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第3章第3节原子晶体与分子晶体,第2课时分子晶体,1.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,一、分子晶体的结构与性质,基础知识导学,答案,分子间作用力,1.概念与物理性质,分子,分子间作用力,较弱的分子间作用力,分子间作用力,较低,较小,较强,强,高,答案,2.分子晶体与物质的类别,非金属氢化物,非金属单质,非金属氧化物,酸,有机物的晶体,答案,3.微粒堆积方式,密堆积,密堆积,答案,议一议所有分子晶体中是否均存在化学键？,答案不是。绝大多数分子晶体的微粒内部都存在化学键，如N2、H2O、SO2等分子内部都有共价键，而稀有气体为单原子分子，分子内部无化学键，分子之间以范德华力结合，所以并非所有分子晶体的分子内部都存在化学键。,二、典型分子晶体的结构分析,答案,1.碘晶体,(1)碘晶体的晶胞是一个长方体，在它的各有1个I2分子，每个晶胞中有_个I2分子。(2)I2分子之间以结合。,每个顶点和面心上,4,范德华力,答案,2.干冰晶体,(1)干冰晶胞是结构，在它的各有1个CO2分子，每个晶胞中有个CO2分子。(2)每个CO2分子周围距离最近且相等的CO2分子有个。(3)干冰晶体中分子之间通过相结合，熔化时分子内的化学键_。,面心立方,每个顶点和面心上,4,12,范德华力,不断裂,答案,3.冰晶体,(1)水分子之间的主要作用力是，当然也存在。(2)有方向性，它的存在迫使在的每个水分子与_方向的个相邻水分子互相吸引。,氢键,范德华力,四面体中心,四面体,顶角,氢键,4,答案,议一议1.为什么液态水变为冰时，体积膨胀，密度减小？,答案冰晶体中主要是水分子依靠氢键而形成的，因氢键具有一定的方向性，使水分子间的间距比较大，有很大空隙，比较松散。所以水结成冰后，体积膨胀，密度减小。,2.干冰和碘易升华的原因是什么？乙醇与甲醚的相对分子质量相等，为什么乙醇的沸点高于甲醚？,答案碘和干冰的分子间以较弱的范德华力结合；乙醇分子间存在氢键，分子间作用力强，甲醚分子间不存在氢键，分子间作用力弱，所以乙醇的沸点高于甲醚。,答案,三、石墨晶体,层状,六边,大,sp2,120,范德华力,答案,共价键,范德华力,金属键,混合键型,高,易,答案,答案石墨晶体为层状结构，同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构，CC键的键长比金刚石中CC键的键长短，键能大，所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨沿层的平行方向能导电。,议一议1.石墨晶体不属于原子晶体，但石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨晶体为什么具有导电性？,返回,答案,2.石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的C原子数和CC键数各是多少？每一层中碳原子数与CC键数之比为多少？,答案2323石墨层状结构中每个C原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个C原子，所以每个正六边形占有C原子数目为62个。每个CC键为2个正六边形所共用，所以平均每个正六边形拥有3个CC键。所以每一层中碳原子数与CC键数之比为23。,一、四种晶体类型的比较,重点难点探究,1.四种晶体类型的结构与性质,2.晶体类型的判断方法(1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断原子晶体：原子共价键；分子晶体：分子分子间作用力；离子晶体：离子离子键；金属晶体：金属阳离子和自由电子金属键。,(2)依据物质的分类判断常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等；分子晶体：大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)；离子晶体：金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类；金属晶体：金属单质与合金。,(3)依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度；原子晶体熔点很高，常在1000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有少数熔点很低。,(4)依据导电性判断原子晶体：一般不导电；,分子晶体：,若不是电解质：固态、液态不导电、溶于水(不反应)不导电若是电解质：固态、液态不导电，溶于水导电,离子晶体：固态不导电，熔融或溶于水导电；金属晶体：固态或熔融均导电。(5)依据硬度和机械性能判断原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；离子晶体硬度较大或较硬、脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。,关键提醒,并不是所有的分子晶体中都有化学键。如稀有气体晶体的构成微粒是单原子分子，不存在化学键。在分子晶体中，分子内原子间以共价键结合(稀有气体除外)，相邻分子间靠分子间作用力结合。,解析答案,例1下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的是_。,解析分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。所有在常温下呈气态、液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。M的熔点高，肯定不是分子晶体；N是金属钠的性质；其余X、Y、Z、W均为分子晶体。,答案X、Y、Z、W,变式训练1下列数据对应物质的熔点，据此作出下列判断中错误的是(),解析答案,A.铝的化合物的晶体中有离子晶体B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体,解析由表可知：AlCl3、BCl3、CO2是共价化合物且形成分子晶体；SiO2是原子晶体；其他是离子晶体。,答案B,解题反思,利用各类晶体的特征性质可以推断晶体的类型。,二、晶体熔、沸点的比较,1.不同类型晶体熔、沸点的比较一般来说，原子晶体离子晶体分子晶体；金属晶体(除少数外)分子晶体。金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯、镓等。2.同种类型晶体熔、沸点的比较(1)原子晶体一般来说，对结构相似的原子晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石二氧化硅碳化硅晶体硅。,(2)分子晶体组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2Br2Cl2F2；SnH4GeH4SiH4CH4。组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CON2。同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷异戊烷新戊烷。若分子间存在氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HFHI；NH3PH3；H2OH2Te。,(3)离子晶体一般来说，离子所带的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点就越高。如NaClCsCl；MgOMgCl2。(4)金属晶体金属阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，其金属键越强，金属熔、沸点越高。如AlMgNa。,(1)某些离子晶体的熔点高于某些原子晶体的熔点。如MgO(2800)SiO2(1713)。(2)某些分子晶体的熔点高于某些金属晶体的熔点。如碱金属熔点较低。(3)个别金属的熔点高于某些原子晶体的熔点。如钨(3410)SiO2(1713)。(4)合金的熔点一般低于成分金属的熔点。,关键提醒,解析答案,例2参考下表中物质的熔点，回答有关问题。,(1)钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点与卤离子及碱金属离子的_有关，随着_的增大，熔点依次降低。(2)硅的卤化物熔点及硅、锗、锡、铅的氯化物的熔点与_有关，随着_的增大，_增大，故熔、沸点依次升高。(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高得多，这与_有关，因为一般_比_熔点高。,解析分析表中物质及熔点规律，将物质晶体类型合理分类，由同类晶型熔点变化趋势发现影响物质熔点高低的规律。,答案(1)半径半径(2)相对分子质量相对分子质量分子间作用力(3)晶体类型离子晶体分子晶体,解题反思,晶体熔、沸点比较的两个“首先”(1)晶体熔、沸点比较时应先分析晶体类型。(2)分子晶体熔、沸点比较时应先判断分子间是否存在氢键。,变式训练2Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点见下表：,解析答案,(1)解释表中氟化物熔点差异的原因：_。,解析先比较不同类型晶体的熔点，NaF、MgF2为离子晶体，离子间以离子键结合，离子键作用强，SiF4固态时为分子晶体，分子间以范德华力结合，范德华力较弱，故NaF和MgF2的熔点都高于SiF4。,NaF与MgF2为离子晶体，SiF4为分子晶体，所以NaF与MgF2远比SiF4的熔点要高,解析答案,_。,解析再比较相同类型晶体的熔点。Na的半径比Mg2半径大，Na所带电荷数小于Mg2，所以MgF2的离子键比NaF的离子键强度大，MgF2熔点高于NaF熔点。,因为Mg2的半径小于Na的半径且Mg2所带电荷数多，所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度，故MaF2的熔点大于NaF,(2)硅在一定条件下可以与Cl2反应生成SiCl4，试判断SiCl4的沸点比CCl4的_(填“高”或“低”)，理由是_。,解析SiCl4和CCl4组成、结构相似，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，SiCl4的分子间作用力大于CCl4的分子间作用力，故SiCl4的熔点高于CCl4的熔点。,SiCl4的相对分子质量比CCl4的大，,高,范德华力大，因此沸点高,返回,解析答案,1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()A.分子内均存在共价键B.分子间一定存在范德华力C.分子间一定存在氢键D.其结构一定为分子密堆积,随堂达标检测,1,2,3,解析答案,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，所以D选项也是错误的。,答案B,2.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()A.SiCl4晶体是分子晶体B.常温、常压下SiCl4是气体C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D.SiCl4的熔点高于CCl4,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力大，熔、沸点比CCl4高。在常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与CCl4的结构相似，也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。,答案B,3.下列说法中正确的是()A.C60汽化和I2升华克服的作用力不相同B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近C.NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键D.常温下TiCl4是无色透明液体，熔点23.2，沸点136.2，所以TiCl4属于分子晶体,D,解析答案,解析C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高。,1,2,3,4,5,6,4.下列物质的熔点高低顺序，正确的是()A.金刚石晶体硅碳化硅B.KNaLiC.NaBrNaClNaFD.CI4CBr4CCl4CH4,D,解析答案,解析A项，键能：CCCSiSiSi，故熔点：金刚石碳化硅晶体硅；B项，金属键：LiNaK，故熔点：LiNaK；C项，晶格能：NaFNaClNaBr，故熔点：NaFNaClNaBr；D项，相对分子质量：CI4CBr4CCl4CH4，故熔点：CI4CBr4CCl4CH4。,1,2,3,4,5,6,5.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是()A.N60易溶于水B.N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度C.N60的熔点高于N2D.N60的稳定性比N2强,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,解析C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此A、B项错误，C项正确；N2分子以NN结合，N60分子中只存在NN，而NN比NN牢固得多，所以D项错误。,答案C,6.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：,解析答案,1,2,3,4,5,6,回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。,解析金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形成的，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互为同素异形体。,同素异形体,(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。,sp3,sp2,(3)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合键型晶体。,分子,混合键型,(4)石墨晶体中，层内CC键的键长为142pm，而金刚石中CC键的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在CC间的_共价键，而石墨层内的CC间不仅存在_共价键，还有_键。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析在金刚石中只存在CC间的键；石墨层内的CC间不仅存在键，还存在键。,(5)C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为_g(用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。,解析答案,1,2,3,4,5,6,解析C60晶体为面心立方结构，所以每个C60晶胞有4个C60分子，所以一个C60晶胞质量。,(6)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。,解析答案,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,返回,(7)硅晶体的结构跟金刚石相似，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_NA个(NA为阿伏加德罗常数的值),解析答案,解析由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键，故每个碳原子相当于形成(4)个单键，则1mol硅中可形成2molSiSi单键。,1,2,3,4,5,6,2,
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