1、1第四单元 分子间作用力 分子晶体第 2 课时 分子晶体 混合晶体学习目标定位 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。3.了解石墨晶体的结构，会比较不同类型的晶体熔、沸点。一、分子晶体1概念及微粒间的作用(1)概念：分子间通过分子间作用力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分子间作用力相互吸引。2典型分子晶体的结构特征(1)构成干冰晶体的结构微粒是 CO2分子，微粒间的相互作用力是范德华力。(2)从结构模型可以看出：干冰晶体是一种面心立方结构 每 8 个 CO2分子构成立方体，在六个面的
2、中心又各占据 1 个 CO2分子。每个 CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有 12 个。每个晶胞中有 4 个 CO2分子。3分子晶体的物理特性分子晶体中的微粒间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，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。(1)常见的分子晶体所有非金属氢化物：H 2O、NH 3、CH 4、H 2S 等；多数非金属单质：卤素(X 2)、O 2、N 2、白磷(P 4)、红磷、硫、稀有气体(固态)等；多数非金属氧化物：CO 2、SO 2、SO 3、P 2O5等；几乎所有的酸：H 2SO4、CH 3COOH、H 3PO4等；绝大多数有机物：
3、乙醇、蔗糖等。2(2)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。分子晶体在固态、熔融时均不导电。不同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 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 1070，易溶于水，水溶液能导电B熔点 1128，沸点 4446，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 0.97gc
4、m3答案 C解析 A 项 ， 熔 点 1 070 ， 熔 点 高 ， 不 符 合 分 子 晶 体 的 特 点 ， 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 ， 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
5、子 离 解 成 自由 移 动 的 离 子 ， 如 CH3COOHCH3COO H ， 有 自 由 移 动 的 离 子 ， 就 能 导 电 ， 正 确 ； D 项 ，熔 点 97.81 ， 质 软 、 导 电 、 密 度 0.97 gcm 3， 是 金 属 钠 的 物 理 性 质 ， 金 属 钠 属 于 金 属晶 体 ， 错 误 。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分子答案 B解析 题图所示的甲烷晶胞中的球
6、代表的是 1 个甲烷分子，并不是 1 个 C 原子，A 错误；由甲烷晶胞分析，位于晶胞的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3烷分子数目为 38 12，B 正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C 错误；12甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为 8 6 4，D 错误。18 12例 3 下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是( )AHF、HCl、HBr、HIBF 2、Cl 2、Br 2、I 2CH 2O、H 2S、H 2Se、H 2TeDCI 4、CBr 4、CCl
7、4、CF 4答案 D解析 A、C 中 HF 和 H2O 分子间含有氢键，沸点反常；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。二、混合晶体石墨下图分别是石墨的二维平面结构、层状结构、层内的 键结构示意图。回答下列问题：1在石墨晶体中，同层的碳原子以 3 个共价键与另外三个碳原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成平面网状结构。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，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体的特征。3石墨晶体中网络状的平面结构以范德华力结合形成层状的结构，距离
8、较大，结合力较弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性。石墨晶体中既存在共价键，还存在范德华力，不能简单地归属于任何一种晶体，所以石墨是一种混合晶体。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：4回答下列问题：(1)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。(2)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为_。(3)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为 142pm，而金刚石中 CC 键的键长为 154pm。推测金刚石的熔点_(填“” “石墨C晶体中共价键的键角：金刚石石墨D金刚石晶体中只含有共价键，石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力答案 D11对于钠的卤化物(NaX)和硅
9、的卤化物分子(SiX 4)，下列叙述正确的是( )ASiX 4呈空间网状结构，硬度大BNaX 的熔点一般高于 SiX4CNaX 易水解DSiX 4由原子构成，熔化时破坏共价键答案 B解析 硅的卤化物(SiX 4)属于分子晶体，不是空间网状结构，其硬度较小，A 错误；钠的卤化物(NaX)为离子化合物，属于离子晶体，硅的卤化物(SiX 4)为共价化合物，属于分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即 NaX 的熔点一般高于 SiX4，故 B 正确；钠的强酸盐不水解，NaX(NaF 除外)不易水解，C 错误；硅的卤化物(SiX 4)是由分子构成的，属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，故 D 错
10、误。12氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是( )11A六方相氮化硼与石墨一样可以导电B立方相氮化硼含有 键和 键，所以硬度大C两种晶体均为分子晶体D六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为平面三角形答案 D解析 A 项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有 键，错误；C 项，立方相氮化硼是原子晶体，错误；D 项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相
11、邻 3 个氮原子构成平面三角形，正确。综合强化13石墨的片层结构如图所示，请回答下列问题：(1)平均_个碳原子构成一个正六边形。(2)石墨晶体每一层内碳原子数与碳碳化学键之比是_。(3)ng 碳原子可构成_个正六边形。答案 (1)2 (2)23 (3)NAn24解析 (1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形含碳原子：61/32 个。(2)分析每一个正六边形：所占的碳原子数为 6 2；13所占的碳碳键数为 6 3，故答案为 23。12(3)ng 碳原子数为 NA，故答案为 。n12 n/12NA2 NAn2414据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似 C60的物质 N60。已知：N 60分子
12、中每个氮原 子 均 以 NN 键 结 合 三 个 N 原 子 而 形 成 8 电 子 稳 定 结 构 ； NN 键 的 键 能 为 167 kJmol1 。12请回答下列问题：(1)N60分子组成的晶体为_晶体，其熔、沸点比 N2_(填“高”或“低”)，原因是_。(2)1molN60分解成 N2时吸收或放出的热量是_kJ(已知 NN键的键能为 942kJmol1 )，表明稳定性 N60_(填“” “Mr(N2)，故 N60晶体中分子的范德华力比 N2晶体大，N 60晶体的熔、沸点比 N2晶体高。(2)因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
13、中存在NN 键 ： 1 mol603 90 mol。 发 生 的 反 应 为 N60=30N2， 故 H 90167 12kJmol1 30942 kJmol1 13 230 kJmol1 N60。(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德国和美国科学家首次制出了由 20 个碳原子组成的空心笼分子 C20，该笼状结构是由许多正五边形构成的(如右图所示)。请回答下列问题：(1)C20分子中共有_个正五边形，共有_条棱边。C 20晶体属于_(填晶体类型)。(2)科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子(C 60Si60)，即把“足球型”的 C60置于“足球型”的 Si60内，并把硅原子与碳原子以共价键结合。合成“二重构造”球形分子 C60Si60的化学反应类似于_(填字母)。A由乙烯制聚乙烯B乙酸与乙醇制乙酸乙酯C乙醇制乙醛D乙烯与丙烯合成乙丙树脂答案 (1)12 30 分子晶体13(2)AD解析 (1)正五边形 12，棱边 30。2035 2032(2)由于 C60和 Si60相似，所以该反应类似于加聚反应。
