3.2 分子晶体与共价晶体 第1课时(同步讲义)化学人教版选择性必修2
2025-11-30
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修2 物质结构与性质 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 分子晶体与共价晶体 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 常见几种晶体类型 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 12.66 MB |
| 发布时间 | 2025-11-30 |
| 更新时间 | 2025-11-30 |
| 作者 | 四叶草syc |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-11-30 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55202141.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第1课时 分子晶体
教学目标
1.结合常见的共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。
2.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。
重点和难点
重点:物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系
难点:分子晶体模型认识分子晶体的结构特点
◆知识点一 分子晶体及其结构特点和物理性质
1.概念
只含分子的晶体。
2.粒子间的作用
分子晶体中相邻的分子间以 相互吸引。
3.常见分子晶体及物质类别
物质种类
实例
所有非金属氢化物
H2O、NH3、CH4等
部分非金属单质
卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分非金属氧化物
CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的
HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数
苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4.分子晶体的常见堆积方式
分子间作用力
堆积方式
实例
范德华力
分子采用
每个分子周围有 个紧邻的分子
如C60、干冰、I2、O2
范德华
力、
分子不采用
每个分子周围紧邻的分子少于12个
如HF、NH3、冰
5.物理特性
(1)分子晶体的熔、沸点 ,密度 ,硬度较小,较易熔化和挥发。
(2)一般是绝缘体,熔融状态不导电。
(3)溶解性符合“相似相溶规律”。
6.分子晶体熔、沸点高低的比较规律
(1)分子晶体中分子间作用力 ,物质熔、沸点 ,反之 。
(2)具有氢键的分子晶体,熔、沸点 。
归纳总结
比较分子晶体熔、沸点高低时,首先要判断分子间是否存在氢键。若不存在氢键,再看分子的组成和结构是否相似,若分子的组成和结构相似,则相对分子质量越大,分子晶体的熔、沸点越高。
即学即练
1.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℃,可作半导体材料,难溶于水
D.熔点97.81℃,质软,导电,密度0.97 g·cm-3
2.下列有关分子晶体的说法正确的有
①分子晶体的构成微粒是分子,都具有分子密堆积的特征
②冰融化时,分子中键发生断裂
③分子晶体在水溶液中均能导电
④分子晶体中,分子间作用力越大,通常熔点越高
⑤非金属氢化物晶体一般是分子晶体
⑥所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键
A.①② B.④⑤ C.③④ D.⑤⑥
3.下列有关分子晶体的说法正确的有
①所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键
②冰融化时,分子中H-O键发生断裂
③分子晶体在水溶液中均能导电
④分子晶体中,分子间作用力越大,通常熔点越高
⑤分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔点一定越高
⑥非金属氢化物晶体一般是分子晶体
A.①② B.④⑥ C.③④ D.⑤⑥
◆知识点二 两种典型的分子晶体的组成和结构
1.冰
(1)水分子之间的主要作用力是 ,当然也存在 。
(2)氢键有方向性,它的存在迫使在 的每个水分子与 方向的4个相邻水分子互相吸引。
2.干冰
(1)干冰中的CO2分子间只存在 ,不存在 。
(2)①每个晶胞中有 个CO2分子, 个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为 个。
易错提醒
1.冰融化为水时,密度增大的原因:
【解析】在冰晶体中,每个分子周围只有4个紧邻的水分子,由于水分子之间的主要作用力是氢键,氢键跟共价键一样具有方向性,即氢键的存在迫使在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,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。当冰刚刚融化为液态水时,热运动使冰的结构部分解体,水分子间的空隙减小,密度反而增大。
2.干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大的原因:
【解析】由于冰中除了范德华力外还有氢键作用,破坏分子间作用力较难,所以熔沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性,导致冰晶体不具有分子密堆积特征,冰晶体中有相当大的空隙,所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子质量>H2O分子的相对分子质量,所以干冰的密度大。
3.干冰升华过程中破坏共价键的原因:
【解析】干冰升华的过程中破坏分子间作用力,不破坏共价键。
即学即练
4.干冰在工业上广泛用作制冷剂,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。代表阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.干冰晶体熔点低、硬度小 B.干冰中的之间存在范德华力
C.每个周围等距且紧邻的有12个 D.干冰晶体的密度为
5.甲烷晶体的晶胞结构如下图,下列有关说法不正确的是
A.晶体熔化时需克服共价键
B.晶体中1个分子有12个紧邻的甲烷分子
C.甲烷在常温下呈气态,说明甲烷晶体属于分子晶体
D.甲烷晶体分子采取密堆积的形式
6.干冰、冰的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.构成干冰的微粒是碳、氧原子
B.干冰中每个分子周围紧邻12个分子
C.冰晶胞中每个水分子周围有2个紧邻的水分子
D.冰融化时,分子中断裂
1.分子晶体的物理性质
(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力,由于分子间作用力很弱,所以分子晶体的熔、沸点一般较低,部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等),且硬度较小。
(2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子,因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电,如HI、乙酸等。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律,即极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂。
如:H2O是极性溶剂,SO2、H2S、HBr等都是极性分子,它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂,则Br2、I2等非极性分子易溶于其中,而水则不溶于苯和CCl4中。
2.分子晶体熔、沸点比较规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体,比一般的分子晶体的熔、沸点高,如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键,所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似,分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔、沸点逐渐升高。例如,常温下Cl2呈气态,Br2呈液态,而I2呈固态;CO2呈气态,CS2呈液态。
(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体,其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高,如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体,相对分子质量相同,一般支链越多,分子间的相互作用力越弱,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
实践应用
1.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
2.只含分子的晶体叫分子晶体。下列与分子晶体的特性相关的叙述中不正确的是
A.分子晶体由分子组成,可以是极性分子也可以是非极性分子
B.分子晶体中,相邻分子间的作用力是分子间作用力,而分子间作用力很弱,故分子晶体一般具有较低的熔点,硬度小,许多由分子构成的物质在常温下呈气态或液态
C.分子晶体形成的物质在固态和熔融状态时都不导电,溶于水也不导电
D.分子晶体的溶解性一般遵守“相似相溶”规律,即极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂
3.三四月间,松花江佳木斯段开江,下列有关“冰与水”的说法正确的是
A.冰刚刚融化为液态水时(温度低于4℃),水分子的空隙减小,密度增大
B.冰是由水分子通过分子间作用力形成的分子晶体,故冰中不含共价键
C.接近水沸点的水蒸气相对分子质量的测定值为18
D.向冰雪路面上撒盐,可提高冰雪的熔点
考点一 分子晶体的结构与性质
【例1】某化学兴趣小组,在学习分子晶体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:
NaCl
MgCl2
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
-68
782
沸点/℃
1 413
1 412
57
1 600
根据这些数据分析,属于分子晶体的是
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.SiCl4
C.NaCl、CaCl2 D.全部
概念辨析
分子晶体的物理特性
①分子晶体具有熔、沸点较低。②硬度较小。③固态不导电。
【变式1-1】下列晶体中,前者属于共价晶体,后者属于分子晶体的是
A.晶体硅、冰 B.足球烯(C60)、干冰
C.碳化硅、金刚石 D.固态氢、二氧化硅
【变式1-2】如果分子间作用力只是范德华力,则该分子晶体将采取密堆积,原因是分子晶体中
A.范德华力无方向性和饱和性
B.占据晶格结点的微粒是原子
C.化学键是共价键
D.三者都是
考点二 分子晶体的判断
【例2】.在①二氧化硅 ②碘 ③镁 ④蔗糖 ⑤冰等物质中,属于分子晶体的是
A.①②④ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①②④⑤
易错提醒
分子晶体的判断方法
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。
【变式2-1】.我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一,下列关于和说法正确的是
A.固态属于共价晶体 B.键角大于键角
C.干冰升华时,的受到破坏 D.干冰中每个分子周围紧邻6个分子
【变式2-2】干冰、冰的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.一个干冰晶胞中包含14个CO2分子
B.干冰中每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
C.冰晶胞中每个水分子周围有2个紧邻的水分子
D.冰融化时,分子中H-O断裂
基础达标
1.(23-24高二下·天津·期末)下列晶体的熔点最低的是
A. B.生铁 C.晶体硅 D.蔗糖
2.(23-24高二下·天津·阶段练习)三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,三氯化硼中ClBC1键角为120°,它可以水解,水解产物之一是氯化氢。下列关于三氯化硼的叙述中正确的是
A.三氯化硼是共价晶体
B.熔融时,三氯化硼能导电
C.三氯化硼是一种极性分子
D.三氯化硼的水解方程式为
3.(23-24高二上·全国·课前预习)氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1,而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1.能解释这一事实的叙述是
①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
4.(24-25高二下·北京·阶段练习)下列式子中,能真实表示物质分子组成的是
A. B. C. D.
5.(23-24高二下·北京房山·阶段练习)国家速滑馆是全球首个采用跨临界制冷的冬奥大道速滑场馆。该技术是目前世界上最环保的制冰技术,碳排放值趋近于零,干冰()属于
A.共价晶体 B.分子晶体 C.金属晶体 D.离子晶体
6.(23-24高二下·安徽阜阳·期末)根据图中“冰的结构模型”,判断下列说法正确的是
A.冰晶体具有空间网状结构,属于共价晶体
B.在冰的晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C.水分子仅以范德华力形成晶体
D.当冰刚刚融化为液态水时,分子间空隙变大
7.(23-24高二下·广东佛山·期中)化学处处呈现美。下列四种美丽的晶体中晶体类型与另外三种晶体类型不同的是
A.C60晶体
B.干冰晶体
C.冰晶体
D.金刚石晶体
A.A B.B C.C D.D
8.(22-23高二下·广东清远·期末)下列各组物质各自形成的晶体,均属于分子晶体的化合物是
A.CCl4、HD、H2O2 B.PCl3、SiC、H2SO4
C.SO2、SO3、P2O5 D.NH3、Na2S、C10H18
9.(20-21高二·全国·课后作业)下列说法中,正确的是
A.冰融化时,分子中氢氧键发生断裂
B.共价晶体中共价键越强,晶体的熔点和沸点越高
C.分子晶体中共价键键能越大,该分子晶体的熔点和沸点一定也越高
D.分子晶体中分子间作用力越大,该物质越稳定
10.(21-22高二下·福建泉州·期中)某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5℃,其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.该物质为原子晶体
B.该物质分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该物质分子中含有极性共价键和非极性共价键
D.该物质分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
综合应用
11.(24-25高二下·河北邢台·期末)天然气水合物(如图)是一种潜在能源,其晶体属于
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
12.(25-26高二上·山东·课后作业)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)。下列有关说法正确的是
A.正硼酸晶体属于共价晶体
B.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构
C.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
D.1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键
13.(24-25高二下·重庆·期末)在高压和激光加热至的条件下,科学家成功合成了新型二氧化碳晶体。下面是的两种晶胞结构示意图,有关说法错误的是
A.乙图所示的一个晶胞结构中含有8个分子
B.干冰晶体中分子的堆积方式为分子密堆积
C.两种晶体硬度:乙>甲
D.图甲所示干冰晶胞结构中分子空间取向有4种
14.(24-25高二下·内蒙古包头·期中)下列物质中,含有非极性共价键的分子晶体是
A.CaF2 B.HCl C.C2H4O2 D.SiC
15.(24-25高二下·重庆·阶段练习)关于干冰晶体说法错误的是
A.1个晶胞含4个分子 B.晶体内存在一种分子间作用力
C.晶体结构松散,不具有分子密堆积特征 D.干冰升华时未破坏CO2分子内的共价键
16.(24-25高二·全国·假期作业)下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
拓展培优
17.(23-24高二上·广东东莞·期中)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是
A.中心原子的配位数是4
B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间不存在范德华力
D.该晶体属于分子晶体
18.(24-25高二下·河南平顶山·期中)火星南半球存在蜘蛛状地貌,主流理论认为,这是由二氧化碳气体雕刻而成。下列有关叙述错误的是
A.CO2的空间结构与VSEPR模型一致 B.CO2固体(干冰)升华时克服共价键
C.CO2分子中正电中心和负电中心重合 D.CO2分子中O原子上有孤电子对
19.(25-26高二上·山东·课后作业)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:①N60分子中每个氮原子均以N-N结合三个N原子形成8电子稳定结构;②N—N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 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ(已知N≡N的键能为942 kJ·mol-1),表明稳定性N60 (填“>”“<”或“=”)N2。
(3)由(2)列举N60的用途(举一种): 。
20.(24-25高二下·上海·期末)的结构与相似
(1)二者形成晶体时的熔点高低为: (填“>、=、<”)。判断依据是 。
(2)有关二硫化碳分子的描述正确的是___________。
A.含有非极性键 B.是直线形分子
C.属于极性分子 D.结构式为
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第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第1课时 分子晶体
教学目标
1.结合常见的共价分子的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。
2.借助分子晶体模型认识分子晶体的结构特点。
重点和难点
重点:物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系
难点:分子晶体模型认识分子晶体的结构特点
◆知识点一 分子晶体及其结构特点和物理性质
1.概念
只含分子的晶体。
2.粒子间的作用
分子晶体中相邻的分子间以分子间作用力相互吸引。
3.常见分子晶体及物质类别
物质种类
实例
所有非金属氢化物
H2O、NH3、CH4等
部分非金属单质
卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)等
部分非金属氧化物
CO2、P4O10、SO2、SO3等
几乎所有的酸
HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等
绝大多数有机物
苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4.分子晶体的常见堆积方式
分子间作用力
堆积方式
实例
范德华力
分子采用密堆积,
每个分子周围有12个紧邻的分子
如C60、干冰、I2、O2
范德华
力、氢键
分子不采用密堆积,
每个分子周围紧邻的分子少于12个
如HF、NH3、冰
5.物理特性
(1)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。
(2)一般是绝缘体,熔融状态不导电。
(3)溶解性符合“相似相溶规律”。
6.分子晶体熔、沸点高低的比较规律
(1)分子晶体中分子间作用力越大,物质熔、沸点越高,反之越低。
(2)具有氢键的分子晶体,熔、沸点反常高。
归纳总结
比较分子晶体熔、沸点高低时,首先要判断分子间是否存在氢键。若不存在氢键,再看分子的组成和结构是否相似,若分子的组成和结构相似,则相对分子质量越大,分子晶体的熔、沸点越高。
即学即练
1.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℃,可作半导体材料,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】A.熔点1070℃较高,符合离子晶体特征;易溶于水导电说明离解为离子,A不符合题意;
B.能溶于CS₂(非极性溶剂),熔点沸点较低,符合分子晶体特性(如硫),B符合题意;
C.熔点1400℃高,且为半导体材料,属于原子晶体(如硅),C不符合题意;
D.质软、导电是金属晶体性质(如钠),D不符合题意;
故选B。
2.下列有关分子晶体的说法正确的有
①分子晶体的构成微粒是分子,都具有分子密堆积的特征
②冰融化时,分子中键发生断裂
③分子晶体在水溶液中均能导电
④分子晶体中,分子间作用力越大,通常熔点越高
⑤非金属氢化物晶体一般是分子晶体
⑥所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键
A.①② B.④⑤ C.③④ D.⑤⑥
【答案】B
【解析】①分子晶体的构成微粒是分子,但并非所有分子晶体都密堆积。例如,冰中因氢键作用形成疏松结构,而非密堆积,①错误;
②冰融化时,是分子间作用力被破坏,不是H—O键断键,②错误;
③很多分子构成的物质都能形成分子晶体,但这些物质中有很多是非电解质,甚至既不是电解质也不是非电解质,其水溶液不能导电,例如葡萄糖、乙醇等,③错误;
④分子晶体在物态变化时,破坏的是分子间作用力,所以分子间作用力越大,分子晶体熔沸点越高,④正确;
⑤其它非金属元素与H元素形成的非金属氢化物其构成微粒均是分子,所以在固态时一般均是分子晶体,⑥正确;
⑥稀有气体中的各种单质构成的晶体也是分子晶体,但这些晶体中不存在化学键,⑦错误;
综上,④⑤正确,故答案为B。
3.下列有关分子晶体的说法正确的有
①所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键
②冰融化时,分子中H-O键发生断裂
③分子晶体在水溶液中均能导电
④分子晶体中,分子间作用力越大,通常熔点越高
⑤分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔点一定越高
⑥非金属氢化物晶体一般是分子晶体
A.①② B.④⑥ C.③④ D.⑤⑥
【答案】B
【解析】①稀有气体为单原子分子,形成的分子晶体中无化学键,①错误;
②冰融化破坏的是水分子间的氢键而非H-O键,②错误;
③葡萄糖属于分子晶体,但它属于非电解质,其水溶液不导电,③错误;
④分子晶体中,分子间作用力越大,物质熔化时破坏这些作用力所需的能量越多,通常熔点越高,④正确;
⑤分子晶体的熔点与分子间作用力有关,与共价键键能无关,⑤错误;
⑥非金属氢化物分子内原子通过共价键形成稳定结构,分子间以较弱的作用力结合,使得整体呈现分子晶体的性质(如熔沸点较低),⑥正确;
综上,故选B。
◆知识点二 两种典型的分子晶体的组成和结构
1.冰
(1)水分子之间的主要作用力是氢键,当然也存在范德华力。
(2)氢键有方向性,它的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子互相吸引。
2.干冰
(1)干冰中的CO2分子间只存在范德华力,不存在氢键。
(2)①每个晶胞中有4个CO2分子,12个原子。
②每个CO2分子周围等距离紧邻的CO2分子数为12个。
易错提醒
1.冰融化为水时,密度增大的原因:
【解析】在冰晶体中,每个分子周围只有4个紧邻的水分子,由于水分子之间的主要作用力是氢键,氢键跟共价键一样具有方向性,即氢键的存在迫使在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,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。当冰刚刚融化为液态水时,热运动使冰的结构部分解体,水分子间的空隙减小,密度反而增大。
2.干冰的熔沸点比冰低而密度却比冰大的原因:
【解析】由于冰中除了范德华力外还有氢键作用,破坏分子间作用力较难,所以熔沸点比干冰高。由于水分子间氢键的方向性,导致冰晶体不具有分子密堆积特征,冰晶体中有相当大的空隙,所以相同状况下冰体积较大。由于CO2分子的相对分子质量>H2O分子的相对分子质量,所以干冰的密度大。
3.干冰升华过程中破坏共价键的原因:
【解析】干冰升华的过程中破坏分子间作用力,不破坏共价键。
即学即练
4.干冰在工业上广泛用作制冷剂,其晶胞结构如图所示,该立方晶胞参数为。代表阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.干冰晶体熔点低、硬度小 B.干冰中的之间存在范德华力
C.每个周围等距且紧邻的有12个 D.干冰晶体的密度为
【答案】D
【解析】A.由于干冰中的CO2之间只存在范德华力,故晶体熔点低、硬度小,A正确;
B.干冰是分子晶体,故CO2之间只存在范德华力,B正确;
C.CO2晶胞即干冰晶体结构为分子密堆积,二氧化碳分子处于晶胞的顶点与面心位置,以顶点二氧化碳研究,与它距离最近且相等的CO2分子处于面心位置,而每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用,则一个CO2分子周围与它距离最近且相等的CO2分子有=12个,C正确;
D.CO2晶胞中含有CO2分子个数为:,晶胞参数为anm,NA为阿伏伽德罗常数的值,CO2晶胞的密度为g·cm-3,D错误;
故选D。
5.甲烷晶体的晶胞结构如下图,下列有关说法不正确的是
A.晶体熔化时需克服共价键
B.晶体中1个分子有12个紧邻的甲烷分子
C.甲烷在常温下呈气态,说明甲烷晶体属于分子晶体
D.甲烷晶体分子采取密堆积的形式
【答案】A
【解析】A.甲烷属于分子晶体,甲烷分子间作用力是范德华力,因此熔化时需克服范德华力,故A错误;
B.以顶点甲烷为基准,与其紧邻的甲烷分子位于面心,依据晶胞无隙并置的特点,推出1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有12个,故B正确;
C.甲烷在常温下呈气态,说明甲烷沸点低,熔沸点低是分子晶体的特点,推出甲烷晶体属于分子晶体,故C正确;
D.甲烷分子间不存在氢键,采取密堆积的形式,故D正确。
故选A。
6.干冰、冰的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.构成干冰的微粒是碳、氧原子
B.干冰中每个分子周围紧邻12个分子
C.冰晶胞中每个水分子周围有2个紧邻的水分子
D.冰融化时,分子中断裂
【答案】B
【解析】A.干冰是分子晶体,构成干冰的微粒是二氧化碳分子,A不正确;
B.干冰中分子采取面心立方堆积方式,每个分子周围紧邻12个分子,B正确;
C.从题图中可以看出,冰晶胞中每个水分子周围有4个紧邻的水分子,C不正确;
D.冰融化时,分子间氢键被破坏,没有断裂,D不正确;
答案选B。
1.分子晶体的物理性质
(1)分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。分子晶体熔化时要破坏分子间作用力,由于分子间作用力很弱,所以分子晶体的熔、沸点一般较低,部分分子晶体易升华(如干冰、碘、红磷、萘等),且硬度较小。
(2)分子晶体不导电。分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的离子或自由电子,因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。有些分子晶体的水溶液能导电,如HI、乙酸等。
(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律,即极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂。
如:H2O是极性溶剂,SO2、H2S、HBr等都是极性分子,它们在水中的溶解度比N2、O2、CH4等非极性分子在水中的溶解度大。苯、CCl4是非极性溶剂,则Br2、I2等非极性分子易溶于其中,而水则不溶于苯和CCl4中。
2.分子晶体熔、沸点比较规律
(1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体,比一般的分子晶体的熔、沸点高,如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键,所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。
(2)组成与结构相似,分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体,随着相对分子质量的增大,物质的熔、沸点逐渐升高。例如,常温下Cl2呈气态,Br2呈液态,而I2呈固态;CO2呈气态,CS2呈液态。
(3)相对分子质量相等或相近的极性分子构成的分子晶体,其熔、沸点一般比非极性分子构成的分子晶体的熔、沸点高,如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。
(4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体,相对分子质量相同,一般支链越多,分子间的相互作用力越弱,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
实践应用
1.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
【答案】C
【解析】根据组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间的范德华力越大,分子晶体的熔、沸点越高;相对分子质量接近的分子,极性越强,熔、沸点越高,进行分析。
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2都属于分子晶体,而相对分子质量由大到小的顺序是:③HI ②HBr ①HCl ④CO ⑤N2 ⑥H2,根据分子晶体熔、沸点高低的判断依据,得熔、沸点由高到低的顺序是:③②①⑥;CO和N2分子量相同,但是CO是极性分子,N2是非极性分子,所以熔沸点前者大于后者,都大于H2,故答案为:③②①④⑤⑥。
答案选C。
2.只含分子的晶体叫分子晶体。下列与分子晶体的特性相关的叙述中不正确的是
A.分子晶体由分子组成,可以是极性分子也可以是非极性分子
B.分子晶体中,相邻分子间的作用力是分子间作用力,而分子间作用力很弱,故分子晶体一般具有较低的熔点,硬度小,许多由分子构成的物质在常温下呈气态或液态
C.分子晶体形成的物质在固态和熔融状态时都不导电,溶于水也不导电
D.分子晶体的溶解性一般遵守“相似相溶”规律,即极性分子易溶于极性溶剂,非极性分子易溶于非极性溶剂
【答案】C
【解析】A. 分子晶体由分子组成,在分子晶体中,根据正负电荷中心是否重合,可以分为极性分子和非极性分子,A正确;
B. 分子间作用力比化学键弱得多,故分子晶体熔点较低,B正确;
C. 分子晶体中有些物质溶于水可导电,如等,C错误;
D. 分子晶体的溶解性一般遵守“相似相溶”规律,D正确;
故选C。
3.三四月间,松花江佳木斯段开江,下列有关“冰与水”的说法正确的是
A.冰刚刚融化为液态水时(温度低于4℃),水分子的空隙减小,密度增大
B.冰是由水分子通过分子间作用力形成的分子晶体,故冰中不含共价键
C.接近水沸点的水蒸气相对分子质量的测定值为18
D.向冰雪路面上撒盐,可提高冰雪的熔点
【答案】A
【解析】A.冰分子间有氢键的作用,且氢键有方向性,所以比液态水密度小,冰开始融化时,热运动使冰的部分结构解体,水分子间空隙减少,密度增大,至4℃时,密度最大,随后,因热运动加剧,分子间距增大,而导致密度变小,A项正确;
B.冰中的水分子内部含有H-O共价键,B项错误;
C.接近水沸点的水蒸气,由于氢键的作用,部分水分子形成缔合分子(H2O)n,故“水分子”的相对分子质量变大,C项错误;
D.向冰雪上撒盐,形成冰盐混合物,破坏了冰晶结构,熔点降低(一般说法为‘降低了冰点’,其实这里的冰已经是混合物了),冰雪在温度较低时融化,D项错误;
选A。
考点一 分子晶体的结构与性质
【例1】某化学兴趣小组,在学习分子晶体后,查阅了几种氯化物的熔、沸点,记录如下:
NaCl
MgCl2
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
-68
782
沸点/℃
1 413
1 412
57
1 600
根据这些数据分析,属于分子晶体的是
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.SiCl4
C.NaCl、CaCl2 D.全部
【答案】B
【解析】A.、、的熔点都在700℃以上,沸点也很高,不符合分子晶体熔沸点较低的特点,所以它们不是分子晶体,故A错误;
B.的熔沸点极低(熔点-68℃,沸点57℃),符合分子晶体的特征,所以是分子晶体,故B正确;
C.、的熔沸点高,不是分子晶体,故C错误;
D.由前面分析可知,、、不是分子晶体,故D错误;
故选B。
概念辨析
分子晶体的物理特性
①分子晶体具有熔、沸点较低。②硬度较小。③固态不导电。
【变式1-1】下列晶体中,前者属于共价晶体,后者属于分子晶体的是
A.晶体硅、冰 B.足球烯(C60)、干冰
C.碳化硅、金刚石 D.固态氢、二氧化硅
【答案】A
【分析】共价晶体(原子晶体)通过共价键形成三维网状结构(如晶体硅、碳化硅、金刚石、二氧化硅),分子晶体通过分子间作用力结合(如冰、干冰、固态氢、足球烯)。
【解析】A.晶体硅是共价晶体,冰属于分子晶体,A正确;
B.足球烯和干冰均为分子晶体,B错误;
C.碳化硅和金刚石均为共价晶体,C错误;
D.固态氢是分子晶体,二氧化硅是共价晶体,D错误;
故选A。
【变式1-2】如果分子间作用力只是范德华力,则该分子晶体将采取密堆积,原因是分子晶体中
A.范德华力无方向性和饱和性
B.占据晶格结点的微粒是原子
C.化学键是共价键
D.三者都是
【答案】A
【解析】A.分子晶体若仅存在范德华力(无方向性、无饱和性),分子会尽可能紧密堆积以降低能量,因范德华力的特性直接导致密堆积,故A正确;
B.分子晶体结点为分子,故B错误;
C.描述分子内化学键,但与密堆积原因无关,故C错误;
D.BC选项不正确,故D错误;
答案选A。
考点二 分子晶体的判断
【例2】.在①二氧化硅 ②碘 ③镁 ④蔗糖 ⑤冰等物质中,属于分子晶体的是
A.①②④ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①②④⑤
【答案】C
【解析】①二氧化硅是非金属化合物,但其性质具有高熔沸点、高硬度的特点,属于共价晶体;
②碘是非金属单质,属于分子晶体;
③镁是金属单质,属于金属晶体;
④蔗糖是非金属化合物,属于分子晶体;
⑤冰是非金属化合物,属于分子晶体;
故选C。
易错提醒
分子晶体的判断方法
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。
【变式2-1】.我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一,下列关于和说法正确的是
A.固态属于共价晶体 B.键角大于键角
C.干冰升华时,的受到破坏 D.干冰中每个分子周围紧邻6个分子
【答案】B
【解析】A.固态属于分子晶体,故A错误;
B.是正四面体结构,键角为109°28′,是直线形结构,键角为180°,故B正确;
C.干冰升华时为物质状态的变化,破坏的是分子间作用力,不是C=O受到破坏,故C错误;
D.以右下角CO2分子为研究对象,与其紧邻的为面心上的3个CO2分子,而被选为研究对象的CO2分子被8个立方体所共有,所以是3×8=24 个,又考虑到面心上的被2个这样的立体共有,故=12个,故D错误;
故答案选B。
【变式2-2】干冰、冰的结构模型如图所示,下列说法正确的是
A.一个干冰晶胞中包含14个CO2分子
B.干冰中每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
C.冰晶胞中每个水分子周围有2个紧邻的水分子
D.冰融化时,分子中H-O断裂
【答案】B
【解析】A.观察干冰的结构模型图知,有8个CO2分子处于立方体的8个顶点,有6个CO2分子处于立方体的6个面心,根据均摊法,一个干冰晶胞中包含=4个CO2分子,A错误;
B.干冰中分子采取密堆积方式,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子(如以面心处的一个CO2分子为中心来看,同层有4个、上层有4个、下层有4个),B正确;
C.从题图中可以看出,冰晶胞中每个水分子周围有4个紧邻的水分子,C错误;
D.冰融化时,分子间作用力被破坏,没有断裂H-O键,D错误;
故选B。
基础达标
1.(23-24高二下·天津·期末)下列晶体的熔点最低的是
A. B.生铁 C.晶体硅 D.蔗糖
【答案】D
【解析】蔗糖为分子晶体,晶体硅为共价晶体,氧化镁为离子晶体,生铁为铁合金,属于金属晶体,则蔗糖熔点最低;
故选D。
2.(23-24高二下·天津·阶段练习)三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,三氯化硼中ClBC1键角为120°,它可以水解,水解产物之一是氯化氢。下列关于三氯化硼的叙述中正确的是
A.三氯化硼是共价晶体
B.熔融时,三氯化硼能导电
C.三氯化硼是一种极性分子
D.三氯化硼的水解方程式为
【答案】D
【解析】A.的熔、沸点较低,为分子晶体,故A错误;
B.为分子晶体,分子晶体熔融时不导电,故B错误;
C.ClBCl键角为120°,则的空间结构为平面三角形,是一种非极性分子,故C错误;
D.水解方程式为,故D正确;
故选D。
3.(23-24高二上·全国·课前预习)氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1,而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1.能解释这一事实的叙述是
①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
【答案】A
【解析】氦晶体为分子晶体,氦原子间仅存在范德华力,升华过程需要破坏分子间作用力;冰也是分子晶体,但是分子间存在氢键,导致其升华需要较高的能量;其两者的升华过程不涉及共价键的强弱;故选①②。
故选A。
4.(24-25高二下·北京·阶段练习)下列式子中,能真实表示物质分子组成的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A.HNO3是分子构成的物质,所以化学式能真实表示物质分子组成,故A正确;
B.是离子化合物,化学式只表示铵根离子与氯离子的个数比是1:1,故B错误;
C.SiO2是共价晶体,化学式只能表示晶体中硅原子与氧原子的个数比为1:2,故C错误;
D.Si是共价晶体,化学式不能真实表示物质分子组成,故D错误;
故答案选A。
5.(23-24高二下·北京房山·阶段练习)国家速滑馆是全球首个采用跨临界制冷的冬奥大道速滑场馆。该技术是目前世界上最环保的制冰技术,碳排放值趋近于零,干冰()属于
A.共价晶体 B.分子晶体 C.金属晶体 D.离子晶体
【答案】B
【解析】干冰晶体是由二氧化碳分子通过分子间作用力形成的,属于分子晶体;
故选B。
6.(23-24高二下·安徽阜阳·期末)根据图中“冰的结构模型”,判断下列说法正确的是
A.冰晶体具有空间网状结构,属于共价晶体
B.在冰的晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C.水分子仅以范德华力形成晶体
D.当冰刚刚融化为液态水时,分子间空隙变大
【答案】B
【解析】A.水分子间通过氢键形成冰晶体,冰晶体所以分子晶体,故A错误;
B.由图可知,冰晶体中每个水分子可以与4个水分子形成分子间氢键,所以每个水分子与另外4个紧邻的水分子形成四面体,故B正确;
C.水分子间通过氢键形成冰晶体,故C错误;
D.由于氢键有方向性,分子之间的空隙较大,当晶体熔化时,氢键被部分破坏,水分子之间的空隙减小,故D错误:
故选B。
7.(23-24高二下·广东佛山·期中)化学处处呈现美。下列四种美丽的晶体中晶体类型与另外三种晶体类型不同的是
A.C60晶体
B.干冰晶体
C.冰晶体
D.金刚石晶体
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】C60晶体、干冰晶体、冰晶体都是分子晶体,金刚石晶体是共价晶体,与另外三种晶体类型不同,故选D。
8.(22-23高二下·广东清远·期末)下列各组物质各自形成的晶体,均属于分子晶体的化合物是
A.CCl4、HD、H2O2 B.PCl3、SiC、H2SO4
C.SO2、SO3、P2O5 D.NH3、Na2S、C10H18
【答案】C
【解析】A.HD是单质,不是化合物,A项错误;
B.SiC是由硅原子和碳原子形成的共价晶体,属于共价晶体的化合物,B项错误;
C.SO2、SO3、P2O5均属于分子晶体,C正确;
D.构成Na2S晶体的微粒是钠离子和硫离子,属于离子晶体,不是分子晶体,D项错误。
故选C。
9.(20-21高二·全国·课后作业)下列说法中,正确的是
A.冰融化时,分子中氢氧键发生断裂
B.共价晶体中共价键越强,晶体的熔点和沸点越高
C.分子晶体中共价键键能越大,该分子晶体的熔点和沸点一定也越高
D.分子晶体中分子间作用力越大,该物质越稳定
【答案】B
【解析】A.冰融化时,水分子没有改变,改变的是分子间的距离,所以分子中H-O键没有发生断裂,A错误;
B.共价晶体中,共价键的键能越大,破坏共价键所需的能量越大,该晶体的熔点越高,B正确;
C.分子晶体熔化或沸腾时,只改变分子间的距离,不需要破坏分子内的共价键,所以该晶体的熔沸点高低与键能无关,C错误;
D.分子晶体中,物质的稳定性与分子内原子间的共价键有关,与分子间作用力无关,D错误;
故选B。
10.(21-22高二下·福建泉州·期中)某物质可溶于水、乙醇,熔点为209.5℃,其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.该物质为原子晶体
B.该物质分子中σ键和π键的个数比为3∶1
C.该物质分子中含有极性共价键和非极性共价键
D.该物质分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
【答案】B
【解析】A.该物质属于分子晶体,A项错误;
B.共价单键为σ键,共价双键中一个σ键和一个是π键,共价三键中一个σ键和两个是π键,所以该物质分子中σ键和π键的个数比为9∶3,B项正确;
C.一般,同种非金属元素形成非极性共价键,不同种元素形成极性共价键。物质分子中含有极性共价键,C项错误;
D.氢原子没有达到8电子稳定结构,只需要2电子稳定结构,D项错误;
综合应用
11.(24-25高二下·河北邢台·期末)天然气水合物(如图)是一种潜在能源,其晶体属于
A.离子晶体 B.分子晶体 C.共价晶体 D.金属晶体
【答案】B
【解析】天然气水合物晶体是由分子组成,其熔、沸点比较低,则其晶体类型属于分子晶体,所给选项中,符合的选项为:B。
12.(25-26高二上·山东·课后作业)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)。下列有关说法正确的是
A.正硼酸晶体属于共价晶体
B.分子中硼原子最外层为8电子稳定结构
C.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
D.1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键
【答案】D
【解析】A.根据题意,正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子,属于分子晶体,A项错误;
B.硼原子最外层只有3个电子,与氧原子之间形成3对共用电子对,因此分子中B原子最外层有6个电子,不是8电子稳定结构,B项错误;
C.分子的稳定性与分子内的共价键键能大小有关,与氢键无关,C项错误;
D.一个H3BO3分子参与形成了6个氢键,一个氢键为2个H3BO3分子所共用,因此1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键,D项正确;
故答案为D。
13.(24-25高二下·重庆·期末)在高压和激光加热至的条件下,科学家成功合成了新型二氧化碳晶体。下面是的两种晶胞结构示意图,有关说法错误的是
A.乙图所示的一个晶胞结构中含有8个分子
B.干冰晶体中分子的堆积方式为分子密堆积
C.两种晶体硬度:乙>甲
D.图甲所示干冰晶胞结构中分子空间取向有4种
【答案】A
【解析】A.新型二氧化碳晶体是高温高压情况下形成的类似于共价晶体的结构,内部不存在二氧化碳分子,A错误;
B.干冰分子晶体采用分子密堆积方式,干冰的密堆积方式源于其分子对称球形结构及范德华力的无方向性,使其形成高对称性、高密度的面心立方晶格,B正确;
C.甲是分子晶体,乙类似于共价晶体,共价晶体硬度大于分子晶体,C正确;
D.干冰晶胞结构中二氧化碳分子空间取向有 4 种不同的方向,这些分子分别位于晶胞的顶点和面心位置,其分子轴平行于立方体的体对角线,D正确;
故选A。
14.(24-25高二下·内蒙古包头·期中)下列物质中,含有非极性共价键的分子晶体是
A.CaF2 B.HCl C.C2H4O2 D.SiC
【答案】C
【解析】A.CaF2是离子晶体,由离子键构成,不含共价键,A不符合题意;
B.HCl是分子晶体,但H-Cl键为极性共价键,B不符合题意;
C.C2H4O2(如乙酸)分子中存在C-C非极性共价键,且固态时为分子晶体,C符合题意;
D.SiC是原子晶体,通过极性共价键形成网状结构,D不符合题意;
故选C。
15.(24-25高二下·重庆·阶段练习)关于干冰晶体说法错误的是
A.1个晶胞含4个分子 B.晶体内存在一种分子间作用力
C.晶体结构松散,不具有分子密堆积特征 D.干冰升华时未破坏CO2分子内的共价键
【答案】C
【解析】A.CO2分子位于顶点和面心、每个晶胞中CO2分子个数为个,A正确;
B.二氧化碳晶体中,分子间作用力只有范德华力,B正确;
C.从晶胞示意图看,二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心,则干冰晶体是一种面心立方结构,属于紧密堆积,C错误;
D.干冰升华破坏分子间作用力,不破坏共价键,D正确;
故选C。
16.(24-25高二·全国·假期作业)下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥ C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
【答案】C
【解析】根据组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间的范德华力越大,分子晶体的熔、沸点越高;相对分子质量接近的分子,极性越强,熔、沸点越高,进行分析。
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2都属于分子晶体,而相对分子质量由大到小的顺序是:③HI ②HBr ①HCl ④CO ⑤N2 ⑥H2,根据分子晶体熔、沸点高低的判断依据,得熔、沸点由高到低的顺序是:③②①⑥;CO和N2分子量相同,但是CO是极性分子,N2是非极性分子,所以熔沸点前者大于后者,都大于H2,故答案为:③②①④⑤⑥。
答案选C。
拓展培优
17.(23-24高二上·广东东莞·期中)配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是
A.中心原子的配位数是4
B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间不存在范德华力
D.该晶体属于分子晶体
【答案】C
【解析】A.由题干配合物[MA2L2]的分子结构示意图可知,中心原子M周围形成了4个配位键,故中心原子M的配位数是4,A正确;
B.由题干图示晶胞结构可知,晶胞中配合物分子的数目为=2,B正确;
C.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,故晶体中相邻分子间存在范德华力,C错误;
D.由题干信息可知,该晶体为由分子组成的分子晶体,D正确;
故选C。
18.(24-25高二下·河南平顶山·期中)火星南半球存在蜘蛛状地貌,主流理论认为,这是由二氧化碳气体雕刻而成。下列有关叙述错误的是
A.CO2的空间结构与VSEPR模型一致 B.CO2固体(干冰)升华时克服共价键
C.CO2分子中正电中心和负电中心重合 D.CO2分子中O原子上有孤电子对
【答案】B
【解析】A.CO2的价层电子对数为(无孤对电子),VSEPR模型与实际结构均为直线型,A正确;
B.干冰为分子晶体,其升华仅需克服分子间作用力,共价键未被破坏,B错误;
C.CO2分子为直线型分子,分子高度对称,正负电中心重合,是非极性分子,C正确;
D.O原子价层有6个电子,其中2个形成双键,剩余2对孤电子对,D正确;
故答案为:B。
19.(25-26高二上·山东·课后作业)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:①N60分子中每个氮原子均以N-N结合三个N原子形成8电子稳定结构;②N—N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 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ(已知N≡N的键能为942 kJ·mol-1),表明稳定性N60 (填“>”“<”或“=”)N2。
(3)由(2)列举N60的用途(举一种): 。
【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) 放出 13 230 <
(3)N60可作高能炸药(其他合理答案也可)
【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N60中每个氮原子形成三个N-N,每个N—N被2个N原子共用,故1 mol N60中存在N—N键:1 mol×60×3×=90 mol,发生的反应为N60=30N2,故ΔH=90 mol×167 kJ·mol-1-30mol×942 kJ·mol-1=-13 230 kJ<0,为放热反应,表明稳定性:N2>N60;
(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。
20.(24-25高二下·上海·期末)的结构与相似
(1)二者形成晶体时的熔点高低为: (填“>、=、<”)。判断依据是 。
(2)有关二硫化碳分子的描述正确的是___________。
A.含有非极性键 B.是直线形分子
C.属于极性分子 D.结构式为
【答案】(1) > 二者均为分子晶体,的相对分子质量比大,分子间作用力(范德华力)更强
(2)B
【解析】(1)CS2和CO2均为分子晶体,CS2相对分子质量大,分子间的范德华力大,熔点更高;
(2)A.二硫化碳分子中只存在极性键,A错误;
B.二硫化碳与二氧化碳分子相似,属于直线形分子,B正确;
C.二硫化碳空间结构对称,正负电荷中心重合,属于非极性分子,C错误;
D.二硫化碳结构简式:,D错误;
故选B。
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