1、第 2 课时 分子晶体 混合晶体核心素养发展目标 1.能辨识常见的分子晶体，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。2.理解分子晶体中微粒的堆积模型，并能利用均摊法对晶胞进行计算。3.了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。一、分子晶体1概念及微粒间的作用(1)概念：分子通过分子间作用力构成的固态物质叫分子晶体。(2)微粒间的作用：分子晶体中相邻分子之间以分子间作用力相互吸引。2分子晶体的物理特性分子晶体中的微粒间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。3典型的分子晶体(1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。(2
2、)部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳-60(C60)等。(3)部分非金属氧化物，如 CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10 等。(4)几乎所有的酸，如 H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3 等。(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。4典型分子晶体的结构特征(1)构成干冰晶体的结构微粒是 CO2 分子，微粒间的相互作用力是范德华力。(2)从结构模型可以看出：干冰晶体是一种面心立方结构每 8 个 CO2 分子构成立方体，在六个面的中心又各占据 1 个 CO2 分子。每个 CO2 分子周围，离该分子最近且
3、距离相等的 CO2分子有 12 个。每个晶胞中有 4 个 CO2 分子。(1)分子晶体在固态、熔融状态时不导电。(2)稀有气体固态时形成分子晶体，微粒之间只存在分子间作用力，分子内不存在化学键。(3)分子晶体汽化或熔融时，克服分子间作用力，不破坏化学键。例 1 (2018西安交大附中期末)下列物质中，属于分子晶体的是()二氧化硅 碘 食盐 蔗糖 磷酸ABCD答案 A解析 由常见分子晶体对应的物质类别可知：碘、蔗糖、磷酸都属于分子晶体。例 2 甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是()A甲烷晶胞中的球只代表 1 个 C 原子B晶体中 1 个 CH4 分子有 12 个紧邻的 CH4 分子C甲
4、烷晶体熔化时需克服共价键D1 个 CH4 晶胞中含有 8 个 CH4 分子答案 B解析 题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是 1 个甲烷分子，并不是 1 个 C 原子，A 错误；由甲烷晶胞分析，位于晶胞顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有 3 个，而这 3 个甲烷分子在晶胞的面上，因此每个都被 2 个晶胞共用，故与 1 个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为 381212，B 正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C 错误；甲烷晶胞中甲烷分子的个数为 8186124，D 错误。例 3 下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是()AHF、HCl、HBr、HIBF2、Cl2、Br2、I2CH2O、
5、H2S、H2Se、H2TeDCI4、CBr4、CCl4、CF4答案 D解析 A、C 中 HF 和 H2O 分子间含有氢键，沸点反常；对结构相似的物质，B 中沸点随相对分子质量的增加而增大；D 中沸点依次降低。二、混合晶体石墨晶体1结构模型2结构特点二维网状结构(1)在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以 CC 键与 3 个碳原子结合，形成六元环层。(2)石墨具有导电性，但具有一定的方向性。(3)层与层之间靠范德华力维系。3晶体类型石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。4性质熔点很高、质软、易导电等。石墨晶体中既存在共价键，还存在范德华力，不能简单地归属于任何一种晶体，所以石
6、墨是一种混合晶体。例 4 碳元素的单质有多种形式，下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)C60 属于_晶体，石墨属于_晶体。(2)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为_。(3)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142 pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm。推测金刚石的熔点_(填“”“”或“”)石墨的熔点。答案(1)分子 混合(2)12(3)N2O2BNH3AsH3PH3CCl2Br2I2DC(CH3)4(CH3)2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3答案 B解析 组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高，即熔、沸点：H2N
7、2O2、Cl2Br2AsH3PH3，B 项正确；相对分子质量相同的烷烃，其支链越多，熔、沸点越低，即熔、沸点：C(CH3)4(CH3)2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3，D 项错误。8下列说法中正确的是()AC60 汽化和 I2 升华克服的作用力不相同B甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近CNaCl 和 HCl 溶于水时，破坏的化学键都是离子键D常温下 TiCl4 是无色透明液体，熔点23.2，沸点 136.2，所以 TiCl4 属于分子晶体答案 D解析 C60、I2 均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B 中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高。9.(不定项)
8、(2018南京高二期中)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是()A冰晶胞内水分子间以共价键结合B每个冰晶胞平均含有 8 个水分子C水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是 键的一种D已知冰中氢键的作用力为 18.5 kJmol1，而常见的冰的熔化热为 336 Jg1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键)答案 BD解析 冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A 项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分子个数为 41886128，B 项正确；水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C 项错误；冰中氢键的作用力
9、为 18.5 kJmol1,1 mol 冰中含有 2 mol氢键，而常见的冰的熔化热为 336 Jg1，也可写为 6.05 kJmol1，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D 项正确。题组三 常见晶体结构与性质的综合10(不定项)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物分子(SiX4)，下列叙述正确的是()ASiX4 硬度较小BNaX 的熔点一般高于 SiX4CNaX 易水解DSiX4 由原子构成，熔化时破坏共价键答案 AB解析 硅的卤化物(SiX4)属于分子晶体，其硬度较小，A 正确；钠的卤化物(NaX)为离子化合物，属于离子晶体，硅的卤化物(SiX4)为共价化合物，属
10、于分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即 NaX 的熔点一般高于 SiX4，故 B 正确；钠的强酸盐不水解，NaX(NaF除外)不易水解，C 错误；硅的卤化物(SiX4)是由分子构成的，属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，故 D 错误。11.(2018江苏启东月考)如图所示是某无机化合物的二聚分子，该分子中 A、B 两种元素都是第 3 周期的元素，分子中所有原子的最外层电子都达到 8 电子稳定结构。下列说法不正确的是()A该化合物的分子式可能是 Al2Cl6B该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电C该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体D该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键
11、答案 B解析 将二聚分子变成单分子，得 BA3，根据两种元素都处于第 3 周期，可知 BA3 可能是 PCl3或 AlCl3，而在 PCl3 中所有原子已达稳定结构，不可能形成二聚分子，故只可能是 AlCl3，则该化合物的分子式是 Al2Cl6，故 A 正确；该化合物是无机化合物的二聚分子，属于共价化合物，不存在离子键，只有极性共价键，在熔融状态下不能导电，固态时形成的晶体是分子晶体，故 B 错误，C、D 正确。12(不定项)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，
12、下列关于这两种晶体的说法正确的是()A六方相氮化硼与石墨一样可以导电B立方相氮化硼含有 键和 键，所以硬度大C两种晶体均为分子晶体D六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的立体构型为平面三角形答案 D解析 A 项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有 键，错误；C 项，立方相氮化硼是原子晶体，错误；D 项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相邻 3 个氮原子构成平面三角形，正确。13(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“”或“”)。CO2_SO2；NH3_PH3；O3_O2；Ne_Ar；CH3CH2OH_CH3OH；C
13、O_N2。(2)已知 AlCl3 的熔点为 190，但它在 180 即开始升华。请回答：AlCl3 固体是_晶体。设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：_。答案(1)(2)分子 在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合物解析(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，可比较六组物质熔、沸点的高低。(2)由 AlCl3 的熔点低以及在 180 时开始升华可判断 AlCl3 晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融状态下是否导电，不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。14.石墨的片层结构如图所示，请回答下列问题：(1)平均_个碳原
14、子构成一个正六边形。(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳碳化学键之比是_。(3)n g 碳原子可构成_个正六边形。答案(1)2(2)23(3)NAn24解析(1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形含碳原子：61/32 个。(2)分析每一个正六边形：所占的碳原子数为 6132；所占的碳碳键数为 6123，故答案为 23。(3)n g 碳原子数为 n12NA，故答案为n/12NA2NAn24。15请回答下列各题：(1)请写出下列物质性质的变化规律与哪种作用有关。HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱：_。He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn 等稀有气体单质的熔点和沸点逐渐升高：_。沸点：_
15、。熔点：_。(2)H、C、O 的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称_。(3)用氢键表示式写出 HF 溶液中存在的所有氢键_。(4)BF3 与一定量水形成(H2O)2BF3(Q)晶体在一定条件下可转化为 R：熔化279.2 K结晶H3O晶体 Q 中各种微粒间的作用力不涉及_(填序号)。a离子键 b共价键 c配位键 d金属键 e氢键 f范德华力答案(1)与化学键有关，键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱 与范德华力有关，且范德华力逐渐增强 与范德华力有关，且范德华力逐渐减弱 与氢键有关，邻硝基苯酚形成分子内氢键，间硝基苯酚和对硝基苯酚形成分子间氢键(2)乙酸(或乙醇等)(
16、3)FHF FHO OHF OHO(4)ad解析(1)决定分子(包括稀有气体单质)的稳定性的因素通常有化学键的强弱，而决定物质熔、沸点高低的因素通常有分子间作用力的大小等。把物质的组成、性质与相互作用相联系，便可找到对应关系。(2)氢键表示为 XHY，其中 X、Y 是 F、O、N 中的任一元素，所以分子间形成氢键的物质中含有 OH 键或 NH 键、FH 键，可以是醇、羧酸或胺等。(3)HF 与 HF 之间、H2O 与 H2O 之间及 HF 与 H2O 相互之间均能形成氢键。(4)由 Q 的结构式可知，Q 分子中存在 OH 氢键、OB 配位键、OH 和 BF 共价键，还有 Q分子间的分子间作用力。
