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第三章 晶體結構與性質
第二節　分子晶體與共價晶體
第一課時 分子晶體
二氧化硅
碳和硅為同主族元素,它們對應的氧化物CO2和SiO2的物理性質相似嗎？為什么
CO2（干冰）
1. 知道分子晶體的概念、結構特點及常見的分子晶體。
2. 認識分子晶體中微粒及其微粒間的相互作用。
3.借助冰、干冰等模型認識分子晶體的結構特點及物理特性。
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成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質的影響。（宏觀辨識與微觀探析）
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，并能利用均攤法對晶胞進行分析。（證據推理與模型認知）
1.分子晶體的概念
只含分子的晶體叫做分子晶體。如：I2、H2O、NH3、H3PO4、萘等在固態時都是分子晶體。
2.構成分子晶體的微粒
3.分子晶體中微粒間的作用
分子晶體中相鄰的分子間以分子間作用力相互吸引，
原子間通常以共價鍵結合。
分子
一、分子晶體
物質種類 實例
所有非金屬氫化物 H2O、NH3、CH4等
部分非金屬單質 鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分非金屬氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等
幾乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4等
絕大多數有機物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4、分子晶體與物質的類別
微粒間作用力
空間特點
舉例
分子密堆積
分子非密堆積
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
數小于12，空間利用率低
范德華力
范德華力和氫鍵
C60、干冰、I2、O2
HF、NH3、冰
5.分子晶體的常見堆積方式：
為什么水在4℃時的密度最大？
氫鍵的存在迫使在四面體中心的水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大。超過4℃時，由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度逐漸減小，所以4℃時水的密度最大。
結合表格和已有知識,分析:分子晶體有哪些物理特性？為什么
【思考討論】
(1)分子晶體具有較低的熔、沸點和較小的硬度。
分子晶體熔化時要破壞分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔、沸點一般較低，部分分子晶體易升華(如干冰、碘、紅磷、萘等)，且硬度較小。
(2)一般分子晶體不導電。
分子晶體在固態和熔融狀態下均不存在自由移動的離子或自由電子，因而分子晶體在固態和熔融狀態下都不能導電。有些分子晶體的水溶液能導電，如HI、乙酸等。
6.分子晶體的物理特性：
(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規律，即極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。如：H2O是極性溶劑，SO2、H2S、HBr等都是極性分子，它們在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非極性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非極性溶劑，則Br2、I2等非極性分子易溶于其中，而水則不溶于苯和CCl4中。
二、兩種典型的分子晶體的組成和結構
1．干冰
干冰的晶體結構在干冰晶體中，CO2分子在范德華力作用下，以密堆積方式排列而成：8個CO2分子分別位于立方體的8個頂點，6個CO2分子位于立方體的6個面心。每個CO2分子周圍，離該分子最近且距離相等的CO2分子共12個，分別分布于3個相互垂直的平面上，每個平面上有4個。
（1）干冰中的CO2分子間只存在 ，不存在 。
（2）每個晶胞中均攤 個CO2分子,含有 個原子。
（3）每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數為 個。
（4）干冰在常壓下極易 ，在工業上廣泛用作制冷劑。
范德華力
氫鍵
4
12
12
升華
2．冰
冰晶體的結構由于水分子中O原子采取sp3雜化，因此成鍵電子對與孤對電子之間有特定的伸展方向，所以分子間氫鍵的形成也有特定的方向和數目。每個H2O分子只能通過氫鍵與4個H2O直接相鄰排列。冰晶體中每個水分子均在氫鍵的作用下形成以它為中心其他4個水分子為頂點的變形四面體結構。
冰的結構模型
①水分子之間的作用力有 ，但主要是 。
②由于氫鍵具有 ，使四面體中心的每個水分子與四面體頂點 的 個相鄰的水分子相互吸引。
③冰的硬度和干冰相似，而熔點比干冰的熔點 。
范德華力、氫鍵
氫鍵
方向性
4
高
觀察下圖冰和干冰的晶體結構,回答下列問題:
(1)為什么干冰的熔點比冰低而密度卻比冰大
(2)干冰升華過程中破壞共價鍵嗎
【及時鞏固】
(1)為什么干冰的熔點比冰低而密度卻比冰大
提示:冰中水分子間除了范德華力外還有氫鍵作用,而干冰中CO2分子間只有范德華力,所以冰的熔點比干冰高。由于水分子間形成的氫鍵具有方向性,導致冰晶體不具有分子密堆積特征,晶體中有較大的空隙,所以相同狀況下冰的密度較小。由于干冰中CO2分子采取密堆積方式形成晶體,所以干冰的密度較大。
(2)干冰升華過程中破壞共價鍵嗎
提示:干冰升華過程中只破壞范德華力,不破壞共價鍵。
從下圖中能得到什么信息？
如何解釋同主族元素所對應的簡單氫化物的沸點變化規律？
【思考討論】
（1）分子晶體熔、沸點的特點：
三、分子晶體熔沸點的特點及比較
熔、沸點均較低，有些分子晶體具有易揮發、升華的性質。
（2）分子晶體熔、沸點高低的判斷方法：
①組成和結構相似的物質，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越大，熔沸點越高。如：O2>N2，HI>HBr>HCl。
②相對分子質量相等或相近，極性分子的范德華力大，熔沸點高。
如:CO>N2
③含有分子間氫鍵的分子晶體，熔沸點較高。
如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3
⑤在烷烴的同分異構體中，一般來說，支鏈數越多，熔沸點越低。如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷；
芳香烴及其衍生物苯環上的同分異構體一般按照“鄰位>間位>對位”的順序
④烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨分子中碳原子數的增加,熔、沸點升高，如C2H6> CH4, C2H5CI>CH3CI, CH3COOH> HCOOH。
①看是否含有氫鍵
有分子間氫鍵的熔沸點高
都有分子間氫鍵，看氫鍵的個數，個數越多熔沸點越高
②比較范德華力
組成和結構相似，相對分子質量越大，熔沸點越高
③比較分子極性
相對分子質量相近，分子極性越大，熔沸點越高。
④同分異構體的支鏈越多，熔、沸點越低。
【小結】
四、分子晶體的判斷方法
(1)依據物質的類別判斷,部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、幾乎所有的酸、絕大多數有機物的晶體都是分子晶體。
(2)依據組成晶體的粒子及粒子間作用判斷,組成分子晶體的粒子是分子，粒子間作用是分子間作用力。
(3)依據物質的性質判斷,分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態或固體時均不導電。
分子晶體
構成粒子：分子
粒子間作用力：分子間作用力
典型的晶體：冰、干冰、I2、S8、稀有氣體（固態）、
P4、C60
晶體特征：熔、沸點低，熔融狀態不導電，熔融時
不破壞共價鍵
結構特征：存在分子，分子內原子之間形成共價鍵，
個別分子晶體中無共價鍵
C
1.下列分子晶體：①H2O ②HCl ③HBr ④HI ⑤CO ⑥N2 ⑦H2
熔、沸點由高到底的順序是（ ）
A.①②③④⑤⑥⑦ B.④③②①⑤⑥⑦
C.①④③②⑤⑥⑦ D.⑦⑥⑤④③②①
2、HgCl2的稀溶液可作手術刀的消毒劑，已知其熔點
是227℃，熔融狀態的HgCl2不能導電，HgCl2的稀溶液
有弱的導電能力，由下列關于HgCl2(s)的敘述中正確的
是（ ）
①屬于分子晶體； ②屬于離子化合物；
③屬于非電解質； ④屬于弱電解質。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
B
3、四氯化硅的結構和四氯化碳類似，對其性質的推斷，正確的是（ ）
① 四氯化碳晶體是分子晶體；
② 通常情況下為液態；
③熔點高于四氯化碳；
④屬于正四面體的分子構型。
A. ①③ B.①② C. ③④ D. 全部
D
4、HCl、HBr、HI 三種物質從左至右穩定性和沸點如何變化？
遞減
氣態氫化物穩定性：
沸點：
遞增
決定因素：共價鍵鍵能
決定因素：分子間作用力
5、冰醋酸固體中不存在的作用力是（ ）
A、離子鍵 B、極性鍵
C、非極性鍵 D、范德華力
A
6、以下晶體中哪些屬于分子晶體？
S、 H2SO4、 C60、 尿素、 He 、
NH3、 SiO2、 SO2、 P4O6、 P、
Cl2、 C(金剛石)、 H2S、 冰醋酸
判斷標準----只含分子
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