高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体背景图课件ppt

3.4分子间作用力　分子晶体(第2课时)

一、核心素养发展目标

1、能描述典型分子晶体的结构特点，区分共价晶体和分子晶体；

2、熟悉分子晶体的结构及性质；

3、了解石墨晶体的结构及晶体的共性和个性。

二、教学重点及难点

重点  分子晶体的结构及性质

难点  石墨晶体的结构及晶体的共性和个性

三、教学方法

讲授法、讨论法

四、教学工具

PPT、视频

五、教学过程

【展示】雪花和干冰固体的图片。

【讲述】分子晶体是分子通过分子间作用力构成的固态物质。

以共价键结合的物质，除金刚石、晶体硅、二氧化硅等空间网状结构的物质属于共价晶体外，其他多数非金属单质（如H2、Cl2、N2等）、非金属元素组成的无机化合物（如H2O、HCl、CO2等）以及大多数有机化合物在低温下形成的晶体都属于分子晶体。

典型的分子晶体

【讲述】（1）所有非金属氢化物：H2S 、NH3 、 CH4、HX 等

（2）部分非金属单质:O2 、H2 、 X2 、 P4 、 C60 、稀有气体等

（3）部分非金属氧化物:CO2 、SO2 、 NO2 、 P4O6 、 P5O10等

（4）几乎所有的酸：H2SO4 、HNO3 、 H3PO4等

（5）绝大多数有机化合物的晶体： 乙醇、冰醋酸、蔗糖等

【展示】碘、干冰、碳60、冰晶胞图片

【问】总结分子晶体的粒子和相互作用力

【生】组成粒子：分子

相互作用力：分子内：共价键；分子间：分子间作用力

【讲述】分子晶体只含有分子。

典型的分子晶体

【展示】干冰分子晶体的结构模型图片。

固态干冰是典型的分子晶体。

独立存在的CO2分子占据着立方体的8个顶角和6个面的中心位置。

【问】每个晶胞含几个CO2分子？

【生】每个晶胞中均摊4个CO2分子,含有12个原子。

【问】思考：每个CO2周围有几个紧密相邻的CO2？

【展示】二氧化碳晶胞计算的动画过程

【生】4面心+4面心+4边角=12个分子

【讲述】若分子间作用力只有范德华力,如干冰，即每个分子周围有12个紧邻的分子。

【展示】冰的晶体结构图片

【讲述】水分子之间的作用力有范德华力、氢键,但主要是氢键。

【问】思考：每个H2O周围有几个紧密相邻的H2O？

【生】由于氢键具有方向性,使四面体中心的每个水分子与四面体顶点的4个相邻的水分子相互吸引。

【讲述】若分子间还含有其他作用力,如氢键,则每个分子周围紧邻的分子要少于12个。

分子晶体的特性

【展示】某些分子晶体的熔点表格

【生】1、分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。

【讲述】分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。

【问】分子晶体是否导电？

【生】不一定。

【讲述】分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。

有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。

分子晶体熔、沸点高低的判断方法

【讲述】①少数含氢键的分子晶体，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、氨基酸、糖等物质的熔点相对较高。

②组成和结构相似，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。

③有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低。

如熔、沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

二、混合晶体

【展示】金刚石和石墨的结构模型图片

【讲述】石墨和金刚石是碳的两种同素异形体。

金刚石属于共价晶体，金刚石中每个碳原子以共价键与紧邻的四个碳原子形成三维网状结构。

【展示】石墨的结构视频

【讲述】石墨晶体形成二维网状结构，层内每个碳原子以共价键与周围的三个碳原子结合，层间为分子间作用力，因此石墨晶体是一种混合晶体。

在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以C—C键与3个碳原子结合，形成六元环层。

碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子的这些p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。

石墨性质

【展示】石墨的电子云图片

【讲述】1、石墨具有导电性，具有一定的方向性。

石墨层内碳原子的p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。

但由于相邻碳原子层之间相隔较远，电子不能从一层跳跃到另一层，因此石墨的导电性具有一定的方向性。

【展示】铅笔图片

2、石墨质软，具有具有良好的润滑性。

由于石墨晶体层间是以分子间作用力相结合的，在外力的作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动，很容易变形，具有良好的润滑性。

三、晶体的共性与个性

【展示】四种类型的典型晶体的晶胞

1、晶体的共性

【讲述】晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。

晶体物质各个部分的宏观性质总是相同的，例如具有相同的密度、相同的化学组成等；

晶体总能自发地形成多面体外形；

晶体都具有确定的熔点。

2、晶体的个性

【课堂小结】师生一起回顾和总结。

【课堂练习】

1.下列各组物质各自形成的晶体中,均属于分子晶体的化合物是(　　)

A.NH3、HD、C8H10                B.PCl3、CO2、H2SO4

C.SO2、SO3、C60                D.CCl4、Na2S、H2O2

答案：B

2．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

答案：B

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

答案：A

4、(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；该结构单元平均占有________个CO2分子。

答案：分子   低   12   4