1、第3章 第3节 原子晶体与分子晶体 1.了解分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。2.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。3.会比较判断晶体类型。学习目标定位 达标检测检测评价 达标过关新知导学启迪思维 探究规律内容索引NEIRONGSUOYIN新知导学XIN ZHI DAO XUE01 1.概念及微粒间的作用(1)概念：分子间通过相结合形成的晶体叫分子晶体。(2)微粒间的作用：分子晶体中相邻分子之间以相互吸引。分子间作用力分子间作用力一、分子晶体及其结构特点(1)碘晶体的晶胞是一个体，在它的每个顶点上有个碘分子，每个面上有1个碘分子，每个晶胞从碘晶体中分享到个碘分子。
2、氯单质、溴单质的晶体结构与碘晶体的结构，只是晶胞的不同而已。2.分子晶体的结构特点 长方14非常相似大小相关视频(2)干冰晶体是一种结构，在它的上各有1个CO2分子，每个晶胞中有个CO2分子。干冰晶体每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有个。(3)在冰晶体中，由于水分子之间存在具有性的氢键，迫使在四面体中心的每个水分子与方向的个相邻水分子相互吸引，这样的排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，比较松散。在冰晶体中，每个水分子中的每个氧原子周围都有个氢原子，氧原子与其中的两个氢原子通过结合，而与属于其他水分子的另外两个氢原子靠结合在一起。面心立方每个顶点和面心
3、412方向四面体顶角44共价键氢键相关视频归纳总结(1)分子晶体的结构特点 若分子间不存在氢键，则分子晶体的微粒排列时尽可能采用紧密堆积方式；若分子间存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，则晶体不能采用紧密堆积方式。(2)常见的分子晶体 所有非金属氢化物：H2O、NH3、CH4、H2S等。多数非金属单质：卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、红磷、硫、稀有气体等。多数非金属氧化物：CO2、SO2、SO3、P2O5等。几乎所有的酸：H2SO4、CH3COOH、H3PO4等。绝大多数有机物：乙醇、蔗糖等。(3)分子晶体的性质 分子晶体一般具有较低的熔点和沸点，较小的硬度、较强的挥发性。分子晶体在
4、固态、熔融时均不导电。不同的分子晶体在溶解度上存在较大差别，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解度也有较大差别。提醒(1)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。(2)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 下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是 A.NH3、HD、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 解析 A中HD是单质，不是化合物；C中SiO2为原子晶体，不是分子晶体；D中Na2S是离子晶体，不是分子晶体。例2 下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分
5、子晶体的物质是。物质 性质 X 熔点为10.31，液态不导电，水溶液导电 Y 易溶于CCl4，熔点为11.2，沸点为44.8 Z 常温下为气态，极易溶于水，溶液pH7 W 常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体 M 熔点为1 170，易溶于水，水溶液导电 N 熔点为97.81，质软，导电，密度为0.97 gcm3 X、Y、Z、W解析 分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。M的熔点高，肯定不是分子晶体；N是金属钠的性质；X、Y、Z、W均为分子晶体。规律总结 分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态、熔融态不导电等物理特性。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除
6、汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。例3 下图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B.冰晶体具有空间网状结构，是原子晶体 C.水分子间通过HO键形成冰晶体 D.冰融化时，水分子之间空隙增大 解析 冰中的水分子是靠氢键结合在一起，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，故B、C两项均错误；H2O分子形成氢键时沿O的四个sp3杂化轨道形成氢键，可以与4个水分子形成氢键，这4个水分子形成空间四面体构型，A项正确；水分子靠氢键连接后，分子间空隙变大，因此融化时，水的体积缩小，D项错误。易错警示(1)冰和水中存在氢键，水蒸气
7、中不存在氢键。(2)冰中每个水分子能与4个H2O分子形成氢键，平均每个水分子有(4 )个氢键。(3)水结成冰体积膨胀与氢键有关。(4)冰融化时破坏氢键和范德华力，不破坏共价键。水分子的稳定性与氢键无关，水的熔、沸点与共价键无关。12石墨的晶体结构如下图所示：二、石墨晶体的结构与性质1.在石墨晶体中，同层的碳原子以杂化形成共价键，每一个碳原子以 个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了的环，伸展成结构。sp23正六边形平面网状2.在同一平面的碳原子还各剩下一个2p轨道，并含有一个未成对电子形成键。电子比较自由，相当于金属中的，所以石墨能导热和导电，这正是晶体的特征。3.石墨晶体
8、中网络状的平面结构以结合形成层状的结构，距离较大，结合力较弱，层与层间可以，使之具有润滑性。自由电子金属范德华力相对滑动归纳总结 石墨晶体中碳原子间形成共价键，层与层间的结合力为范德华力，同时还有金属键特性。因此，石墨晶体既不是原子晶体，也不是金属晶体、分子晶体，而是一种混合键型晶体。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：解析 金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。回答下列问题：(1)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为、。sp3杂化sp2杂化
9、(2)C60属于晶体，石墨属于晶体。解析 C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合键型晶体。分子混合键型(3)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为；在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为，该晶体中碳原子数与共价键数之比为。12323解析 金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为 4122，则碳原子数与化学键数之比为 12。石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的碳原子数和化学键数分别为 6132 和 6123，其比值为 23。(4)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
10、金刚石的熔点(填“”“”或“”)石墨的熔点。解析 石墨中的CC键比金刚石中的CC键键长短，键能大，故石墨的熔点高于金刚石。规律总结 金刚石与石墨比较 晶体 金刚石 石墨 碳原子杂化方式 sp3 sp2 碳原子成键数 4 3 有无未成对价电子 无 有 最小环碳原子个数 6 6 键角 109.5 120 含有1 mol C的晶体 中所含化学键数目 2 mol 1.5 mol 学习小结 四种晶体类型的比较 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 构成晶体的粒子 阴、阳离子 原子 分子 金属阳离子和自由电子 粒子间的作用 离子键 共价键 分子间作用力(有的有氢键)金属键 作用力强弱(一般情况下)较强
11、很强 弱 较强 确定作用力强弱的一般判断方法 离子所带电荷总数、离子半径 键长(原子半径)分子间的氢键增大分子间作用力，组成和结构相似时比较相对分子质量 离子半径、离子所带电荷数 熔、沸点 较高 高 低 差别较大(如汞常温下为液态，钨熔点为3 410)硬度 硬而脆 大 较小 差别较大 返回导热和导电性 不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体 不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体 溶解性 多数易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水，少数与水反应 机械加工性 不良 不良 不良 优良 延展性 差 差 差 优良 达标检测DA BIAO JIAN CE02 1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是
12、 A.分子内均存在共价键B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键D.其结构一定为分子密堆积 解析 稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，故A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，所以B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D项错误。12345672.下列物质呈固态时，一定属于分子晶体的是 A.非金属单质B.非金属氧化物 C.含氧酸D.金属氧化物 解析 非金属单质中的金
13、刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。12345673.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是 A.SiCl4的熔点高于CCl4 B.SiCl4晶体是分子晶体 C.常温、常压下，SiCl4是气体 D.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子 解析 由于SiCl4具有分子结构，所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间的作用力，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力强，熔、沸点比CCl4高。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似
14、，因此也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。12345674.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分子中有12个紧邻的CH4分子 C.甲烷晶体熔化时需克服共价键 D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 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；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C错误；123456甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为 8186124，D 错误。75.根据下列性质判断所描述的物质可能属于分子晶体的是 A.熔点1 070，易溶于水，水溶液能导电 B.熔点1
15、128，沸点4 446，硬度很大 C.熔点10.31，液态不导电，水溶液能导电 D.熔点97.81，质软，导电，密度0.97 gcm3 1234567解析 A项，熔点1 070，熔点高，不符合分子晶体的特点，故A错误；B项，熔点1 128，沸点4 446，硬度很大，属于离子晶体或原子晶体或金属晶体的特点，分子晶体分子间只存在分子间作用力，熔、沸点低，故B错误；C项，熔点10.31，熔点低，符合分子晶体的熔点特点，液态不导电，只存在分子，水溶液能导电，溶于水后，分子被水分子离解成自由移动的离子，如CH3COOHCH3COOH，有自由移动的离子，就能导电，故C正确；D项，熔点97.81，质软、导电
16、、密度0.97 gcm3，是金属钠的物理性质，金属钠属于金属晶体，故D错误。12345676.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是A.C60摩尔质量是720 B.C60与苯互为同素异形体 C.在C60晶胞中有14个C60分子 D.每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个 123456 77.请回答下列问题：(1)下列有关石墨晶体的说法正确的是(填字母，下同)。a.由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体 b.由于石墨的熔点很高，所以它是原子晶体 c.由于石墨质软，所以它是分子晶体 d.石墨晶体是一种混合键型晶体 123456d 解析
17、 石墨晶体中存在共价键、范德华力、大键，故为混合键型晶体。7解析 C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小和熔、沸点较低。分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水等极性溶剂，因此a、b项错误，c项正确；N2分子以NN键结合，N60分子中只存在NN键，而NN键比NN键牢固得多，所以d项错误。(2)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是。a.N60易溶于水 b.N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 c.N60的熔点高于N2 d.N60的稳定性比N2强 123456c 7(3)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题：碘晶体属于晶体。碘晶体熔化过程中克服的作用力为。假设碘晶胞中立方体的长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为。123456分子 返回7分子间作用力 1 016a3NA gcm3解析 I2 分子之间以分子间作用力结合，所以 I2 晶体属于分子晶体。观察碘的晶胞结构发现，一个晶胞中含有 I2 分子的数目为 8186124，碘原子为 8 个。一个晶胞的体积为 a3 cm3，质量为4254NAg，则碘单质的密度为1 016a3NA gcm3。本课结束