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第二節　分子晶體與共價晶體
第1課時
第三章　晶體結構與性質
典型的分子晶體的結構和性質
2
分子晶體的概念和性質
1
本節重點
本節難點
雪花
食鹽
鉆石
通過前面對于晶體與非晶體的學習，我們知道：雪花、食鹽以及金剛石都是晶體
思考：這些晶體有什么不同呢？
分子間作用力
分子晶體
靜電作用力
共價鍵
離子晶體
水分子
鈉離子、氯離子
碳原子
原子晶體
雪花
食鹽
鉆石
只含_____的晶體，或者分子間以______________結合形成的晶體叫分子晶體
概念
分子
分子間作用力
分子晶體
分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用
構成微粒
分子
相互作用
分子內：共價鍵
分子間：分子間作用力
(氫鍵
范德華力)
判斷方法
示例
分子晶體
我們知道：物質構成的微粒是不同的，那么，在分子晶體中，分子間的作用力不同時會對其結構產生什么影響呢？
x
y
z
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
x
y
z
最緊密
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
x
y
z
x-z面4個
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
x
y
z
y-z面4個
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
x
y
z
x-y面4個
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
x
y
z
12個
分子晶體
干冰(CO2)
利用干冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征，每個CO2周圍有幾個緊密相鄰的CO2
探究一
分子晶體
分子晶體的結構特征
只存在范德華力，每個分子周圍有12個緊鄰的分子
若分子間除了存在范德華力，還存在氫鍵，那么，這對分子晶體的結構有什么影響呢？
分子密堆積
分子晶體
干冰(CO2)
利用冰晶體的結構模型認識分子晶體的結構特征每個H2O周圍有幾個緊密相鄰的H2O？
探究二
冰中一個水分子周圍有4個水分子
水分子之間的主要作用力是氫鍵(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
原因
根據所學內容，思考并回答下列問題：
為什么冰剛剛融化時，密度變大，4 ℃后密度又變?。?br/>問題1
冰的結構
冰融化，分子間的空隙減小
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，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時，才由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小
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
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。
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個緊鄰的分子，而冰中一個水分子周圍只有4個緊鄰分子，為什么？
干冰
密堆積
冰
非密堆積
干冰中的CO2之間只存在范德華力，分子采取密堆積形式排列，空隙小，冰中水分子間存在大量的氫鍵，分子采取非密堆積形式排列，導致冰中水分子間存在大量空隙
根據所學內容，思考并回答下列問題：
為何干冰的密度比冰的密度大？
問題2
故在同一條件下，冰的體積比干冰的體積大，而二氧化碳的相對質量比水的相對質量大，即干冰的密度比冰的密度大
回顧所學內容，判斷下列問題的對與錯
干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體(　　)
問題1
問題2
干冰比冰的熔點低很多，常壓下易升華(　　)
問題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(　　)
問題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(　　)
某些分子晶體的熔點 分子晶體 氧氣 氮氣 白磷 水 硫化氫 甲烷 乙酸 尿素
熔點/℃ -218.3 -210.1 44.2 0 -85.6 -182 16.6 132.7
(影響因素：氫鍵、相對分子質量)
原因：分子間作用力小
分子間存在氫鍵時，熔點較高；不存在氫鍵時，結構相似的，相對分子質量越大，熔點越高。
分析表中數據，歸納分子晶體的物理性質，并說明原因。
問題3
回顧所學內容，判斷下列問題的對與錯
較低的熔點
較小的硬度
分子晶體較低的沸點、不導電
分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規律
分子晶體
總結——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。
依據組成晶體的粒子及粒子間作用判斷
依據物質的性質判斷
依據物質的類別判斷
分子晶體
總結——常見的典型分子晶體
如： H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等
如：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(鹵化氫)等
所有非金屬氫化物
部分非金屬單質
如： X2(鹵素單質)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有氣體等
部分非金屬氧化物
如： CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等
幾乎所有的酸
絕大多數有機物
如：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等
【例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
【例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
分子晶體
總結——分子晶體熔、沸點高低的判斷
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。
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。
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
分子晶體
總結——分子晶體熔、沸點高低的判斷
對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低。
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
—
＞
＞
【例1】下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是( )
①HCl?、贖Br　③HI?、蹸O?、軳2?、轍2
A.①②③④⑤⑥
B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥
D.⑥⑤④③②①
C
許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發現這類水合物晶體的是19世紀初的英國化學家戴維，他發現氯可形成化學式為Cl2·8H2O的水合物晶體。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。這種晶體的主要氣體成分是甲烷，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”。
天然氣水合物—— 一種潛在的能源
天然氣分子藏在水分子籠內
水分子籠是多種多樣的
1．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
【答案】B
【詳解】A．分子晶體是由分子構成的，A正確；
B．固態或熔融態時，分子晶體既不電離也沒有自由移動的電子，均不能導電，B錯誤；
C．分子間以分子間作用力相結合，C正確；
D．分子晶體的熔、沸點一般比較低，D正確。
故選：B。
2．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
【答案】C
【詳解】碘單質是分子晶體，碘分子間以范德華力結合，影響分子晶體熔沸點的是范德華力，范德華力較弱，故單質碘的熔、沸點較低，C符合題意；
答案選C。
3．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
【答案】C
【詳解】A．干冰晶體是由CO2分子通過分子間作用力結合而成的，為分子晶體，A正確；
B．CO2分子在晶胞的頂點和面心，頂點上的CO2分子被8個晶胞共有，面心上的CO2分子被2個晶胞共有，所以每個晶胞中含有8×1/8+6×1/2=4個CO2分子，B正確；
C．干冰晶體為分子密堆積，二氧化碳的配位數為12，即每個CO2分子周圍有12個緊鄰的CO2分子，C錯誤；
D．干冰晶體是由CO2分子通過分子間作用力結合而成的，又分子間作用力較小，即常壓下易升華，D正確；
故選C。
4．甲烷晶體的晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是
A．1個CH4晶胞中含有4個CH4分子
B．甲烷晶胞中的球只代表1個C原子
C．晶體中1個CH4分子周圍有8個緊鄰的CH4分子
D．甲烷晶體熔化時需克服共價鍵
【答案】A
【詳解】A．由晶胞結構可知，晶胞中甲烷分子的個數為8×1/8+6×1/2=4，故A正確；
B．由晶胞結構可知，晶胞中的球只代表1個甲烷分子，故B錯誤；
C．由晶胞結構可知，晶胞中位于頂點的甲烷分子于位于面心的甲烷分子距離最近，則每個甲烷分子周圍有12個緊鄰的甲烷分子，故C錯誤；
D．甲烷晶體為分子晶體，熔化時需克服分子間作用力，不需要克服共價鍵，故D錯誤；
故選A。
5．甲~戊均為短周期元素，在元素周期表中的位置如圖所示，丙的簡單氫化物的水溶液常用于腐蝕玻璃，下列說法中正確的是
A．原子半徑：丁>甲>乙>戊>丙
B．甲和丁的簡單氫化物均能形成分子間氫鍵
C．丁、戊的最高價含氧酸均為強酸
D．甲、乙、丙的單質對應的晶體均為分子晶體
【答案】D
【分析】丙的簡單氫化物的水溶液常用于腐蝕玻璃，則丙為F元素，由各元素在周期表中的位置可推知，甲、乙、丙、丁、戊分別為N元素、O元素、F元素、P元素、Cl元素。
【詳解】A．一般電子層數越多，原子半徑越大，同周期元素從左至右，原子半徑逐漸減小，則原子半徑：P>Cl>N>O>F，A項錯誤；
B．NH3能形成分子間氫鍵，PH3不能形成分子間氫鍵，B項錯誤；
C．磷酸不是強酸，C項錯誤；
D．N2O2(O3)F2對應的晶體均為分子晶體，D項正確；
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
第二節
　分子晶體與共價晶體
第1課時
THANKS

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