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第三章
晶体结构与性质
第二节　分子晶体与共价晶体
第1课时　分子晶体
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 知道分子晶体的含义，认识常见的分子晶体。
2. 能说明分子晶体的熔沸点低、硬度小的原因。
3. 能对分子晶体的部分物理性质进行解释。
活 动 方 案
1. 只含分子的晶体称为分子晶体。较典型的分子晶体有：(1) 所有的非金属氢化物。(2) 部分非金属单质如卤素、氧单质、硫单质、白磷等。(3) 部分非金属氧化物。(4) 几乎所有的酸。(5) 绝大多数有机物。下表所示为部分晶体的熔点。
分子晶体的熔沸点通常很低、硬度小。以氮气为例，氮分子中存在氮氮三键，氮氮三键的键能非常大，为什么氮气的熔沸点很低？
活动一：初步认识分子晶体
分子晶体 氧气 氮气 白磷 水
熔点/℃ －218.3 －210.1 44.2 0
分子晶体 硫化氢 甲烷 乙酸 尿素
熔点/℃ －85.6 －182 16.6 132.7
【答案】 氮气(分子晶体)熔化或沸腾时破坏的是分子间的范德华力，不需破坏分子内的氮氮三键(共价键)，范德华力远小于共价键的键能，所以氮气(分子晶体)的熔沸点低。
2. 多数分子晶体结构具有如下特征：以一个分子为中心，其余分子尽可能与该分子紧密相连。如果以乒乓球代表一个分子，自己动手尝试一下，该分子最多可以有多少个分子可以与之紧密相连？
【答案】 12。
1. 右图为干冰的晶胞结构，试回答下列问题。
(1) 构成干冰晶体的微粒是什么？其粒子间的作用力是什么？
【答案】 二氧化碳分子。粒子间的作用力是范德华力。
(2) 该晶胞中含有多少个CO2分子？
【答案】 4个。
活动二：认识两种常见分子晶体的结构
(3) 一个CO2分子周围与CO2分子距离最小的CO2分子的数目是多少？
【答案】 12个(位于12个面的面心)。
(4) 干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，为何熔点却比冰的低得多？
【答案】 因为干冰中的CO2之间只存在范德华力，而冰中的水分子之间除存在范德华力外，还存在氢键。
2. 下图是水的三种形态结构对比图(虚线为氢键)，试回答下列问题。
(1) 在冰晶体中，每个水分子有几个紧邻的水分子，平均 1 mol 水分子形成多少氢键？
【答案】 在冰晶体中，每个水分子有4个紧邻的水分子。2 mol。
冰的结构
冰融化成水
水变成水蒸气
(2) 冰融化成水体积如何变化？为什么？超过4 ℃时，为何液态水的密度逐渐减小？
【答案】 体积变小。原因是部分氢键断裂，冰的结构解体，水分子间的空隙减小。
液态水超过4 ℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。
(3) 水变成水蒸气主要破坏的作用力是什么？
【答案】 氢键。
1. 卤素单质的熔、沸点随着相对分子质量的递增逐渐升高。
【答案】 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
2. HF的沸点比HCl、HBr、HI的沸点都高。
【答案】 HF分子间存在氢键，其作用力比范德华力强，故HF的沸点高于HCl、HBr、HI的沸点。
活动三：解释分子晶体的部分性质
3. 碘在水中的溶解度远远小于在其四氯化碳中的溶解度。
【答案】 碘是非极性分子，根据“相似相溶”原理，碘易溶于非极性溶剂四氯化碳，而在极性溶剂水中的溶解度不大。
4. 氨气极易溶于水。
【答案】 氨气是极性分子，溶于水后还能与水分子间形成氢键，故氨气极易溶于水。
课 堂 反 馈
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1. 下列物质在固态时均为分子晶体的一组物质是( 　　)
A. CaO、NO、CO B. CCl4、H2O2、He
C. CO2、SO2、NaCl D. CH4、O2、Na2O
【解析】 CaO是由Ca2＋和O2－通过离子键结合形成的离子晶体，NO、CO属于分子晶体，A错误；CCl4、H2O2、He是通过分子间作用力形成的分子晶体，B正确；CO2、SO2是分子晶体，NaCl 是由Na＋和Cl－通过离子键形成的离子晶体，C错误；CH4、O2是分子晶体，Na2O是由Na＋和O2－形成的离子晶体，D错误。
【答案】 B
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2. C60的晶胞结构与干冰相似，每个C60分子周围，距离最近的C60分子的数目为( 　　)
干冰的结构模型(晶胞)
A. 4 B. 12
C. 14 D. 16
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【答案】 B
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3. 下列物质，按沸点由高到低的顺序排列的一组是( 　　)
A. HF、HCl、HBr、HI B. F2、Cl2、Br2、I2
C. H2O、H2S、H2Se、H2Te D. CI4、CBr4、CCl4、CF4
1
【解析】 HCl、HBr、HI的相对分子质量逐渐增大，其沸点逐渐升高，HF分子间存在氢键，沸点最高，A错误；F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量逐渐增大，其沸点逐渐升高，B错误；H2O分子间存在氢键，沸点最高，H2S、H2Se、H2Te的沸点逐渐升高，C错误；CI4、CBr4、CCl4、CF4的晶体都是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，其沸点逐渐降低，D正确。
【答案】 D
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4. 下列可能是分子晶体性质的是( 　　)
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
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【解析】 由阴、阳离子组成的晶体属于离子晶体，A错误；单质硫能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃，单质硫是分子晶体，非极性分子，B正确；熔点为1 400 ℃，可作半导体材料，难溶于水，是硅的性质，硅是共价晶体，C错误；分子晶体的物理性质的特点是熔点低、硬度小，D错误。
【答案】 B
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5. 如图是某无机化合物的二聚分子，该分子中A、B
两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层
都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是( 　　)
A. 该化合物的化学式是Al2Cl6
B. 该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电
C. 该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体
D. 该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键
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【解析】 将二聚分子变成单分子，得BA3，根据两种元素都处于第三周期，可能是PCl3或AlCl3，而在PCl3中所有原子已达稳定结构，不能形成二聚分子，故只可能是AlCl3，该化合物的化学式是Al2Cl6，A正确；该化合物是无机化合物的二聚分子，属于共价化合物，不存在离子键，B错误；该化合物是无机化合物的二聚分子，属于共价化合物，熔、沸点较低，是分子晶体，C正确；Cl与Cl之间没有形成非极性共价键，D正确。
【答案】 B
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6. 卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX′型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下列问题。
(1) 右图是部分卤素单质和XX′型卤素互化物的熔点与其相对分子质量的关系图。它们的熔点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是__________________________
______________。
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相对分子质量越大，分子间
的作用力越强
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(2) 卤素互化物可发生的反应：
H2O＋BrCl===HBrO＋HCl；
KBr＋BrCl===KCl＋Br2。
①写出KI与IBr反应的化学方程式： _______________________。
②若要验证①反应能否发生，请你设计一个简单的实验：_________
_____________________________________________________________。
(3) 试推测ICl的熔点所处的最小范围：_________________________
_____________。
KI＋IBr===KBr＋I2
向反应
物混合液中滴加几滴淀粉溶液，若变蓝，证明能反应，否则不能反应
介于Br2的熔点和IBr的
熔点之间
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【解析】 (1) 卤素单质及XX′型卤素互化物都是双原子分子，组成和结构相似，其相对分子质量越大，范德华力越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。(2) ①类比KBr＋BrCl===KCl＋Br2进行分析。②欲验证反应能否发生，实际上是证明是否有I2生成，根据检验I2的常用试剂为淀粉溶液进行解答。(3) 卤素单质与卤素互化物的熔、沸点取决于相对分子质量，据此分析ICl的相对分子质量的最小范围。
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