高二化学《物质结构与性质》精品课件10：3.3.2分子晶体

归纳总结
1．不同类型晶体熔、沸点高低的一般规律 原子晶体>离子晶体>分子晶体。 2．同种晶体类型的物质熔、沸点高低的一般规律 晶体内微粒间的作用力越大，熔、沸点越高。
(1)原子晶体：比较共价键的强弱。 一般地认为，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价 键越牢固，物质的熔、沸点越高。例如：金刚石(C)>金刚 砂(SiC)>晶体硅(Si)。
[解析] 本题主要考查了物质结构的相关知识。 (1)石墨晶体中碳原子采取 sp2 杂化。石墨的平面结构以范德华 力结合形成层状结构。 (2)CH4 中共用电子对偏向 C，说明 C 的电负性大，同理可知 H 的电负性大于 Si。 (3)SnBr2 中 Sn 原子有一对孤对电子，孤对电子排斥两个 Sn—Br 键，使它们的夹角小于 120°。
(2)离子晶体：比较离子键的强弱(或晶格能的大小)。
一般地认为，阴阳离子电荷数越多，离子半径越小，则离 子间的作用力越大,离子键越强，晶格能越大，熔、沸点越 高。例如：熔点：MgO>NaCl>CsCl。
(3)金属晶体：比较金属键的强弱。
一般地认为，金属阳离子半径越小，离子所带电荷越多， 则金属键越强，晶体的熔、沸点越高。例如：Al>Mg>Na。
二、石墨晶体
1．结构特点
(1) 石 墨 晶 体 是 层 状 结 构 ， 在 每 一 层 内 ， 碳 原 子 排 列 成 __正__六__边__形____，一个个六边形排列成平面的网状结构，每 一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。
(2)在同一层内，相邻的碳原子以__共__价__键______相结合，每 一个碳原子的一个未成对电子形成___大__π_______键。 (3)层与层之间以__范__德__华__力____相结合。
说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力
____增__强______，熔、沸点_____升__高_____
2.典型的分子晶体
单质碘
干冰
冰
晶胞或结 构模型
微粒间作 用力
晶胞微粒 数
配位数
范德华力 4
范德华力
4 12
氢键＋范德 华力
4
想一想
1.水结冰为什么浮在水面上而不沉于水底？
提示：列比较疏松，分子间有许 多空隙，导致体积膨胀、密度减小，故水结冰浮于水面上。
跟踪训练 2．(双选)下列各组物质中，熔点由高到低的是( BD ) A．HI、HBr、HCl、HF B．CI4、CBr4、CCl4、CF4 C．Rb、K、Na、Li
解析：A项HF中存在氢键，使HF的熔点高于HI；B项四种 物质组成和结构相似，熔点随相对分子质量的减小而减小； C项是碱金属，同主族元素由上到下熔点逐渐减小；D项三 种物质属于同分异构体，支链越多，熔点越低。
一、分子晶体
自主学习
1．分子晶体 概念 分子之间通过__分__子__间__作__用__力___结合而形成的晶体
结构 由于分子间作用力不具有___方__向__性_____，所以分子晶
特点
体在堆积排列时尽可能地利用空间，采取 __最__密__堆__积____的方式
(1)分子晶体由于以比较弱的__分__子__间__作__用__力__相结合, 物理 因此一般熔点_____较__低_____，硬度_____较__小_____ 性质 (2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来
提示：一般地：原子晶体>离子晶体>分子晶体。
探究导引2 冰与干冰是同一物质吗？构成晶体的微间作用 力相同吗？
提示：冰是由H2O分子构成的，而干冰是由CO2分子构成的, 晶体微粒均是分子，微粒之间的作用力均是分子间作用力。
探究导引3 从F2→I2熔、沸点为什么依次升高？
提示：F2、Cl2、Br2、I2均是由分子构成的，且类型相同， 而F2→I2相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,故 熔、沸点依次升高。
[规律方法] 比较物质熔、沸点的高低：不同晶体类型的物 质熔、沸点高低顺序一般是原子晶体>离子晶体>分子晶体。 同一晶体类型的物质,其晶体内部粒子间的作用力越强，熔、 沸点越高，如原子晶体间要比较共价键的强弱；离子晶体 间要比较离子键的强弱；组成和结构相似的分子晶体，相 对分子质量越大，熔、沸点越高。
例2 下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是
(A ) A．SiO2 CsCl CBr4 CF4 B．SiO2 CsCl CF4 CBr4 C．CsCl SiO2 CBr4 CF4 D．CF4 CBr4 CsCl SiO2
[解析] 物质的熔点高低与晶体的类型有关，一般来说： 原子晶体>离子晶体>分子晶体；即：SiO2>CsCl>CBr4、 CF4。当晶体的类型相同时，原子晶体的熔点与原子半径 有关；离子晶体的熔点与离子半径和离子所带的电荷有关； 当组成和结构相似时，分子晶体的熔点高低与相对分子质 量的大小有关，一般来说，相对分子质量大的熔点高，即 CBr4>CF4。
相邻原子间以共 价键结合而形成 的具有空间立体 网状结构的晶体
熔化时需克服的作 较弱的分子间作用
用力
力
物理 熔、沸点 性质 硬度
较低 较小
很强的共价键
很高 很大
晶体类型
物理 导电性 性质
溶解性 决定熔、沸点 高低的因素
组成微粒
物质类别
微粒间的作用 力
分子晶体 固态和熔融时都不导 电，但某些分子晶体 溶于水能导电,如HCl
(4)根据题意计算晶胞中 Pb4＋数为 8×18＝1，Ba2＋数为 1，O2－
数为 12×14＝3，该化合物化学式为 BaPbO3。Ba2＋在晶胞中心
有 1 个，O2－在晶胞棱边中心有 12 个，所以每个 Ba2＋与 12 个 O2－配位。
提示：石墨晶体是层状结构，层与层之间作用力是范德华 力,很弱，故石墨具有滑腻性。
自我检测
1．干冰、碘易升华是由于( D )
A．干冰、碘是非极性分子
B．键能小
C．化学性质不活泼
D．分子间的作用力较弱
解析：干冰和碘均属于分子晶体，升华时只需要克服较弱的 分子间作用力。
2．熔化时，必须破坏非极性共价键的是( B )
(
)、SO2 分子间以范德华力相互结合为分子晶体；石墨
是混合键型晶体；水晶与金刚石是典型的原子晶体；硫的化学
式以一个硫表示，实际上是由多个硫原子构成的分子，分子间
以范德华力结合成分子晶体；玻璃无固定的熔点，加热时逐渐
软化，是非晶体。
跟踪训练
1．某元素的最高正价和最低负价的绝对值相等，其最高价 氧化物的相对分子质量与其气态氢化物的相对分子质量之 比是
15∶8，该元素的最高价氧化物形成的晶体是( C )
A．分子晶体
B．离子晶体
C．原子晶体
D．以上晶体都不是
解析：该元素的气态氢化物化学式可写作 RH4，最高价氧化物 为 RO2，设 R 相对原子质量为 x，则342＋＋xx＝185，x＝28，该元 素为 Si，SiO2 为原子晶体，故选 C。
要点二 不同晶体的熔、沸点的比较方法 探究导引1 不同晶体的熔、沸点一般有什么规律？
思维拓展 碳族元素相关物质的结构探究
案例 碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。
(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石 墨晶体，每个碳原子通过___sp__2 ___杂化与周围碳原子成键， 多层碳纳米管的层与层之间靠_分__子__间__作__用__力__(_或__范__德__华__力__)_结 合在一起。
(4)分子晶体：分子间作用力越强，熔、沸点越高。
①组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子 间作用力越大，熔、沸点越高。例如：F2<Cl2<Br2<I2。 ②若分子间具有氢键，熔、沸点反常的高。例如： H2O>H2Te>H2Se>H2S。 ③在有机物同分异构体中,随着支链的增多，熔、沸点降低。 例如：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
相似相溶
分子间作用力的强弱
分子
多数的非金属单质和 共价化合物
分子间作用力(氢键、 范德华力)
原子晶体
固态和熔融时都不 导电
难溶于一般溶剂
共价键的强弱
原子 金刚石、晶体硅、 碳化硅、二氧化硅 等少数非金属单质 及共价化合物 共价键(极性键、 非极性键)
例1 下列晶体分类中正确的一组是( C )
离子 晶体
2．所属类型 石 墨 中 既 有 __共__价__键______ ， 又 有 _范__德__华__力_____ ， 同 时 还 有 __金__属__键______的特性，是一种___混__合__键_____型晶体。
3．性质：熔点高、质软、易导电。
想一想
2．金刚石与石墨均由碳元素组成，为什么石墨具有滑腻性 而金刚石没有？
探究导引3 C、Si均属第ⅣA族，但CO2与SiO2的物理性质 差别很大，为什么？
提示：SiO2是原子晶体，而CO2是分子晶体，构成晶体的微 粒间作用力不同，SiO2晶体Si、O原子通过共价键形成的， CO2则是二氧化碳分子通过分子间作用力形成的。
归纳总结
晶体类型 定义
分子晶体
原子晶体
分子间通过分子间 作用力结合形成的 晶体
A．冰
B．金刚石
C．铁
D．二氧化硅
解析：金刚石为原子晶体，熔化时需要破坏碳原子之间 的非极性共价键。
要点突破
要点一 原子晶体与分子晶体的比较
探究导引1 原子晶体与分子晶体的概念分别是什么？ 提示：原子晶体是由原子通过共价键形成的空间网状结构 的晶体，分子晶体是由分子通过分子间作用力形成的晶体。 探究导引2 共价键可以存在哪些晶体中？ 提示：原子晶体：如SiO2；分子晶体：如CO2；离子晶体： 如NaOH。
(2)CH4中共用电子对偏向C,SiH4中共用电子对偏向H,则C、 Si、H的电负性由大到小的顺序为_C__>_H_>_S__i 。
(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br键的键角 ______<__120°(填“>”、“<”或“＝”)。
(4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立 方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。 该化合物化学式为 _B_a_P_b__O_3_,每个Ba2＋与___1_2__个O2－配位。
第3章 物质的聚集状态与物质性质
第3节 原子晶体与分子晶体
第2课时 分子晶体
思考讨论：
1.氢键是化学键吗？存在氢键的物质为何熔点、沸点相对较高？
2.热胀冷缩是一种物理现象，但水结冰时体积却膨胀了，即 ρ冰＜ρ水，你能解释吗？ 3.如果水分子间无氢键存在，地球上将会是什么面貌？
学习目标
1．熟知分子晶体的概念、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。
原子 晶体
AB NaO H2S
H O4
Ar 石墨
C CH3COONa
水晶
分子 晶体 SO2 S
D Ba(OH)2 金刚石
玻璃
[解析] 从晶体中粒子的性质去判断晶体的类型。NaOH、 CH3COONa、Ba(OH)2 都是通过离子键相互结合的离子晶体； H2SO4 分子间以范德华力和氢键相互结合为分子晶体；Ar、萘