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1、分子晶体与共价晶体（第一课时）册 别：选择性必修2学 科：化学（人教版）分子晶体与共价晶体分子晶体与共价晶体第一课时第一课时 分子晶体分子晶体册册 别：选择性必修别：选择性必修2学学 科科：化学化学（人教（人教版）版）学习目标学习目标1 1、知道分子晶体的结构特点，能借助分子、知道分子晶体的结构特点，能借助分子晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间晶体模型说明分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用。的相互作用。2 2、能说明范德华力与氢键对分子晶体结构、能说明范德华力与氢键对分子晶体结构与性质的影响。与性质的影响。请判断下列固体是否属于请判断下列固体是否属于晶体，并晶体，并说明理由。说明理由。雪花雪
2、花食盐食盐钻石钻石玻璃玻璃晶体晶体晶体晶体晶体晶体非晶体非晶体没有固定没有固定的熔点的熔点干冰和冰外观很像，硬度相似干冰和冰外观很像，硬度相似，但但冰浮于水上而干冰沉于水中；冰浮于水上而干冰沉于水中；水水的的密度在密度在4 时最大；时最大；可可燃燃冰是一种笼状化合物。冰是一种笼状化合物。这些常识，你知道吗？这些常识，你知道吗？结构结构 性质性质决定决定反映反映任务任务1：观察：观察下图，下图，找出找出两个两个晶体结构晶体结构的的共同点。共同点。干冰的晶胞干冰的晶胞碘碘的晶胞的晶胞构成微粒：构成微粒：分子分子微粒内作用力：微粒内作用力：共价键共价键微粒间作用力：微粒间作用力：分子间作用力分子间作
3、用力晶胞中分子位置：晶胞中分子位置：8个顶角和个顶角和6个面心个面心（1个晶胞中有个晶胞中有4个分子）个分子）分子晶体分子晶体1.定义定义：2.构成微粒：构成微粒：3.微粒微粒间作用力：间作用力：只含分子的晶体只含分子的晶体分子间作用力分子间作用力 分子分子（范德华力、氢键）（范德华力、氢键）问题问题1：冰浮于水上而：冰浮于水上而干冰沉于水中干冰沉于水中（干冰的密度比冰的大），原因之一（干冰的密度比冰的大），原因之一可能是可能是CO2的相对分子质量比的相对分子质量比H2O大，大，还可能是什么原因？还可能是什么原因？干冰晶胞干冰晶胞冰的结构冰的结构干冰晶胞干冰晶胞任务任务2：利用干冰晶胞模型认识
4、：利用干冰晶胞模型认识大多数大多数分子晶体分子晶体 的结构特征。的结构特征。与一个与一个 CO2 分子紧邻的分子紧邻的 CO2 分子共有分子共有_个个 与一个与一个 CO2 分子紧邻的分子紧邻的 CO2 分子共有分子共有_个个 xyz与一个与一个 CO2 分子紧邻的分子紧邻的 CO2 分子共有分子共有_个个 xyz与一个与一个 CO2 分子紧邻的分子紧邻的 CO2 分子共有分子共有_个个 xyz与一个与一个 CO2 分子紧邻的分子紧邻的 CO2 分子共有分子共有_个个 12xyz分子晶体分子晶体的结构特征的结构特征晶体晶体干冰干冰冰冰分子间作用力分子间作用力一个分子周围一个分子周围紧邻分子个数
5、紧邻分子个数特特 征征范德华力范德华力分子密分子密堆积堆积12 个个碳碳60的晶胞的晶胞问题问题2：冰：冰浮于水上浮于水上，水的密度在，水的密度在4 时最大时最大。这是为什么？这是为什么？水的这一水的这一特性特性对生命的存在有什对生命的存在有什么重要意义么重要意义？任务任务3：认识冰的结构特征。：认识冰的结构特征。冰中一个水分子周围有冰中一个水分子周围有_个水分子个水分子 4正四面体正四面体氢键具有方向性氢键具有方向性空间利用率不高空间利用率不高相当大的空隙相当大的空隙分子非密堆积分子非密堆积有序有序排列排列冰融化时冰融化时超过超过 4 冰冰氢键多氢键多空隙空隙大大密度小密度小部分部分解体解体
6、空隙减小空隙减小密度增大密度增大热运动加剧热运动加剧分子间距加大分子间距加大密度逐渐减小密度逐渐减小水水的密度在的密度在4 时最大时最大冰浮于水上冰浮于水上“冰浮于水上冰浮于水上”这这一一特性特性对生命的存在对生命的存在有着有着重要的意义：重要的意义：冰浮于水面成为冰浮于水面成为隔热层隔热层，使冰下水温在使冰下水温在04；结冰结冰时散热，冰融时吸热时散热，冰融时吸热，这一过程有缓冲水，这一过程有缓冲水温温变化的变化的作用作用，有利于，有利于生物的生存。生物的生存。分子晶体分子晶体的结构特征的结构特征晶体晶体干冰干冰冰冰分子间作用力分子间作用力一个分子周围一个分子周围紧邻分子个数紧邻分子个数特特
7、 征征范德华力范德华力分子密分子密堆积堆积12 个个主要是氢键主要是氢键分子非密分子非密堆积堆积4个个干冰的密度比冰的干冰的密度比冰的大，原因可能是：大，原因可能是：CO2的相对分子质量比的相对分子质量比H2O大；大；干冰是分子密堆积，分子间隙比冰的小。干冰是分子密堆积，分子间隙比冰的小。若分子间作用力只是若分子间作用力只是范德华力范德华力，以以 1 个分子为中心个分子为中心，其周围最多可以有，其周围最多可以有 12 个个紧邻分子紧邻分子，这一特征称为分子，这一特征称为分子密密堆积堆积。如如干冰、碳干冰、碳60、碘晶体、碘晶体等。等。若分子间作用力若分子间作用力主要是主要是氢键氢键，氢键氢键具
8、有方向性，使晶体具有方向性，使晶体中分子的中分子的空间利用空间利用率不高，留有相当大的空隙率不高，留有相当大的空隙，称为，称为分子分子非密非密堆积堆积。如。如冰冰。分子晶体分子晶体的结构特征的结构特征硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰个紧邻分子，而冰中一个水分子周围只有中一个水分子周围只有4个紧邻分子，这是个紧邻分子，这是为什么？为什么？思考：思考：硫硫化化氢氢分分子子间间作作用用力力只只是是范范德德华华力力，分分子子密密堆堆积积。而而水水分分子子间间作作用用力力主主要要是是氢氢键键，氢氢
9、键键具具有有方方向向性性，迫迫使使在在四四面面体体中中心心的的每每个个水水分分子子与与四四面面体体顶顶角角方方向向的的4个个相相邻邻水水分分子形成氢键。子形成氢键。任务任务4：了解可燃冰。：了解可燃冰。许多气体可以与水形成水合物晶体。许多气体可以与水形成水合物晶体。20世纪末，世纪末，科学家发现海底科学家发现海底和大陆冰川或永久冻土底部存在大量和大陆冰川或永久冻土底部存在大量天然气水合物天然气水合物晶体，这种晶体的晶体，这种晶体的主要气体成分是甲烷，因而又称主要气体成分是甲烷，因而又称甲烷水合物甲烷水合物，它的外形像冰，而且在，它的外形像冰，而且在常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称
10、常温常压下会迅速分解释放出可燃的甲烷，因而又称“可燃冰可燃冰”。在天然气水合物在天然气水合物晶体中晶体中，气体是装，气体是装在在以氢键相连的几个水分子构以氢键相连的几个水分子构成的成的笼内笼内，因而又称因而又称笼状笼状化合物化合物（左图）（左图）。天然气天然气水合物晶体中的水分子水合物晶体中的水分子笼是笼是多种多样多种多样的的（右图）（右图）。假设水笼穴内装的都是假设水笼穴内装的都是CH4，甲烷水合物的化学式可表示为，甲烷水合物的化学式可表示为8CH446H2O。实际上甲烷分子只占据笼穴的。实际上甲烷分子只占据笼穴的70%90%。蓝鲸一号蓝鲸一号 估计估计全球的海底和冰川底部藏在天然气水合物中
11、的天然气，全球的海底和冰川底部藏在天然气水合物中的天然气，总量超过煤、石油和天然气等化石燃料的总和的两倍，是巨大的总量超过煤、石油和天然气等化石燃料的总和的两倍，是巨大的潜在能源。潜在能源。2017 年，我国南海神狐海域试采实现连续年，我国南海神狐海域试采实现连续超过超过7天天的的稳定采气稳定采气。课堂总结：分子晶体课堂总结：分子晶体只含分子，靠分子间作用力相互吸引只含分子，靠分子间作用力相互吸引构构成成结结构构性性质质只是只是范德华力范德华力分子密分子密堆积，如干冰堆积，如干冰主要是主要是氢键氢键分子非密分子非密堆积，堆积，如冰如冰分子分子之间之间笼状化合物（如甲烷水合物笼状化合物（如甲烷水合物）密度密度、熔沸点、硬度、水溶性等物理性质熔沸点、硬度、水溶性等物理性质（冰浮于水上而干冰沉于（冰浮于水上而干冰沉于水中）水中）