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第三章
第二节 分子晶体与共价晶体
0
第1课时
组成相似
干冰 石英
样品
熔点
沸点
思考：干冰、石英的熔沸点为何相差如此之大？
新课引入
想一想
如何解释：
组成相似的干冰和石英晶体的熔点等物理性质有如此大的差异？
需要从微观角度认识
构成晶体的微粒及微粒间的作用力
观察与思考
各类晶体的物理性质
晶体 氯化钠 干冰 金刚石 二氧化硅 氯化钡 白磷
熔点/℃ 801 －78.5 3500 1732 1560 44.1
硬度 较硬 较软 很硬 硬而脆 较硬 软
晶体 导电性 不导电 不导电 不导电 不导电 不导电 不导电
熔融 导电性 导电 不导电 不导电 不导电 导电 不导电
构成 微粒
哪些晶体可归为一类？
离子
分子
原子
原子
离子
分子
观察与思考
构成微粒：
微粒内作用：
微粒间作用：
观察下图，找出干冰、I2 、冰三种晶体结构的共同点。
分子
共价键
分子间作用力
干冰
(CO2)
碘
(I2)
冰
(H2O)
一、分子晶体
只含分子的晶体
1.概念：
2.构成微粒：
分子
提醒：
由于分子晶体的构成微粒是分子，所以只有分子晶体的化学式是分子式。
3.相互作用力：
分子内：
分子间：
共价键
分子间作用力
氢键
范德华力
思考
1.干冰熔化时破坏什么作用力？发生的什么变化 干冰熔化时有没有破坏碳氧原子间共价键？
分子间作用力
2.推测分子晶体的熔点是高还是低？
思考
4.分子晶体在固态和熔融状态下是否能够导电？
3.根据干冰和碘晶体结构特点分析干冰、碘易升华的原因？
思考
3.滑冰时，冰面上常常容易留下划痕，这说明冰晶体的硬度较大还是较小？
硬度小
分子间作用力较弱，容易被克服
一、分子晶体
只含分子的晶体
1.概念：
2.构成微粒：
分子
3.相互作用力：
分子内：
分子间：
共价键
分子间作用力
氢键
范德华力
4.物理性质：
熔沸点较低
硬度较小
熔融不导电
溶解性一般符合“相似相溶”规律
一、分子晶体
5.典型的分子晶体：
① 所有的非金属氢化物：
H2O、H2S、NH3、
HCl、CH4 等；
②部分非金属单质：
卤素单质X2 、硫、
N2、白磷P4、稀有气体、C60 等；
④稀有气体
⑤ 几乎所有的酸
⑥绝大多数有机物
⑦少数盐：AlCl3、FeCl3
③部分非金属氧化物：
CO2、P4O6、P4O10、
SO2等；
【注意】
金刚石不是分子晶体
【注意】
二氧化硅不是分子晶体
思考
在分子晶体中，分子间的作用力不同时会对分子结构产生什么影响呢？
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
把晶胞中的每个CO2看成是一个质点
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
1
a
x
y
z
a
距离为a
距离为？
思考
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
1
x
y
z
2
3
4
每个CO2周围有多少个紧密相邻的CO2？
x
y
z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12个
一、分子晶体
6.结构特点：
（1）只有范德华力(无方向性、饱和性)，无分子间氢键——分子密堆积
每个分子周围有12个紧邻的分子，如：C60、干冰 、I2、O2;
C60的晶胞
干冰晶胞
一、分子晶体
6.结构特点：
（2）有分子间氢键——不具有分子密堆积特征，如：HF 、冰、NH3
冰中１个水分子周围有４个水分子
冰的结构
氢键具有方向性
分
子
的
非
堆
积
思考
根据冰晶体的结构模型每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？
水分子之间的主要作用力是氢键(当然也存在范德华力)，尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫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。
冰中一个水分子周围有4个水分子
思考
分子非密堆积
冰的结构
冰的结构
冰晶体中，每个水分子周围有4个紧邻的水分子？
和干冰晶体不一样的原因是什么？
水分子间存在氢键，
氢键具有方向性和饱和性
每个水分子都与4个相邻的水分子相互吸引，构成四面体
冰晶体中1 mol H2O最多有多少mol 氢键？
4×1/2＝2
思考
冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，破坏了部分氢键，水分子间的空隙减小，密度反而增大。
为什么冰刚刚融化时，密度变大？
思考
0-4℃：温度升高，部分氢键断裂，分子间隙减小
超过4℃：温度升高，分子热运动加快，分子距离加大
0-4℃：密度随温度升高而增大
超过4℃：密度随温度升高而减小
为什么冰刚刚融化时，密度变大？
一、分子晶体
分子晶体的结构特征
分子密堆积 分子非密堆积
微粒间作用力
空间特点 通常每个分子周围 有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子数
小于12个，空间利用率不高
举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德华力
范德华力和氢键
归纳小结：
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考与讨论
范德华力
范德华力和氢键
1.硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？
H2S：分子间只有范德华力，无饱和性与方向性，形成分子密堆积。
冰：分子间存在氢键，具有方向性，形成分子非密堆积。
思考与讨论
2.干冰和冰的外观相似、硬度接近，M(CO2) > M(H2O)，为什么干冰的熔点比冰的低得多，且密度比冰的高？
干冰晶胞
密堆积
冰的结构
非密堆积
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。水存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。
【资料卡片】P80
二氧化碳与镁的反应：
2Mg+CO2
【资料卡片】P80
2Mg+CO2
2MgO + C
现象：
镁粉继续燃烧，发出耀眼的白光，生成白色和黑色的固体
块状的干冰与镁粉接触面积不大，为什么镁粉可以继续燃烧呢？
干冰易升华
总结1：分子晶体的判断方法
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、绝大多数有机物都是分子晶体。
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。
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。
2.依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断
3.依据物质的性质判断
1.依据物质的类别判断
总结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，范德华力越强，熔、沸点越高。
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。
3.含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高。
示例：I2＞Br2＞Cl2＞F2
示例：CH3OH＞CH3CH3
示例： H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S
HI＞HBr＞HCl
总结2：分子晶体熔、沸点高低的判断
4.对于有机物中的同分异构体，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中碳原子数的增加，熔、沸点升高。
示例： C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH
示例：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
CH3—CH—CH2—CH3
CH3
—
CH3—C—CH3
CH3
—
CH3
—
＞
＞
【科学·技术·社会】P80
天然气水合物—可燃冰 一种潜在的能源
20 世纪末，科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物晶体，这种晶体的主要成分是甲烷，因而又称甲烷水合物，它的外形像冰，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”。
【科学·技术·社会】P80
天然气在水合物晶体中，装在以氢键相连的几个水分子构成的笼中，因而又称笼状化合物。天然气水合物晶体中的水分子笼也是多种多样的，它们是一类笼状的分子晶体。
天然气水合物—可燃冰 一种潜在的能源
【科学·技术·社会】P80
天然气水合物—可燃冰 一种潜在的能源
课堂小结
分子晶体
典型的分子晶体的结构和性质
概念
分子密堆积
分子非密堆积
性质
分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用
　分子晶体与共价晶体
随堂练习
1.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
B
2.医院在进行外科手术时，常用HgCl2稀溶液作为手术刀的消毒剂，已知HgCl2有如下性质：①HgCl2晶体熔点较低；②HgCl2熔融状态下不导电；③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于HgCl2的叙述中正确的是( )
A.HgCl2晶体属于分子晶体
B.HgCl2属于离子化合物
C.HgCl2属于电解质，且属于强电解质
D.HgCl2属于非电解质
A
随堂练习
3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是( )
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
4.下列关于分子晶体的说法不正确的是
A．分子晶体中含有分子
B．固态或熔融态时均能导电
C．分子间以分子间作用力相结合
D．熔、沸点一般比较低
B
随堂练习
5.单质碘的熔、沸点较低，其原因是
A．碘的非金属性较弱
B．碘分子中键能较小
C．固态碘单质中碘分子间以范德华力结合
D．I-I 共价键的键长较长
C
6.干冰(CO2)的晶胞结构如下图所示。下列说法不正确的是
A．干冰晶体属于分子晶体
B．干冰晶胞中，含有4个CO2分子
C．干冰晶体中，每个CO2周围等距且紧邻的CO2有6个
D．干冰晶体中CO2分子间作用力较小，常压下易升华
C

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