【同步讲义】高中化学（人教版2019）选修第二册--第11讲：分子晶体 讲义

知识点一：一、分子晶体及其结构特点

1．概念

只含分子的晶体。

2．粒子间的作用

分子晶体中相邻的分子间以              相互吸引。

3．常见分子晶体及物质类别

4．分子晶体的常见堆积方式

【即学即练1】

1．晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是

A．C60摩尔质量是720

B．C60与苯互为同素异形体

C．C60晶体中仅存在范德华力

D．每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个

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．、、 B．、、

C．、、 D．、、

3．下列叙述与范德华力无关的是

A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固 B．白磷易自燃

C．干冰易升华 D．S8的熔、沸点较低

4．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8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4个CH4分子

知识点二：  二、两种典型的分子晶体的组成和结构

1．冰

(1)水分子之间的主要作用力是      ，当然也存在              。

(2)     有方向性，它的存在迫使在            的每个水分子与             方向的    个相邻水分子互相吸引。

2．干冰

(1)干冰中的CO2分子间只存在        ，不存在        。

(2)①每个晶胞中有   个CO2分子，     个原子。

②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为    个。

【即学即练2】

1．北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是

A．冰、干冰晶体类型不同 B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小

C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D．1个干冰晶胞的质量约为

2．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，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

B．冰晶体具有空间网状结构，是原子晶体

C．水分子间通过H—O键形成冰晶体

D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大

知识点三：三、分子晶体的物理性质

1．物理特性

(1)分子晶体的熔、沸点       ，密度       ，硬度较小，较易熔化和挥发。

(2)一般是绝缘体，熔融状态不导电。

(3)溶解性符合“相似相溶规律”。

2．分子晶体熔、沸点高低的比较规律

(1)分子晶体中分子间作用力      ，物质熔、沸点      ，反之       。

(2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点           。

【即学即练3】

1．单质碘的熔、沸点较低，其原因是

A．碘的非金属性较弱 B．碘分子中键能较小

C．固态碘单质中碘分子间以范德华力结合 D．I-I 共价键的键长较长

2．某化学兴趣小组在学完分子晶体后，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． B．

C． D．

1．已知氢键也有方向性，试分析为什么冬季河水总是从水面上开始结冰？

【细剖精析】

2．为什么冰融化为水时，密度增大？

【细剖精析】

3．为什么干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大？

【细剖精析】

4．干冰升华过程中破坏共价键吗？

【细剖精析】

5．分子晶体的熔沸点为什么较低？

【细剖精析】

6．分子晶体及其熔融态时能否导电？为什么？

【细剖精析】

1．分子晶体的物理性质

(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等)，且硬度较小。

(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移动的离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。

(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。

如：H2O是极性溶剂，SO2、H2S、HBr等都是极性分子，它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂，则Br2、I2等非极性分子易溶于其中，而水则不溶于苯和CCl4中。

2．分子晶体熔、沸点比较规律

(1)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、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。

(2)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Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。

(3)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N2的熔、沸点高。

(4)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。

题组A  基础过关练

1．下列有关晶体的叙述中错误的是

A．干冰晶体中，每个分子周围紧邻12个分子

B．氯化铯晶体中，每个周围紧邻8个

C．氯化钠晶体中，每个周围紧邻6个

D．金刚石晶体中，每个C原子周围紧邻4个C原子

2．下列叙述正确的是

A．H2O的沸点比H2S的高与氢键无关

B．中价电子对互斥理论模型名称与离子的立体构型名称不一致

C．由于乳酸()中存在一个手性碳原子，导致该物质存在互为镜像的两个手性异构体

D．冰和固体碘晶体中相互作用力类型相同

3．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是

A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体

B．冰中存在氢键，每个水分子周围有4个紧邻的水分子

C．干冰比冰的熔点低，常压下易升华

D．干冰中只存在范德华力不存在氢键

4．干冰(固态二氧化碳)在-78℃时可直接升华为气体，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是

A．每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子

B．每个晶胞中含有4个CO2分子

C．干冰晶体是共价晶体

D．干冰升华时需克服分子间作用力

5．干冰、冰的结构模型如图所示，下列说法正确的是

A．构成干冰的微粒是碳、氧原子

B．每个干冰晶胞中含4个分子

C．冰晶胞中每个水分子周围有2个紧邻的水分子

D．冰熔化时，分子中H-O键断裂

6．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是

A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子

B．分子晶体中一定存在共价键

C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF

D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键

7．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．水分子间通过键形成冰晶体

D．冰融化后，水分子之间的空隙增大

8．下列各组物质中，化学键类型相同，形成的晶体类型也相同的是

A．和 B．和 C．和 D．KCl和HCl

9．下列说法正确的是

A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键

B．水加热到很高的温度都难以分解，与氢键有关

C．晶体是分子晶体，分子间通过共价键结合

D．HF、的沸点随着相对分子质量的增大依次升高

10．下列关于物质熔点或沸点的比较中，不正确的是

A．沸点：Cl2＜Br2＜I2

B．熔点：金刚石＞碳化硅＞硅晶体

C．沸点：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2Cl

D．沸点：邻羟基苯甲醛＞对羟基苯甲醛

11．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．CCl4、Na2S、H2O2 B．NH3、HD、C10H8

C．SO2、SiO2、P2O5 D．PCl3、CO2、H2SO4

12．分子晶体的结构特征

(1)只有范德华力，无分子间氢键_______ 。干冰晶胞是一种 _______， 每个晶胞中有_______个CO2分子。每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为_______ 个。有分子间氢键不具有分子密堆积特征：如HF、冰、NH3等。

(2)分子晶体堆积方式

【

题组B  能力提升练

1．下列关于晶体的描述正确的是

A．分子晶体中一定含有共价键

B．共价晶体中，共价键的键能越大、键长越短，熔点越高

C．金属晶体的导电性和导热性都是通过自由电子的定向移动实现的

D．某晶体溶于水可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体

2．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A．18 g冰(如图1)中含氢键数目为4NA

B．88 g干冰(如图2)中含有0.5NA个晶胞结构单元

C．25℃，1L pH=4的0.1 mol∙L−1 K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数为0.1NA

D．100 mL 0.1 mol∙L−1的NaOH水溶液中含有氧原子数为0.01NA

3．下列说法中，正确的是

A．冰融化时，分子中H－O发生断裂

B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高

C．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定

D．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高

4．分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯，如图所示，在分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连，60个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，碳均为价。则下列有关说法中不正确的是

A．的熔点比石墨的熔点低

B．分子中碳原子的杂化方式与甲烷中碳原子的不完全相同

C．分子中只含键、不含键

D．影响足球烯的熔、沸点的是分子间作用力

5．碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是

A．碘晶体熔化时需克服共价键 B．1个碘晶胞中含有4个碘分子

C．晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2有6个

6．利用超分子可以对一些物质进行分离，例如利用杯酚(杯酚用“”表示)分离C60和C70的过程如图所示。下列说法错误的是

A．杯酚与C60分子之间的作用为范德华力

B．杯酚易溶于氯仿，难溶于甲苯

C．晶体熔点：杯酚＞C70＞C60

D．操作①用到的主要仪器为分液漏斗

7．下列说法中，错误的是

A．只含分子的晶体一定是分子晶体

B．碘晶体升华时破坏了共价键

C．几乎所有的酸都属于分子晶体

D．稀有气体中只含原子，但稀有气体的晶体属于分子晶体

8．下列有关分子晶体的说法正确的有

①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征

②冰融化时，分子中H-O键发生断裂

③分子晶体在水溶液中均能导电

④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高

⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的沸点一定越高

⑥所有的非金属氢化物都是分子晶体

⑦所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键

A．1项 B．2项 C．3项 D．4项

9．（1）下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的有________（填物质代号）。

（2）如图为干冰的晶胞结构示意图。

①将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则距离最近的两个CO2分子的距离为________pm。

②CO2、CS2晶体的沸点高低为________>________（填写相应物质的化学式）。

③干冰常压下极易升华，在工业上用作制冷剂________。