資源簡介

(共29張PPT)
專題3 微粒間作用力與物質性質
第三單元 共價鍵 共價晶體
3.4.2 分子晶體
核心素養(yǎng)目標
宏觀辨識與微觀探析：
通過對分子晶體外觀、物理性質（如熔點、硬度、導電性等）的觀察與分析，引導學生從宏觀現(xiàn)象深入探究其微觀結構，理解分子晶體由分子通過分子間作用力構成的本質。
證據(jù)推理與模型認知：
以各類分子晶體（如常見非金屬氫化物、單質、氧化物、酸、有機物等）的實例為證據(jù)，引導學生歸納總結分子晶體的判斷方法和結構特征規(guī)律，構建分子晶體結構與性質關聯(lián)的思維模型。
教學重難點
重點
詳細講解分子晶體的構成微粒及微粒間作用力，結合實例深入分析分子晶體的結構特征對其物理性質的影響機制。
系統(tǒng)歸納常見的分子晶體類型，并通過實例分析和對比，幫助學生掌握依據(jù)物質類別、組成微粒及作用力、性質特點等判斷分子晶體的方法。
難點
氫鍵作為一種特殊的分子間作用力，其形成條件、存在形式（分子內氫鍵和分子間氫鍵）及對分子晶體結構和性質的影響較為復雜。
石墨晶體作為混合型晶體，其層內共價鍵和層間分子間作用力的協(xié)同作用機制，以及由此產生的特殊物理性質（如導電性、潤滑性、高熔點等）是教學的難點。
同學們，在我們的生活中，有許多奇妙的晶體物質。比如，冬天美麗的雪花，它是水的晶體形態(tài)；還有晶瑩剔透的冰糖，給食物增添了甜蜜的味道。大家有沒有想過，這些晶體為什么會有這樣的形態(tài)和性質呢？今天，我們就一起來探索一類特殊的晶體 —— 分子晶體。分子晶體在我們周圍無處不在，像二氧化碳形成的干冰，能用于舞臺特效和食品保鮮；還有我們常見的冰，它們都屬于分子晶體。那分子晶體究竟是由什么構成的，又為什么會表現(xiàn)出獨特的物理性質呢？讓我們一起揭開分子晶體的神秘面紗。
課前導入
分子晶體
PART 01
(1)概念：分子通過分子間作用力構成的固態(tài)物質，稱為分子晶體。
(2)構成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。
【典型的分子晶體】
(1)所有非金屬氫化物，如水、硫化氫、氨、甲烷等。
(2)多數(shù)非金屬單質，如鹵素單質(X2)、O2、S8、N2、白磷(P4)、C60等。
(3)部分非金屬氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)幾乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)大多數(shù)有機化合物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等（不包括有機鹽）。
(6)稀有氣體。
分子晶體
分子晶體的物理性質
（1）分子晶體由于以比較弱的分子間作用力相結合，因此一般熔點較低，硬度較小。
（2）對組成和結構相似，晶體中又不含氫鍵的物質來說，隨著相對分子質量的增大，分子間作用力增強，熔、沸點升高。但分子間存在氫鍵的晶體熔、沸點較高。
（3）熔融狀態(tài)不能導電，如果共價化合物分子是電解質，溶于水時能導電，如HCl、H2SO4等；如果能與水反應生成電解質，其水溶液能導電，如NH3、CO2等。
干冰
(1)分子間作用力只有范德華力。
(2)干冰晶體是一種面心立方結構，每個CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有12個，即配位數(shù)為12。
(3)每個晶胞中含有CO2分子為4個。
典型分子晶體
干冰 冰
晶胞或結構模型
微粒間作用力 范德華力 范德華力和氫鍵
晶胞微粒數(shù) 4 －
配位數(shù) 12 4
分子晶體的判斷方法
(1)依據(jù)物質的類別判斷
多數(shù)非金屬單質、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)有機物都是分子晶體。
(2)依據(jù)組成晶體的微粒及微粒間作用力判斷
組成分子晶體的微粒是分子，微粒間的作用力是分子間作用力。
(3)依據(jù)物質的性質判斷
分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態(tài)或固態(tài)時均不導電。
分子晶體熔、沸點高低的判斷
(1)組成和結構相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越強，熔、沸點越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
(2)組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，如CH3OH＞CH3CH3。
(3)含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
(4)對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如正戊烷＞異戊烷＞新戊烷
(5)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。
典例解析
下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是(　　)
A．NH3、HD、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2
【解析】分子晶體的構成微粒為分子，分子內部以共價鍵結合。HD屬于分子晶體，但為單質，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均為化合物，故B正確；C60屬于分子晶體，但為單質，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。
B
混合型晶體
石墨晶體
PART 02
石墨晶體
石墨和金剛石是碳的兩種同素異形體。金剛石屬于共價晶體，金剛石中每個碳原子以共價鍵與緊鄰的四個碳原子形成三維網狀結構；石墨晶體形成二維網狀結構，層內每個碳原子以共價鍵與周圍的三個碳原子結合，層間為分子間作用力，因此石墨晶體是一種混合型晶體。
金剛石和石墨的結構模型
在石墨的二維結構平面內，每個碳原子以C—C鍵與3個碳原子結合，形成六元環(huán)層。碳原子有4個價電子，而每個碳原子僅用了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。而這些p軌道中的電子可在整個層內運動，當施加電場時，可以沿電場方向運動，因而石墨具有導電性。但由于相鄰碳原子層之間相隔較遠，電子不能從一層跳躍到另一層，因此石墨的導電性具有一定的方向性。由于石墨晶體層間是以分子間作用力相結合的，在外力的作用下，石墨晶體中層與層之間發(fā)生相對滑動而具有良好的潤滑性。
石墨晶體
石墨晶體中層內
的π鍵
晶體的共性
金屬晶體、離子晶體、共價晶體和分子晶體是最常見的晶體類型。但不論上述晶體顆粒的大小如何，晶體內部結構均是由原子、離子或分子按周期性規(guī)律重復排列組成的。因此，在研究這些晶體類型時，我們均可通過研究能夠反映晶體結構特征的基本重復單位——晶胞來進行。
晶體的共性：
(1)晶體物質各個部分的宏觀性質總是相同的，例如具有相同的密度、相同的化學組成等。
(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。
晶體的個性：
(1)絕大多數(shù)金屬晶體是電和熱的良導體，延展性好。
(2)食鹽為離子晶體，質脆，熔融狀態(tài)下能導電。
(3)金剛石為共價晶體，無色透明、堅硬、質脆，常溫下不導電。
(4)干冰屬于分子晶體，只能在低溫下存在。
四種類型的晶體的結構與性質
晶體類型 金屬晶體 離子晶體 共價晶體 分子晶體
結構 構成微粒 金屬離子和電子 陰離子、陽離子 原子 分子
微粒間作用力 金屬鍵 離子鍵 共價鍵 分子間作用力
性質 熔、沸點 有的很高、有的低 較高 很高 較低
硬度 大小不一 較大 較高 較低
導電性 導電 固態(tài)不導電、熔化或在水溶液中導電 不導電 熔化態(tài)（液態(tài)）不導電，溶于水有的導電
舉例 Cu、Hg、Na NaCl、NH4Cl 金剛石、SiO2 干冰、碘
晶體的類型判定
(1)依據(jù)組成晶體的微觀粒子和粒子間的相互作用判斷
分子間通過分子間作用力形成的晶體屬于分子晶體；
由原子通過共價鍵形成的晶體屬于共價晶體；
由陰、陽離子通過離子鍵形成的晶體屬于離子晶體；
由金屬陽離子和自由電子通過金屬鍵形成的晶體屬于金屬晶體。
晶體的類型判定——
根據(jù)物質的分類判定
①活潑金屬的氧化物(如Na2O、MgO等)、強堿[如KOH、Ba(OH)2等]和絕大多數(shù)的鹽類是離子晶體。
②多數(shù)非金屬單質(除金剛石、石墨、晶體硼、晶體硅等外)、非金屬氫化物、非金屬氧化物(除SiO2外)、幾乎所有的酸、大多數(shù)有機物(除有機鹽外)是分子晶體。
③常見的共價晶體單質有金剛石、晶體硼、晶體硅等；常見的共價晶體化合物有碳化硅、SiO2等。
④常溫下金屬單質(除汞外)與合金均屬于金屬晶體。
依據(jù)硬度和機械性能判斷
離子晶體硬度較大或略硬而脆；共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆；金屬晶體多數(shù)硬度大，但也有硬度較小的，且具有延展性。
依據(jù)導電性判斷
離子晶體在水溶液中和熔融狀態(tài)下都導電；共價晶體一般為非導體，但晶體硅能導電；分子晶體為非導體，而分子晶體中的電解質(主要是酸)溶于水，使分子內的化學鍵斷裂形成自由離子，也能導電；金屬晶體是電的良導體。
依據(jù)晶體熔點判斷
離子晶體的熔點較高，常在數(shù)百至幾千攝氏度；共價晶體的熔點很高，常在一千至幾千攝氏度；分子晶體的熔點較低，常在數(shù)百攝氏度以下或很低溫度；金屬晶體多數(shù)熔點高，但也有熔點相當?shù)偷摹?br/>晶體的類型判定
課堂小結
PART 03
混合型晶體——石墨
分子晶體
2
1
分子晶體混合
晶體晶體的共
性與個性
晶體的共性與個性
3
結構特點
物理性質
結構特點
性質
晶體的共性
晶體的個性
4類晶體的比較
常見的分子晶體及判斷方法
典型分子晶體的結構--干冰和冰
晶體類型的判斷方法
課堂練習
PART 04
1．下列有關分子晶體的敘述正確的是(　　)
A．分子內均存在共價鍵
B．非金屬氧化物呈固態(tài)時，一定屬于分子晶體
C．分子晶體中一定存在氫鍵
D．分子晶體熔化時一定破壞了范德華力
D
2．下列性質符合分子晶體的是(　　)
A．熔點是1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
B．熔點是10.31 ℃，液態(tài)不導電，水溶液能導電
C．不能溶于水，熔點是1 723 ℃，沸點是2 230 ℃
D．熔點是97.81 ℃，質軟、導電，密度是0.97 g·cm－3
B
D
4．下列說法中正確的是(　　)
A．C60汽化和I2升華克服的作用力相同
B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點相近
C．NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學鍵都是離子鍵
D．常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點-23.2 ℃，沸點136.2 ℃，所以TiCl4屬于離子晶體
A
Thanks
好好學習天天向上

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