第三章 晶体结构与性质 第二节 第1课时　分子晶体练习 【新教材】2020年秋人教版（2019）高中化学选择性必修2

第二节　分子晶体与共价晶体

第1课时　分子晶体

基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

题组一　分子晶体及其结构

1.下列有关分子晶体的说法中正确的是(　　)

A.分子内均存在共价键

B.分子间一定存在范德华力

C.分子间一定存在氢键

D.其结构一定为分子密堆积

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

3.下列各物质所形成的晶体中,属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是(　　)

A.CO2 B.O2       C.NH4Cl  D.Ar

4.(2020河南郑州外国语学校高二月考)在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰,其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。下列说法正确的是(　　)

A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形

B.甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合

C.可燃冰属于分子晶体

D.水分子的键角大于甲烷分子的键角

5.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

6.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

7.(1)德国和美国科学家制出了由20个碳原子构成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。1个C20分子共有　　　　个正五边形,共有　　　　个共价键;C20晶体属于　　　　晶体。 

(2)科学家拟合成一种“二重结构”的球形分子,即把足球形C60分子嵌入足球形Si60分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合。下列关于这种物质的叙述不正确的是　　　　(填字母)。 

A.该物质是一种新型化合物

B.该物质是两种单质组成的混合物

C.该晶体属于分子晶体

D.该物质具有极高的熔、沸点

题组二　分子晶体的性质

8.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

9.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

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

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

能力提升练

题组　分子晶体的结构与性质

1.()某化学兴趣小组在学习分子晶体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:

根据表中数据分析,属于分子晶体的是(　　)

A.NaCl、MgCl2、CaCl2     B.AlCl3、SiCl4

C.NaCl、CaCl2                    D.全部

2.(双选)()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分子晶体

D.把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2

3.()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

4.()冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A.冰晶胞内水分子间以共价键结合

B.每个冰晶胞平均含有4个水分子

C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性,也是σ键的一种

D.冰变成水,氢键部分被破坏

5.()下列说法正确的是(　　)

A.范德华力普遍存在于分子之间,如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合

B.H2SO4为强电解质,硫酸晶体是能导电的

C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶4

D.氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时体积会变大

6.()有四组同一族元素所形成的不同物质,在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示:

下列各项判断正确的是(　　)

A.第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子中化学键键能最大

B.第三组与第四组相比较,化合物的稳定性:HBr>H2Se

C.第三组物质溶于水后,溶液的酸性:HF>HCl>HBr>HI

D.第一组物质是分子晶体,一定含有共价键

7.(原创,)下列叙述不正确的是(　　)

A.冰中的每个水分子形成4个氢键

B.熔、沸点:CH(CH3)3>CH3CH2CH2CH3

C.卤素互化物ClF3的熔、沸点比BrF3的低

D.正四面体结构的分子中,化学键的键角不一定是109°28',可能为60°

8.(双选)(原创,)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物;甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体;K是红棕色气体;丙的浓溶液具有强氧化性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(深度解析)

A.K、L、M形成的晶体都是分子晶体

B.X和Z形成的分子晶体中一定不存在非极性键

C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高

D.由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键

答案全解全析

基础过关练

1.B　稀有气体组成的晶体中,其分子内不存在任何化学键,A项错误;分子间作用力包括范德华力和氢键,所有的分子晶体中都存在范德华力,但只有部分分子晶体的分子间存在氢键,B项正确,C项错误;存在氢键的分子晶体不采取分子密堆积的方式,D项错误。

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。

3.A　固体CO2(干冰)是分子晶体,分子内只有极性键。O2、Ar形成的晶体都属于分子晶体,但O2中只有非极性共价键,Ar原子间没有共价键。NH4Cl由N和Cl-组成,是离子化合物,其形成的晶体不属于分子晶体。

4.C　CH4的VSEPR模型为正四面体形,H2O的VSEPR模型是四面体形,A项错误;甲烷分子与构成“笼子”的水分子间不能形成氢键,B项错误;可燃冰属于分子晶体,C项正确;H2O的键角为105°,CH4的键角为 109°28',D项错误。

5.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分子有=12个,故选C。

6.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。

7.答案　(1)12　30　分子　(2)BD

解析　(1)根据题给信息可判断C20晶体属于分子晶体。根据其结构可知每个碳原子形成3个C—C键,每个共价键被2个碳原子共用,所以1个C20分子含有的共价键数是=30。因为每个共价键被2个正五边形共用,所以平均每个正五边形含有的共价键数是=2.5,故1个C20分子共有=12个正五边形。(2)该物质是一种“二重结构”的球形分子,故A项正确;该物质中碳原子和硅原子间形成共价键,它是化合物,故B项错误;该晶体是由分子构成的,属于分子晶体,故C项正确;该晶体属于分子晶体,熔、沸点较低,故D项错误。

8.B　本题考查分子晶体的性质。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②③。

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。由于分子间作用力较弱,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、沸点。此外,还具有硬度小、易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。

9.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;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:C(CH3)4<(CH3)2CHCH2CH3<CH3CH2CH2CH2CH3,D项错误。

10.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,根据相似相溶原理,其可能易溶于四氯化碳中;每个C60的晶胞中含有的C60分子个数为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,则共用这个顶点的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等,有×8=12个。

能力提升练

1.B　分子晶体中分子之间以分子间作用力相结合,而分子间作用力较弱,克服分子间作用力所需能量较低,故分子晶体的熔、沸点较低。表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸点较高,不属于分子晶体,AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低,应为分子晶体,所以B项正确。

2.BC　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、C项正确;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,故D错误。

3.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。

4.D　冰晶胞内水分子间主要以氢键结合,A项错误;由冰晶胞的结构与金刚石晶胞类似可知,每个冰晶胞平均含有的水分子个数为4+×8+6×=8,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。

5.D　液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合,A不正确;虽然H2SO4为强电解质,但是硫酸晶体是分子晶体,不能导电,B不正确;冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,两个水分子间只能形成一个氢键,所以冰中H2O分子与氢键数目之比为1∶2,C不正确;氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时水分子之间的空隙变大,故其体积会变大,D正确。

6.B　第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子之间可以形成氢键,A不正确;Se和Br同为第4周期元素,Br的非金属性较强,故氢化物的稳定性HBr>H2Se,B正确;第三组物质溶于水后,HF溶液的酸性最弱,C不正确;第一组物质是分子晶体,但分子中不一定含有共价键,如稀有气体分子中无共价键,D不正确。

7.B　冰中每个水分子形成4个氢键,A项正确;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:CH(CH3)3<CH3CH2CH2CH3,B项错误;组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高,所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低,C项正确;P4分子的键角是60°,D项正确。

8.BC　X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,乙是常见的气体。由K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,可知K为NO2、丙为HNO3,NO2和H2O、O2按一定比例反应最终生成HNO3,则乙为O2、L为H2O;甲是常见的固体,与浓硝酸在加热条件下反应生成NO2、H2O和CO2,即M为CO2,则X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,据此分析解答。NO2、H2O、CO2形成的晶体都是分子晶体,A选项正确;X和Z形成的分子晶体可以是N2H4,其中存在N—N非极性键,B选项错误;X、Y组成的化合物可以是有机高分子化合物,其沸点大于H2O,C选项错误;由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸,氨基酸分子中只含有共价键,D选项正确。

方法指导　本题侧重考查分析能力和推断能力。注意K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,为本题的突破口。熟练掌握元素化合物知识是解题关键。