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1、高中化学选修3第三章 第二节 第1课时第二节分子晶体与原子晶体第1课时分子晶体核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。2.证据推理与模型认知：能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，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分析。一、分子晶体及其结构特点1概念分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体。2微粒间作用分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。3常见分子晶体及物质类别物质种类实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫

2、(S8)等部分非金属氧化物CO2、P4O10、SO2、SO3等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等4.两种典型分子晶体的组成与结构(1)干冰每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。(2)冰水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要是氢键。由于氢键的方向性，使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。分子晶体的堆积方式分子密堆积分子非密堆积作用力只有范德华力，无氢键有分子间氢键，它具有方向性空间特点每个分子周围一般有12个紧邻的分子空间利用率不高，留有相当

3、大的空隙举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰例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A BC D【考点】分子晶体的判断【题点】根据物质类别判断答案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【考点】分子晶体的组成与结构分析【题点】分子晶体结构的分析答案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

4、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3812，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864，D错误。二、分子晶体的物理性质1物理特性(1)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。(2)一般是绝缘体，熔融状态也不导电。(3)溶解性符合“相似相溶规律”。2分子晶体熔、沸点高低的比较规律(1)分子晶体中分子间作用力越大，物质熔、沸点越高，反之越低。(2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常高。例3(2018成

5、都高二下学期期末)下列关于分子晶体的说法不正确的是()A晶体的构成微粒是分子B干燥或熔融时均能导电C分子间以分子间作用力相结合D熔、沸点一般比较低答案B解析A项，分子晶体是由分子构成的；B项，干燥或熔融时，分子晶体既不电离也没有自由移动的电子，均不能导电；C项，分子间以分子间作用力相结合；D项，分子晶体的熔、沸点一般比较低。方法技巧分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物的晶体都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断组成分子晶体的微粒是分子，粒子间作用是分子间作用力。(3)依据物质的性质判断分子晶体

6、的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。例4下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是()AHF、HCl、HBr、HI BF2、Cl2、Br2、I2CH2O、H2S、H2Se、H2Te DCI4、CBr4、CCl4、CF4答案D解析A、C中HF和H2O分子间含有氢键，沸点反常的高；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。1正误判断(1)分子晶体中只存在分子间作用力()(2)分子晶体熔化时共价键断裂()(3)共价化合物一定属于分子晶体()(4)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点一定越高()(5)分子晶体中氢键越强，分子越稳定()(6)分子晶体中一定含有分子间

7、作用力，不一定含有化学键()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2如果分子间作用力只是范德华力，则该分子晶体将采取密堆积，原因是分子晶体中()A范德华力无方向性和饱和性B占据晶格结点的微粒是原子C化学键是共价键D三者都是【考点】分子晶体的组成及结构【题点】分子晶体的结构分析答案A解析分子晶体中分子间以范德华力结合在一起，由于范德华力没有方向性和饱和性，所以分子在堆积成晶体时将采取分子密堆积，A项正确。3(2019乐山高二月考)干冰熔点很低是由于()ACO2是非极性分子BC=O键的键能很小CCO2化学性质不活泼DCO2分子间的作用力较弱【考点】分子晶体的物理性质及比较【题点】分子晶体的物理通

8、性答案D解析干冰熔化时破坏的是分子间作用力。4(2018洛阳期中)如图为冰的一种骨架形式，以此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子含有氢键的个数是()A2 B4C8 D12【考点】分子晶体的组成及结构【题点】分子晶体的结构分析答案A解析每个水分子与四个方向的4个水分子形成氢键，每个氢键为2个水分子共用，故其氢键个数为42。5下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是()ACl2I2BSiCl4CCl4CPH3NH3DC(CH3)4CH3CH2CH2CH2CH3【考点】分子晶体的物理性质及比较【题点】分子晶体熔、沸点的比较答案B解析NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，PH3分子间不存在氢键

9、，分子间作用力弱，NH3的熔点高于PH3，C不正确；A、B选项中均无氢键，且固态时都为分子晶体，物质组成结构相似，相对分子质量大的熔点高，故A不正确，B正确；相对分子质量相同的烷烃的同分异构体，支链越多，熔点越低，故D不正确。6(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于_晶体。(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的_(填“高”或“低”)。(3)下图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。试说明每个CO2分子周围有_个与之紧邻的CO2分子；该结构单元平均

10、占有_个CO2分子。【考点】分子晶体结构与性质的综合【题点】分子晶体结构与性质的综合答案(1) 分子(2)低(3)124解析(1)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔、沸点较低，所以为分子晶体。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。题组一分子晶体的判断1下列各组物质都属于分子晶体的是()A碘、二氧化碳、白磷、C60BNaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硅CSO2、金刚石、N2、铜D醋酸、甲烷、石墨、氧化钠【考点】分子晶体的判断【题点】由物质类别判断答案A解析B项，NaCl和二氧化硅不属于分子晶体；C项，金刚石和

11、铜不属于分子晶体；D项，石墨和氧化钠不属于分子晶体。2某化学兴趣小组，在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/80171219068782沸点/1 4651 418230571 600根据这些数据分析，属于分子晶体的是()ANaCl、MgCl2、CaCl2 BAlCl3、SiCl4CNaCl、CaCl2 D全部【考点】分子晶体的判断【题点】由物质性质判断答案B解析由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、Ca

12、Cl2熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确，A、C、D三项错误。3(2019韶关高二检测)已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ，则下列说法不正确的是()A氯化铝是电解质B固态氯化铝是分子晶体C氯化铝是极性分子D氯化铝是非极性分子【考点】分子晶体的判断【题点】由物质性质判断答案C解析由“相似相溶”规律可推知AlCl3为非极性分子，故C项错误。题组二分子晶体的组成与性质4下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()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【考点】分子晶体的组成与结构【题点】分

13、子晶体的组成分析答案B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，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，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。5(2018广东肇庆高二上学期期末)当SO3晶体熔化时，下述各项中发生变化的是()A化学键B硫与氧的原子个数之比C分子构型D分子间作用力【考点】分子晶体的组成与结构【题点】分子晶体的组成分析答案D6下列关于物质熔、沸点高低的比

14、较正确的是()AH2N2O2BNH3AsH3PH3CCl2Br2I2DC(CH3)4(CH3)2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3【考点】分子晶体的物理性质及比较【题点】分子晶体熔、沸点的比较答案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：H2N2O2、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)2CHCH2CH3”“”或“”)N2。(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：_。【考点】分子晶体的组成及结构【题点】分子晶体组成的分析答案(1)分子高N60、N2均形成分

15、子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高(2)放出13 230Mr(N2)，故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。(2)因N60中每个氮原子形成三个NN键，每个NN键被2个N 原子共用，故1 mol N60中存在NN键：1 mol60390 mol。发生的反应为N60=30N2，故H90 mol167 kJmol130 mol942 kJmol113 230 kJN60。(3)由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。15(1)水分子的立体结构是_，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有_。(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有_个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是_。【考点】分子晶体结构与性质的综合【题点】分子晶体结构与性质的综合答案(1)V形(或角形)孤电子对(2)8碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键)