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第三章
第二節 分子晶體與共價晶體
0
第1課時
組成相似
干冰 石英
樣品
熔點
沸點
思考：干冰、石英的熔沸點為何相差如此之大？
新課引入
想一想
如何解釋：
組成相似的干冰和石英晶體的熔點等物理性質有如此大的差異？
需要從微觀角度認識
構成晶體的微粒及微粒間的作用力
觀察與思考
各類晶體的物理性質
晶體 氯化鈉 干冰 金剛石 二氧化硅 氯化鋇 白磷
熔點/℃ 801 －78.5 3500 1732 1560 44.1
硬度 較硬 較軟 很硬 硬而脆 較硬 軟
晶體 導電性 不導電 不導電 不導電 不導電 不導電 不導電
熔融 導電性 導電 不導電 不導電 不導電 導電 不導電
構成 微粒
哪些晶體可歸為一類？
離子
分子
原子
原子
離子
分子
觀察與思考
構成微粒：
微粒內作用：
微粒間作用：
觀察下圖，找出干冰、I2 、冰三種晶體結構的共同點。
分子
共價鍵
分子間作用力
干冰
(CO2)
碘
(I2)
冰
(H2O)
一、分子晶體
只含分子的晶體
1.概念：
2.構成微粒：
分子
提醒：
由于分子晶體的構成微粒是分子，所以只有分子晶體的化學式是分子式。
3.相互作用力：
分子內：
分子間：
共價鍵
分子間作用力
氫鍵
范德華力
思考
1.干冰熔化時破壞什么作用力？發生的什么變化 干冰熔化時有沒有破壞碳氧原子間共價鍵？
分子間作用力
2.推測分子晶體的熔點是高還是低？
思考
4.分子晶體在固態和熔融狀態下是否能夠導電？
3.根據干冰和碘晶體結構特點分析干冰、碘易升華的原因？
思考
3.滑冰時，冰面上常常容易留下劃痕，這說明冰晶體的硬度較大還是較小？
硬度小
分子間作用力較弱，容易被克服
一、分子晶體
只含分子的晶體
1.概念：
2.構成微粒：
分子
3.相互作用力：
分子內：
分子間：
共價鍵
分子間作用力
氫鍵
范德華力
4.物理性質：
熔沸點較低
硬度較小
熔融不導電
溶解性一般符合“相似相溶”規律
一、分子晶體
5.典型的分子晶體：
① 所有的非金屬氫化物：
H2O、H2S、NH3、
HCl、CH4 等；
②部分非金屬單質：
鹵素單質X2 、硫、
N2、白磷P4、稀有氣體、C60 等；
④稀有氣體
⑤ 幾乎所有的酸
⑥絕大多數有機物
⑦少數鹽：AlCl3、FeCl3
③部分非金屬氧化物：
CO2、P4O6、P4O10、
SO2等；
【注意】
金剛石不是分子晶體
【注意】
二氧化硅不是分子晶體
思考
在分子晶體中，分子間的作用力不同時會對分子結構產生什么影響呢？
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
把晶胞中的每個CO2看成是一個質點
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
1
a
x
y
z
a
距離為a
距離為？
思考
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
1
x
y
z
2
3
4
每個CO2周圍有多少個緊密相鄰的CO2？
x
y
z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12個
一、分子晶體
6.結構特點：
（1）只有范德華力(無方向性、飽和性)，無分子間氫鍵——分子密堆積
每個分子周圍有12個緊鄰的分子，如：C60、干冰 、I2、O2;
C60的晶胞
干冰晶胞
一、分子晶體
6.結構特點：
（2）有分子間氫鍵——不具有分子密堆積特征，如：HF 、冰、NH3
冰中１個水分子周圍有４個水分子
冰的結構
氫鍵具有方向性
分
子
的
非
堆
積
思考
根據冰晶體的結構模型每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
水分子之間的主要作用力是氫鍵(當然也存在范德華力)，盡管氫鍵比共價鍵弱得多，不屬于化學鍵，卻跟共價鍵一樣具有方向性，即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。
冰中一個水分子周圍有4個水分子
思考
分子非密堆積
冰的結構
冰的結構
冰晶體中，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子？
和干冰晶體不一樣的原因是什么？
水分子間存在氫鍵，
氫鍵具有方向性和飽和性
每個水分子都與4個相鄰的水分子相互吸引，構成四面體
冰晶體中1 mol H2O最多有多少mol 氫鍵？
4×1/2＝2
思考
冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水的小。當冰剛剛融化為液態水時，熱運動使冰的結構部分解體，破壞了部分氫鍵，水分子間的空隙減小，密度反而增大。
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
思考
0-4℃：溫度升高，部分氫鍵斷裂，分子間隙減小
超過4℃：溫度升高，分子熱運動加快，分子距離加大
0-4℃：密度隨溫度升高而增大
超過4℃：密度隨溫度升高而減小
為什么冰剛剛融化時，密度變大？
一、分子晶體
分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力
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
小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德華力
范德華力和氫鍵
歸納小結：
干冰
(CO2)
冰
(H2O)
思考與討論
范德華力
范德華力和氫鍵
1.硫化氫和水分子結構相似，但硫化氫晶體中，一個硫化氫分子周圍有12個緊鄰分子，而冰中一個水分子周圍只有4個緊鄰分子，為什么？
H2S：分子間只有范德華力，無飽和性與方向性，形成分子密堆積。
冰：分子間存在氫鍵，具有方向性，形成分子非密堆積。
思考與討論
2.干冰和冰的外觀相似、硬度接近，M(CO2) > M(H2O)，為什么干冰的熔點比冰的低得多，且密度比冰的高？
干冰晶胞
密堆積
冰的結構
非密堆積
由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰分子，密度比冰的高。水存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力，干冰的熔沸點比冰低。
【資料卡片】P80
二氧化碳與鎂的反應：
2Mg+CO2
【資料卡片】P80
2Mg+CO2
2MgO + C
現象：
鎂粉繼續燃燒，發出耀眼的白光，生成白色和黑色的固體
塊狀的干冰與鎂粉接觸面積不大，為什么鎂粉可以繼續燃燒呢？
干冰易升華
總結1：分子晶體的判斷方法
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、絕大多數有機物都是分子晶體。
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。
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。
2.依據組成晶體的粒子及粒子間作用判斷
3.依據物質的性質判斷
1.依據物質的類別判斷
總結2：分子晶體熔、沸點高低的判斷
1.組成和結構相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越強，熔、沸點越高。
2.組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高。
3.含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高。
示例：I2＞Br2＞Cl2＞F2
示例：CH3OH＞CH3CH3
示例： H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S
HI＞HBr＞HCl
總結2：分子晶體熔、沸點高低的判斷
4.對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。
5.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。
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
—
＞
＞
【科學·技術·社會】P80
天然氣水合物—可燃冰 一種潛在的能源
20 世紀末，科學家發現海底和大陸冰川或永久凍土底部存在大量天然氣水合物晶體，這種晶體的主要成分是甲烷，因而又稱甲烷水合物，它的外形像冰，而且在常溫常壓下會迅速分解釋放出可燃的甲烷，因而又稱“可燃冰”。
【科學·技術·社會】P80
天然氣在水合物晶體中，裝在以氫鍵相連的幾個水分子構成的籠中，因而又稱籠狀化合物。天然氣水合物晶體中的水分子籠也是多種多樣的，它們是一類籠狀的分子晶體。
天然氣水合物—可燃冰 一種潛在的能源
【科學·技術·社會】P80
天然氣水合物—可燃冰 一種潛在的能源
課堂小結
分子晶體
典型的分子晶體的結構和性質
概念
分子密堆積
分子非密堆積
性質
分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用
　分子晶體與共價晶體
隨堂練習
1.下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
B
2.醫院在進行外科手術時，常用HgCl2稀溶液作為手術刀的消毒劑，已知HgCl2有如下性質：①HgCl2晶體熔點較低；②HgCl2熔融狀態下不導電；③HgCl2在水溶液中可發生微弱電離。下列關于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，且屬于強電解質
D.HgCl2屬于非電解質
A
隨堂練習
3.下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是( )
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
4.下列關于分子晶體的說法不正確的是
A．分子晶體中含有分子
B．固態或熔融態時均能導電
C．分子間以分子間作用力相結合
D．熔、沸點一般比較低
B
隨堂練習
5.單質碘的熔、沸點較低，其原因是
A．碘的非金屬性較弱
B．碘分子中鍵能較小
C．固態碘單質中碘分子間以范德華力結合
D．I-I 共價鍵的鍵長較長
C
6.干冰(CO2)的晶胞結構如下圖所示。下列說法不正確的是
A．干冰晶體屬于分子晶體
B．干冰晶胞中，含有4個CO2分子
C．干冰晶體中，每個CO2周圍等距且緊鄰的CO2有6個
D．干冰晶體中CO2分子間作用力較小，常壓下易升華
C

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