3.2.1 分子晶體 課件 2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

3.2.1分子晶體核心素養(yǎng)目標(biāo)宏觀辨識(shí)與微觀探析學(xué)生能夠通過對(duì)常見分子晶體（如干冰、冰等）的宏觀性質(zhì)觀察，如硬度、熔沸點(diǎn)、溶解性等，從微觀角度理解分子晶體中分子間作用力（范德華力、氫鍵）以及分子的堆積方式對(duì)其宏觀性質(zhì)的影響，建立起宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。證據(jù)推理與模型認(rèn)知基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，如不同分子晶體熔沸點(diǎn)的差異，推理出分子間作用力大小與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。構(gòu)建分子晶體的結(jié)構(gòu)模型，運(yùn)用模型解釋和預(yù)測分子晶體的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)證據(jù)進(jìn)行分析推理、構(gòu)建模型并運(yùn)用模型解決問題的能力。科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任通過對(duì)分子晶體在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及關(guān)注社會(huì)、服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)1.分子晶體的概念和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括分子間作用力的類型（范德華力、氫鍵）以及分子在晶體中的排列方式。2.理解分子間作用力對(duì)分子晶體物理性質(zhì)（熔沸點(diǎn)、硬度、溶解性等）的影響規(guī)律，能夠根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷分子間作用力大小，進(jìn)而比較不同分子晶體性質(zhì)的差異。3.常見分子晶體的類型及典型代表物質(zhì)，如非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、大多數(shù)有機(jī)物等形成的分子晶體，掌握它們的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)特點(diǎn)難點(diǎn)1.分子間作用力的本質(zhì)及對(duì)分子晶體性質(zhì)影響的微觀機(jī)理。2.理解

分子晶體中分子的堆積方式。

課前導(dǎo)入鹽的介入，究竟怎樣打破了冰中水分子間的這種平衡，讓冰快速“屈服”變?yōu)橐簯B(tài)？這背后隱藏著分子晶體怎樣的微觀奧秘？接下來，就讓我們帶著這些疑問，一同深入探索分子晶體的世界

。分子晶體CO2晶體結(jié)構(gòu)1.分子晶體的定義回顧：（1）晶體中的粒子可以是分子、原子或離子；粒子間的相互作用可以是共價(jià)鍵、離子鍵或分子間作用力等。（2）根據(jù)晶體中粒子間的相互作用力及排列方式，可把晶體分為分子晶體、共價(jià)晶體、離子晶體和金屬晶體等。分子晶體：只含分子的晶體，或者分子間以分子間作用力結(jié)合形成的晶體叫做分子晶體。碘晶體結(jié)構(gòu)1.分子晶體的定義需要注意的是：（1）定義中的“分子”指真實(shí)存在的小分子、分子的聚集體、締合分子、大分子（高分子），因此，H2SO4、H2O2、C4H10、萘等在固態(tài)時(shí)都是分子晶體。（2）離子化合物、金屬單質(zhì)、原子間相互結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如金剛石、SiO2）的物質(zhì)中沒有分子，因此，Na2O2、Fe、SiO2等是化學(xué)式而不是分子式。（3）稀有氣體分子是單原子分子，因此，由稀有氣體單質(zhì)形成的晶體也是分子晶體。二氧化硅金剛石1.分子晶體的定義分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用分子晶體構(gòu)成微粒微粒間作用力分子內(nèi)各原子間分子（稀有氣體為原子）分子間作用力共價(jià)鍵（稀有氣體除外）一般為范德華力，少數(shù)分子間還存在氫鍵。冰的晶體結(jié)構(gòu)C60的晶體結(jié)構(gòu)2.屬于分子晶體的物質(zhì)的類型物質(zhì)類型舉例所有非金屬氫化物部分非金屬單質(zhì)部分非金屬氧化物稀有氣體幾乎所有的酸絕大多數(shù)有機(jī)物H2O、H2S、NH3、CH4、HX（鹵化氫）等X2（鹵素單質(zhì)）、O2、H2、S8、N2、P4、C60等CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等He、Ne、Ar等H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等3.分子晶體的物理性質(zhì)某些分子晶體的熔點(diǎn)分子晶體氧氣氮?dú)獍琢姿埸c(diǎn)/℃-218.3-210.144.20分子晶體硫化氫甲烷乙酸尿素熔點(diǎn)/℃-85.6-18216.6132.7分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，歸納分子晶體的物理性質(zhì)，并說明原因。分子晶體具有較低的熔、沸點(diǎn)和較小的硬度。分子晶體熔化時(shí)要破壞分子間作用力，由于分子間作用力很弱，所以分子晶體的熔點(diǎn)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。3.分子晶體的物理性質(zhì)（1）需要注意的是：對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似又不含氫鍵的分子晶體來說，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)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(dòng)的離子或電子，因而分子晶體中在固態(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、硫酸等。（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。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征思考：物質(zhì)構(gòu)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(shí)會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生什么影響呢？利用干冰晶體的結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識(shí)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征，每個(gè)CO2周圍有幾個(gè)緊密相鄰的CO2?干冰晶體結(jié)構(gòu)xyz每個(gè)CO2分子周圍有12個(gè)緊鄰的CO2分子。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征（1）干冰晶胞是一種面心立方結(jié)構(gòu)，在立方體的頂角各有一個(gè)CO2分子，6個(gè)面的中心又各有一個(gè)CO2分子（4）每個(gè)CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有12個(gè)（2）干冰中的CO2分子間只存在范德華力，不存在氫鍵（3）每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子，12個(gè)原子。

大多數(shù)分子晶體的結(jié)構(gòu)有如下特征：如果分子間作用力只是范德華力，若以一個(gè)分子為中心，其周圍最多可以有12個(gè)緊鄰的分子，分子晶體的這一特征稱為分子密堆積,如碳60C60的晶胞4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征塊狀的干冰與鎂粉接觸面積不大，為什么鎂粉可以繼續(xù)燃燒呢？現(xiàn)象：鎂粉在干冰內(nèi)繼續(xù)燃燒，像冰燈中裝進(jìn)一個(gè)電燈泡一樣，發(fā)出耀眼的白光。（切勿用手接觸干冰，以免凍傷！）干冰在常壓下極易升華，通常用作制冷劑干冰升華過程中破壞共價(jià)鍵嗎？干冰升華的過程中破壞分子間作用力，不破壞共價(jià)鍵。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征若分子間除了存在范德華力，還存在氫鍵，那么，這對(duì)分子晶體的結(jié)構(gòu)有什么影響呢？冰的晶體結(jié)構(gòu)冰中的一個(gè)水分子如圖，為冰晶體結(jié)構(gòu)示意圖。一個(gè)水分周圍有幾個(gè)緊鄰的水分子？一個(gè)水分周圍有4個(gè)緊鄰的水分子。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征原因：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(jià)鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻跟共價(jià)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(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。氫鍵具有方向性4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征分子密堆積分子非密堆積微粒間作用力空間特點(diǎn)舉例通常每個(gè)分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子每個(gè)分子周圍緊鄰的分子數(shù)小于12個(gè)范德華力范德華力和氫鍵C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征為什么冰的密度比水小，剛剛?cè)诨瘯r(shí)，密度變大，4℃后密度又變??？

冰晶體為非密堆積，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)水的小。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)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(shí)，才由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小。融化的冰冰的晶體結(jié)構(gòu)4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征為何干冰的熔沸點(diǎn)比冰低，密度卻比冰大？冰中水分子之間除了范德華力外還有氫鍵作用，而干冰中分子間只存在范德華力。冰中水分子之間的作用力強(qiáng)于干冰中二氧化碳分子之間的作用力，所以冰的熔沸點(diǎn)比干冰高。在冰中由于氫鍵的方向性，一個(gè)水分子周圍由4個(gè)緊鄰的水分子，導(dǎo)致晶體中有相當(dāng)大的空隙，屬于分子非密堆積；而干冰中每個(gè)CO2周圍有12個(gè)CO2分子，屬于分子密堆積；所以相同狀況下冰的體積較大，密度比干冰小。4.分子晶體的結(jié)構(gòu)特征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(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。硫化氫和水分子結(jié)構(gòu)相似，但硫化氫晶體中，一個(gè)硫化氫分子周圍有12個(gè)緊鄰的分子，而冰中一個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰分子，為什么？上述差異是由于兩種晶體中，相應(yīng)分子間的作用力不同而導(dǎo)致的?？茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)許多氣體可以與水形成水合物晶體。最早發(fā)現(xiàn)這類水合物晶體的是19世紀(jì)初的英國化學(xué)家戴維，他發(fā)現(xiàn)氯可形成化學(xué)式為Cl2·8H2O的水合物晶體。20世紀(jì)末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)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?dú)怏w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(huì)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(nèi)水分子籠是多種多樣的隨堂訓(xùn)練1.下列各組物質(zhì)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、H2SO4C.SO2、C60、P2O5

D.CCl4、Na2S、H2O2B隨堂訓(xùn)練2.醫(yī)院在進(jìn)行外科手術(shù)時(shí)，常用HgCl2稀溶液作為手術(shù)刀的消毒劑，已知HgCl2有如下性質(zhì)：①HgCl2晶體熔點(diǎn)較低；②HgCl2熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電；③HgCl2在水溶液中可發(fā)生微弱電離。下列關(guān)于HgCl2的敘述中正確的是()A.HgCl2晶體屬于分子晶體B.HgCl2