2018版高中化学人教版选修3教案：第3章 第2节 分子晶体与原子晶体 Word版含答案最全版

第二节 分子晶体与原子晶体

1．了解分子晶体的概念及其结构。

2．进一步理解分子间作用力对物质性质的影响，掌握分子晶体的物理性质及其影响因素。(重点)

3．了解原子晶体的概念及其结构，掌握原子晶体的物理性质。(重点) 4．学会运用模型法和类比法区分不同的晶体类型。

[基础·初探]

教材整理1 分子晶体的结构与物质类别 1．结构特点 (1)构成微粒及作用力

子 晶 体

(2)堆积方式 分子间作用力 范德华力 范德华力、氢键 堆积方式 分子采用密堆积 分子不采用密堆积 实例 如 C60、干冰、I2、O2 如HF、NH3、冰 2.属于分子晶体的物质种类 (1)所有非金属氢化物，如H2O、NH3、CH4等。

(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等。 (3)部分非金属氧化物，如CO2、P4O10、SO2等。

(4)几乎所有的酸，如HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等。 教材整理2 两种典型的分子晶体

1．干冰

(1)每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。

(2)每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子有12个。 2．冰

(1)水分子之间的作用力有范德华力，但主要作用力是氢键。

(2)由于氢键的存在迫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。

[探究·升华]

[思考探究]

观察下图冰和干冰的结构，回答下列问题。

问题思考：

(1)已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？ 【提示】由于氢键的方向性，使冰晶体中每个水分子与四面体顶角方向的4个分子相互吸引，形成空隙较大的网状晶体，密度比水小，所以结的冰会浮在水面上。

(2)为什么冰融化为水时，密度增大？

【提示】在冰晶体中，每个分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一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。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。

(3)为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？

【提示】由于冰中除了范德华力外还有氢键作用，破坏分子间作用力较难，所以熔沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性，导致冰晶体不具有分子密堆积特征，晶体中有相当大的空隙，所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子质量＞H2O分子的相对分子质量，所以干冰的密度大。

(4)干冰升华过程中破坏共价键吗？

【提示】干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。 [认知升华]

1．分子晶体是分子在分子间作用力的作用下形成的晶体，熔化时，只破坏分子间作用力不破坏化学键。

2．少数以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸、糖等物质的熔点较高。

3．结构相似，分子之间不含氢键而利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔点逐渐升高。例如，常温下Cl2为气态，Br2为液态，而I2为固态；CO2为气态，CS2为液态。

4．相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔点高，如CO的熔点比N2的熔点高。

5．组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间相互作用越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

[题组·冲关]

题组1 分子晶体及其判断

1．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：

熔点/℃ 沸点/℃ NaCl 801 1 465 MgCl2 712 1 418 AlCl3 190 230 SiCl4 －68 57 CaCl2 782 1 600 根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是( ) 【导学号：90990073】

A．NaCl、MgCl2、CaCl2 C．NaCl、CaCl2D．全部

【解析】由于由分子构成的晶体，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、CaCl2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，所以B项正确，A、C、D三项错误。

【答案】B

2．AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是( )

B．AlCl3、SiCl4

A．①②③④B．②③⑤⑥ C．②③D．①④⑤⑥

【解析】①、④、⑤、⑥构成的晶体为一维、二维或三维空间结构，且在空间中微粒通过化学键连接，故它们不可能是分子晶体；而②、③都不能再以化学键与其他原子结合，故可能为分子晶体。

【答案】C

题组2 冰和干冰的晶体结构

3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是( ) A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华

D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，

一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。

【答案】A

4．HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子有( )

A．3个 B．4个 C．5个

D．12个

【解析】根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成四面体，故B项正确。

【答案】B

5．中学教材上介绍的干冰晶体的晶胞是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离

2

a(其中a为立方体棱长)的CO2有( ) 【导学号：90990074】 2

A．4个 B．8个 C．12个

D．6个

2

【解析】如图在每个CO2周围距离2a的CO2即为每个面心上的CO2分子，1??

共有8×?3×2?＝12个。

??

【答案】C

题组3 分子晶体的性质及应用 6．下列属于分子晶体性质的是( )

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