墨晶體稱為混合鍵型晶體。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,3.四種晶體的比較,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,【例題2】 下列分子晶體,關(guān)于熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低的敘述中,正確的是() A.Cl2I2 B.SiCl4PH3 D.C(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3 解析：A、B項(xiàng)屬于無氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量大的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高;C

16、選項(xiàng)屬于分子結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,但存在氫鍵的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高;D項(xiàng)屬于相對分子質(zhì)量相同,但分子結(jié)構(gòu)不同的分子晶體,支鏈多的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。 答案：C,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,方法技巧判斷分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低時(shí),主要從以下兩個(gè)方面去考慮:一是有無氫鍵,有氫鍵的分子晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高;二是看分子間作用力,主要是分子結(jié)構(gòu)相似的情況下,看物質(zhì)的相對分子質(zhì)量大小,相對分子質(zhì)量大的,其分子間作用力強(qiáng),對應(yīng)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,變式訓(xùn)練2有下列八種晶體:A.SiO2(水晶);B.冰醋酸;C.氧化鎂;D.白磷;E.晶體氬;F.氯化銨; G.鋁;

17、H.金剛石。 (導(dǎo)學(xué)號52720032) 用序號回答下列問題: (1)屬于原子晶體的化合物是,直接由原子構(gòu)成的晶體是,直接由原子構(gòu)成的分子晶體是。 (2)由極性分子構(gòu)成的晶體是,含有共價(jià)鍵的離子晶體是,屬于分子晶體的單質(zhì)是。 (3)在一定條件下能導(dǎo)電但不發(fā)生化學(xué)變化的是。受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是,需克服共價(jià)鍵的是。,探究一,探究二,問題引導(dǎo),名師精講,即時(shí)檢測,解析：解答本題時(shí)一定要注意題干中的“關(guān)鍵詞”。如(1)中屬于原子晶體的化合物,則不能選H,因?yàn)榻饎偸癁閱钨|(zhì);直接由原子構(gòu)成的晶體不僅有原子晶體,還要注意分子晶體中稀有氣體的特殊性稀有氣體為單原子分子。(2)中注意題干中的“定語”即

18、關(guān)鍵詞,如極性分子、含有共價(jià)鍵、單質(zhì)等。先根據(jù)所掌握的物質(zhì)的性質(zhì)對晶體分類,再結(jié)合題意寫出答案。屬于原子晶體的是水晶和金剛石;屬于分子晶體的是冰醋酸、白磷和晶體氬;屬于離子晶體的是氧化鎂、氯化銨;而鋁屬于金屬晶體。(3)金屬的導(dǎo)電是靠“自由電子”的移動,并不發(fā)生化學(xué)變化,但金屬熔化時(shí)金屬鍵就會被破壞。分子晶體的熔化只需要克服分子間作用力,而原子晶體、離子晶體熔化時(shí)分別需要克服共價(jià)鍵、離子鍵。注意稀有氣體中不含化學(xué)鍵。 答案：(1)AAEHE(2)BFDE(3)GBDAH,探究一,探究二,即時(shí)檢測,1.下列物質(zhì)呈固態(tài)時(shí),一定屬于分子晶體的是() A.非金屬單質(zhì)B.非金屬氧化物 C.含氧酸D.金屬

19、氧化物 解析：物質(zhì)呈固態(tài)時(shí),非金屬單質(zhì)中金剛石、晶體硅、硼均為原子晶體,非金屬氧化物中的二氧化硅為原子晶體,活潑金屬氧化物為離子晶體,只有含氧酸為分子晶體。 答案：C,探究一,探究二,即時(shí)檢測,2.已知在冰中每個(gè)水分子和周圍的4個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵。如圖為冰的晶胞(晶體中的最小重復(fù)單元)結(jié)構(gòu),下列有關(guān)說法中不正確的是() A.每個(gè)晶胞中含有2個(gè)水分子 B.每個(gè)晶胞中含有8個(gè)氫鍵 C.該晶胞構(gòu)成的冰晶體中存在的作用力有 分子間作用力、氫鍵和極性鍵 D.與每個(gè)水分子等距離且最近的水分子有8個(gè) 解析：晶胞中頂點(diǎn)上的分子數(shù)目= 8=1,中心的分子數(shù)目=1,故每個(gè)晶胞中有2個(gè)水分子;每個(gè)H2O分子與周圍

20、的4個(gè)分子形成氫鍵,而每個(gè)氫鍵為2個(gè)分子所有,晶胞中有2個(gè)水分子,則含有4個(gè)氫鍵。 答案：B,探究一,探究二,即時(shí)檢測,3.下列物質(zhì)按熔點(diǎn)、沸點(diǎn)由高到低順序排列,正確的一組是() A.HF、HCl、HBr、HIB.F2、Cl2、Br2、I2 C.H2O、H2S、H2Se、H2TeD.CI4、CBr4、CCl4、CF4 解析：對結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增大而升高,但HF、H2O分子之間都存在氫鍵,熔點(diǎn)、沸點(diǎn)反常。所以A中應(yīng)為HFHIHBrHCl;B中應(yīng)為F2H2TeH2SeH2S;只有D正確。 答案：D,探究一,探究二,即時(shí)檢測,4.下列說法中正確的是() A.離子晶體

21、中每個(gè)離子的周圍均吸引著6個(gè)帶相反電荷的離子 B.金屬導(dǎo)電的原因是在外加電場的作用下金屬產(chǎn)生“自由電子”,電子定向運(yùn)動 C.分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低,常溫下均呈液態(tài)或氣態(tài) D.原子晶體中的各相鄰原子都以共價(jià)鍵相結(jié)合 解析：選項(xiàng)A中,離子晶體中每個(gè)離子周圍吸引帶相反電荷的離子個(gè)數(shù)與離子半徑有關(guān),如1個(gè)Cs+可同時(shí)吸引8個(gè)Cl-;選項(xiàng)B中,金屬內(nèi)部的“自由電子”不是在電場力的作用下產(chǎn)生的;選項(xiàng)C中,分子晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低,在常溫下也有呈固態(tài)的,如S,屬于分子晶體,但它在常溫下為固態(tài)。 答案：D,探究一,探究二,即時(shí)檢測,5.據(jù)報(bào)道科研人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出結(jié)構(gòu)類似C60的物質(zhì)N60。已知:N60分子

22、中每個(gè)氮原子均以NN鍵結(jié)合三個(gè)氮原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu);NN鍵的鍵能為167 kJmol-1。請回答下列問題: (導(dǎo)學(xué)號52720033) (1)N60分子組成的晶體為晶體,其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比N2的(填“高”或“低”),原因是。 (2)1 mol N60分解成N2時(shí)(填“放出”或“吸收”)熱量 kJ(已知NN鍵的鍵能為942 kJmol-1),表明穩(wěn)定性:N60(填“”“<”或“=”)N2。 (3)由(2)列舉N60的用途(舉一種)。,探究一,探究二,即時(shí)檢測,解析：(1)N60、N2形成的晶體均為分子晶體,因Mr(N60)Mr(N2),故N60晶體中分子間的范德華力比N2晶體的大,N60晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比N2晶體的高。 (2)因每個(gè)氮原子形成三個(gè)NN鍵,每個(gè)NN鍵被2個(gè)N原子共用,故1 mol N60中存在NN鍵:1 mol603 =90 mol。發(fā)生的反應(yīng)為N60 30N2H,故H=90167 kJmol-1-30942 kJmol-1=-13 230 kJmol-1N60。 (3)由于反應(yīng)放出大量的熱同時(shí)生成大量氣體,因此N60可用作高能炸藥。 答案：(1)分子高N60、N2均形成分子晶體,且N60的相對分子質(zhì)量大,分子間作用力大,故熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高 (2)放出13 230< (3)作高能炸藥,