離子晶體、分子晶體和原子晶體(二)

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

 

1．掌握分子間作用力和氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響。

2．掌握構(gòu)成分子晶體的微粒，分子晶體的物理特性。

3．了解物質(zhì)的“相似相溶”原理。

二、學(xué)習(xí)過程

 

(一)引入新課

 [復(fù)習(xí)提問]

1．常溫下氟是淡黃綠色的        ；氯是黃綠色的         ；溴是深棕紅色的        ；碘是紫黑色的         。鹵素單質(zhì)常溫下狀態(tài)不同的原因是                                                                                                                                                  。

 [新授內(nèi)容]分子晶體、相似相溶原理

一、知識要點（學(xué)生自學(xué)完成）

 1.分子間作用力

    (1)分子間作用力_________________；又稱范德華力。分子間作用力存在于______________________之間。

    (2)影響因素：

①分子的極性

②組成和結(jié)構(gòu)相似的：

 2.分子晶體

  (1)定義：________________________________

  (2)構(gòu)成微粒________________________________

  (3)粒子間的作用力：________________________________

  (4)分子晶體一般物質(zhì)類別________________________________

  (5)分子晶體的物理性質(zhì)________________________________________________

二、要點點撥

  1.結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，分子間以分子間作用力而結(jié)合，而分子之間作用力是一種比較弱的作用。比化學(xué)鍵弱的多。因此造成分子晶體的硬度小，熔、沸點低(與離子晶體相比較)。分子晶體無論是液態(tài)時，還是固態(tài)時，存在的都是分子，不存在可以導(dǎo)電的粒子(陰、陽離子或電子)，故分子晶體熔融或固態(tài)時都不導(dǎo)電，由此性質(zhì)，可判斷晶體為分子晶體。

  2.氫鍵：對于HF、H₂0、NH₃熔、沸點反常，原因在于三者都是極性分子(極性很強)分子間作用力很大，超出了一般的分子間作用力的范圍(實屬氫鍵)。是介于分子間作用力和化學(xué)鍵之間的一種特殊的分子間作用力，因此，它們的熔、沸點反常。

3.空間結(jié)構(gòu)：分子晶體中的分子構(gòu)成晶體時，一般也有自己的規(guī)律，并不象我們所想象的那樣任意排列。不同的物質(zhì)，分子之間的排列方式可能不相同，在中學(xué)，我們只了解干冰中C0₂分子的排列方式就可以了。由干冰晶體求一個晶胞中C0₂分子數(shù)目的方法同離子晶體。

4.影響分子間作用力的因素：

①分子的極性 

  ②相對分子質(zhì)量的大小。這里所說的分子的極性，一般指極性特別強的，即第二周期的幾種活潑非金屬的氫化物：HF、H₂0、NH₃。其他組成和結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)分子間作用力的大小，則要看其相對分子質(zhì)量的大小。

  相對分子質(zhì)量大的分子，其中一般存在原子序數(shù)比較大的元素，這些元素的原子體積一般比較大。由于每個分子的電子不斷運動和原子核的不斷振動，經(jīng)常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時相對偏移，從而使原子產(chǎn)生瞬時的極性，并且原子的體積越大，這種相對偏移也越大。因此使分子間產(chǎn)生作用。由于這種現(xiàn)象產(chǎn)生的分子間作用力一般比由于分子本身存在極性產(chǎn)生的作用要弱

三、習(xí)題講練（學(xué)生先練，教師再點撥）

    [例1]共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)粒子間的不同作用方式，下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是    (    )

    A.干冰        B.氯化鈉

    C.氫氧化鈉    D.碘

    [解析]干冰是分子晶體，分于內(nèi)存在共價鍵，分子間存在范德華力。NaCl是離子晶體只存在離子鍵。 NaOH是離子晶體，不僅存在離子鍵，還存在H—O間共價鍵。  

    碘也是分子晶體，分子內(nèi)存在共價鍵，分子間存在分子間作用力。故只有B符合題意。

    [例2]在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時，與鍵能無關(guān)的變化規(guī)律是(   )

    A.HF、HCI、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱

    B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點依次減低

    C.F₂、C1₂、Br₂、I₂的熔、沸點逐漸升高

    D.H2S的熔沸點小于H₂O的熔、沸點 

    [解析]HF、HCl、HBr、HI熱穩(wěn)定性依次減弱是它們的共價鍵鍵能逐漸減小的原因，與鍵能有關(guān)。NaF、 NaCl、NaBr、NaI的熔點依次減低是它們的離子鍵能隨離子半徑增大逐漸減小的原因。F₂、C1₂、Br₂、I₂為分子晶體。熔、沸點逐漸降低由分子間作用力決定。H₂S與H₂O的熔沸點高低由分子間作用力及分子的極性決定。故選C、D。

    [例3](1)PtCl₂(NH₃)₂成平面立方形結(jié)構(gòu)，它可以形成兩種固體。一種為淡黃色，在水中溶解度較小；另一種為黃綠色，在水中溶解度較大。請在空格內(nèi)分別畫出這兩種固體分子的幾何構(gòu)型圖。

   (1) 淡黃色固體 ,分子構(gòu)型                           

（1）                （2）

     黃綠色固體,分子構(gòu)型                              

    (2)試解釋：鈉的鹵化物比相應(yīng)的硅的鹵化物熔點高的多

    [解析]分子對稱、無極性、顏色為淡黃色、難溶于水，因為是非極性分子

分子不對稱、有極性、顏色為黃綠色能溶于水、因為分子有極性

    (2)鈉的鹵化物比相應(yīng)的硅的鹵化物的熔點高得多，這與晶體的類型有關(guān)。前者是離子晶體而后者為分子晶體，前者靠陰、陽離子相互作用比后者的范德華力大的多。

    [例4]在干冰晶體中每個CO₂分子周圍緊鄰的 CO₂分子有___________個  在晶體中截取一個最小的正方形；使正方形的四個頂點部落到CO₂分子的中心，則在這個正方形的平面上有___________個C0₂分子。

    [解析]解答此題要求對干冰的晶體模型十分熟悉。以右下角C0₂分子研究對象：與其緊鄰的為

 

面心上的3個C0₂分子，而CO₂分子被8個這樣的立方體所共有，故有3×8=24。又考慮到面心上的 C0₂被2個這個的立方體共有，故24/2=12個。

    由C0₂晶體模型分析得出，符合題意的最小正方形即模型的角對角面的一半，不難看出有4個C0₂分于。

    [答案]12個    4個   

 

四、總結(jié)

1．分子間通過分子作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。構(gòu)成分子晶體的微粒是分子。分子晶體中，由于分子間作用力較弱，因此，分子晶體一般硬度較小，熔、沸點較低。

2．一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，分子間作用力隨著相對分子質(zhì)量增加而增大，物質(zhì)的熔點、沸點也升高。例如：F2<Cl2<Br2 <I2 、 CF4<CCl4<CBr4<CCl4、CO2<CS2等。 

3．組成相似的分子，極性分子的熔、沸點大于非極性分子，如：SO2>CO2

 

 

第二講針對性練習(xí)

一、選擇題

1.下列物質(zhì)在變化過程中，只需克服分子間作用力的是    (    )

  A.食鹽溶解    B.鐵的熔化

  C.干冰升華    D.氯化銨的“升華”

2.下列化學(xué)式能真實表示物質(zhì)分子組成的是(    )

  A.NaOH    B.S0₃

  C.CsCl    D.NaCl

3.最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新分子，它具有空心的類似足球的結(jié)構(gòu)，分子式為C₆₀，下列說法正確的是    (    )

  A.C₆₀是一種新型的化合物

  B.C₆₀和石墨都是碳的同素異形體

  C.C₆₀中雖然沒有離子鍵，但固體為離子晶體

  D.C₆₀相對分子質(zhì)量為720

4.當(dāng)S0₃晶體熔化或氣化時，下述各項中發(fā)生變化的是    (    )

  A.分子內(nèi)化學(xué)鍵    B.分子間距離

  C.分子構(gòu)型        D.分子間作用力

5.IA族元素的原子與最外層有7個電子的.原子結(jié)合，可以形成    (    )

  A.離子晶體

  B.分子晶體

  C.離子晶體，分子晶體都不可能形成

  D.無法確定

6，支持固態(tài)氨是分子晶體的事實是

  A.氮原子不能形成陽離子

  B.銨離子不能單獨存在

  C.常溫下，氨是氣態(tài)物質(zhì)

  D.氨極易溶于水

7.下列有關(guān)共價化合物的說法：①具有較低的熔、沸點  ②不是電解質(zhì)  ③固態(tài)時是分子晶體  ④都是由分子構(gòu)成  ⑤液態(tài)時不導(dǎo)電，其中一定正確的是

  A.①③④    B.②⑤

  C.①②③④⑤    D.⑤

8.下列分子晶體：

①HCl  ②HBr  ③HI ④CO  ⑤N₂  ⑥H₂熔沸點由高到低的順序是    (   )

  A.①②③④⑤⑥    B.③②①⑤④⑥

  C.③②①④⑤⑥    D，⑥⑤④③②①

9.下列性質(zhì)適合于分子晶體的是    (    )

  A.熔點1 070℃，易溶于水，水溶液導(dǎo)電

  B.熔點10.31 ℃，液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電

  C.能溶于CS2、熔點112.8 ℃，沸點444.6℃

  D.熔點97.81℃，質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97 g／cm³

二、填空題

10.有兩組關(guān)于物質(zhì)熔點的數(shù)據(jù)分析以上數(shù)據(jù)，回答：

 

I組

物質(zhì)

NaCl

KCl

RbCl

CsCl

熔點

 

 

 

 

 

II組

物質(zhì)

SiCl₄

GeCl₄

SnCl₄

PbCl₄

熔點

 

 

 

 

 

  (1)有什么規(guī)律可循______________________________________

  (2)造成這些規(guī)律的主要原因是 __________________________________________

11.已知白磷是由P₄分子形成的分子

  晶體，每個P₄分子是正四面體結(jié)

  構(gòu)。分子中的四個磷原子位于正

  四面體的四個頂點。則P₄分子中

  共有___________個P—P鍵。

12.磷在空氣中充分燃燒后生成結(jié)構(gòu)如圖所示的分子。圖中圓圈表示原子、實線表示化學(xué)鍵。試回答：

(1)請從圖中找出磷原子，并在圖上將其涂黑。

(2)形成化合物的化學(xué)式為 ________________。

(3)分子內(nèi)的磷原子排列成______________形。

(4)每個磷原子處于______________中心。

(5)在用實線表示的化學(xué)鍵中，兩原子間單線表示

  的是 _________極(填寫非極性鍵或極性鍵)。

13. 1996年諾貝化學(xué)獎授予對發(fā)現(xiàn)C60有重大貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家.C60分子是形如球狀的多面體(如圖),該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:

①C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(xué)鍵;

②C60分子只含有五邊形和六邊形;

③多面體的頂點數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系,遵循歐拉定理:

 

據(jù)上所述,可推知C60分子有12個五邊形和20個六邊形,C60分子所含的雙鍵數(shù)為30.

請回答下列問題:

(1)固體C60與金剛石相比較,熔點較高者應(yīng)是____________,理由是:

_________________________________________________________.

(2)試估計C60跟F2在一定條件下,能否發(fā)生反應(yīng)生成C60F60(填“可能”或“不可能”)_________________________,并簡述其理由：

________________________________________________________.

(3)通過計算,確定C60分子所含單鍵數(shù).

C60分子所含單鍵數(shù)為_______________.

(4)C70分子也已制得,它的分子結(jié)構(gòu)模型可以與C60同樣考慮而推知.通過計算確定C70分子中五邊形和六邊形的數(shù)目.

 C70分子中所含五邊形數(shù)為____________,六邊形數(shù)為_________.

第2課時練習(xí)答案

    一、選擇題

    1.A  2.B    3.BD  4.BD  5.AB    6.C    7.D 8.C  9.BC

    二、填空題

    10.(1)I組：隨離子健的減弱，熔點降低

    Ⅱ組：隨分子量的增大，熔點升高。

    (2)原理：工組為離子晶體  Ⅱ組為分子晶體。

    11.  6個

   

12.（1）

(2)P₄0₁₀   (3)正四面體  

    (4)由原予排列成的正四面體

    (5)極性

    13.解答

(1)  金剛石

金剛石屬原子晶體,而固體C60不是,故金剛石熔點較高. 

(答出“金剛石屬原子晶體”即給分)

(2)  可能

因C60分子含30個雙鍵,與極活潑的F2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C60F60   

(只要指出"C60含30個雙鍵"即給分,但答“因C60含有雙鍵”不給分)

（3）依題意C60分子形成的化學(xué)鍵 ：

也可由歐拉定理計算鍵數(shù)(即棱邊數(shù)):60+(12+20)-2=90

C60分子中單鍵為:90-30=60  (1分)

 (4)設(shè)C70分子中五邊形數(shù)為x,六邊形數(shù)為y.依題意可得方程組:

解得:五邊形數(shù)x=12,六邊形數(shù)y=25

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