高中化学第三章晶体结构与性质第二节第1课时分子晶体课时作业含解析新人教版选修3

高中化学第三章晶体结构与性质第二节第1课时分子晶体课时作业含解析新人教版选修3

分子晶体 A篇　知识对点训练 知识点一　分子晶体及其物理性质 ‎1．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、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2‎ 答案　B ‎2．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 答案　A 解析　固体CO2(干冰)是分子晶体，分子内只有极性的碳氧共价键。O2、Ar的固体都属于分子晶体，但O2中只有非极性共价键，Ar原子间没有共价键。NH4Cl由NH和Cl－组成，是离子化合物，不属于分子晶体。‎ ‎3．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　稀有气体分子形成的晶体不存在任何化学键，A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而只有部分分子晶体的分子间存在氢键，B项正确，C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D项错误。‎ ‎4．下列分子晶体中，关于熔点高低的叙述中，正确的是(　　)‎ A．Cl2>I2‎ B．SiCl4PH3‎ D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3‎ 答案　C 解析　A、B项中分子间无氢键，分子结构相似，相对分子质量大的熔点高；C项属于分子组成和结构相似的情况，但存在氢键的熔点高；D项属于同分异构体，支链少的熔点高。‎ ‎5．下列有关物质的结构和性质的叙述，错误的是(　　)‎ A．水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键 B．由极性键形成的分子可能是非极性分子 C．水和冰中都含有氢键 D．分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键 答案　A 解析　水是一种稳定的化合物，是因为O—H键能大；CO2是由极性键形成的非极性分子；稀有气体分子形成的晶体无化学键。‎ - 6 -‎ ‎6．下列分子晶体在熔化时，只破坏范德华力的是________，既破坏范德华力，又破坏氢键的是__________。‎ ‎①H2　②O2　③P4(白磷)　④SO2　⑤CO2‎ ‎⑥H2O2　⑦HF　⑧H2N—CH2CH2COOH　‎ ‎⑨H3PO4　⑩C2H6‎ 答案　①②③④⑤⑩　⑥⑦⑧⑨‎ 解析　有氢键的分子晶体，其分子中应含有H—F键、H—O键、H—N键中的任何一种，在熔化时其中的氢键被破坏。‎ ‎7．已知：‎ CH4‎ SiH4‎ NH3‎ PH3‎ 沸点(K)‎ ‎101.7‎ ‎161.2‎ ‎239.7‎ ‎185.4‎ 分解温度(K)‎ ‎873‎ ‎773‎ ‎1073‎ ‎713.2‎ 分析上表中四种物质的相关数据，请回答：‎ ‎(1)CH4和SiH4比较、NH3和PH3比较，沸点高低的原因是________________________。‎ ‎(2)CH4和SiH4比较、NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是____________________。结合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时__________先液化。‎ 答案　(1)分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此SiH4沸点高于CH4；NH3分子间还存在氢键，因此NH3的沸点高于PH3‎ ‎(2)由于C原子半径比Si小，其键长短，C—H键的键能大于Si—H键的键能，因此CH4分解温度高于SiH4；N—H键键能大于P—H键，因此NH3分解温度高于PH3　HF 解析　分子晶体中，沸点高低看相对分子质量，特别要注意有氢键的影响。分解温度高低是看键能的大小。由于HF分子间可形成氢键，故易液化。‎ 知识点二　常见分子晶体的结构特征 ‎8．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距离最近的HF分子有几个(　　)‎ A．3 B．4 ‎ C．5 D．12‎ 答案　B 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分子与之最近，构成四面体，故B项正确。‎ ‎9．中学教材上介绍的干冰晶体是一种立方面心结构，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CO2分子，在每个CO2周围距离 a(其中a为立方体棱长)的CO2有(　　)‎ - 6 -‎ A．4个 B．8个 ‎ C．12个 D．6个 答案　C 解析　如图在每个CO2周围距离 a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有8×＝12个。‎ ‎10．(1)水分子的立体结构是________，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有________。‎ ‎(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示分子位于立方体的顶点或面心，实心球所示分子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有__________个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是____________________________________________________。‎ ‎(3)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·mol－1，这说明____________________________________。‎ 答案　(1)V形　孤电子对　‎ ‎(2)8　碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键)‎ ‎(3)冰熔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 B篇　综合提升训练 ‎11．目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球型”的C60‎ - 6 -‎ ‎(富勒烯)溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是(　　)‎ A．是一种新型化合物 B．晶体属于分子晶体 C．是两种单质组成的混合物 D．相对分子质量为2400‎ 答案　C 解析　这个新分子是把C60溶进“足球型”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合，所以该分子是一种新型化合物，不是混合物，C错误。‎ ‎12．六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图)，难溶于水，在高温下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面具有广泛用途。下列推测正确的是(　　)‎ A．SF6各原子均达8电子稳定结构 B．SF6易燃烧生成SO2‎ C．SF6分子是含有非极性键的非极性分子 D．SF6是分子晶体 答案　D 解析　根据信息知：SF6为分子晶体；六氟化硫分子在高温下仍有良好的绝缘性，说明SF6不易燃；据图示知S原子不是8电子稳定结构；六氟化硫分子为正八面体构型，所以SF6分子是含有极性键的非极性分子。综上所述选D。‎ ‎13．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(　　)‎ - 6 -‎ A．C60摩尔质量是720‎ B．C60与苯互为同素异形体 C．在C60晶胞中有14个C60分子 D．每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个 答案　D 解析　C60的摩尔质量为‎720 g/mol；苯是化合物，同素异形体是指单质；C60晶体结构与干冰晶体结构相同，故每个C60分子周围与它距离最近的等距离的C60分子有12个。‎ ‎14．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如下图)。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正硼酸晶体属于原子晶体 B．H3BO3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，正硼酸属于分子晶体；B项，H3BO3分子稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间的氢键无关；C项，分子中的硼原子不符合8电子稳定结构；D项，H3BO3分子中每个羟基上的H和O各形成1个氢键，但这些氢键为两个分子所共有，故1个H3BO3分子实际含有的氢键数目为×3×2＝3。‎ ‎15．如下图所示为CO2分子晶体结构的一部分。‎ - 6 -‎ ‎(1)干冰常压下极易升华，在工业上用作制冷剂，试解释其原因_______。‎ ‎(2)在一定温度下，测得干冰晶胞(即图所示)的边长a＝5.72×10－‎8 cm，则该温度下干冰的密度为_______ g·cm－3(保留三位有效数字)。‎ ‎(3)试判断CO2晶体和CS2晶体的沸点：______________>______________(填写相应物质的化学式)。‎ 答案　(1)CO2分子间作用力较弱，克服分子间作用力要吸热　(2)1.56　(3)CS2　CO2‎ 解析　(2)CO2分子晶体为面心立方晶体，每个晶胞中含有4个CO2分子。每个晶胞的质量为[‎44 g·mol－1÷(6.02×1023 mol－1)×4]，每个晶胞的体积为(5.72×10－8)‎3 cm3，干冰的密度为[44÷(6.02×1023)×4] g÷(5.72×10－8)‎3 cm3≈‎1.56 g·cm－3。‎ ‎(3)CO2、CS2是组成和结构相似的分子晶体，CS2的相对分子质量大于CO2，所以CS2的沸点高于CO2。‎ - 6 -‎