蘇教版選修3 專題3 第四單元 第2課時 分子晶體　混合晶體 學(xué)案.docx

第2課時分子晶體混合晶體學(xué)習(xí)目標定位1.熟知分子晶體的概念、結(jié)構(gòu)特點及常見的分子晶體。2.能夠從范德華力、氫鍵的特征，分析理解分子晶體的物理特性。3.了解石墨晶體的結(jié)構(gòu)，會比較不同類型的晶體熔、沸點。一、分子晶體1概念及微粒間的作用(1)概念：分子間通過分子間作用力相結(jié)合形成的晶體叫分子晶體。(2)微粒間的作用：分子晶體中相鄰分子之間以分子間作用力相互吸引。2典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)構(gòu)成干冰晶體的結(jié)構(gòu)微粒是co2分子，微粒間的相互作用力是范德華力。(2)從結(jié)構(gòu)模型可以看出：干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)每8個co2分子構(gòu)成立方體，在六個面的中心又各占據(jù)1個co2分子。每個co2分子周圍，離該分子最近且距離相等的co2分子有12個。每個晶胞中有4個co2分子。3分子晶體的物理特性分子晶體中的微粒間是以范德華力或范德華力和氫鍵而形成的晶體，因此，分子晶體的熔、沸點較低，密度較小，硬度較小，較易熔化和揮發(fā)。(1)常見的分子晶體所有非金屬氫化物：h2o、nh3、ch4、h2s等；多數(shù)非金屬單質(zhì)：鹵素(x2)、o2、n2、白磷(p4)、紅磷、硫、稀有氣體(固態(tài))等；多數(shù)非金屬氧化物：co2、so2、so3、p2o5等；幾乎所有的酸：h2so4、ch3cooh、h3po4等；絕大多數(shù)有機物：乙醇、蔗糖等。(2)分子晶體的性質(zhì)分子晶體一般具有較低的熔點和沸點，較小的硬度、較強的揮發(fā)性。分子晶體在固態(tài)、熔融時均不導(dǎo)電。不同分子晶體在溶解度上存在較大差別，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解度也有較大差別。提醒(1)稀有氣體固態(tài)時形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作用力，分子內(nèi)不存在化學(xué)鍵。(2)分子晶體汽化或熔融時，克服分子間作用力，不破壞化學(xué)鍵。例1根據(jù)下列性質(zhì)判斷所描述的物質(zhì)可能屬于分子晶體的是()a熔點1 070 ，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電b熔點1 128 ，沸點4 446 ，硬度很大c熔點10.31 ，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液能導(dǎo)電d熔點97.81 ，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97 gcm3答案c解析a項，熔點1 070 ，熔點高，不符合分子晶體的特點，錯誤；b項，熔點1 128 ，沸點4 446 ，硬度很大，屬于離子晶體或原子晶體或金屬晶體的特點，分子晶體分子間只存在分子間作用力，熔、沸點低，錯誤；c項，熔點10.31 ，熔點低，符合分子晶體的熔點特點，液態(tài)不導(dǎo)電，只存在分子，水溶液能導(dǎo)電，溶于水后，分子被水分子離解成自由移動的離子，如ch3coohch3cooh，有自由移動的離子，就能導(dǎo)電，正確；d項，熔點97.81 ，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97 gcm3，是金屬鈉的物理性質(zhì)，金屬鈉屬于金屬晶體，錯誤。例2甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是()a甲烷晶胞中的球只代表1個c原子b晶體中1個ch4分子有12個緊鄰的ch4分子c甲烷晶體熔化時需克服共價鍵d1個ch4晶胞中含有8個ch4分子答案b解析題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個甲烷分子，并不是1個c原子，a錯誤；由甲烷晶胞分析，位于晶胞的頂點的某一個甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個，而這3個甲烷分子在晶胞的面上，因此每個都被2個晶胞共用，故與1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子數(shù)目為3812，b正確；甲烷晶體是分子晶體，熔化時克服范德華力，c錯誤；甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的個數(shù)為864，d錯誤。例3下列物質(zhì)，按沸點降低順序排列的一組是()ahf、hcl、hbr、hibf2、cl2、br2、i2ch2o、h2s、h2se、h2tedci4、cbr4、ccl4、cf4答案d解析a、c中hf和h2o分子間含有氫鍵，沸點反常；對結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，b中沸點隨相對分子質(zhì)量的增加而增大；d中沸點依次降低。二、混合晶體石墨下圖分別是石墨的二維平面結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、層內(nèi)的鍵結(jié)構(gòu)示意圖?；卮鹣铝袉栴}：1在石墨晶體中，同層的碳原子以3個共價鍵與另外三個碳原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正六邊形的環(huán)，伸展成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。2在同一平面的碳原子還各剩下一個2p軌道，并含有一個未成對電子形成鍵。電子比較自由，相當于金屬中的自由電子，所以石墨能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，這正是金屬晶體的特征。3石墨晶體中網(wǎng)絡(luò)狀的平面結(jié)構(gòu)以范德華力結(jié)合形成層狀的結(jié)構(gòu)，距離較大，結(jié)合力較弱，層與層間可以相對滑動，使之具有潤滑性。石墨晶體中既存在共價鍵，還存在范德華力，不能簡單地歸屬于任何一種晶體，所以石墨是一種混合晶體。例4碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是c60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問題：(1)c60屬于_晶體，石墨屬于_晶體。(2)在金剛石晶體中，碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為_。(3)石墨晶體中，層內(nèi)cc鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中cc鍵的鍵長為154 pm。推測金剛石的熔點_(填“”“”或“”)石墨的熔點。答案(1)分子混合(2)12(3)石墨c晶體中共價鍵的鍵角：金剛石石墨d金剛石晶體中只含有共價鍵，石墨晶體中則存在共價鍵、金屬鍵和范德華力答案d11對于鈉的鹵化物(nax)和硅的鹵化物分子(six4)，下列敘述正確的是()asix4呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度大bnax的熔點一般高于six4cnax易水解dsix4由原子構(gòu)成，熔化時破壞共價鍵答案b解析硅的鹵化物(six4)屬于分子晶體，不是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其硬度較小，a錯誤； 鈉的鹵化物(nax)為離子化合物，屬于離子晶體，硅的鹵化物(six4)為共價化合物，屬于分子晶體，離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點，即nax的熔點一般高于six4，故b正確；鈉的強酸鹽不水解，nax(naf除外)不易水解，c錯誤；硅的鹵化物(six4)是由分子構(gòu)成的，屬于分子晶體，熔化時破壞分子間作用力，故d錯誤。12氮化硼(bn)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是()a六方相氮化硼與石墨一樣可以導(dǎo)電b立方相氮化硼含有鍵和鍵，所以硬度大c兩種晶體均為分子晶體d六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形答案d解析a項，六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子，所以不導(dǎo)電，錯誤；b項，立方相氮化硼中只含有鍵，錯誤；c項，立方相氮化硼是原子晶體，錯誤；d項，由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個硼原子與相鄰3個氮原子構(gòu)成平面三角形，正確。綜合強化13石墨的片層結(jié)構(gòu)如圖所示，請回答下列問題：(1)平均_個碳原子構(gòu)成一個正六邊形。(2)石墨晶體每一層內(nèi)碳原子數(shù)與碳碳化學(xué)鍵之比是_。(3)n g碳原子可構(gòu)成_個正六邊形。答案(1)2(2)23(3)解析(1)利用點與面之間的關(guān)系，平均每個正六邊形含碳原子：61/32個。(2)分析每一個正六邊形：所占的碳原子數(shù)為62；所占的碳碳鍵數(shù)為63，故答案為23。(3)n g碳原子數(shù)為na，故答案為。14據(jù)報道科研人員應(yīng)用計算機模擬出結(jié)構(gòu)類似c60的物質(zhì)n60。已知：n60分子中每個氮原子均以nn鍵結(jié)合三個n原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；nn鍵的鍵能為167 kjmol1。請回答下列問題：(1)n60分子組成的晶體為_晶體，其熔、沸點比n2_(填“高”或“低”)，原因是_。(2)1 mol n60分解成n2時吸收或放出的熱量是_kj(已知nn鍵的鍵能為942 kjmol1)，表明穩(wěn)定性n60_(填“”“”或“”)n2。(3)由(2)列舉n60的用途(舉一種)：_。答案(1)分子高n60、n2均形成分子晶體，且n60的相對分子質(zhì)量大，分子間作用力大，故熔、沸點高(2)13 230mr(n2)，故n60晶體中分子的范德華力比n2晶體大，n60晶體的熔、沸點比n2晶體高。(2)因每個氮原子形成三個nn鍵，每個nn鍵被2個n原子共用，故1 mol n60中存在nn鍵：1 mol60390 mol。發(fā)生的反應(yīng)為n60=30n2，故h90167 kjmol130942 kjmol113 230 kjmol1n60。(3)由于反應(yīng)放出大量的熱同時生成大量氣體，因此n60可用作高能炸藥。15德國和美國科學(xué)家首次制出了由20個碳原子組成的空心籠分子c20，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成的(如右圖所示)。請回答下列問題：(1)c20分子中共有_個正五邊形，共有_條棱邊。c20晶體屬于_(填晶體類型)。(2)科學(xué)界擬合成一種“二重構(gòu)造”的球形分子(c6