文档内容
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第一课时 分子晶体
在学习分子的结构与性质的基础上，本节介绍了分子晶体的物理性质的特性，然后以冰和干冰
为例介绍了物质结构与性质之间的关系、分子间作用力对物质状态的影响等。
课程目标 学科素养
1. 借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。 a. 宏观辨识与微观探析：结合常见的共价分
子的实例，认识物质的构成微粒、微粒间相
2. 能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子
互作用与物质性质的关系
3.晶胞中粒子数晶目体的的物理计特性算。 (以金属铜为例):
b. 证据推理与模型认知：借助分子晶体等模
3. 学会比较分子晶体的熔、沸点。
型认识晶体的结构特点
教学重点：分子晶体的结构特点与性质之间的关系，氢键对分子晶体结构与性质的影响
教学难点：分子晶体的结构特点，氢键对冰的结构和性质的影响
在铜的晶胞结构中,铜原子不全属于该晶胞,按均摊原则,金属铜的一个
多媒体调试、讲义分发
晶胞的原子数=8× +6× =4。
结合下图,钠、1锌、碘1 、金刚石晶胞中含有原子的数目分别为 2、2、8、
【导入新课】
8 2
8。
碘晶胞示意图
钠、锌、碘、金刚石晶胞示意图
【学生活动】
观察分析碘晶胞的结构特点及粒子间的作用力
【讲解】1、分子晶体
(1)概念：只含分子的晶体叫做分子晶体。如：I 、HO、NH 、HPO 、萘等在固态时都是分子晶
2 2 3 3 4
体。
(2)粒子及粒子间的相互作用：构成分子晶体的微粒是分子，分子晶体中相邻分子间靠分子间作用
力相互吸引，而分子内各原子间通常以共价键结合。
(3)常见分子晶体
①所有非金属氢化物：如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
②部分非金属单质：如卤素、氧气、硫、氮气、白磷等
③部分非金属氧化物：如CO、PO、PO 、SO 等
2 4 6 4 10 2
④几乎所有的酸：如HSO 、HNO、HPO 、HSiO、HSO 等
2 4 3 3 4 2 3 2 3
⑤绝大多数有机物：如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等
【学生活动】
分子晶体物理性质
【讲解】
(4)分子晶体物理性质
①分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。
I. 分子晶体熔化时需破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般
较低
II. 分子晶体熔、沸点比较规律
a. 少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，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、HO、NH 、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较
2 3
高。
b. 组成与结构相似，分子之间不含氢键而只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、沸点逐渐升高。例如，常温下 Cl 呈气态，Br 呈液态，而I 呈固态；CO 呈气态，
2 2 2 2
CS 呈液态。
2
c. 相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体，其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶
体的熔、沸点高，如CO的熔、沸点比N 的熔、沸点高。
2
d. 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。
[强调]分子晶体在熔化时，只破坏分子间作用力而不破坏化学键。
②分子晶体不导电。
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都
不导电。
③分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律，即极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于
非极性溶剂。【学生活动】
观察干冰和 冰的结构模型，总结分子晶体的堆积方式。
【讲解】
(5)分子晶体堆积方式
①分子密堆积：
分子间作用力只有范德华力，无分子间氢键。若以一个分子为中心，其周围最多可以有12个紧邻
的分子。如C 、干冰、I、O 等。
60 2 2
【学生活动】
干冰晶胞是一种面心立方结构，在立方体的顶角各有一个CO 分子，6个面的中心
2
又各有一个CO 分子。每个CO 分子周围等距离且最近的CO 分子有12个。
2 2 2
(1)干冰中的CO 分子间只存在范德华力，不存在氢键。
2
(2) ①每个晶胞中有4个CO 分子，12个原子。
2
②每个CO 分子周围等距离紧邻的CO 分子数为12个。
2 2
【学生活动】
为什么水凝固成冰、雪、霜时，密度变小？
【提示】
水分子之间的主要作用力是氢键（当然也存在范德华力)，在冰的晶体中，每个水分子周围只有4
个紧邻的水分子。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键。却跟共价键一样具有方向性，即氢键
的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。这一排列
使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，
水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离增大，密度逐
渐减小。
【讲解】
(5)分子晶体堆积方式
②非密堆积：若分子间的主要作用力是氢键，由于氢键具有方向性，使得晶体中分子的空间利用率
降低，留有相当大的空隙，这种晶体不具有分子密堆积特征，如HF、NH 、冰。
3
(5)分子晶体堆积方式
分子间作用力 堆积方式 实例
分子密堆积，
范德华力 如C 、干冰、I、O
60 2 2
每个分子周围有12个紧邻的分子分子不采用密堆积，
范德华力、氢键 如HF、NH 、冰
3
每个分子周围紧邻的分子少于12个
【学生活动】
为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？
【提示】
(1) 由于干冰中的CO 之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。
2
(2) 水存在分子间氢键，CO 之间只存在范德华力，干冰的熔沸点比冰低。干冰常压下极易升华。而
2
且，干冰在工业上广泛用作制冷剂。
【学生活动】
干冰升华过程中破坏共价键吗？
【提示】
干冰升华的过程中破坏分子间作用力，不破坏共价键。
【思考与讨论】
硫化氢分子和水分子结构相似，但是硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻分子，而冰
中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？
【提示】
硫化氢分子间只有范德华力，分子密堆积，而水分子间存在氢键，非密堆积。
【科学·社会·技术】
学生阅读拓展
【课堂小结】
1.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（ ）
A． NH 、P、C H B． PCl 、CO、HSO
3 4 10 8 3 2 2 4
C． SO 、SiO、PO D． CCl 、HO、NaO
2 2 2 5 4 2 2 2
【答案】B
【解析】A中，P（白磷）为单质，不是化合物；C中，SiO 为原子晶体；D中，NaO 是离子化合
4 2 2 2
物、离子晶体。
2.下列关于分子晶体的说法正确的是( )A． 晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B． 在分子晶体中一定存在共价键
C． 冰和固体Br 都是分子晶体
2
D． 稀有气体不能形成分子晶体
【答案】C
【解析】A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在
He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能
形成分子晶体。
3.分子晶体具有某些特征的本质原因是（ ）
A． 组成晶体的基本微粒是分子
B． 熔融时不导电
C． 基本构成微粒间以分子间作用力相结合
D． 熔点一般比较低
【答案】C
【解析】分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，本质原因是其基本构成微粒间
的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说比较弱。
4.BeCl 熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl 相似。由此可推测BeCl （ ）
2 3 2
A． 熔融态不导电
B． 水溶液呈中性
C． 熔点比BeBr 高
2
D． 不与NaOH溶液反应
【答案】A
【解析】由题知BeCl 熔点较低，易升华，溶于醇和醚，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；对
2
于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因此BeCl 的熔点
2
比BeBr 低；BeCl 化学性质与AlCl 相似，根据AlCl 能和NaOH溶液反应，则BeCl 也可与NaOH
2 2 3 3 2
溶液反应；AlCl 水溶液中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl 也具有此性质。
3 2
5.SiCl 的分子结构与CCl 相似，对其进行的下列推测中不正确的是（ ）
4 4
A． SiCl 晶体是分子晶体
4
B． 常温、常压下SiCl 是气体
4
C． SiCl 的分子是由极性键形成的非极性分子
4
D． SiCl 的熔点高于CCl
4 4
【答案】B
【解析】由于SiCl 具有分子结构，所以属于分子晶体。在常温、常压下SiCl 是液体。CCl 的分子
4 4 4是正四面体结构，SiCl 与CCl 的结构相似，也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。影响
4 4
分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在SiCl 分子间、CCl 分子间只有范德华力，
4 4
SiCl 的相对分子质量大于CCl 的相对分子质量，所以SiCl 的分子间作用力比CCl 的大，熔、沸点
4 4 4 4
比CCl 的高。
4
6.结合课本上干冰晶体图分析每个CO 分子周围距离相等且最近的CO 分子数目为( )
2 2
A． 6 B． 8 C． 10 D． 12
【答案】D
【解析】干冰晶体中CO 分子间作用力只有范德华力，干冰融化只需克服范德华力，分子采取密堆
2
积形式，一个分子周围有12个紧邻的分子，D正确；
通过本节课学习，学生能够借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点，认识物质的构成微
粒、微粒间相互作用与物质性质的关系，培养学生宏观辨识与微观探析的科学素养。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，学会比较分子晶体的熔、沸点。培养学生证据推
理与模型认知的科学素养。
