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第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié)　分子晶體與共價晶體
第1課時 分子晶體
二氧化硅
碳和硅為同主族元素,它們對應(yīng)的氧化物CO2和SiO2的物理性質(zhì)相似嗎？為什么
CO2（干冰）
1. 知道分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質(zhì)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(jù)推理與模型認知）
組成相似
化學(xué)性質(zhì)相似
干冰 石英
樣品
熔點
沸點
干冰、石英的溶沸點為何相差如此之大？
構(gòu)成晶體的微粒及微粒間的作用力不同
干冰是由CO2分子通過分子間作用力結(jié)合在一起
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(tài)時都是分子晶體。
2.構(gòu)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(jié)合。
分子
一、分子晶體
物質(zhì)種類 實例
所有非金屬氫化物 H2O、NH3、CH4等
部分非金屬單質(zhì) 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(shù)有機物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4.分子晶體與物質(zhì)的類別
大多數(shù)分子晶體中，如果分子間作用力只是范德華力(無分子間氫鍵)，若以一個分子為中心，其周圍最多可以有12個緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積。如：C60、干冰 、I2、O2。
（1）分子密堆積
5.分子晶體的常見堆積方式：
碳60（C60）
干冰晶胞
碘 I2
分子間的作用力：范德華力
晶胞特點：
晶胞粒子數(shù)：
配位數(shù)：
頂點和面心各有1個分子
4
12
面心立方
干冰的晶體結(jié)構(gòu)圖
中心
CO2分子
以干冰晶體結(jié)構(gòu)為例分析：分子密堆積的結(jié)構(gòu)
①干冰中的CO2分子間作用力只存在 ，不存在 。
②每個晶胞中均攤 個CO2分子
③每個CO2分子周圍等距離緊鄰的CO2分子數(shù)為 個。
4
12
范德華力
分子間氫鍵
（2）非密堆積
水分子間的主要作用力是氫鍵，由于氫鍵具有方向性，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，使得晶體中分子的空間利用率降低，留有相當(dāng)大的空隙，這種晶體不具有分子密堆積特征。如HF、NH3、冰。
冰的結(jié)構(gòu)
氫鍵有方向性
思考1.為什么冰的密度比水小？
由于氫鍵的方向性，使冰晶體中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，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(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水小。
2.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(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水小。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時，熱運動使冰的結(jié)構(gòu)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(jié)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(dǎo)電。
分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)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(tài)和熔融狀態(tài)下都不能導(dǎo)電。有些分子晶體的水溶液能導(dǎo)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(guī)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(jié)構(gòu)
1．干冰
干冰的晶體結(jié)構(gòu)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(shù)為 個。
（4）干冰在常壓下極易 ，在工業(yè)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(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)。
冰的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),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(dǎo)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(yīng)的簡單氫化物的沸點變化規(guī)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
（2）分子晶體熔、沸點高低的判斷方法：
①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質(zhì)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(zhì)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
熔、沸點均較低，有些分子晶體具有易揮發(fā)、升華的性質(zhì)。
⑤在烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)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(huán)上的同分異構(gòu)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(shù)的增加,熔、沸點升高，如C2H6> CH4, C2H5CI>CH3CI, CH3COOH> HCOOH。
四、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)有機物的晶體都是分子晶體。
(2)依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用判斷,組成分子晶體的粒子是分子，粒子間作用是分子間作用力。
(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。
分子晶體
構(gòu)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(tài)）、
P4、C60
晶體特征：熔、沸點低，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，熔融時
不破壞共價鍵
結(jié)構(gòu)特征：存在分子，分子內(nèi)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(shù)刀的消毒劑，已知其熔點是227℃，熔融狀態(tài)的HgCl2不能導(dǎo)電，HgCl2的稀溶液有弱的導(dǎo)電能力，由下列關(guān)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(zhì)； ④屬于弱電解質(zhì)。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
B
3、四氯化硅的結(jié)構(gòu)和四氯化碳類似，對其性質(zhì)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(tài)；
③熔點高于四氯化碳；
④屬于正四面體的分子構(gòu)型。
A. ①③ B.①② C. ③④ D. 全部
D
4、HCl、HBr、HI 三種物質(zhì)從左至右穩(wěn)定性和沸點如何變化？
遞減
氣態(tài)氫化物穩(wěn)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(biāo)準(zhǔn)----只含分子
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