新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第4單元分子間作用力分子晶體課件蘇教版選擇性必修2

第四單元分子間作用力分子晶體專題3內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位、素養(yǎng)闡釋1.能舉例說明不同類型分子間作用力的特征和實質(zhì),能運用范德華力和氫鍵解釋、預(yù)測物質(zhì)的物理性質(zhì)。2.能描述典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特點,區(qū)分共價晶體和分子晶體。3.能列舉生活中常見物質(zhì)中存在的氫鍵,認(rèn)識氫鍵在生命活動中扮演的重要角色。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、分子間作用力1.分子間作用力。(1)定義:共價分子間存在的一種相互作用。(2)本質(zhì):靜電

作用。(3)特點:比化學(xué)鍵弱得多。(4)類型:最常見的兩種分子間作用力為范德華力和

氫鍵

。2.范德華力。

3.氫鍵。(1)形成與表示當(dāng)H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X以共價鍵結(jié)合時,H原子能夠跟另一個電負(fù)性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵。氫鍵通常用X—H…Y表示,其中X和Y代表電負(fù)性大而原子半徑較小的非金屬原子,如氟、氧、氮等?！啊北硎竟矁r鍵,“…”表示氫鍵。(2)氫鍵的特征①氫鍵比化學(xué)鍵弱,比范德華力強。②氫鍵具有一定的方向性和飽和性。(3)氫鍵的類型①分子間氫鍵,如水中,O—H…O。②分子內(nèi)氫鍵,如

。(4)氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響①對物質(zhì)熔、沸點的影響:分子間存在氫鍵的物質(zhì),物質(zhì)的熔、沸點明顯高,如熔、沸點NH3>PH3;同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點高,如熔、沸點鄰羥基苯甲酸<對羥基苯甲酸。②對物質(zhì)溶解度的影響:溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大,如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。③對物質(zhì)密度的影響:氫鍵的存在會使某些物質(zhì)的密度反常,如水的密度比冰的密度大。④對液體黏度的影響:含有分子間氫鍵的液體一般黏度較大,如甘油、濃硫酸等。(5)生命分子中的氫鍵氫鍵對于生命非常重要,生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和DNA的分子內(nèi)或分子間都存在大量的氫鍵。如DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),它是由兩條DNA大分子的堿基通過氫鍵配對形成的。(6)弱作用力的“強作用”——超分子化學(xué)中的萬能相互作用“超分子”被稱為共價鍵分子化學(xué)的一次升華,超分子化學(xué)被稱為“超越分子概念的化學(xué)”。在形成超分子的各種分子間相互作用中,氫鍵尤為特殊,被稱作為“超分子化學(xué)中的萬能相互作用”。氫鍵的強度在化學(xué)鍵和范德華力之間,具有方向性和飽和性,使得它在超分子自組裝過程中起著關(guān)鍵的作用。【自主思考1】

H2O在乙醇中的溶解度大于H2S的,其原因是什么?提示：H2O與乙醇可以形成分子間氫鍵,使得水與乙醇互溶;而H2S與乙醇不能形成分子間氫鍵,故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。二、分子晶體1.結(jié)構(gòu)特點。

2.物理性質(zhì)。分子晶體由于以比較弱的

分子間作用力

相結(jié)合,因此一般硬度

較小

,熔點

較低

。3.類型?！咀灾魉伎?】

分子晶體具有某些特征的本質(zhì)原因是什么?提示：分子晶體相對于其他晶體來說,熔、沸點較低,硬度較小,本質(zhì)原因是其基本構(gòu)成微粒間的相互作用——范德華力及氫鍵相對于化學(xué)鍵來說比較弱。三、石墨晶體1.結(jié)構(gòu)特點。(1)石墨晶體是二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在每一層內(nèi),每個碳原子以C—C鍵與

3

個碳原子結(jié)合,形成

六元環(huán)

層。(2)在同一層內(nèi),每個碳原子僅用了3個價電子形成共價鍵,還有1個電子處于碳原子的

2p軌道上。層內(nèi)碳原子的這些p軌道相互

平行

,相鄰碳原子的p軌道相互

重疊

,形成

大π鍵

。(3)層與層之間以

分子間作用力

相結(jié)合。2.所屬類型。石墨中既有

共價鍵

,又有

范德華力

,同時還有類似金屬鍵的作用,是一種

混合

晶體。具有熔點

高

,質(zhì)軟,易導(dǎo)電等性質(zhì)。除石墨外,還有一些晶體,如CaI2、CdI2、MgI2等晶體,也同時存在著若干種不同的作用力和鍵型,都屬于混合型晶體。四、晶體的共性與個性1.晶體的共性。(1)晶體物質(zhì)各個部分的宏觀性質(zhì)總是相同的,例如具有相同的密度、相同的化學(xué)組成等;(2)晶體總能自發(fā)地形成多面體外形;(3)晶體都具有確定的熔點。2.晶體的個性。晶體金屬晶體離子晶體共價晶體分子晶體特性絕大多數(shù)金屬晶體是電和熱的良導(dǎo)體,延展性好食鹽為離子晶體,質(zhì)脆,熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電金剛石為共價晶體,無色透明、堅硬、質(zhì)脆,常溫下不導(dǎo)電熔點、沸點一般較低,如干冰只能在低溫下存在【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)分子晶體內(nèi)只有分子間作用力。(

)(2)分子晶體的相對分子質(zhì)量越大,熔、沸點越高。(

)(3)分子晶體中分子間氫鍵越強,分子越穩(wěn)定。(

)(4)冰融化時水分子中共價鍵發(fā)生斷裂。(

)(5)液態(tài)水和冰中都含有氫鍵。(

)(6)分子晶體中一定存在范德華力,可能有共價鍵。(

)××××√√2.甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是(

)。

A.甲烷晶胞中的球只代表1個C原子B.晶體中1個CH4分子有12個緊鄰的CH4分子C.甲烷晶體熔化時需克服共價鍵D.1個CH4晶胞中含有8個CH4分子B解析：題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個甲烷分子,并不是1個C原子,A項錯誤。由甲烷晶胞分析,位于晶胞頂點的某個甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個,而這3個甲烷分子在晶胞的面上,因此每個都被2個晶胞共用,故與1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子數(shù)目為3×8×=12,B項正確。甲烷晶體是分子晶體,熔化時克服范德華力,C項錯誤。1個甲烷晶胞中含有甲烷分子的個數(shù)為

=4,D項錯誤。3.(1)比較下列化合物熔、沸點的高低(填“>”或“<”)。①CO2

SO2;②NH3

PH3;③O3

O2;④Ne

Ar;⑤CH3CH2OH

CH3OH;⑥CO

N2。

(2)已知AlCl3的熔點為190℃(2.02×105Pa),但它在180℃即開始升華。①AlCl3固體是

晶體。

②設(shè)計一個可靠的實驗,判斷氯化鋁是離子化合物還是共價化合物。你設(shè)計的實驗是

。答案：(1)①<

②>

③>

④<

⑤>

⑥>(2)①分子②在熔融狀態(tài)下,驗證其是否導(dǎo)電,若不導(dǎo)電則是共價化合物,若導(dǎo)電則是離子化合物解析：(2)由AlCl3的熔點較低以及在180

℃時開始升華,可判斷AlCl3晶體為分子晶體。若驗證一種化合物是共價化合物還是離子化合物,可測其熔融狀態(tài)下是否導(dǎo)電,若不導(dǎo)電則是共價化合物,若導(dǎo)電則是離子化合物。合作探究釋疑解惑探究任務(wù)1分子晶體及其判斷方法【問題引領(lǐng)】

碘晶體及其晶胞

干冰及其晶胞1.觀察上面碘晶體、干冰晶體,思考組成分子晶體的微粒是什么?提示：組成分子晶體的微粒是分子。2.怎樣判斷一種晶體是否屬于分子晶體?提示：依據(jù)物質(zhì)的類別判斷;依據(jù)組成晶體的微粒及微粒間作用判斷;依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)判斷?！練w納提升】

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、大多數(shù)有機物的晶體都是分子晶體。(2)依據(jù)組成晶體的微粒及微粒間作用判斷。組成分子晶體的微粒是分子,微粒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?！镜湫屠}】

【例題1】

下列關(guān)于分子晶體的說法中,正確的是(

)。A.晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定B.在分子晶體中一定存在共價鍵C.冰和固態(tài)Br2都是分子晶體D.稀有氣體不能形成分子晶體答案：C解析：A項錯誤,分子間作用力影響物質(zhì)的熔、沸點;B項錯誤,分子晶體中不一定存在共價鍵,如稀有氣體中沒有共價鍵;C項正確,冰和固態(tài)Br2均為分子晶體;D項錯誤,稀有氣體的構(gòu)成微粒是單原子分子,可形成分子晶體?！咀兪接?xùn)練1】

下列物質(zhì)中,屬于分子晶體的是(

)。①二氧化硅②碘③食鹽④蔗糖⑤磷酸A.②④⑤

B.①②④C.③④⑤

D.①②③⑤答案：A解析：由常見分子晶體對應(yīng)的物質(zhì)類別可知:碘、蔗糖、磷酸都屬于分子晶體?！締栴}引領(lǐng)】

探究任務(wù)2分子晶體結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的關(guān)系常溫下,液態(tài)水中水分子在不停地做無規(guī)則的運動。0℃以下,水凝結(jié)成冰,其中水分子的排列由雜亂無序變得十分有序(如下圖所示)。1.思考冰晶體中存在哪幾種微粒間的相互作用?提示：冰晶體中存在氫鍵、分子間作用力。2.冰中微粒間的相互作用對冰晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)產(chǎn)生了怎樣的影響?提示：在冰晶體中由于水分子之間的主要作用力是氫鍵,氫鍵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點方向的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。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。因冰中除了范德華力外還有氫鍵作用,破壞分子間作用力較難,所以熔、沸點高?！練w納提升】

1.分子晶體的物理性質(zhì)。(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、碘等),且硬度較小。(2)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。2.分子晶體熔、沸點的比較規(guī)律。(1)少數(shù)主要以氫鍵作用形成的分子晶體,比一般的分子晶體的熔、沸點高,如含有H—F鍵、H—O鍵、H—N鍵等共價鍵的分子間可以形成氫鍵,所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物質(zhì)的熔、沸點相對較高。(2)組成與結(jié)構(gòu)相似,分子之間不含氫鍵而主要利用范德華力形成的分子晶體,隨著相對分子質(zhì)量的增大,物質(zhì)的熔、沸點逐漸升高。例如,常溫下Cl2呈氣態(tài),Br2呈液態(tài),而I2呈固態(tài);CO2呈氣態(tài),CS2呈液態(tài)。(3)有機物中組成和結(jié)構(gòu)相似且不存在氫鍵的同分異構(gòu)體,相對分子質(zhì)量相同,一般支鏈越多,分子間的相互作用力越弱,熔、沸點越低,如熔、沸點:正戊烷>異戊烷>新戊烷。【典型例題】

【例題2】

下列有關(guān)分子晶體熔點高低的敘述中,正確的是(

)。A.Cl2>I2B.SiCl4>CCl4C.PH3>NH3D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3答案：B解析：NH3分子間存在氫鍵,分子間作用力大,PH3分子間不存在氫鍵,分子間作用力弱,NH3的熔點高于PH3,C項不正確;A、B項中均無氫鍵,且固態(tài)時都為分子晶體,物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)相似,相對分子質(zhì)量大的熔點高,A項不