第二節(jié)　分子晶體與共價晶體第1課時　分子晶體[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進行分析。一、分子晶體的概念和性質(zhì)1．分子晶體的概念只含分子的晶體，或者分子間以分子間作用力結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。2．分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用3．常見的典型分子晶體(1)所有非金屬氫化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(鹵化氫)等。(2)部分非金屬單質(zhì)：如X2(鹵素單質(zhì))、O2、H2、S8、P4、C60、稀有氣體等。(3)部分非金屬氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。(4)幾乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。(5)絕大多數(shù)有機物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。4．分子晶體的物理性質(zhì)(1)分子晶體熔、沸點較低，硬度很小。(2)分子晶體不導(dǎo)電。(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間作用力(　　)(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵(　　)(3)分子晶體熔化或溶于水均不導(dǎo)電(　　)(4)分子晶體的熔、沸點越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大(　　)(5)水分子間存在著氫鍵，故水分子較穩(wěn)定(　　)(6)NH3極易溶于水的原因一是NH3、H2O均為極性分子，二是NH3和H2O之間形成分子間氫鍵(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√1．下列各組物質(zhì)各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是(　　)A．NH3、HD、C10H18   B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、C60、P2O5   D．CCl4、Na2S、H2O2答案　B解析　分子晶體的構(gòu)成微粒為分子，分子內(nèi)部以共價鍵結(jié)合。HD屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且為化合物，故B正確；C60屬于分子晶體，但為單質(zhì)，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。2．(2019·貴州思南中學(xué)高二月考)醫(yī)院在進行外科手術(shù)時，常用HgCl2稀溶液作為手術(shù)刀的消毒劑，已知HgCl2有如下性質(zhì)：①HgCl2晶體熔點較低；②HgCl2熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電；③HgCl2在水溶液中可發(fā)生微弱電離。下列關(guān)于HgCl2的敘述中正確的是(　　)A．HgCl2晶體屬于分子晶體B．HgCl2屬于離子化合物C．HgCl2屬于電解質(zhì)，且屬于強電解質(zhì)D．HgCl2屬于非電解質(zhì)答案　A解析　由HgCl2的性質(zhì)可知，HgCl2晶體屬于分子晶體，屬于共價化合物，是弱電解質(zhì)。3．下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是(　　)①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2A．①②③④⑤⑥   B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥   D．⑥⑤④③②①答案　C解析　相對分子質(zhì)量越大，分子間的范德華力越大，分子晶體的熔、沸點越高，相對分子質(zhì)量接近的分子，極性越強，熔、沸點越高，故選C。 1.分子晶體的判斷方法(1)依據(jù)物質(zhì)的類別判斷部分非金屬單質(zhì)、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物都是分子晶體。(2)依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。(3)依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態(tài)或固體時均不導(dǎo)電。2．分子晶體熔、沸點高低的判斷(1)組成和結(jié)構(gòu)相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越強，熔、沸點越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。(2)組成和結(jié)構(gòu)不相似的分子晶體(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，如CH3OH＞CH3CH3。(3)含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。(4)對于有機物中的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。(5)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。二、典型的分子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．分子晶體的結(jié)構(gòu)特征 分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力范德華力范德華力和氫鍵空間特點通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子每個分子周圍緊鄰的分子數(shù)小于12個，空間利用率不高舉例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰 2.常見分子晶體的結(jié)構(gòu)分析(1)冰晶體①結(jié)構(gòu)：冰晶體中，水分子間主要通過氫鍵形成晶體。由于氫鍵具有一定的方向性，一個水分子與周圍四個水分子結(jié)合，這四個水分子也按照同樣的規(guī)律再與其他的水分子結(jié)合。這樣，每個O原子周圍都有四個H原子，其中兩個H原子與O原子以共價鍵結(jié)合，另外兩個H原子與O原子以氫鍵結(jié)合，使水分子間構(gòu)成四面體骨架結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)可用下圖表示。②性質(zhì)：由于氫鍵具有方向性，冰晶體中水分子未采取密堆積方式，這種堆積方式使冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨梢簯B(tài)水時，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4 ℃時，分子間距離加大，密度逐漸減小。(2)干冰①結(jié)構(gòu)：固態(tài)CO2稱為干冰，干冰也是分子晶體。CO2分子內(nèi)存在C==O共價鍵，分子間存在范德華力，CO2的晶胞呈面心立方體形，立方體的每個頂角有一個CO2分子，每個面上也有一個CO2分子。每個CO2分子與12個CO2分子等距離相鄰(在三個互相垂直的平面上各4個或互相平行的三層上，每層上各4個)(如圖所示)。　②性質(zhì)：干冰的外觀很像冰，硬度也跟冰相似，熔點卻比冰低得多，在常壓下極易升華，在工業(yè)上廣泛用作制冷劑；由于干冰中的CO2之間只存在范德華力不存在氫鍵，密度比冰的高。(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體(　　)(2)干冰比冰的熔點低很多，常壓下易升華(　　)(3)干冰晶體中只存在范德華力不存在氫鍵，一個分子周圍有12個緊鄰的分子(　　)(4)冰晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的分子；1 mol冰中含有1 mol氫鍵(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×1．硫化氫和水分子結(jié)構(gòu)相似，但硫化氫晶體中，一個硫化氫分子周圍有12個緊鄰的分子，而冰中一個水分子周圍只有4個緊鄰分子，為什么？提示　硫化氫晶體中只存在范德華力，屬于分子密堆積，而冰中主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引。2．如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(1)通過觀察分析，有________種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質(zhì)點，設(shè)晶胞邊長為a pm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為________ pm。(2)其密度ρ為________(1 pm＝10－10 cm)。答案　(1)4　a　(2) g·cm－3解析　頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個緊鄰CO2分子的距離為面對角線的一半。ρ＝＝ g·cm－3。1．下列物質(zhì)固態(tài)時，一定是分子晶體的是(　　)A．酸性氧化物   B．非金屬單質(zhì)C．堿性氧化物   D．含氧酸答案　D2．水的沸點為100 ℃，硫化氫的分子結(jié)構(gòu)跟水相似，但它的沸點卻很低，是－60.7 ℃，引起這種差異的主要原因是(　　)A．范德華力   B．共價鍵C．氫鍵   D．相對分子質(zhì)量答案　C解析　水和H2S的結(jié)構(gòu)相似，二者形成的晶體也都是分子晶體。但由于水分子間存在氫鍵，所以導(dǎo)致水的沸點高于H2S的沸點。3．干冰熔點很低是由于(　　)A．CO2是非極性分子   B．C==O的鍵能很小C．CO2化學(xué)性質(zhì)不活潑   D．CO2分子間的作用力較弱答案　D解析　干冰是分子晶體，分子晶體的相對分子質(zhì)量越小，分子間的作用力越弱，熔、沸點越低，所以干冰熔點很低是由于CO2分子間的作用力較弱，與鍵能、化學(xué)性質(zhì)等無關(guān)。4．干冰氣化時，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是(　　)A．分子內(nèi)共價鍵   B．分子間作用力C．分子的性質(zhì)   D．分子間的氫鍵答案　B解析　干冰是分子晶體，分子間存在分子間作用力，不存在氫鍵，分子氣化時破壞分子間作用力，分子內(nèi)原子間共價鍵沒有被破壞，所以分子的性質(zhì)不發(fā)生改變。5．下列屬于分子晶體的一組物質(zhì)是(　　)A．CaO、NO、CO   B．CCl4、H2O、HeC．CO2、SO2、NaCl  D．CH4、O2、Na2O答案　B6．下列有關(guān)分子晶體熔點高低的敘述中，正確的是(　　)A．氯氣>碘單質(zhì)B．四氯化硅>四氟化硅C．NH3<PH3D．異戊烷>正戊烷答案　B解析　碘常溫下為固體，氯氣為氣體，碘的熔點較高，A錯誤；四氯化硅、四氟化硅對應(yīng)的晶體都為分子晶體，四氯化硅的相對分子質(zhì)量大，熔點較高，B正確；氨分子間存在氫鍵，熔點較高，C錯誤；同分異構(gòu)體中，含有的支鏈越多，熔點越低，D錯誤。7．自從英國化學(xué)家巴特列(N.Bartlett)首次合成了第一種稀有氣體的化合物XePtF6以來，人們又相繼發(fā)現(xiàn)了氙的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。巴特列為開拓稀有氣體化學(xué)作出了歷史性貢獻。(1)請根據(jù)XeF4的結(jié)構(gòu)示意圖(圖1)判斷這個分子是極性分子還是非極性分子？________。(2)XeF2晶體是一種無色晶體，圖2為它的晶胞結(jié)構(gòu)圖。XeF2晶體屬于哪種類型的晶體？________。答案　(1)非極性分子　(2)分子晶體解析　(1)XeF4分子中含有Xe—F極性鍵，由于XeF4分子是平面正方形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對稱，所以XeF4分子為非極性分子。(2)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知，XeF2晶體是由分子構(gòu)成的，是分子晶體。

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第二節(jié) 分子晶體與共價晶體

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