3.2.2 分子晶体 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

分子晶体 (分值:65分) A级　合格过关练 选择题只有1个选项符合题意 (1~8题,每题4分,共32分) (一)分子晶体的概念和性质 1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是 (　　) 分子内均存在共价键 分子间一定存在范德华力 分子间一定存在氢键 其结构一定为分子密堆积 2.下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列,正确的一组是 (　　) HF、HCl、HBr、HI F2、Cl2、Br2、I2 H2O、H2S、H2Se、H2Te CI4、CBr4、CCl4、CF4 3.下列性质适合于分子晶体的是 (　　) 熔点为1 070 ℃,易溶于水,水溶液导电 熔点为3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂 能溶于CS2,熔点为113 ℃,沸点为445 ℃ 熔点为97.81 ℃,质软,导电,密度为0.97 g·c 4.SiCl4的分子结构与CCl4的分子结构类似,对其作出如下推断,其中正确的是 (　　) ①SiCl4晶体是分子晶体　②常温常压下SiCl4不是气体　③SiCl4的分子是由极性共价键形成的 ④SiCl4的熔点高于CCl4的熔点 全部 只有①② 只有②③ 只有① 5.六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图所示),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 (　　) SF6中各原子均达到8电子稳定结构 SF6易燃烧生成SO2 SF6分子是含有极性键的非极性分子 SF6不是分子晶体 (二)分子晶体的结构 6.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 (　　) 正硼酸晶体不属于分子晶体 H3BO3分子的稳定性与氢键有关 分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 7.C60分子和C60晶胞如图所示。下列关于C60晶体的说法中不正确的是 (　　) C60晶体可能具有很高的熔、沸点 C60晶体能溶于四氯化碳中 C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240 C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻 8.AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是 (　　) ①③ ②⑤ ⑤⑥ ③④⑤⑥ 9.(6分)水在不同的温度和压强下可以形成多种不同结构的晶体,故冰晶体结构有多种。其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。 (1)(2分)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+),应用价层电子对互斥模型推测H3O+的空间结构为　　　　　　　　　　　　。  (2)(2分)如图冰晶体中每个水分子与周围　　　　　　　　　　　  个水分子以氢键结合,该晶体中1 mol水形成　　　　　　 mol氢键。  (3)(2分)实验测得冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1,而冰的熔化热为5.0 kJ·mol-1,这说明　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  B级　素养培优练 (10~13题,每题4分,共16分) 10.据某科学杂志报道,国外有一研究发现了一种新的球形分子,它的化学式为C60Si60,其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”,经测定其中包含C60,也有Si60结构。下列叙述正确的是 (　　) 该物质有很高的熔点、很大的硬度 该物质熔融时能导电 该物质分子中Si60被包裹在C60里面 该物质形成的晶体属分子晶体 11.自从第一次合成稀有气体元素的化合物XePtF6以来,人们又相继发现了氙的一系列化合物,如XeF2、XeF4等。图甲为XeF4的结构示意图,图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列有关说法错误的是 (　　) XeF4是由极性键构成的非极性分子 XeF2晶体属于分子晶体 1个XeF2晶胞中实际拥有2个XeF2 XeF2晶体中距离最近的2个XeF2之间的距离为(a为晶胞边长) 12.二茂铁[(C5H5)2Fe]是由一个二价铁离子和2个环戊烯基负离子构成的。熔点是173 ℃(在100 ℃时开始升华),不溶于水,易溶于苯等非极性溶剂。下列说法不正确的是 (　　) 二茂铁属于分子晶体 C5中一定含π键 已知环戊二烯的结构式为,则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化 在二茂铁结构中,C5与Fe2+之间形成的化学键类型是离子键 13.化合物Ni(CO)4中心原子采取sp3杂化,常温下为无色液体,沸点42.1℃。在空气中加热Ni(CO)4发生如下反应:2Ni(CO)4+5O22NiO+8CO2,下列说法不正确的是 (　　) Ni(CO)4分子结构式为 Ni(CO)4难溶于水,易溶于有机溶剂 Ni(CO)4可分解生成Ni和CO Fe(CO)5与Ni(CO)4性质相似,在空气中加热生成FeO 14.(11分)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。 (1)(3分)A和B的单质单位质量的燃烧热大,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示: 电离能/(kJ·mol-1) I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 ①某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如图所示,该同学所画的电子排布图违背了　　　　　　(1分)。  ②根据价层电子对互斥理论,预测A和氯元素形成的简单分子空间结构为　　　　　　　　　　(2分)。  (2)(8分)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。 ①已知金刚石中C—C的键长为154.45 pm,C60中C—C的键长为145~140 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确并阐述理由:　　　　　　　　　　　　。  ②科学家把C60和K掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物,其晶胞如图所示,该物质在低温时是一种超导体。该物质的K原子和C60分子的个数之比为　　　　　　。  ③继C60后,科学家又合成了Si60、N60,C、Si、N原子的电负性由大到小的顺序是　　　　　　。Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键,且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构,则Si60分子中π键的数目为　　　　　　。  共价晶体 1.B　[十种物质中属于分子晶体的有CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸,其余的四种物质均为共价晶体。] 2.D　[A项,共价晶体中原子之间通过共价键相连;B项,共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构;C项,共价晶体是由原子以共价键相结合形成的,不存在独立的分子;D项,共价晶体中原子是通过共价键连接的,熔化时需要破坏共价键。] 3.B　[AlON和SiO2均属于共价晶体,均只含有共价键,A、D项正确;AlON属于共价晶体,熔融时不导电,B项错误;AlON中O为-2价,Al为+3价,所以N元素的化合价为-1,C项正确。] 4.B　[共价晶体具有高硬度,高熔、沸点等性质,不易气化,不可用作制冷材料,B项错误。] 5.D　[CO2的共价晶体不存在分子形式,与分子晶体不互为同分异构体,故A错误;二氧化碳共价晶体和二氧化碳分子晶体不是一种物质,所以在一定条件下,CO2共价晶体转化为分子晶体是化学变化不是物理变化,故B错误;二氧化碳分子晶体和二氧化碳共价晶体的构成微粒不同,空间构型不同,所以其物理性质和化学性质不同,故C错误;利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子,所以在二氧化碳的共价晶体中,每个C原子周围结合4个O原子,每个O原子跟两个C原子相结合,故D正确。] 6.B　[在石墨烯晶体中,最小的环为六元环,每个碳原子连接3个C—C化学键,每个六元环占有的碳原子数为6×=2个,个数比为3∶2,A正确;石墨烯晶体中,单层上的碳原子除形成单键外,还形成大π键,不存在碳碳双键,B错误;金刚石晶体中,每个碳原子形成4个σ键,采用sp3杂化,C正确;由金刚石晶体结构模型可知,最小的环为6元环,D正确。] 7.D　[晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构,其中有一个位于正四面体的中心,另外四个位于四面体的顶角,故SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子,A正确;每个氧原子周围有两个硅原子,B正确;在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,SiO2仅表示石英的组成,故没有单个的SiO2分子,C正确,D错误。] 8.D　[A项,六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子,所以不导电,错误。B项,立方相氮化硼中只含有σ键,错误。C项,立方相氮化硼是共价晶体,错误。D项,由六方相氮化硼的晶体结构可知,每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形,正确。] 9.(1)共价　共价键 (2)HF分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多 (3)③④ 解析　(1)A组熔点很高,应是共价晶体,共价晶体熔化时破坏的是共价键;(2)B组是分子晶体,且结构相似,一般是相对分子质量越大,熔点越高;HF的相对分子质量最小但熔点比HCl高,出现反常的原因是HF分子间存在氢键,HF熔化时除了破坏分子间作用力,还要破坏氢键,所需能量更高,因而熔点更高;(3)分子晶体在固态和熔化状态都不导电。 10.D　[金刚石中每个碳原子形成4个C—C σ键,金刚石中碳原子采取sp3杂化,石墨烯中每个碳原子形成3个碳碳σ键,碳原子上没有孤电子对,石墨烯中碳原子采取sp2杂化,A项正确;金刚石、石墨、C60和石墨烯是碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,B项正确;金刚石、石墨、C60和石墨烯是碳元素形成的不同单质,四种物质完全燃烧后的产物都是CO2,C项正确;石墨不属于分子晶体,C60属于分子晶体,石墨和C60的晶体类型不同,D项错误。] 11.A　[与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点,共12个。如图所示: ] 12.D　[在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环为六元环,每个C原子连接4个碳原子,连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环,所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环,A正确;由晶胞结构可知,在T⁃碳晶胞中四个碳原子组成的正四面体结构单元有8个位于顶角,6个位于面心,4个位于体内,个数为:8×+4=8,则碳原子个数为32,B正确;由晶胞结构可知T⁃碳也是以四面体为结构单元的空间网状结构,为共价晶体,C正确;T⁃碳中4个碳原子围成正四面体结构,该结构中键角为60°,D错误。] 13.D　[磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,说明磷化硼是共价晶体,其熔点很高,A正确;由磷化硼晶胞结构可知,每个晶胞含有4个B原子和4个P原子,B、P原子个数之比为1∶1,故磷化硼的化学式为BP,属于共价晶体,B正确;该晶胞配位数为4,即每个原子均形成4条共价键,C正确;干冰晶体是面心立方结构,8个CO2分子位于晶胞顶角,6个CO2分子位于晶胞的6个面心,与磷化硼晶胞结构不同,D错误。] 14.C　[碳化硅也叫金刚砂,硬度大,具有耐热性,碳化硅为共价晶体,A正确;碳化硅和金刚石都是共价晶体,Si原子半径大于C原子,Si—C键的键长比C—C键的长,键能小,故碳化硅的熔点比金刚石低,B正确;碳化硅中,1个C和4个Si形成4个Si—C,故1 mol碳化硅中含4 mol Si—C,C错误;碳化硅中,碳和硅都形成了4个键,其中碳和硅原子都采取sp3杂化,D正确。] 15.(1)C3N4　(2)①小于　硅原子半径大于碳原子半径,氮原子和碳原子形成的共价键键长比氮原子和硅原子形成的共价键键长短,故氮碳键的键能大,硬度大　②Si3N4　(3)4　正四面体形　共价 解析　(1)根据题给晶胞的结构可知,该晶胞中含有碳原子个数为8×=3,含有氮原子个数为4,则该晶体的化学式为C3N4。(2)②N的最外层电子数为5,要满足8电子稳定结构,需要形成3个共价键,Si的最外层电子数为4,要满足8电子稳定结构,需要形成4个共价键,所以氮化硅的化学式为Si3N4。(3)GaN的晶体结构与晶体硅相似,则GaN属于共价晶体,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形。 学科网（北京）股份有限公司 $$