3.2.1 分子晶体 讲义 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 分子晶体 ( 钠及其化合物 ) 一、分子晶体的概念和性质 1．分子晶体的概念 分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。非金属单质、非金属的氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于分子晶体。 2．分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3．典型的分子晶体与物质类别 物质类别 实例 所有非金属氢化物 如H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 如卤素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等 部分非金属氧化物 如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等 稀有气体 如He、Ne、Ar等 几乎所有的酸 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等 绝大多数有机物 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 【特别提醒】 金刚石、二氧化硅不是分子晶体 4．分子晶体的性质 (1)分子晶体的物理性质 分子晶体熔、沸点较低，硬度很小；分子晶体不导电；分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。 (2)分子晶体熔沸点低的原因 分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体，熔化时，一般只破坏范德华力、氢键(作用力较弱)，不破坏化学键。 (3)分子晶体熔、沸点高低的判断 ①组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。 ②组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。 ③含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 ④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。 ⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物，一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。 【课堂小练1】 1．下列说法正确的是（ ） A.组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力 B.分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键 C.分子晶体熔化或溶于水均不导电 D.分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大 2．(2024·天津市红桥区高二期中)下列属于分子晶体的化合物是( ) A．干冰 B．晶体硅 C．金刚石 D．碳化硅 3．下列属于分子晶体性质的是(　　) A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ C．熔点1 400 ℃，可做半导体材料，难溶于水 D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3 4．(1)CO能与金属Fe形成化合物Fe(CO)5，该化合物熔点为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，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 二、典型的分子晶体的结构和性质 1．分子晶体的结构特征 分子密堆积 分子非密堆积 微粒间作用力 范德华力 范德华力和氢键 空间特点 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 每个分子周围紧邻的分子小于12个，空间利用率不高 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 2.两种典型的分子晶体的组成和结构 干冰 ①每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子。 ②每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子数为12。 冰 ①水分子之间主要的作用力是氢键，当然也有范德华力。 ②由于氢键的方向性，使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。 【思考交流】 (1)为什么冰的密度比水小？ 答：在冰的晶体中存在分子间氢键，每个水分子周围有4个紧邻的水分子，彼此之间形成四面体形。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，密度减小。 (2)为什么干冰的密度比冰大？ 答：干冰中的CO2之间只存在范德华力，一个分子周围有12个紧邻分子，分子密堆积，密度比冰的大。 (3)为什么冰的熔点比干冰的熔点高得多？ 答：水分子存在分子间氢键，CO2之间只存在范德华力。 3.分子晶体的判断 ①依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 ②依据晶体的熔点判断：分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 ③依据晶体的导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。 ④依据晶体的硬度和机械性能判断：分子晶体硬度小且较脆。 ⑤依据物质的分类判断：大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ⑥依据挥发性判断：一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。 ⑦根据溶解性判断：分子晶体的溶解性遵循“相似相溶”规律。 【课堂小练2】 5．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　) A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 6．干冰晶胞如图所示，若干冰的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有(　　) A．4个　　 　B．8个　　　 　C．12个　　　　 D．6个 7．下列说法正确的是(　　) A．C60气化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 【课时对点练习】 题组一　常见的分子晶体 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、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 2．下列属于某分子晶体性质的是(　　) A．组成晶体的微粒是离子 B．能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃ C．熔点为1 400 ℃，可作半导体材料，难溶于水 D．熔点高，硬度大 3．下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．在分子晶体中一定存在共价键 C．冰和固体Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 4．干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较正确的是(　　) A．晶体的熔点：干冰>冰 B．晶体中的空间利用率：干冰>冰 C．晶体中分子间相互作用力相同 D．晶体中键的极性和分子的极性相同 题组二　分子晶体的结构和性质 5．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 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(　　) A．正硼酸晶体不属于分子晶体 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 7．C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是(　　) A．C60晶体可能具有很高的熔、沸点 B．C60晶体可能易溶于四氯化碳中 C．C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240 D．C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻 8．已知，最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6，它的熔点为150 ℃，燃烧时放出大量的热。Al2H6的结构如下图所示。下列说法肯定错误的是　(　　) A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体 B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水 D．Al2H6中含有离子键和极性共价键 题组三　分子晶体的性质与应用 9．下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是(　　) A．HF、HCl、HBr、HI B．F2、Cl2、Br2、I2 C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．CI4、CBr4、CCl4、CF4 10．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A－268.8 B－249.5 C－185.8 D－151.7 第二组 F2－187.0 Cl2－33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl－84.0 HBr－67.0 HI－35.3 第四组 H2O 100.0 H2S－60.2 H2Se－42.0 H2Te－1.8 下列判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 11．如图为干冰的晶体结构示意图。 (1)通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有___________个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则紧邻的两个CO2分子的距离为___________pm。 (2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是___________，还有___________，由于该主要作用力与共价键一样具有___________性，故1个水分子周围只有___________个紧邻的水分子，这些水分子位于___________的项点。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率___________(填“较高”或“较低”)，故冰的密度比水的密度要___________(填“大”或“小”)。 (3)现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是___________，乙晶胞中a与b的个数比是___________，丙晶胞中有___________个c离子，有___________个d离子。 12．如图所示，甲、乙、丙分别表示C、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。 请回答下列问题： (1)C60的熔点为280℃，从晶体类型来看，C60属____________晶体。 (2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有____________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为____________。 (3)①碘晶体属于____________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为____________。 ③假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为____________ g·cm-3。 13．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”。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)①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 ______________________________________________________________________________。 ②取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，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____________________，发生反应的化学方程式是___________________________。 【参考答案】 【课堂小练1】 1．下列说法正确的是（ ） A.组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力 B.分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键 C.分子晶体熔化或溶于水均不导电 D.分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大 答案　B 2．(2024·天津市红桥区高二期中)下列属于分子晶体的化合物是( ) A．干冰 B．晶体硅 C．金刚石 D．碳化硅 【答案】A 【解析】A项，干冰是由二氧化碳分子组成的分子晶体，属于化合物，A正确；B项，晶体硅是由硅原子组成的共价晶体，属于单质，B错误；C项，金刚石是由碳原子组成的共价晶体，属于单质，C错误；D项，碳化硅由碳原子、硅原子组成的共价晶体，属于化合物，D错误；故选A。 3．下列属于分子晶体性质的是(　　) A．熔点1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电 B．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃ C．熔点1 400 ℃，可做半导体材料，难溶于水 D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3 【答案】B 【解析】分子晶体的主要性质有：熔、沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，固态和熔化时均不导电。 4．(1)CO能与金属Fe形成化合物Fe(CO)5，该化合物熔点为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，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 答案　(1)分子　(2)低　 解析　(1)由化合物熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，所以为分子晶体。(2)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，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。 【课堂小练2】 5．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　) A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 【答案】A 【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。 6．干冰晶胞如图所示，若干冰的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有(　　) A．4个　　 　B．8个　　　 　C．12个　　　　 D．6个 【答案】C 7．下列说法正确的是(　　) A．C60气化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 答案　D 解析　A中C60、I2均为分子晶体，气化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子间可形成氢键，其熔点比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水破坏的是共价键。 【课时对点练习】 题组一　常见的分子晶体 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、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4 C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2 答案　B 解析　HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且为化合物，故B正确；SiO2不是分子晶体，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。 2．下列属于某分子晶体性质的是(　　) A．组成晶体的微粒是离子 B．能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃ C．熔点为1 400 ℃，可作半导体材料，难溶于水 D．熔点高，硬度大 答案　B 解析　分子晶体的主要性质有熔、沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，固态时和熔化时均不导电。 3．下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．在分子晶体中一定存在共价键 C．冰和固体Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 【答案】C 【解析】A项，分子晶体中分子间作用力越大，晶体的熔点越高，不影响分子的稳定性；B项，在He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn形成的分子晶体中只有分子间作用力，而无共价键；D项，稀有气体能形成分子晶体。 4．干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较正确的是(　　) A．晶体的熔点：干冰>冰 B．晶体中的空间利用率：干冰>冰 C．晶体中分子间相互作用力相同 D．晶体中键的极性和分子的极性相同 答案　B 解析　A项，冰在0 ℃时是固体，而干冰则为气体，错误；B项，冰的结构中，由于H2O分子间存在氢键且氢键具有方向性，故晶胞中存在空隙，利用率较低，正确；C项，冰中的分子间既有氢键又有范德华力，而干冰中的分子间只有范德华力，错误；D项，CO2和H2O中均存在极性键，由于分子空间结构不同，CO2是非极性分子，H2O是极性分子，错误。 题组二　分子晶体的结构和性质 5．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 答案　A 解析　B项，冰晶体属于分子晶体；C项，水分子间通过分子间作用力形成晶体；D项，冰融化，氢键部分断裂，空隙减小。 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(　　) A．正硼酸晶体不属于分子晶体 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，分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构；D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。 7．C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是(　　) A．C60晶体可能具有很高的熔、沸点 B．C60晶体可能易溶于四氯化碳中 C．C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240 D．C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻 答案　A 解析　构成C60晶体的基本微粒是C60分子，因此C60晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点；由于C60是非极性分子，根据“相似相溶”规律，其可能易溶于四氯化碳中；每个C60晶胞中含有的C60分子个数为8×＋6×＝4，因此含有的碳原子数为4×60＝240；如果以晶胞中一个顶角的C60分子为研究对象，则共用这个顶角的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等，有＝12个。 8．已知，最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6，它的熔点为150 ℃，燃烧时放出大量的热。Al2H6的结构如下图所示。下列说法肯定错误的是　(　　) A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体 B．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料 C．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水 D．Al2H6中含有离子键和极性共价键 【答案】D 【解析】Al2H6的熔点为150 ℃，由熔点低可知Al2H6为分子晶体，A正确；由该物质的组成和燃烧时放出大量的热可知，它可能成为未来的储氢材料和火箭燃料，B正确；由Al2H6的组成元素可知，完全燃烧产物为氧化铝和水，C正确；Al2H6为分子晶体，化合物中Al和H之间形成共价键，不含离子键，D错误。 题组三　分子晶体的性质与应用 9．下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列，正确的一组是(　　) A．HF、HCl、HBr、HI B．F2、Cl2、Br2、I2 C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．CI4、CBr4、CCl4、CF4 【答案】D 【解析】对结构和组成相似的分子晶体，其熔、沸点随着相对分子质量的增大而升高，但HF、H2O分子之间都存在氢键，熔、沸点反常。所以A中应为HF>HI>HBr>HCl；B中应为I2>Br2>Cl2>F2；C中应为H2O>H2Te>H2Se>H2S；只有D正确。 10．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A－268.8 B－249.5 C－185.8 D－151.7 第二组 F2－187.0 Cl2－33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl－84.0 HBr－67.0 HI－35.3 第四组 H2O 100.0 H2S－60.2 H2Se－42.0 H2Te－1.8 下列判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 答案　B 解析　第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子之间可以形成氢键，A不正确；Se和Br同为第四周期元素，Br的非金属性较强，故氢化物的稳定性：HBr＞H2Se，B正确；第三组物质溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正确；第一组物质是分子晶体，但分子中不一定含有共价键，如稀有气体，D不正确。 11．如图为干冰的晶体结构示意图。 (1)通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有___________个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则紧邻的两个CO2分子的距离为___________pm。 (2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是___________，还有___________，由于该主要作用力与共价键一样具有___________性，故1个水分子周围只有___________个紧邻的水分子，这些水分子位于___________的项点。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率___________(填“较高”或“较低”)，故冰的密度比水的密度要___________(填“大”或“小”)。 (3)现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是___________，乙晶胞中a与b的个数比是___________，丙晶胞中有___________个c离子，有___________个d离子。 【答案】(1) 12     (2)氢键     范德华力     方向     4     四面体     较低     小 (3) 4：3     1：1     4     4 【解析】(1)二氧化碳晶体是二氧化碳分子通过分子间作用力结合而成属于分子晶体，干冰是分子晶体，CO2分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO2分子为例，与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上；根据CO2晶胞边长为apm，紧邻的两个CO2分子的距离为面对角线的一半，为。(2)由于O的电负性较强，水形成冰晶体是通过氢键作用的，水分子间还有范德华力，氢键和共价键一样都具有方向性和饱和性，每个水分子可与周围4个水分子以氢键结合，这些水分子位于四面体的顶点，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，密度小；(3)根据题中各晶胞结构图结合均摊法可知，甲图中每个晶胞中含有的x原子数为1，y原子数为6×=，所以x：y=4：3；乙图中每个晶胞中含有的a原子数为1，b原子数为8×=1，所以a：b=1：1，丙图中每个晶胞中含有的c离子数为1+12×=4，d离子数为8×+6×=4。 12．如图所示，甲、乙、丙分别表示C、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。 请回答下列问题： (1)C60的熔点为280℃，从晶体类型来看，C60属____________晶体。 (2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有____________个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为____________。 (3)①碘晶体属于____________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为____________。 ③假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为____________ g·cm-3。 【答案】分子 4 1：1 分子 分子间作用力 【解析】(1)C60有固定的组成，不属于空间网状结构，熔沸点远低于金刚石等原子晶体的熔沸点，应为分子晶体；(2)二氧化碳的晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的定点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为8×18+6×12=4，二氧化碳的分子结构为O=C=C，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1：1；(3)观察碘晶胞不难发现，一个晶胞中含有碘分子数为8×1/8+6×1/2=4，即舍有8个碘原子。一个晶胞的体积为a3cm3，其质量，则碘晶体的密度为。 13．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”。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)①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 ______________________________________________________________________________。 ②取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，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____________________，发生反应的化学方程式是___________________________。 答案　(1)极　sp3杂化　(2) (3)①4　2个σ键，2个π键　②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　2Mg＋CO22MgO＋C ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$