高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第四单元 分子间作用力 分子晶体第2课时精练

专题3　微粒间作用力与物质性质

第四单元　分子间作用力　分子晶体

第2课时　分子晶体

基础过关练

题组一　分子晶体的判断

1.下列晶体由原子直接构成,且属于分子晶体的是 (　　)

A.固态氢 B.固态氖

C.磷           D.三氧化硫

2.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.NH3、HD、C10H8 B.PCl3、CO2、H2SO4

C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2

题组二　分子晶体的结构

3.干冰晶胞如图所示,若干冰的晶胞棱长为a,则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有              (　　)

A.4个 B.8个 C.12个 D.6个

4.下图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。下列有关说法正确的是 (　　)

A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构

B.冰晶体具有空间网状结构,是共价晶体

C.水分子间通过H—O键形成冰晶体

D.冰融化后,水分子之间的空隙增大

5.(2020四川雅安高二上期末)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子

B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子

C.甲烷晶体熔化时需克服共价键

D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子

题组三　分子晶体的性质

6.下列性质可能符合分子晶体特点的是 (深度解析)

①熔点1 070 ℃,易溶于水,水溶液能导电

②熔点10.31 ℃,液态不导电,水溶液能导电

③能溶于CS2,熔点112.8 ℃,沸点444.6 ℃

④熔点97.81 ℃,质软,固态能导电,密度为0.97 g·cm-3

A.①④ B.②③ C.①② D.②④

7.下列各物质所形成的晶体的熔、沸点高低的比较正确的是 (　　)

A.H2>N2>O2

B.NH3>AsH3>PH3

C.Cl2>Br2>I2

D.C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3

8.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是 (　　)

A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点

B.C60晶体可能易溶于四氯化碳中

C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240

D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻

9.对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4),下列叙述正确的是 (　　)

A.SiX4呈空间网状结构,硬度大

B.NaX的熔点一般高于SiX4

C.NaX易水解

D.SiX4晶体由原子构成,熔化时破坏共价键

10.H3BO3是一种层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是              (　　)

A.H3BO3晶体中只存在氢键

B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关

C.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构

D.含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键

能力提升练

题组　分子晶体的结构与性质

1.(2021辽宁朝阳高三上期中联合考试,)近年来,科学家合成了一些具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧时放出大量的热量。Al2H6的结构如下图。下列说法肯定错误的是　              (　　)

A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体

B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料

C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水

D.Al2H6中含有离子键和极性共价键

2.()常温下硫单质主要以S8形式存在,加热时S8会转化为S6、S4、S2等,当温度达到750 ℃时主要以S2形式存在,下列说法正确的是              (　　)

A.S8转化为S6、S4、S2属于物理变化

B.无论哪种硫分子,在空气中完全燃烧时都生成SO2

C.常温条件下单质硫为共价晶体

D.把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2

3.()下列有关说法正确的是 (　　)

A.冰晶体内水分子间以共价键结合

B.冰晶体是共价晶体

C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性,也是共价键的一种

D.冰变成水,氢键部分被破坏

4.(2020山东滕州一中高二下月考,)美国Lawrence Livermore国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体,下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是              (　　)

A.CO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体

B.在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是物理变化

C.CO2的共价晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质

D.在CO2的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子跟2个C原子相结合

5.(2021江苏盐城一中、大丰高级中学等四校高二上期中,)如图表示一些晶体中的某些结构,下列各项所述的数字不是4的是              (　　)

A.1个FeO晶胞平均含有的O2-个数

B.1个干冰晶胞中平均含有CO2分子的个数

C.氯化铯晶体中,每个Cs+周围距离最近的Cl-个数

D.SiO2晶体中一个硅原子连接的氧原子的数目

6.()晶体的结构决定了晶体的性质。下面为几种晶体或晶胞的示意图:

请回答下列问题:

(1)图中晶体或晶胞所表示的物质以共价键结合所形成的是　　　　　　。 

(2)冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　　　　。 

(3)NaCl晶体与MgO晶体类型相同,NaCl晶体的晶格能　　　　(填“大于”或“小于”)MgO晶体的晶格能,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)干冰晶胞中每个CO2分子与　　　个CO2分子紧邻,CaCl2晶体中Ca2+的配位数为　　　。 

(5)铜晶胞中,晶胞边长为a cm,Cu的相对原子质量为64,金属铜密度为ρ g·cm-3,则阿伏加德罗常数的数值NA可表示为　　　　。 

答案全解全析

专题3　微粒间作用力与物质性质

第四单元　分子间作用力　分子晶体

第2课时　分子晶体

基础过关练

1.B　稀有气体分子都属于单原子分子,因此稀有气体形成的晶体属于分子晶体且由原子直接构成。

2.B　A项,HD属于单质;C项,SiO2属于共价晶体;D项,Na2S中含有离子键,属于离子晶体。

3.C　以顶点CO2分子为研究对象,若干冰的晶胞棱长为a,该CO2分子周围与其相距a的CO2分子处于共用这个顶点的面的面心,由于顶点CO2分子为8个晶胞共有,则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子为=12,故选C。

4.A　冰晶体属于分子晶体,冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,故B、C两项均错误;每个水分子可以与4个水分子形成氢键,从而形成四面体结构,A项正确;冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性,故水分子间由氢键连接后,分子间空隙变大,因此冰融化成水后,体积减小,水分子之间空隙减小,D项错误。

5.B　甲烷晶体的构成微粒是甲烷分子,所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子,故A错误;晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数为3×8×=12,故B正确;甲烷晶体为分子晶体,熔化时需要克服分子间作用力,故C错误;1个CH4晶胞中CH4分子个数=8×+6×=4,故D错误。

6.B　分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的,分子晶体具有低熔点、易升华、硬度小等性质。①熔点高,不是分子晶体的性质;④固态能导电,不是分子晶体的性质,故选B。

归纳总结

　　在分子晶体中,相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子晶体熔化时,只需克服分子间作用力,不破坏化学键,所以分子晶体一般具有较低的熔点。此外,分子晶体还具有硬度小、易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。

7.B　一般组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高,即熔、沸点:H2<N2<O2、Cl2<Br2<I2,A、C项错误;NH3晶体中含有氢键,熔、沸点高,即熔、沸点:NH3>AsH3>PH3,B项正确;碳原子数相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:C(CH3)4<(CH3)2CHCH2CH3<CH3CH2CH2CH2CH3,D项错误。

8.A　构成C60晶体的基本微粒是C60分子,因此C60晶体是分子晶体,不可能具有很高的熔、沸点;由于C60是非极性分子,其可能易溶于四氯化碳中;每个C60的晶胞中含有的C60分子数为8×+6×=4,因此含有的碳原子数为4×60=240;如果以晶胞中一个顶点的C60分子为研究对象,则共用这个顶点的面的面心的C60分子与其距离最近且相等,有×8=12个。

9.B　硅的卤化物(SiX4)属于分子晶体,不是空间网状结构,其硬度较小,A错误;钠的卤化物(NaX)为离子化合物,属于离子晶体,硅的卤化物(SiX4)为共价化合物,属于分子晶体,离子晶体的熔点一般大于分子晶体的熔点,即NaX的熔点一般高于SiX4,B正确;NaX(NaF除外)不易水解,C错误;硅的卤化物(SiX4)晶体是由分子构成的,属于分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,D错误。

10.D　H3BO3晶体中存在H3BO3分子,是分子晶体,晶体中存在氢键和范德华力,分子内还有共价键,A项错误;分子的稳定性与分子内的共价键有关,熔、沸点与氢键有关,B项错误;硼原子最外层只有3个电子,与氧原子形成3对共用电子对,因此硼原子不是8电子稳定结构,C项错误;1个H3BO3分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个H3BO3分子共用的,所以含有1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键,D项正确。

能力提升练

1.D　Al2H6的熔点为150 ℃,由熔点低可知Al2H6为分子晶体,A正确;该物质燃烧放出大量的热量,可能成为未来的储氢材料和火箭燃料,B正确;由Al2H6的组成元素可知,燃烧产物为氧化铝和水,C正确;Al2H6为分子晶体,化合物中Al和H之间形成共价键,不含离子键,D错误。

2.B　S8、S6、S4、S2属于不同的分子,它们之间的转化为化学变化,A错误;常温条件下单质硫为分子晶体,在空气中完全燃烧生成SO2,B正确,C错误;硫单质在空气中加热到750 ℃时被氧化,生成硫的氧化物,得不到S2,D错误。

3.D　冰晶体内水分子间主要以氢键结合,A项错误;冰晶体是分子晶体,B项错误;水分子间的氢键具有方向性和饱和性,但氢键不属于化学键,C项错误;冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键,D项正确。

4.D　同素异形体的研究对象是单质,CO2是化合物,故A错误;二氧化碳的共价晶体和二氧化碳的分子晶体属于不同物质,所以在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是化学变化,故B错误;二氧化碳的分子晶体和二氧化碳的共价晶体的构成微粒不同,空间结构不同,所以其物理性质不同,故C错误;利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子,在二氧化碳的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子跟2个C原子相结合,故D正确。

5.C　氧化亚铁晶胞中Fe2+数目为×8+×6=4,O2-数目为×12+1=4,A不符合题意;1个干冰晶胞中平均含有CO2分子个数为×8+×6=4,B不符合题意;氯化铯晶体中,每个Cs+周围距离最近的Cl-个数是8,C符合题意;在二氧化硅晶体结构中,一个硅原子与四个氧原子形成Si—O键,D不符合题意。

6.答案　(1)金刚石晶体　(2)金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰　(3)小于　MgO中的离子所带电荷数大于NaCl中离子所带电荷数,且离子半径Mg2+<Na+,O2-<Cl-　(4)12　8　(5)

解析　(1)分子晶体中,分子之间以分子间作用力结合;共价晶体中,原子之间以共价键结合;离子晶体中,阴、阳离子之间以离子键结合;金属晶体中,金属离子与自由电子之间以金属键结合,所以题图晶体或晶胞中所表示的物质以共价键结合形成的是金刚石晶体。(2)金刚石是共价晶体,熔点最高;冰和干冰均为分子晶体,干冰的分子间作用力为范德华力,较小,冰的分子间作用力除了范德华力外,还存在氢键,熔点:冰>干冰;MgO和CaCl2均为离子晶体,半径Mg2+<Ca2+,O2-<Cl-,且O2-所带电荷数比Cl-多,所以晶格能MgO>CaCl2,熔点:MgO>CaCl2,故熔点由高到低的顺序为金刚石>MgO>CaCl2>冰>干冰。(3)离子所带电荷数越多,离子的半径越小,晶格能越大。离子半径:Mg2+<Na+,O2-<Cl-,且MgO中的离子所带电荷数大于NaCl中离子所带电荷数,所以晶格能MgO>NaCl。(4)干冰晶胞中,以一个顶点上的二氧化碳分子为研究对象,距离它最近的是共用这个顶点的面的面心上的二氧化碳分子,可知每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子;由氯化钙的晶胞可看出,每个Ca2+周围与它距离最近的Cl-有8个,故Ca2+的配位数为8。(5)每个铜晶胞中含有的Cu原子数为8×+6×=4,每个铜晶胞的质量为 g,金属铜密度为 g·cm-3,所以NA=。