2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第2節(jié)第1課時(shí)分子晶體課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選擇性必修2

PAGE7-分子晶體(建議用時(shí)：40分鐘)[合格過(guò)關(guān)練]1．下列各組物質(zhì)都屬于分子晶體的是()A．碘、二氧化碳、白磷、C60B．NaCl、二氧化碳、白磷、二氧化硅C．SO2、金剛石、N2、銅D．醋酸、甲烷、石墨、氧化鈉A[B項(xiàng)，NaCl和二氧化硅不屬于分子晶體；C項(xiàng)，金剛石和銅不屬于分子晶體；D項(xiàng)，石墨和氧化鈉不屬于分子晶體。]2．下列屬于分子晶體性質(zhì)的是()A．熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電B．能溶于CS2，熔點(diǎn)112.8℃，沸點(diǎn)444.6℃C．熔點(diǎn)1400℃，可作半導(dǎo)體材料，難溶于水D．熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟，導(dǎo)電，密度0.97g·cm－3B[分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點(diǎn)低，硬度?。粯O性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑；晶體不導(dǎo)電，熔化時(shí)也不導(dǎo)電。]3．下列能說(shuō)明固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)是()A．氮原子不能形成陽(yáng)離子B．銨根離子不能單獨(dú)存在C．常溫常壓下，氨是氣態(tài)物質(zhì)D．氨極易溶于水C[分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低，故常溫常壓下氨呈氣態(tài)，說(shuō)明固態(tài)氨屬于分子晶體。]4．(雙選)已知氯化鋁易溶于苯和乙醚，其熔點(diǎn)為190℃，則下列說(shuō)法不正確的是()A．氯化鋁是非電解質(zhì)B．固態(tài)氯化鋁是分子晶體C．氯化鋁是極性分子D．氯化鋁是非極性分子AC[由“相像相溶”規(guī)律可推知AlCl3為非極性分子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。]5．假如分子間作用力只是范德華力，則該分子晶體將實(shí)行密積累，緣由是分子晶體中()A．范德華力無(wú)方向性和飽和性B．占據(jù)晶格結(jié)點(diǎn)的微粒是原子C．化學(xué)鍵是共價(jià)鍵D．三者都是A[分子晶體中分子間以范德華力結(jié)合在一起，由于范德華力沒(méi)有方向性和飽和性，所以分子在積累成晶體時(shí)將實(shí)行分子密積累，A項(xiàng)正確。]6．AB型物質(zhì)形成的晶體多種多樣，下列圖示的幾種結(jié)構(gòu)中最有可能是分子晶體的是()①②③④⑤⑥A．①②③④ B．②③⑤⑥C．②③ D．①④⑤⑥C[①、④、⑤、⑥構(gòu)成的晶體為一維、二維或三維空間結(jié)構(gòu)，且在空間中粒子通過(guò)化學(xué)鍵連接，故它們不行能是分子晶體；而②、③都不能再以化學(xué)鍵與其他原子結(jié)合，故可能為分子晶體。]7．SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4類似，對(duì)其作出如下推斷，其中正確的是()①SiCl4晶體是分子晶體②常溫、常壓下SiCl4是液體③SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子④SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4A．只有① B．只有①②C．只有②③ D．全部D[我們熟識(shí)的CCl4在常溫下是液體，形成的晶體是分子晶體，而SiCl4的結(jié)構(gòu)與CCl4相像，都是由極性鍵形成的非極性分子，故SiCl4形成的晶體也是分子晶體，由于相對(duì)分子質(zhì)量SiCl4>CCl4，故SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4。]8．下列說(shuō)法中正確的是()A．C60汽化和I2升B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點(diǎn)相近C．NaCl和HCl溶于水時(shí)，破壞的化學(xué)鍵都是離子鍵D．常溫下TiCl4是無(wú)色透亮液體，熔點(diǎn)－23.2℃，沸點(diǎn)136.2℃，所以TiCl4屬于分子晶體D[A中，C60、I2均為分子晶體，汽化或升華時(shí)均克服范德華力；B中乙酸分子可形成氫鍵，其熔、沸點(diǎn)比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水時(shí)破壞的共價(jià)鍵。]9．下列分子晶體：①HCl、②HBr、③HI、④CO、⑤N2、⑥H2的熔點(diǎn)由高到低的依次是()A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①C[題給六種物質(zhì)都屬于分子晶體且均不存在分子間氫鍵，而相對(duì)分子質(zhì)量由大到小的依次是③＞②＞①＞④＝⑤＞⑥，依據(jù)分子晶體熔、沸點(diǎn)凹凸的推斷，依據(jù)熔、沸點(diǎn)由高到低的依次為③②①⑥，CO和N2的相對(duì)分子質(zhì)量相同，但CO是極性分子，N2是非極性分子，所以熔點(diǎn)前者大于后者都大于H2，故正確依次為③②①④⑤⑥。]10．如圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O，小球代表H。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．冰晶體中每個(gè)水分子與另外4個(gè)水分子形成四面體B．冰晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是共價(jià)晶體C．水分子間通過(guò)H—O形成冰晶體D．冰溶化后，水分子之間空隙增大A[冰晶體中的水分子是靠氫鍵結(jié)合在一起，氫鍵不是化學(xué)鍵，而是一種分子間作用力，故B、C兩項(xiàng)均錯(cuò)誤。H2O分子形成氫鍵時(shí)沿O的4個(gè)sp3雜化軌道形成氫鍵，每個(gè)水分子可以與4個(gè)水分子形成氫鍵，從而形成空間四面體構(gòu)型，A項(xiàng)正確。因?yàn)楸w中形成的氫鍵具有方向性和飽和性，故水分子靠氫鍵連接后，分子間空隙變大，因此冰溶化成水后，體積減小，水分子之間空隙減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。][素養(yǎng)培優(yōu)練]11．中學(xué)教材上介紹的干冰晶體的晶胞是一種面心立方結(jié)構(gòu)，如圖所示，即每8個(gè)CO2構(gòu)成立方體，且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)CO2分子，在每個(gè)CO2四周距離eq\f(\r(2),2)a(其中a為立方體棱長(zhǎng))的CO2有()A．4個(gè)B．8個(gè)C．12個(gè)D．6個(gè)C[如圖在每個(gè)CO2四周距離eq\f(\r(2),2)a的CO2即為每個(gè)面心上的CO2分子，共有8×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3×\f(1,2)))＝12個(gè)。]12．某探討所合成了一種球形分子，它的分子式為C60Si60，其結(jié)構(gòu)中包含有C60和Si60。下列對(duì)該分子的敘述中正確的是()A．形成的晶體屬于分子晶體B．分子中Si60被包袱在C60里面C．其摩爾質(zhì)量為2400D．熔點(diǎn)高、硬度大A[球形分子的分子式為C60Si60，其結(jié)構(gòu)中包含有C60和Si60，該物質(zhì)的晶體是由C60分子和Si60分子構(gòu)成的，屬于分子晶體，A正確；Si原子的半徑大于C原子，所以Si—Si的鍵長(zhǎng)比C—C長(zhǎng)，分子中Si60包袱著C60，B錯(cuò)誤；摩爾質(zhì)量的單位為g·mol－1，C錯(cuò)誤；C60Si60屬于分子晶體，熔點(diǎn)低、硬度小，D錯(cuò)誤。]13.(雙選)冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．冰晶胞內(nèi)水分子間以共價(jià)鍵結(jié)合B．每個(gè)冰晶胞平均含有8個(gè)水分子C．水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種D．已知冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol－1，而常見(jiàn)的冰的熔化熱為336J·g－1，這說(shuō)明冰變成水，氫鍵部分被破壞(假設(shè)熔化熱全部用于破壞氫鍵)BD[冰晶胞內(nèi)水分子間主要以氫鍵結(jié)合，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由冰晶胞的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)冰晶胞平均占有的分子個(gè)數(shù)為4＋eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝8，B項(xiàng)正確；水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性，但氫鍵不屬于化學(xué)鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol－1,1mol冰中含有2mol氫鍵，而常見(jiàn)的冰的熔化熱為336J·g－1，也可寫(xiě)為6.05kJ·mol－1，說(shuō)明冰變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項(xiàng)正確。]14．(1)如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。通過(guò)視察分析，每個(gè)CO2分子四周緊鄰等距離的CO2分子有________個(gè)，有________種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質(zhì)點(diǎn)，設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為apm，則緊鄰的兩個(gè)CO2分子的距離為_(kāi)_______pm。(2)在冰晶體中，水分子之間的主要作用力是________，還有________，由于該主要作用力與共價(jià)鍵一樣具有________性，故1個(gè)水分子四周只有________個(gè)緊鄰的水分子，這些水分子位于________的頂點(diǎn)。這種排列方式使冰晶體中水分子的空間利用率________(填“較高”或“較低”)，故冰的密度比水的密度要________(填“大”或“小”)。[解析](1)視察并分析干冰和冰的晶體結(jié)構(gòu)，可知在干冰晶體中，CO2分子排列為面心立方積累，頂點(diǎn)為一種取向，三對(duì)平行面分別為三種不同取向。離頂點(diǎn)的CO2分子最近的是面心的分子，兩者的距離為面對(duì)角線的一半，即eq\f(\r(2),2)apm。每個(gè)CO2分子四周緊鄰且等距離的CO2分子共有12個(gè)。(2)在冰晶體中，水分子間的主要作用力是氫鍵，氫鍵具有方向性，1個(gè)水分子四周只有4個(gè)緊鄰的水分子，使冰晶體中水分子的空間利用率較低，分子的間距較大，結(jié)構(gòu)中有很多空隙，造成冰的密度小于水的密度。[答案](1)124eq\f(\r(2),2)a(2)氫鍵范德華力方向4四面體較低小15．據(jù)報(bào)道科研人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出結(jié)構(gòu)類似C60的物質(zhì)N60。已知：①N60分子中每個(gè)氮原子均以N—N結(jié)合三個(gè)N原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；②N—N鍵的鍵能為167kJ·mol－1。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)N60分子組成的晶體為_(kāi)_______晶體，其熔、沸點(diǎn)比N2________(填“高”或“低”)，緣由是_________________________________________________。(2)1molN60分解成N2時(shí)________(填“汲取”或“放出”)的熱量是________kJ(已知N≡N鍵的鍵能為942kJ·mol－1)，表明穩(wěn)定性N60________(填“>”“<”或“＝”)N2。(3)由(2)列舉N60的用途(舉一種)：________________________________。[解析](1)N60、N2形成的晶體均為分子晶體，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶體中分子的范德華力比N2晶體大，N60晶體的熔、沸點(diǎn)比N2晶體高。(2)因N60中每個(gè)氮原子形成三個(gè)N—N，每個(gè)N—N被2個(gè)N原子共用，故1molN60中存在N—N鍵：1mol×60×3×eq\f(1,2)＝90mol。發(fā)生的反應(yīng)為N60=30N2，故ΔH＝90mol×167kJ·mol－1－30mol×942kJ·mol－1＝－13230kJ<0，為放熱反應(yīng)，表明穩(wěn)定性：N2>N60。(3)由于反應(yīng)放出大量的熱，同時(shí)生成大量氣體，因此N60可用作高能炸藥。[答案](1)分子高N60、N2均形成分子晶體，且N60的相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力大，故熔、沸點(diǎn)高(2)放出13230<(3)N60可作高能炸藥(其他合理答案也可)16．(素養(yǎng)題)在我國(guó)南海300～500m海底深處沉積物中存在著大量的“可燃冰”，其主要成分為甲烷水合物。在常溫、常壓下它會(huì)分解成水和甲烷，因而得名。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是________(填序號(hào))。A．甲烷晶胞中的球只代表一個(gè)C原子B．晶體中1個(gè)CH4分子中有12個(gè)緊鄰的CH4分子C．CH4熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵D．1個(gè)CH4晶胞中含有8個(gè)CH4分子E．CH4是非極性分子(2)水在不同的溫度和壓強(qiáng)條件下可以形成多種不同結(jié)構(gòu)的晶體，冰晶體結(jié)構(gòu)有多種。其中冰－Ⅶ的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示。①水分子的空間結(jié)構(gòu)是________形，在酸性溶液中，水分子簡(jiǎn)單得到一個(gè)H＋，形成水合氫離子(H3O＋)，水分子能與H＋形成配位鍵，其緣由是在氧原子上有________，應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(或模型)推想H3O＋的形態(tài)為_(kāi)_______。②試驗(yàn)測(cè)得冰中氫鍵的作用能為18.5kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0kJ·mol－1，這說(shuō)明____________________________________。(3)用x、y、z分別表示H2O、H2S、H2Se的沸點(diǎn)(℃)，則x、y、z的大小關(guān)系是________，其推斷依據(jù)是___________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)CH4是分子晶體，熔化時(shí)克服范德華力。晶胞中的球體代表的是一個(gè)甲烷分子，并不是一個(gè)C原子。以該甲烷晶胞分析，位于頂點(diǎn)的某一個(gè)甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個(gè)而這3個(gè)甲烷分子在面上，因此每個(gè)都被共用2次，故與1個(gè)甲烷分子緊鄰的甲烷分子有3×8×eq\f(1,2)＝12(個(gè))。甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個(gè))。CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)，C原子位于正四面體的中心，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，CH4是非極性分子。(2)①水分子中O原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)＝eq\f(6＋2,2)＝4，孤電子對(duì)數(shù)為2，所以水分子為V形，H2O分子能與H＋形成配位鍵，其緣由是在O原子上有孤電子對(duì)，H＋有空軌道。H3O＋價(jià)電子對(duì)數(shù)eq\f(6＋3－1,2)＝4，含有1對(duì)孤電子對(duì)，故H