第04讲 分子晶体氢键的探究（重难点讲义）化学苏教版选择性必修2

本高中化学讲义聚焦分子晶体中氢键的探究，系统梳理氢键的定义、形成条件及分子间/分子内类型，明确其与范德华力、化学键的本质差异，构建“氢键存在→晶体物理性质变化”的逻辑链，结合干冰、冰的结构分析氢键对熔沸点、溶解性、密度的影响及分子晶体熔沸点比较规律。 资料通过表格对比干冰与冰的结构性质、典例解析熔沸点异常现象等设计，培养学生微观探析的化学观念和证据推理的科学思维，题型涵盖结构分析、性质比较等，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第04讲 分子晶体氢键的探究 1、明确氢键的定义（分子间/分子内特殊作用力，非化学键）、形成条件（含电负性大的原子N/O/F，且连有H；另一分子含孤对电子的N/O/F），区分氢键与范德华力、化学键的本质差异。 2、掌握分子晶体中氢键的存在形式（分子间氢键如H₂O、NH₃，分子内氢键如邻羟基苯甲醛），理解氢键对分子晶体空间结构的影响（如冰的正四面体网状结构）。 3、建立“氢键存在→晶体物理性质变化”的逻辑链，重点突破熔沸点、溶解性、密度的递变规律（如H₂O沸点高于H₂S，乙醇易溶于水）。 一、氢键 1、形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。氢键 化学键，仍属于分子间作用力的范畴，氢键的作用力要 范德华力 2、氢键的表示方法：X—H…Y—表示，式中X和Y表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键 3、氢键的特征：具有一定的饱和性和方向性 4、氢键的类型——可分为分子间氢键和分子内氢键 邻羟基苯甲醛存在 氢键 HF分子间存在 氢键 F—H…F—H 微点拨 分子间氢键由两分子形成，而分子内氢键是一个分子中就具有形成的氢键的原子和原子团 5、氢键对物质性质的影响 （1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将 ：分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高，如：HF、H2O、NH3沸点反常 （2）当形成分子内氢键时，往往会 分子间作用力，从而使物质的熔、沸点 ，如：邻羟基苯甲醛(熔点：2℃，沸点：196.5℃)和对羟基苯甲醛(熔点：115℃，沸点：250℃) （3）氢键也影响物质的溶解：在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度 ，如：NH3极易溶于水，因NH3与H2O之间能形成氢键()，且都是极性分子 （4）对物质密度的影响：氢键可使固体或液体的密度 ；使气体物质的密度 （5）氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”：相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”) 二、分子晶体熔沸点的比较 看分子间作用力 (一般先 后 最后 ) 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 。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 ，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 ，如熔、沸点：正戊烷 异戊烷 新戊烷。 三、常见分子晶体结构分析 1、干冰：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体 （1）构成干冰晶体的结构微粒是CO2分子 （2）干冰中的CO2分子间只存在 ，不存在 （3）干冰晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子 （4）在干冰晶体中，每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个 (在三个互相垂直的平面上个4个) （5）密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 2、冰晶体：冰中水分子之间的相互作用除 外还有 ，冰晶体主要是水分子依靠 而形成的 （1）构成冰晶体的结构微粒是H2O分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键，但主要是氢键 （2）冰晶体中，每个水分子与周围4个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。尽管氢键比化学键弱很多，不属于化学键，却跟共价键一样也具有方向性，即氢键的存在迫使在正四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。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，其密度比液态水的小。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，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小 3、干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 1个分子周围紧邻4个分子 注意：1、密堆积：指的是微粒间的作用力使粒子间尽可能地相互接近，使它们占有较小空间 2、若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 3、若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体 题型01 常见分子晶体的结构 【典例】晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法正确的是 A．一个晶胞中含有4个原子 B．晶胞中分子的取向完全相同 C．1号和2号原子间的核间距为 D．每个原子周围与其等距且紧邻的原子有12个 【变式】晶胞是物质世界精巧的积木。下列说法正确的是 A．每个氯化钠晶胞中含有1个NaCl分子 B．熔点：金刚石>干冰 C．12g金刚石晶体中含有8mol碳原子 D．干冰晶胞中每个分子周围有12个紧邻的分子 题型02 常见分子晶体的性质 【典例】物质的结构决定其性质，下列实例与解释不相符的是 选项 实例 解释 A 熔点：AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华) AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体 B 97℃水蒸气的相对分子质量测定值大于18 水分子通过氢键缔合，形成了缔合分子 C 硬度：金刚石>C60 金刚石碳碳键键长比C60碳碳键键长短 D 甲苯能使高锰酸钾溶液褪色，而乙烷不能 苯环对其侧链有影响，增强了侧链的活性 A．A B．B C．C D．D 【变式】硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 (1)0℃时，呈液态的是___________。 A．SiF4 B．SiCl4 C．SiBr4 D．SiI4 (2)沸点依次升高的原因是 ，气态SiX4分子的空间结构是 。 题型03 氢键 【典例】下列说法不正确的是 A．丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，其羧基中羟基的极性小 B．熔点较低，易升华，易溶于水和乙醇，由此可推测其属于分子晶体 C．对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸，是因为对羟基苯甲酸分子间存在氢键，邻羟基苯甲酸分子内存在氢键 D．相对原子质量：Li<Na<K<Rb，因而熔点：Li<Na<K<Rb 【变式】和在一定条件下均可发生二聚反应，形成二聚体和。下列说法正确的是 A．中的配位键可表示为 B．中的氢键可表示为 C．的沸点低于 D．降低温度可使转化为 【巩固训练】 1．从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是 选项 实例 解释 A 识别的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直径大小不同 B 干冰中的配位数大于冰中水分子的配位数 水分子间形成的氢键具有方向性 C 磷脂分子头部亲水，尾部疏水；细胞膜是磷脂双分子层 细胞膜双分子层头向外，尾向内排列 D 的沸点高于 的键能大于的键能 A．A B．B C．C D．D 2．化学处处都有美。下列说法不正确的是 A．呈现规则多面体外形的金刚石为共价晶体 B．水可形成晶莹剔透的晶体，冰中存在氢键 C．平面正六边形结构的苯分子中存在单双键交替 D．绚丽的烟花与电子跃迁时产生的发射光谱有关 3．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 4．下列事实与解释不对应的是： 选项 事实 解释 A 第一电离能： Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力： B 晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个) 冰中水分子间主要以氢键结合，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合 C 在不同溶剂中的溶解度： 为非极性分子，为弱极性分子，为极性分子，相似相溶 D 熔点： 属于共价晶体，属于分子晶体 A．A B．B C．C D．D 5．碘晶体为层状结构，层间作用力为范德华力，密度为。下图是碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．碘分子的配位数为4 B．同质量碘中“卤键”数目：液体碘>晶体碘 C．晶体中碘分子的排列有两种取向 D．晶体中，层间距为 6．下列物质性质的比较，与氢键无关的是 A．密度：水>冰 B．熔点：NH4Cl>HCl C．沸点：> D．与碱基配对的能力：＞ 7．过渡金属铬、铅、镍、铁及其化合物在工业上有重要用途，回答下列问题： (1)Cr基态原子价电子的轨道表示式 。 (2)氮化铬（CrN）在超级电容器领域具有良好的应用前景，可由与尿素反应先得到配合物，然后在通有和混合气体的反应炉内热分解制得。 ①尿素中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 ②中存在的化学键有 （填标号） A．极性共价键    B．非极性共价键    C．氢键    D．配位键    E．金属键 (3)四卤化硅的沸点和二卤化铅的熔点如图所示。 ①的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。 ②结合的沸点和的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，中的化学键的离子性 、共价性 。（填“增强”、“减弱”或“不变”）。 (4)丁二酮肟常与形成图A所示的配合物，图B是硫代氧的结果： A的熔、沸点高于B的原因为 。 8．完成下列问题。 (1)A、B、C、D为四种晶体，性质如下： A．固态时能导电，能溶于盐酸 B．能溶于，不溶于水 C．固态时不导电，熔融态时能导电，可溶于水 D．固态、熔融态时均不导电，熔点为 试推断它们可能的晶体类型：A． ；D． 。 (2)下图中A~D是常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称： A ；B ；C ；D 。 (3)下图所示的物质结构中，请填写虚线所表示的作用力(离子键、共价键、范德华力、氢键)，若以上作用力都不是填“无”。 A． ；B． ；C． ；D． ；E． ；F． ；G． 。 9．下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点： B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO>CaO>BaO 10．分子的结构决定其性质。下列解释与实例不相符的是 实例 解释 A 萘()易溶于四氯化碳 萘与四氯化碳均为非极性分子 B 氟乙酸的酸性大于氯乙酸 F比Cl的电负性大，导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸 C 单质碘的沸点大于单质溴 分子极性越大，范德华力越大 D 接近水沸点的水蒸气，其相对分子质量的测定值比按化学式计算出来的大 氢键的影响 A．A B．B C．C D．D 【强化训练】 1．如图所示为一些晶体的结构，下列说法错误的是 A．在NaCl晶体中，Na+处于Cl-形成正八面体空隙中 B．在CaF2晶体中，距离F-最近的F-有6个 C．冰晶体中水分子之间的作用力只存在氢键 D．该气态团簇分子的分子式为E4F4 2．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻；M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子，且价层电子的空间运动状态有6种。由该五种元素形成的一种配合物的结构如图所示，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构。下列说法正确的是 A．该配合物中存在的化学键有共价键、配位键、氢键 B．该配合物中含有配体 C．、、三种元素可以形成盐 D．形成的晶体中配位数为12 3．下列现象与氢键有关的是 ①的熔、沸点比的熔、沸点高； ②乙醇可以和水以任意比互溶； ③冰的密度比液态水的密度小； ④氨容易液化； ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低； ⑥水分子高温下也很稳定。 A．①②③④⑤ B．①②③ C．①②③④ D．①②③④⑤⑥ 4．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力 B．在晶体硅中，硅原子与Si-Si键个数的比为1：4 C．干冰晶体中，每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个 D．石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C-C键数目为3NA 5．I．2022年北京冬奥会首次大规模采用了清洁低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，倾力呈现“更快、更美、更环保的冰”。 (1)干冰易升华，晶胞中1个CO2分子周围紧邻 个CO2，可以像氟利昂或 （10电子微粒，写化学式）一样作为制冷剂。 (2)在冰晶体中除氢键外还存在范德华力（10kJ/mol）。已知冰的升华热是30kJ/mol，则冰晶体中氢键的能量是 kJ/mol。 (3)Si与C同主族，晶态SiO2中O-Si-O和CO2中O-C-O键角大小：O-Si-O O-C-O（填“大于”“小于”“等于”），原因是 。 II．SiCl4可发生水解反应，机理如下： (4)含s、p、d轨道的杂化类型有：A．dsp2，B．sp3d，C．sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 (填标号)。 (5)SiCl4在CCl4中溶解性较好，原因是 。 6．化学之美无处不在。下列说法正确的是 A．水可形成晶莹剔透的晶体冰，冰中存在氢键 B．绚丽的焰火与电子跃迁时产生的吸收光谱有关 C．手性分子互为镜像，能在三维空间里叠合 D．呈现规则多面体外形的金刚石为分子晶体 7．下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是 选项 实例 解释 A POCl3和的空间结构都是四面体形 POCl3和中P原子轨道的杂化类型均为sp3 B 的键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力 C 的沸点依次升高 SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大 D 邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚 前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者 A．A B．B C．C D．D 8．下列有关物质结构与性质的说法错误的是 A．和科学家合成的、分子，固态时都是分子晶体 B．金刚石的熔点高于，是因为共价晶体中共价键越强，熔点越高 C．石墨中相邻碳原子平面之间相隔很近，因此层和层之间存在很强的静电作用使电子几乎不能在碳原子平面中运动 D．氨气易液化，是因为氨分子间形成氢键 9．光电材料(、等)是目前科学家特别关注的材料，在光、电、热等领域有若独特的性质特征。回答下列问题： (1)基态Ti原子的p原子轨道上的电子总数为 。 (2)的组成元素中，非金属元素的电负性由强到弱的顺序为 (填元素符号)。 (3)的晶胞结构如图(a)所示，与最邻近的氧离子构成的几何图形为 。 一种立方钙钛矿型结构的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示，其中与图(a)中 (填元素符号)的空间位置相同。中，存在的化学键有 (填标号)。 A．共价键　B．离子键　C．金属键　D．配位键　E．氢键 (4)请从化学键的角度解释由形成的过程 。 (5)四卤化钛的熔点如图，其中熔点最高的原因是 ，、、的熔点依次升高的原因是 。 10．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构。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．正硼酸晶体属于分子晶体 B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C．分子中硼原子杂化轨道的类型为sp3 D．1molH3BO3晶体中含有6mol氢键 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 分子晶体氢键的探究 1、明确氢键的定义（分子间/分子内特殊作用力，非化学键）、形成条件（含电负性大的原子N/O/F，且连有H；另一分子含孤对电子的N/O/F），区分氢键与范德华力、化学键的本质差异。 2、掌握分子晶体中氢键的存在形式（分子间氢键如H₂O、NH₃，分子内氢键如邻羟基苯甲醛），理解氢键对分子晶体空间结构的影响（如冰的正四面体网状结构）。 3、建立“氢键存在→晶体物理性质变化”的逻辑链，重点突破熔沸点、溶解性、密度的递变规律（如H₂O沸点高于H₂S，乙醇易溶于水）。 一、氢键 1、形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。氢键不属于化学键，仍属于分子间作用力的范畴，氢键的作用力要大于范德华力 2、氢键的表示方法：X—H…Y—表示，式中X和Y表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键 3、氢键的特征：具有一定的饱和性和方向性 4、氢键的类型——可分为分子间氢键和分子内氢键 邻羟基苯甲醛存在分子内氢键 HF分子间存在分子间氢键 F—H…F—H 微点拨 分子间氢键由两分子形成，而分子内氢键是一个分子中就具有形成的氢键的原子和原子团 5、氢键对物质性质的影响 （1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高：分子间有氢键的物质熔化或汽化时，除了要克服纯粹的分子间作用力外，还必须提高温度、额外地提供一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔、沸点比同系列氢化物的熔、沸点高，如：HF、H2O、NH3沸点反常 （2）当形成分子内氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点降低，如：邻羟基苯甲醛(熔点：2℃，沸点：196.5℃)和对羟基苯甲醛(熔点：115℃，沸点：250℃) （3）氢键也影响物质的溶解：在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则物质的溶解度增大，如：NH3极易溶于水，因NH3与H2O之间能形成氢键()，且都是极性分子 （4）对物质密度的影响：氢键可使固体或液体的密度减小；使气体物质的密度增大 （5）氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”，形成“缔合分子”：相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分子(“缔合分子”) 二、分子晶体熔沸点的比较 看分子间作用力 (一般先氢键后范德华力最后分子的极性) 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。 三、常见分子晶体结构分析 1、干冰：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体 （1）构成干冰晶体的结构微粒是CO2分子 （2）干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键 （3）干冰晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子 （4）在干冰晶体中，每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个 (在三个互相垂直的平面上个4个) （5）密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 2、冰晶体：冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的 （1）构成冰晶体的结构微粒是H2O分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键，但主要是氢键 （2）冰晶体中，每个水分子与周围4个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。尽管氢键比化学键弱很多，不属于化学键，却跟共价键一样也具有方向性，即氢键的存在迫使在正四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。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，其密度比液态水的小。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，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小 3、干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 注意：1、密堆积：指的是微粒间的作用力使粒子间尽可能地相互接近，使它们占有较小空间 2、若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 3、若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体 题型01 常见分子晶体的结构 【典例】晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法正确的是 A．一个晶胞中含有4个原子 B．晶胞中分子的取向完全相同 C．1号和2号原子间的核间距为 D．每个原子周围与其等距且紧邻的原子有12个 【答案】C 【详解】A．由晶胞图可知，SO2分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中含SO2分子个数为：个，则1个晶胞中含有8个O原子，A错误； B．由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，由两种取向，如1和2，B错误； C．1号和2号S原子的核间离为上（下）面面对角线的一半，即 pm，C正确； D．以体心的S原子为例，由于a≠b≠c，每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个，D错误； 故答案选C。 【变式】晶胞是物质世界精巧的积木。下列说法正确的是 A．每个氯化钠晶胞中含有1个NaCl分子 B．熔点：金刚石>干冰 C．12g金刚石晶体中含有8mol碳原子 D．干冰晶胞中每个分子周围有12个紧邻的分子 【答案】D 【详解】A．NaCl是离子晶体，由图可知，1个NaCl晶胞中含有4个Na+和4个，不存在NaCl分子，A错误； B．NaCl是离子晶体，干冰是分子晶体，金刚石是共价晶体，所以熔点由高到低的顺序是金刚石>NaCl>干冰 ，B错误； C．12g金刚石晶体中含有1mol碳原子，C错误； D．CO2晶胞为面心立方晶胞，配位数为12，1个CO2分子周围与它距离最近且等距的分子有12个，D正确； 故答案选D。 题型02 常见分子晶体的性质 【典例】物质的结构决定其性质，下列实例与解释不相符的是 选项 实例 解释 A 熔点：AlF3(1040℃)远高于AlCl3(178℃升华) AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体 B 97℃水蒸气的相对分子质量测定值大于18 水分子通过氢键缔合，形成了缔合分子 C 硬度：金刚石>C60 金刚石碳碳键键长比C60碳碳键键长短 D 甲苯能使高锰酸钾溶液褪色，而乙烷不能 苯环对其侧链有影响，增强了侧链的活性 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．AlF3为离子晶体，AlCl3为分子晶体，离子键强于分子间作用力，因此AlF3熔点远高于AlCl3，解释正确，A不符合题意； B．97℃水蒸气中部分水分子通过氢键缔合形成缔合分子（如二聚体），导致测得的相对分子质量略大于18。高温下氢键虽被削弱，但仍有少量缔合，解释合理，B不符合题意； C．金刚石硬度高于C60，因其为三维网状结构的共价晶体，而C60为分子晶体，分子间作用力弱，硬度差异源于结构而非键长，解释错误，C符合题意； D．甲苯的苯环活化侧链甲基，使其易被高锰酸钾溶液氧化，而乙烷不能被高锰酸钾溶液氧化，解释正确，D不符合题意；故选C。 【变式】硅和卤素单质反应可以得到SiX4。 SiX4的熔、沸点 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.7 (1)0℃时，呈液态的是___________。 A．SiF4 B．SiCl4 C．SiBr4 D．SiI4 (2)沸点依次升高的原因是 ，气态SiX4分子的空间结构是 。 【答案】(1)B (2)这4种物质均为分子晶体，且都不含有氢键，结构相似的分子晶体熔沸点与分子间作用力成正比，其相对分子质量依次增大，范德华力逐渐增强，沸点依次升高 正四面体 【详解】（1）①0℃为273K，呈液态的物质满足：熔点＜273K＜沸点；根据表中数据知，SiF4的熔沸点都比273K低，而SiBr4和SiI4的熔沸点都比273K高，只有SiCl4的熔点低于273K，沸点高于273K，在273K时呈液态，故选B。 （2）根据表中数据知，其熔沸点依次升高，这4种物质熔沸点都较低，说明为分子晶体，且都不含有氢键，结构相似的分子晶体熔沸点与分子间作用力成正比，其相对分子质量依次增大，范德华力逐渐增强，所以其熔沸点依次升高；根据价层电子对互斥理论，SiX4分子的中心原子的价层电子对数个数为4+ ×(4﹣4×1)=4，且没有孤电子对，则分子空间构型为正四面体形。 题型03 氢键 【典例】下列说法不正确的是 A．丙酸酸性弱于乙酸，是因为丙酸的烃基长，推电子效应大，其羧基中羟基的极性小 B．熔点较低，易升华，易溶于水和乙醇，由此可推测其属于分子晶体 C．对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸，是因为对羟基苯甲酸分子间存在氢键，邻羟基苯甲酸分子内存在氢键 D．相对原子质量：Li<Na<K<Rb，因而熔点：Li<Na<K<Rb 【答案】D 【详解】A．丙酸烃基较长，推电子效应增强，羧基中羟基极性减小，酸性弱于乙酸，解释正确，A正确； B．FeCl3熔点低、易升华，符合分子晶体的特性，B正确； C．对羟基苯甲酸存在分子间氢键使沸点升高，邻羟基苯甲酸存在分子内氢键削弱分子间作用，使沸点降低，解释合理，C正确； D．碱金属熔点随原子半径增大而降低，顺序为Li＞Na＞K＞Rb，D错误；故选D。 【变式】和在一定条件下均可发生二聚反应，形成二聚体和。下列说法正确的是 A．中的配位键可表示为 B．中的氢键可表示为 C．的沸点低于 D．降低温度可使转化为 【答案】B 【详解】A．中的配位键可表示为，A错误； B．氢键的表示方式为X-H…Y，中的氢键可表示为，B正确； C．、均为分子晶体，相对分子质量大的沸点高，的沸点高于，C错误； D．乙酸二聚是放热反应，温度降低有利于转化为，D错误；故选B。 【巩固训练】 1．从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是 选项 实例 解释 A 识别的能力：18-冠-6>12-冠-4 冠醚空腔直径大小不同 B 干冰中的配位数大于冰中水分子的配位数 水分子间形成的氢键具有方向性 C 磷脂分子头部亲水，尾部疏水；细胞膜是磷脂双分子层 细胞膜双分子层头向外，尾向内排列 D 的沸点高于 的键能大于的键能 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．冠醚识别K+的能力取决于空腔直径，18-冠-6的空腔更大，更适合K+，解释正确，故A正确； B．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，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，在干冰晶体（面心立方堆积）中，以顶点上的分子为例，与它距离最近的分子是与该顶点相连的三个面的面心以及相邻晶胞的面心上的分子，共12个，故B正确； C．细胞膜是磷脂双分子层，磷脂分子头部亲水，尾部疏水使细胞膜双分子层头向外，尾向内排列，故C正确； D．水分子间形成的氢键数目大于氟化氢分子间形成的氢键数目，故水的沸点高于氟化氢的沸点，故D错误； 故答案选D。 2．化学处处都有美。下列说法不正确的是 A．呈现规则多面体外形的金刚石为共价晶体 B．水可形成晶莹剔透的晶体，冰中存在氢键 C．平面正六边形结构的苯分子中存在单双键交替 D．绚丽的烟花与电子跃迁时产生的发射光谱有关 【答案】C 【详解】A．金刚石是由碳原子通过共价键形成的三维网状共价晶体，规则多面体外形是其晶体结构的体现，A正确； B．冰的晶体中水分子通过氢键有序排列，形成分子晶体，氢键的存在影响冰的结构和性质，B正确； C．苯分子为平面正六边形结构，但其碳碳键均为介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特键，不存在单双键交替，C错误； D．烟花的绚丽颜色源于金属元素电子跃迁时释放特定波长的光，属于发射光谱现象，D正确； 故答案为：C。 3．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 【详解】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。 4．下列事实与解释不对应的是： 选项 事实 解释 A 第一电离能： Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力： B 晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个) 冰中水分子间主要以氢键结合，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合 C 在不同溶剂中的溶解度： 为非极性分子，为弱极性分子，为极性分子，相似相溶 D 熔点： 属于共价晶体，属于分子晶体 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力：，因此第一电离能：，A正确； B．冰中水分子间主要以氢键结合，是分子密堆积，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合，是分子非密堆积，晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个)，B正确； C． 为弱极性分子，为极性分子，为非极性分子，根据相似相溶，在不同溶剂中的溶解度：，C正确； D．属于离子晶体，属于分子晶体，因此熔点：，D错误；故选D。 5．碘晶体为层状结构，层间作用力为范德华力，密度为。下图是碘的单层结构，层内碘分子间存在“卤键”(强度与氢键相近)。为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．碘分子的配位数为4 B．同质量碘中“卤键”数目：液体碘>晶体碘 C．晶体中碘分子的排列有两种取向 D．晶体中，层间距为 【答案】B 【详解】A．由题干碘晶体的结构示意图可知，距离某个I2距离最近且相等的I2分子数目为4，故碘分子的配位数为4，A正确； B．已知固态碘单质中I2与I2之间的距离比液体碘更近，则形成的“卤键”数目更多，即同质量碘中“卤键”数目：液体碘＜晶体碘，B错误； C．由题干碘晶体的结构示意图可知，晶体中碘分子的排列有两种取向，即与，C正确； D．由题干碘晶体的结构示意图可知，图中方框内圈有2个I2分子，每层均被上、下三层形成2个立方体共用，平均每个立方体占有I2分子数目为2个，设层间距为dpm，晶体的密度：碘晶体的密度为ρ==g•cm-3，晶体中，层间距为，D正确；故答案为：B。 6．下列物质性质的比较，与氢键无关的是 A．密度：水>冰 B．熔点：NH4Cl>HCl C．沸点：> D．与碱基配对的能力：＞ 【答案】B 【详解】A．水和冰均为H2O，冰中水分子通过氢键形成疏松晶体结构，分子间空隙大，密度小于液态水，与氢键有关，A不符合题意； B．NH4Cl为离子晶体，熔点由离子键强弱决定；HCl为分子晶体，熔点由范德华力决定，二者熔点差异源于晶体类型不同，与氢键无关，B符合题意； C．该选项为邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛的沸点比较，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，分子间作用力弱，沸点低；对羟基苯甲醛形成分子间氢键，分子间作用力强，沸点高，与氢键有关，C不符合题意； D．碱基配对依赖分子间氢键，含-NH2的物质更易通过N-H键与碱基形成氢键，配对能力强，与碱基配对的能力：>，与氢键有关，D不符合题意；故选B。 7．过渡金属铬、铅、镍、铁及其化合物在工业上有重要用途，回答下列问题： (1)Cr基态原子价电子的轨道表示式 。 (2)氮化铬（CrN）在超级电容器领域具有良好的应用前景，可由与尿素反应先得到配合物，然后在通有和混合气体的反应炉内热分解制得。 ①尿素中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 ②中存在的化学键有 （填标号） A．极性共价键    B．非极性共价键    C．氢键    D．配位键    E．金属键 (3)四卤化硅的沸点和二卤化铅的熔点如图所示。 ①的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是 。 ②结合的沸点和的熔点的变化规律，可推断：依F、Cl、Br、I次序，中的化学键的离子性 、共价性 。（填“增强”、“减弱”或“不变”）。 (4)丁二酮肟常与形成图A所示的配合物，图B是硫代氧的结果： A的熔、沸点高于B的原因为 。 【答案】(1) (2) AD (3)均为分子晶体，范德华力随相对分子质量增大而增大 减弱 增强 (4)A分子间存在氢键 【详解】（1）基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1，价电子轨道表示式为； （2）①同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满、较稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序N >O >C； ②CO(NH2)2存在极性共价键，CO(NH2)2和Cr3+之间是配位键，故选AD； （3）①SiX4属于分子晶体，不含分子间氢键，范德华力越大，熔、沸点越高，范德华力随着相对分子质量的增大而增大，所以熔、沸点依次增高； ②PbX2的熔点先降低，后升高，且同主族从上到下非金属性逐渐减弱，得电子能力减弱，依F、Cl、Br、I次序，PbX2中的化学键的离子性减弱、共价性增强； （4）由结构可知A中含有O—H键，可形成分子间氢键，分子间作用力较大，熔沸点较高，故A的熔、沸点高于B的原因为：A分子间存在氢键。 8．完成下列问题。 (1)A、B、C、D为四种晶体，性质如下： A．固态时能导电，能溶于盐酸 B．能溶于，不溶于水 C．固态时不导电，熔融态时能导电，可溶于水 D．固态、熔融态时均不导电，熔点为 试推断它们可能的晶体类型：A． ；D． 。 (2)下图中A~D是常见的几种晶体结构模型，请填写相应物质的名称： A ；B ；C ；D 。 (3)下图所示的物质结构中，请填写虚线所表示的作用力(离子键、共价键、范德华力、氢键)，若以上作用力都不是填“无”。 A． ；B． ；C． ；D． ；E． ；F． ；G． 。 【答案】(1)金属晶体 共价晶体 (2)氯化铯 氯化钠 二氧化硅 金刚石 (3)范德华力 共价键 无 共价键 范德华力 氢键 氢键 【详解】（1）溶液导电的原因是存在自由移动的离子，金属导电的原因是存在自由移动的电子；A固态时能导电，能溶于盐酸，则A为活泼金属，属于金属晶体；D固态、熔融态时均不导电，熔点为，熔点很高且不能电离出离子，则为共价晶体； （2）由晶胞结构模型可知：在氯化铯晶体中，每个Cs+同时吸引8个Cl-，每个Cl-吸引8个Cs+，而氯离子与铯离子数目之比为1:1，故A为氯化铯； 在氯化钠晶体中，每个Na+同时吸引着6个Cl-，每个Cl-吸引着6个Na+,而氯离子与钠离子的数目之比为1:1，故B为氯化钠晶体； 在二氧化硅晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，每个O原子与2个Si原子，硅原子与氧原子的个数比为1:2，故C为SiO2； 在金刚石晶体中，每个碳原子周围紧邻4个碳原子，最小碳环由6个碳原子组成，故D为金刚石；（晶体硅的结构和金刚石相似）。 由晶胞结构模型可以知道A、B、C、D分别为氯化铯、氯化钠、二氧化硅、金刚石； 综上所述，本题答案是：氯化铯，氯化钠，二氧化硅，金刚石。 （3）A为石墨，石墨层与层之间的作用力为范德华力；B为白磷结构，磷原子之间使用共价键相结合；C中虚线只是表示4个氯形成正四面体，不是化学键；D中虚线表示碳原子之间的共价键；E中虚线表示二氧化碳分子之间的范德华力；F表示的是水分子和甲醇分子之间的氢键；G表示的是羟基和醛基之间形成的氢键。 9．下列有关离子晶体的比较不正确的是 A．熔点： B．离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr C．离子晶体中除了含有离子键外，还可能存在共价键、氢键等 D．硬度：MgO>CaO>BaO 【答案】A 【详解】A．AlCl3属于分子晶体，MgCl2、NaCl属于离子晶体，熔点：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，离子晶体中离子所带电荷数越大、离子半径越小，离子键越强，熔点高，所以熔点：MgCl2>NaCl>AlCl3，A项错误； B．离子晶体中离子所带电荷数越大，离子半径越小，离子键越强，则离子键强弱：NaF>NaCl>NaBr，B项正确； C．为离子晶体，除了含有离子键外，还存在共价键、氢键等，C项正确； D．离子晶体中离子所带电荷数越大，离子半径越小，离子键越强，硬度大，硬度：MgO>CaO>BaO，D项正确；答案为：A。 10．分子的结构决定其性质。下列解释与实例不相符的是 实例 解释 A 萘()易溶于四氯化碳 萘与四氯化碳均为非极性分子 B 氟乙酸的酸性大于氯乙酸 F比Cl的电负性大，导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸 C 单质碘的沸点大于单质溴 分子极性越大，范德华力越大 D 接近水沸点的水蒸气，其相对分子质量的测定值比按化学式计算出来的大 氢键的影响 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．根据相似相溶可知，萘易溶于四氯化碳是因为萗与四氯化碳均为非极性分子，故A正确； B．F比Cl的电负性大，导致氟乙酸中羟基的极性大于氯乙酸，更易电离出氢离子，酸性增强，故B正确； C．单质碘和单质溴均是分子晶体，单质碘的沸点大于单质溴的原因是单质碘的相对分子质量大，范德华力大，故C错误； D．接近水的沸点的水蒸气中水分子因氢键而形成缔合水分子，因此用测接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大，故D正确；故选C。 【强化训练】 1．如图所示为一些晶体的结构，下列说法错误的是 A．在NaCl晶体中，Na+处于Cl-形成正八面体空隙中 B．在CaF2晶体中，距离F-最近的F-有6个 C．冰晶体中水分子之间的作用力只存在氢键 D．该气态团簇分子的分子式为E4F4 【答案】C 【详解】A．由NaCl晶胞结构知，Na+周围最近的Cl-有6个，分别位于Na+的上下左右前后，形成正八面体结构，故Na+处于Cl-形成正八面体空隙中，A正确； B．CaF2晶体中，距离F-最近的F-有前、后、左、右、上、下共6个，B正确； C．冰晶体属于分子晶体，冰晶体中水分子之间的作用力存在氢键和范德华力，C错误； D．图示表示气态团簇分子，该分子中含有4个E原子和4个F原子，分子式为：E4F4或F4E4，D正确； 答案选C。 2．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻；M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子，且价层电子的空间运动状态有6种。由该五种元素形成的一种配合物的结构如图所示，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构。下列说法正确的是 A．该配合物中存在的化学键有共价键、配位键、氢键 B．该配合物中含有配体 C．、、三种元素可以形成盐 D．形成的晶体中配位数为12 【答案】C 【分析】由题干信息可知，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z、W在第二周期且相邻，M的基态原子3d轨道上有2个未成对电子即3d2或者3d8，且价层电子的空间运动状态有6种，即占有6个轨道，即为3d84s2，则M为Ni，由该五种元素形成的一种配合物的结构图所示信息可知，Y形成4个共价键，Z形成3个普通共价键和1个配位键，W形成2个共价键且能形成氢键，其中Y、Z、W原子的最外层均达到8电子稳定结构，则W为O、Z为N、Y为C，X只形成1个共价键，则X为H， 据此分析解题。 【详解】A．氢键不是化学键，则该配合物中存在的化学键有共价键、配位键，A错误； B．由题干配合物的结构可知，1mol该配合物中含有2mol配体()， B错误； C．由分析可知，X为H、Y为C、Z为N，故X、Y、Z三种元素可以形成盐如NH4CN，C正确； D．由分析可知，X为H、Z为N，由于NH3分子间存在氢键，说明ZX3形成的晶体不能为分子密堆积，不能为面心立方，故其配位数不为12，D错误；故选C。 3．下列现象与氢键有关的是 ①的熔、沸点比的熔、沸点高； ②乙醇可以和水以任意比互溶； ③冰的密度比液态水的密度小； ④氨容易液化； ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低； ⑥水分子高温下也很稳定。 A．①②③④⑤ B．①②③ C．①②③④ D．①②③④⑤⑥ 【答案】A 【详解】①NH3的熔沸点高，因NH3存在分子间氢键；②乙醇与水互溶因乙醇与水形成分子间氢键；③冰和水的密度不同主要是由于水分子间存在氢键；④氨液化因存在分子间氢键；⑤邻羟基苯甲酸熔沸点低因形成分子内氢键；⑥水高温稳定与H-O键键能大有关，与氢键无关；故选A。 4．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力 B．在晶体硅中，硅原子与Si-Si键个数的比为1：4 C．干冰晶体中，每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个 D．石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C-C键数目为3NA 【答案】C 【详解】A．冰晶体中存在H2O分子内的H-O共价键、分子间存在范德华力和氢键，共3种作用力，A错误； B．在晶体硅中每个Si原子与周围的4个Si原子形成4个Si-Si键，每个Si-Si被两个Si原子共用，故硅原子与Si-Si键个数的比为1：4×=1:2，B错误； C．由题干图示可知，干冰晶体中，每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个，C正确； D．由题干图示信息可知，石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，石墨晶体中层内每个C周围形成3个C-C键，每个C-C键被2个C原子共用，故12g石墨烯中含C-C键数目为=1.5NA，D错误； 故答案为：C。 5．I．2022年北京冬奥会首次大规模采用了清洁低碳的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，倾力呈现“更快、更美、更环保的冰”。 (1)干冰易升华，晶胞中1个CO2分子周围紧邻 个CO2，可以像氟利昂或 （10电子微粒，写化学式）一样作为制冷剂。 (2)在冰晶体中除氢键外还存在范德华力（10kJ/mol）。已知冰的升华热是30kJ/mol，则冰晶体中氢键的能量是 kJ/mol。 (3)Si与C同主族，晶态SiO2中O-Si-O和CO2中O-C-O键角大小：O-Si-O O-C-O（填“大于”“小于”“等于”），原因是 。 II．SiCl4可发生水解反应，机理如下： (4)含s、p、d轨道的杂化类型有：A．dsp2，B．sp3d，C．sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 (填标号)。 (5)SiCl4在CCl4中溶解性较好，原因是 。 【答案】(1)12 NH3 (2)10 (3)小于 CO2中C为sp杂化，键角为180°，SiO2中Si为sp3杂化，键角小于180° (4)B (5)SiCl4和CCl4均为非极性分子，根据相似相溶原理，非极性分子在非极性溶剂中溶解度较好 【详解】（1）二氧化碳的晶胞中有8个分子位于顶点，6个分子位于面心，为简单立方堆积，晶胞中1个CO2分子周围紧邻12个CO2；常用的10电子制冷剂为NH3分子； （2）冰的升华热是30kJ/mol，水分子间还存在范德华力(10kJ/mol)，根据图象所知，1mol水中含2mol氢键，升华热=范德华力+氢键，所以冰晶体中氢键的键能为：； （3）SiO2中心Si原子采用sp3杂化，键角为109°28；CO2中心C原子采用sp杂化，键角为180°，故SiO2的键角小于CO2； （4）由图可知： 中间体SiCl4(H2O)中Si原子的σ键键数为5，说明硅原子的杂化轨道数为5。由此可见，硅原子的杂化轨道类型为sp3d，故选B； （5）SiCl4和CCl4组成与结构相似的分子晶体，均为非极性分子，根据相似相溶原理，非极性分子在非极性溶剂中溶解度较好； 6．化学之美无处不在。下列说法正确的是 A．水可形成晶莹剔透的晶体冰，冰中存在氢键 B．绚丽的焰火与电子跃迁时产生的吸收光谱有关 C．手性分子互为镜像，能在三维空间里叠合 D．呈现规则多面体外形的金刚石为分子晶体 【答案】A 【详解】A．在液态水中，水分子间存在氢键，但氢键不断地形成和断裂。当降温后水结冰时，水分子会按照一定的规则排列，每个水分子都能与周围的四个水分子形成氢键，从而在结构中有很多空隙，造成体积膨胀，A正确； B．绚丽的焰火是电子由高能级跃迁到低能级时，将能量以光的形式释放出来，从而形成发射光谱，B错误； C．手性分子互为镜像，但互为镜像的分子在三维空间里不能叠合，就像左手和右手不能重合，C错误； D．呈现规则多面体外形的金刚石具有非常高的熔沸点和硬度，为共价晶体，而不是分子晶体，D错误； 故选A。 7．下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是 选项 实例 解释 A POCl3和的空间结构都是四面体形 POCl3和中P原子轨道的杂化类型均为sp3 B 的键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力 C 的沸点依次升高 SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大 D 邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚 前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．POCl3的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此采用sp3杂化，空间结构为四面体形；的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此也是采用sp3杂化，空间结构为四面体形，A正确； B．的中心N原子价层电子对数是2+=2，无孤对电子，因此N采用sp杂化，空间结构为直线形，键角为180°；的中心N原子价层电子对数是3+=3，无孤对电子，因此N采用sp2杂化，空间结构为平面三角形，键角为120°；的中心N原子价层电子对数是2+=3，有1对孤对电子，因此N采用sp2杂化，由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，导致其键角小于120°，的键角依次减小，这不仅与与孤电子对与成键电子对的作用力有关，也与中心N原子的杂化类型有关，B错误； C．SiX4均为分子晶体，分子之间以分子间作用力结合。随着物质分子的相对分子质量增大，范德华力逐渐增大，因此的熔沸点逐渐升高，C正确； D．对硝基苯酚的分子间不仅存在范德华力，还存在氢键，使其熔沸点升高；而邻硝基苯酚分子内存在氢键，分子之间只存在范德华力，使物质的熔、沸点比存在分子间氢键的对硝基苯酚低，故物质的沸点：邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚，D正确；故合理选项是B。 8．下列有关物质结构与性质的说法错误的是 A．和科学家合成的、分子，固态时都是分子晶体 B．金刚石的熔点高于，是因为共价晶体中共价键越强，熔点越高 C．石墨中相邻碳原子平面之间相隔很近，因此层和层之间存在很强的静电作用使电子几乎不能在碳原子平面中运动 D．氨气易液化，是因为氨分子间形成氢键 【答案】C 【详解】A．和、都是由分子构成的物质，固态时属于分子晶体，A正确； B．金刚石和均是共价晶体且结构相似，原子半径：碳<硅，则金刚石中共价键键长比碳化硅中小，金刚石中共价键键能更大，故金刚石的熔点高于，B正确； C．石墨为层状结构，层与层之间的碳原子平面相隔较远，电子不易跨越，所以未杂化的p轨道重叠使电子几乎只能在整个碳原子平面中运动，石墨的导电性只能沿石墨平面的方向，C错误； D．氮原子电负性较大，氨分子间能形成氢键，导致氨气易液化，D正确；答案选C。 9．光电材料(、等)是目前科学家特别关注的材料，在光、电、热等领域有若独特的性质特征。回答下列问题： (1)基态Ti原子的p原子轨道上的电子总数为 。 (2)的组成元素中，非金属元素的电负性由强到弱的顺序为 (填元素符号)。 (3)的晶胞结构如图(a)所示，与最邻近的氧离子构成的几何图形为 。 一种立方钙钛矿型结构的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示，其中与图(a)中 (填元素符号)的空间位置相同。中，存在的化学键有 (填标号)。 A．共价键　B．离子键　C．金属键　D．配位键　E．氢键 (4)请从化学键的角度解释由形成的过程 。 (5)四卤化钛的熔点如图，其中熔点最高的原因是 ，、、的熔点依次升高的原因是 。 【答案】(1)12 (2)F>O>B (3)正八面体 Ca AD (4)中N原子有一对孤电子对，有空轨道，中N原子的孤电子对与形成配位键，从而形成 (5)是离子晶体，离子键作用力强，熔点高 、、均为分子晶体，相对分子质量依次增大，范德华力依次增强，熔点依次升高 【详解】（1）Ti为22号元素，基态Ti原子的核外电子排布式为，p轨道包括2p和3p，电子总数为6+6=12； （2）中非金属元素为F、O、B，同周期从左到右电负性增大，同主族从上到下电负性减小，所以电负性F>O>B； （3）①由晶胞结构可知，与最邻近的氧离子有6个，构成的几何图形为正八面体；在图(b)中位于体心，在图(a)中Ca位于体心，二者空间位置相同；中、、为共价键，有1个H+与N形成配位键，存在的化学键有共价键和配位键，故选AD； （4）化学键的角度，中N原子有一对孤电子对，有空轨道，中N原子的孤电子对与形成配位键，从而形成 ； （5）中F电负性大，与Ti形成离子键，是离子晶体，离子键作用力强，熔点高；、、均为分子晶体，相对分子质量依次增大，范德华力依次增强，熔点依次升高。 10．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，有与石墨相似的层状结构。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．正硼酸晶体属于分子晶体 B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C．分子中硼原子杂化轨道的类型为sp3 D．1molH3BO3晶体中含有6mol氢键 【答案】A 【详解】A．正硼酸晶体中存在H3BO3分子，且该晶体中存在氢键，说明硼酸由分子构成，是分子晶体，原子晶体内只有共价键，A正确； B．分子的稳定性与分子内的B-O、H-O共价键有关，熔沸点与氢键有关，B错误； C．B只形成了3个单键，没有孤电子对，所以采取sp2杂化，C错误； D．1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，D错误；故答案为：A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $