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 基础巩固 1.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 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。 答案 C 2.BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与 AlCl3相似。由此可推测 BeCl2( ) A.熔融态不导电 B.水溶液呈中性 C.熔点比 BeBr2高 D.不与 NaOH 溶液反应 解
2、析 由题知 BeCl2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 BeCl2的熔点比 BeBr2低；BeCl2化学性质与 AlCl3相似，根 据 AlCl3能和 NaOH 溶液反应，则 BeCl2也可与 NaOH 溶液反应；AlCl3水溶液中 由于铝离子水解而呈酸性，推知 BeCl2也具有此性质。 答案 A 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 解析 固体 CO2(干冰)是分子晶体，分子内只有极性的碳氧共价
3、键。O2、Ar 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 NH 4和 Cl 组成，是离子化合物，不属于分子晶体。 答案 A 4.下列能说明固态氨是分子晶体的事实是( ) A.氮原子不能形成阳离子 B.铵根离子不能单独存在 C.常温常压下，氨是气态物质 D.氨极易溶于水 解析 分子晶体的熔、沸点较低，故常温常压下氨呈气态，说明固态氨属于分子 晶体。 答案 C 5.水分子间可通过一种叫“氢键”的作用(作用力介于化学键与范德华力大小之 间)彼此结合而形成(H2O)n，在冰中 n 值为 5。即每个水分子被其他 4 个水分子包 围形成变形四面体，如图所示
4、为(H2O)5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构 成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是( ) A.1 mol 冰中含有 4 mol 氢键 B.1 mol 冰中含有 45 mol 氢键 C.平均每个水分子只含有 2 个氢键 D.平均每个水分子只含有5 4个氢键 解析 由图可知，每个水分子(处于四面体的中心)与 4 个水分子(处于四面体的四 个顶点)形成四个氢键，因为每个氢键都是由 2 个水分子共同形成的，所以每个水 分子形成的氢键数为 41 22。 答案 C 6.中学教材上介绍的干冰晶体是面心立方结构，如图所示，即每 8 个 CO2构成立 方体，且在 6 个面的中心又各占据 1 个
5、 CO2分子，在每个 CO2周围距离 2 2 a(其中 a 为立方体棱长)的 CO2有( ) A.4 个 B.8 个 C.12 个 D.6 个 解析 如图在每个 CO2周围距离 2 2 a 的 CO2即为每个面心上的 CO2分子，共有 8(31 2)12 个。 答案 C 7.下列分子晶体：HCl、HBr、HI、CO、N2、H2的熔点由高到低的 顺序是( ) A. B. C. D. 解析 题给六种物质都属于分子晶体且均不存在分子间氢键，而相对分子质量由 大到小的顺序是，根据分子晶体熔、沸点高低的判断， 依据熔、沸点由高到低的顺序为，CO 和 N2的相对分子质量相同，但 CO 是极性分子，N2是非
6、极性分子，所以熔点前者大于后者都大于 H2，故正确顺 序为。 答案 C 8.如图是冰的晶胞示意图，冰以此为单位向空间延伸，则冰中的每 个水分子含有氢键( ) A.2 个 B.4 个 C.8 个 D.12 个 解析 每个水分子含有两对孤电子对， 可以分别与另外两个水分子形成 2 个氢键； 每个水分子含有两个氢原子，也可以分别与另外两个水分子形成 2 个氢键；不过 每个氢键都为两个水分子所共有，因而每个水分子含有氢键为 41 22 个。 答案 A 9.HF 分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在 HF 分子晶体中，与 HF 分子距离最近的 HF 分子有几个( ) A.3 B.4 C.5 D
7、.12 解析 根据 HF 分子晶体与冰结构相似可知， 每个 HF 分子周围有 4 个 HF 分子与 之距离最近，构成正四面体，故 B 项正确。 答案 B 10.(1)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物的熔点为 253 K，沸点为 376 K， 其固体属于_晶体。 (2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如 ClF3、BrF3等。已知反应 Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g) H313 kJ mol 1，FF 键的键能为 159 kJ mol1，ClCl 键的键能为 242 kJ mol 1，则 ClF 3 中 ClF 键的平均键能为_kJ mol 1。ClF
8、3的熔、沸点 比 BrF3的_(填“高”或“低”)。 (3)C60的晶体结构类似于干冰，则每个 C60晶胞的质量为_ g(用含 NA 的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值)。 解析 (1)该化合物熔点为 253 K，沸点为 376 K，熔、沸点较低，所以为分子晶 体。 (2)根据焓变的含义可得：242 kJ mol 13159 kJ mol16E ClF313 kJ mol 1，解得 ClF 键的平均键能 E ClF172 kJ mol 1；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，所以 ClF3的熔、沸点比 BrF3的低。 (3)C60晶体为面心立方结构，所以每个 C60晶
9、胞有 4 个 C60分子(面心 3 个，顶角 1 个)，所以一个 C60晶胞质量41260 NA g2 880 NA g。 答案 (1)分子 (2)172 低 (3)2 880 NA 能力提升 11.据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似 C60的物质 N60。已知：N60分子 中每个氮原子均以 NN 键结合三个 N 原子而形成 8 电子稳定结构：NN 键 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时吸收或放出的热量是_kJ(已知 NN 键的键能为 942
10、 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)：_。 解析 (1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因 Mr(N60)Mr(N2)，故 N60晶体中 分子的范德华力比 N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比 N2晶体高。 (2)因每个氮原子形成三个 NN键， 每个NN键被2 个N原子共用， 故 1 mol N60 中存在 NN 键：1 mol6031 290 mol。发生的反应为 N60=30N2，故 H 90167 kJ mol 130942 kJ mol113 230 kJ mol10，为放热反应，表 明稳定性：N2N60。
11、 (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。 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 间作用力大，故熔、沸点高 (2)13 230 (3)N60可作高能炸药(其他答案合理也可) 12.(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)。C20分子共有_个正五边形，共有 _个共价键，C20晶体属于_晶体。 (2)目前科学家拟合成一种“二重结构”的球形分子，即把足球形 C60分子容纳在 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
12、列关于这 种物质的叙述不正确的是_(填序号)。 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 解析 (1)根据“由 20 个碳原子构成的空心笼状分子”可判断该物质一定是分子 晶体。根据其结构可知每个碳原子形成 3 个 CC 键，每个共价键被 2 个碳原子 共用，所以含有的共价键数是203 2 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5 22.5，故 C20 分子共有 30 2.512 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
13、成共价键， 因此它是化合物， 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。 答案 (1)12 30 分子 (2)BD 13.在我国南海 300500 m 海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”，其主要 成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷，因而得名。请回答下 列问题： (1)甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是_(填序号)。 A.甲烷晶胞中的球只代表一个 C 原子 B.晶体中 1 个 CH4分子有 12 个紧邻的 CH4分子 C.CH4熔化时需克服共价键 D.1 个 CH4晶胞中含有
14、8 个 CH4分子 E.CH4是非极性分子 (2)水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。 其中冰- 的晶体结构如下图所示。 水分子的空间结构是_形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个 H ，形 成水合氢离子(H3O )，水分子能与 H形成配位键，其原因是在氧原子上有 _，应用价层电子对互斥理论(或模型)推测 H3O 的空间结构为 _。 实验测得冰中氢键的作用能为 18.5 kJ mol 1，而冰的熔化热为 5.0 kJ mol1，这 说明_ _。 (3)用x、 y、 z分别表示H2O、 H2S、 H2Se的沸点()， 则x、 y、 z的大小关系是_， 其判断依据是_
15、 _。 解析 (1)CH4是分子晶体，熔化时克服范德华力。晶胞中的球体代表的是一个甲 烷分子，并不是一个 C 原子。以该甲烷晶胞分析，位于顶点的某一个甲烷分子与 其距离最近的甲烷分子有 3 个，而这 3 个甲烷分子在面上，因此每个都被共用 2 次， 故与 1 个甲烷分子紧邻的甲烷分子有 381 212(个)。 甲烷晶胞属于面心立 方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为 81 86 1 24(个)。CH4 分子为正四面体结 构，C 原子位于正四面体的中心，结构对称，CH4是非极性分子。 (2)水分子中 O 原子的价电子对数21 2(621)4，孤电子对数为 2，所 以水分子为 V 形，H2O 分子能与
16、 H 形成配位键，其原因是在 O 原子上有孤电子 对， H 有空轨道。 H 3O 价电子对数 31 2(6311)4， 含有 1 对孤电子对， 故 H3O 为三角锥形。冰中氢键的作用能为 18.5 kJ mol1，而冰的熔化热为 5.0 kJ mol 1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在 氢键。 (3)水分子间存在氢键，H2Se 与 H2S 分子间不存在氢键，但 H2Se 的相对分子质量 大于 H2S 相对分子质量，H2Se 分子间范德华力大于 H2S 分子间范德华力。 答案 (1)BE (2)V 形 孤电子对 三角锥形 冰熔化为液态水时只破坏了 一部分氢键，液态水
17、中仍存在氢键 (3)xzy 水分子间可以形成氢键，H2Se 的相对分子质量大于 H2S，故有沸点：H2OH2SeH2S 14.下表数据是对应物质的熔点： 物质 熔点/ AlF3 1 291 AlCl3 190 BCl3 107 NCl3 40 (1)BCl3分子构型为平面三角形，则 BCl3分子为_(填“极性”或“非极 性”，下同)分子，其分子中的共价键类型为_键。 (2)BF3的熔点比 BCl3_(填“高”、“低”或“无法确定”)；下列化学用 语中，能正确表示 BF3分子的是_(填编号)。 (3)氯化铝是_(填“离子”或“共价”)化合物，AlCl3属于_(填 “强”或“弱”)电解质，它的晶体类型为_。设计一个可靠的实验，判断 氯 化 铝 是 离 子 化 合 物 还 是 共 价 化 合 物 。 你 设 计 的 实 验 是 _ _。 (4)AlCl3在 177.8 时升华，气态或熔融态以 Al2Cl6形式存在，则可推知 Al2Cl6 在固态属于_晶体，Al2Cl6中_(填“存在”或“不存在”)配位键。 答案 (1)非极性 极性 (2)低 bd (3)共价 强 分子晶体 在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合 物 (4)分子 存在
