1、第二节第二节 分子晶体与共价晶体分子晶体与共价晶体 第第 1 1 课时课时 分子晶体分子晶体 题组一 分子晶体及其性质 1下列有关分子晶体的说法中一定正确的是( ) 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 答案 B 解析 稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华 力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A 错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德 华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟原子结合的 氢原子的分子之间或者分子之内，B 正确、C 错误；只存在范德华力的分子晶体才采用
2、分子 密堆积的方式，D 错误。 2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晶体内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。 3下列晶体由原子直接构成，但属于分子晶体的是( ) A固态氢 B固态氖 C磷 D三氧化硫 答案 B 解析 根据题意可知必须是单原子分子，符合条件的只有稀有气体，故选 B。 4支持固态氨是分子晶体的事实为( ) A氮原子不能形成阳离子 B铵离子不能单独存在 C常温下氨是气态物质 D氨
3、极易溶于水 答案 C 解析 常温下氨是气态物质，说明 NH3的熔点和沸点低，微粒之间的结合力小，所以固态的 氨是分子晶体；只有分子晶体在常温下才可能呈气态，反之，常温下呈气态的物质一定属于 分子晶体。 5碘的熔、沸点低，其原因是( ) A碘的非金属性较弱 BII 的键能较小 C碘晶体属于分子晶体 DII 共价键的键长较长 答案 C 解析 碘单质为双原子分子，属于分子晶体，分子间作用力较弱，其熔、沸点较低，与非金 属性、II 的键能和键长无关，C 正确。 6下列性质适合于分子晶体的是( ) 熔点 1 070 ，易溶于水，水溶液导电 熔点 10.31 ，液态不导电，水溶液导电 能溶于 CS2，熔点
4、 112.8，沸点 444.6 熔点 97.81 ，质软、导电，密度为 0.97 g cm 3 A B C D 答案 C 解析 熔点 10.31 ，液态不导电，说明液态时，只存在分子，没有离子，溶于水后，电 离出自由移动的离子，水溶液中能导电，属于分子晶体，符合题意；能溶于 CS2，熔点 112.8 ，沸点 444.6 ，符合分子晶体的特点，符合题意，C 正确。 7目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯 C60的分子容纳在 Si60分 子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合，下列叙述错误的是( ) A该晶体属于分子晶体 B该分子内原子间都以极性共价键相连接 C该物质是
5、一种新化合物 D该物质的相对分子质量为 2 400 答案 B 解析 A 项，由于该物质是“双重结构”的球形分子，所以该晶体类型是分子晶体，正确； B 项，该分子内同种元素的原子间都以非极性共价键相结合，不同种元素的原子间以极性共 价键相结合，错误；C 项，该物质含有两种元素，是纯净物，因此属于一种新化合物，正确； D 项，该物质的相对分子质量为 126028602 400，正确。 题组二 分子晶体的晶胞 8(2019 河北衡水中学月考)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的 H3BO3分 子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是( ) A正硼酸晶体不属于分子晶体 BH3
6、BO3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 答案 D 解析 A 项，正硼酸晶体属于分子晶体；B 项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有 关，与分子间氢键无关；C 项，分子中的硼原子不符合 8 电子稳定结构；D 项，1 个 H3BO3 分子中含有 3 个氢键。 9.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 键的一种 D已知冰中氢键的作用力为
7、18.5 kJ mol 1，而常见的冰的熔化热为 336 J g1，这说明冰变 成水，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键) 答案 D 解析 冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A 项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平 均占有的分子个数为 41 886 1 28，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；冰中氢键的作用力为 18.5 kJ mol 1，1 mol 冰中含有 2 mol 氢键，而常见的冰的熔化热为 336 J g 1，也可写为 6.05 kJ mol1，说明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。 10(2
8、019 合肥一中月考)如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷 分子分别位于立方体的顶角和面心)，下列有关该晶体的说法正确的是( ) A该晶体与 HI 的晶体类型不同 B该晶体熔化时只需要破坏共价键 CSiH4分子的稳定性强于甲烷 D每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有 12 个 答案 D 解析 甲烷、HI 晶体均属于分子晶体，A 项错误；甲烷晶体属于分子晶体，熔化时只需要破 坏分子间作用力，不需要破坏共价键，B 项错误；C 的非金属性比 Si 强，所以 SiH4分子的稳 定性弱于甲烷，C 项错误；根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象， 与它
9、距离最近且等距的甲烷分子分布在立方体的 3 个面心上，每个顶角上的甲烷分子被 8 个 立方体共用，每个面心上的甲烷分子被 2 个立方体共用，所以每个甲烷分子周围与它距离最 近且等距的甲烷分子有38 2 12 个，D 项正确。 11海底有大量的天然气水合物，可满足人类 1 000 年的能源需要。天然气水合物是一种晶 体，晶体中平均每 46 个水分子构建成 8 个笼，每个笼可容纳 1 个 CH4分子或 1 个游离 H2O 分子。若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4分子，另外 2 个笼被游离 H2O 分子填充，则天 然气水合物的平均组成可表示为( ) ACH4 14H2O BCH4 8H2
10、O CCH4 23 7 H2O DCH4 6H2O 答案 B 解析 “可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每 46 个 H2O 分子构建 8 个笼，每个笼内可容纳 1 个 CH4分子或 1 个游离 H2O 分子。若晶体中每 8 个笼只有 6 个容纳了 CH4分子，另外 2 个 笼被游离的 H2O 分子填充，因此 6 个笼中有 6 个甲烷分子，水分子有 46248 个，则“可 燃冰”平均分子组成可表示为 6CH4 48H2O，即 CH4 8H2O；答案选 B。 12(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“”或“”)。 CO2_SO2；NH3_PH3；O3_O2；Ne_Ar； CH3CH2OH_CH3
11、OH；CO_N2。 (2)已知 AlCl3的熔点为 190 ，但它在 180 即开始升华。请回答： AlCl3固体是_晶体。 设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：_ _。 答案 (1) (2)分子 在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电则是共价化合物 解析 (1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，可比较六组物质熔、 沸点的高低。(2)由 AlCl3的熔点低以及在 180 时开始升华可判断 AlCl3固体为分子晶体。 要验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融状态下是否导电，不导电 则是共价化合物，导电则是离子化合物。 13据报道，科研人员应用计算机模
12、拟出结构类似 C60的物质 N60。 已知：N60分子中每个氮原子均以 NN 结合三个 N 原子而形成 8 电子稳定结构； NN 的键能为 167 kJ mol 1。 请回答下列问题： (1)N60分子组成的晶体为_晶体，其熔、沸点比 N2_(填“高”或“低”)，原 因是_。 (2)1 mol N60分解成 N2时_(填“吸收”或“放出”)的热量是_kJ(已知 NN 的 键能为 942 kJ mol 1)，表明稳定性 N 60_(填“”“”或“”)N2。 (3)由(2)列举 N60的用途(举一种)：_。 答案 (1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体，且 N60的相对分子质量大，分子间作用力
13、大， 故熔、沸点高 (2)放出 13 230 Mr(N2)，故 N60晶体中分子的范德华 力比N2晶体的大， N60晶体的熔、 沸点比N2晶体的高。 (2)因 N60中每个氮原子形成三个NN， 每个 NN 被 2 个 N 原子共用，故 1 mol N60中存在 NN：1 mol6031 290 mol。发 生的反应为 N60=30N2，故 H90 mol167 kJ mol 130 mol942 kJ mol113 230 kJ N60。(3)由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因 此 N60可用作高能炸药。 14按要求回答下列问题。 (1)水分子的空间结构是_，实验测得冰中氢键的作用能为
14、 18.5 kJ mol 1，而冰的熔化 热为 5.0 kJ mol 1，这说明_。 (2)在冰的结构中，每个水分子与相邻的 4 个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还 存在范德华力(11 kJ mol 1)。已知冰的升华热是 51 kJ mol1，则冰晶体中氢键的能量是 _ kJ mol 1。 (3)下图是部分卤素单质和 XY 型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系。它们的沸点随 着相对分子质量的增大而升高，其原因是_。 试推测 ICl 的沸点所处的最小范围是_。 答案 (1)V 形 冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，也说明液态水中仍存在氢键 (2)20 (3)相对分子质量越大，
15、分子间作用力越强 介于 Br2的沸点和 IBr 的沸点之间 解析 (2)1 mol 冰中含有 2 mol 氢键，冰升华既克服氢键，又克服范德华力，所以氢键的能 量为：51 kJ mol 111 kJ mol1 2 20 kJ mol 1。 (3)Cl、Br、I 三种元素形成的单质或互化物的相对分子质量为 Cl2：71；Br2：160，I2：254， BrCl：115.5；IBr：207。题目所给的 ICl 的相对分子质量为 162.5，介于 Br2和 IBr 之间。 15据新科学杂志报道，科研人员在 20 、1 个大气压和其他一定的实验条件下，给水 施加一个弱电场，水就可以结成冰，称为“热冰”
16、。如图是水和“热冰”微观结构的计算机 模拟图。请回答下列问题： (1)以上信息体现了水分子具有_性，水分子中氧原子的杂化方式为_。 (2)参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接方式(用结构式表 示)_ _。 (3)固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产生，俗称“干冰”。根据如图干冰的晶胞的 结构回答： 一个晶胞中有_个二氧化碳分子；在一个二氧化碳分子中所含的化学键类型与数目为 _。 在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为 _，反应的化学方程式是_。 答案 (1)极 sp3杂化 (2) (3)4 2 个 键，2 个 键 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生 成 2MgCO2= 点燃 2MgOC 解析 (1)水分子为极性分子，在外加电场作用下，水分子可以发生运动。