3.4 分子间作用力 分子晶体 第2课时(分层作业)化学苏教版选择性必修2
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内容正文:
分层作业
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第2课时 分子晶体 混合型晶体
1.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
2.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列晶体中由分子直接构成的是
A. 铜 B. 石英 C. 白磷 D. 金刚石
3.(25-26高二下·广东韶关·期中)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子的个数为
A. 3 B. 6 C. 9 D. 12
4.下列有关分子晶体的叙述错误的是
A. 只含有非金属元素的晶体一定是分子晶体
B. 构成分子晶体的微粒是分子
C. 分子晶体熔化时,一般只破坏分子间作用力
D. 分子晶体的熔、沸点与分子内共价键的键能、键长无直接关系
5.下列物质所属晶体类型分类正确的是
选项
A
B
C
D
共价晶体
石英
金刚石
碳化硅
生石灰
分子晶体
冰
固态氮
氯化铯
干冰
离子晶体
氮化铝
明矾
食盐
过氧化钠
金属晶体
铜
金
铝
铁
A. A B. B C. C D. D
6.根据下表几种物质的熔点和沸点数据,判断下列有关说法错误的是
NaCl
KCl
单质B
熔点/℃
801
714
190
-70
2300
沸点/℃
1465
1420
178
57.6
2500
注:熔点在条件下测定。
A. 是分子晶体 B. 单质B是共价晶体
C. 加热能升华 D. 晶体中晶格能比晶体中的大
7.如图,石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为
A. 2 B. 3 C. 4 D. 6
8.(25-26高二下·湖北鄂州·学情自测)下列说法错误的是
A. 熔点:AlCl3>NaCl>CaF2
B. 分子晶体中不一定含有化学键
C. 金属的导电率随温度的升高而降低
D. 从F2到I2,第ⅦA族元素单质的沸点逐渐升高
9.下列关于晶体性质的说法正确的是
A. 共价晶体的熔点一定比金属晶体的高
B. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
C. 某晶体不导电,但其水溶液可导电,该晶体不一定为离子晶体
D. 离子晶体由离子构成,其在固态、熔融态和水溶液中均可导电
10.(25-26高二·北京·月考)下列各物质中化学键类型相同,晶体类型也相同的是
A. 和 B. NaBr和HBr C. 金刚石和 D. 和
11.下表列出了钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物()的熔点:
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
熔点/℃
-90.2
-70.4
5.2
120.5
根据表中的数据,回答下列问题:
(1)NaF、NaCl、NaBr、NaI熔点逐渐降低的原因是 。
(2)、、、熔点逐渐升高的原因是 。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多,原因是 。
12.回答下列问题:
(1)现有下列物质:
①金刚石 ②干冰 ③晶体硅 ④二氧化硅晶体 ⑤氯化铵晶体 ⑥氖晶体 ⑦金属锌。
通过非极性键形成共价晶体的是 (填序号,下同);属于分子晶体且分子为直线形的是 ;由单原子分子构成的分子晶体是 ;含有极性键的离子晶体是 ;能导电且为金属晶体的是 。
(2)两种硼氢化物的熔点如下表所示:
硼氢化物
熔点/℃
400
-64.5
两种物质熔点差异的原因是 。
13.下面是、金刚石和二氧化碳的模型。
请回答下列问题:
(1)硅与碳同主族,写出硅原子基态时的核外电子排布式: 。
(2)从晶体类型来看,属于 晶体。
(3)晶体硅结构跟金刚石结构相似,二氧化硅的结构相当于硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙中金刚石的结构,分析得出二氧化硅的空间网状结构中,原子形成的最小环上O原子的数目是 ;晶体硅中硅原子与共价键的个数比为 。
(4)图丙是二氧化碳的晶胞模型,图中显示出的二氧化碳分子数为14。实际上1个二氧化碳晶胞中含有 个二氧化碳分子。二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为 。
1.(25-26高二·内蒙古·期末)以表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
①冰(图1)和干冰(图3)晶体密度不同,是因为二者分子空间结构不同
②28 g晶体硅(图2)中含有Si-Si键数目为4
③干冰晶胞(图3)中,分子的排列有四种不同的取向
④石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料,具有导电性,12 g石墨烯中含C-C键数目为1.5
A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①③
2.(25-26高二下·甘肃兰州·期末)下列关于晶体的说法正确的是
A. 晶体中一定存在化学键 B. 分子晶体的熔沸点一定低于共价晶体
C. 金属晶体的导电性随温度升高而增强 D. 离子晶体在熔融状态下能导电
3.(25-26高二·湖北十堰·期中)结合下表中数据,判断下列说法正确的是(氢键键长定义为的长度)
微粒间作用
键能
键长/pm
晶体SiO2中Si-O
452
162
晶体Si中Si-Si
222
235
H2O中O-H
463
96
H2O中
18.8
276
C2H5OH中
25.9
266
A. 依据键长:Si-Si>Si-O,推测原子半径:Si<O
B. 依据键能:O-H>Si-O,推测沸点:H2O>SiO2
C. 依据键长,推测水分子间距离大于分子内O-H键长
D. 依据氢键键能及沸点,推测等物质的量水或乙醇中,水中氢键数目少
4.下列关于晶体结构或性质的描述正确的是
A. 离子晶体溶于水时只破坏离子键
B. 共价晶体中共价键越强,晶体的熔点越高
C. 金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
D. 分子晶体中分子间作用力越大,该物质越稳定
5.(25-26高二下·山东滨州·期末)下列有关晶体的说法正确的是
A. 晶胞中分子的取向相同 B. 晶体中与紧邻的有4个
C. 每个硅晶胞实际包含的硅原子数为8 D. 黑磷晶体中层与层之间以共价键结合
6.(25-26高二·河北·质检)几种晶体的晶胞或晶体结构如图所示。下列说法正确的是
NaCl晶胞
干冰晶胞
金刚石晶胞
石墨晶体结构
A. 晶体中,每个周围距离最近且相等的有6个
B. 晶体中的配位数与干冰晶体中分子的紧邻分子数相同
C. 若金刚石晶胞边长为,则最近的两个碳原子之间的距离为
D. 石墨晶体层内存在共价键,层间存在范德华力,因此石墨属于混合型晶体
7.回答下列问题:
(1)具有较高的熔点(高于1000℃),其化学键类型是 ,的相对分子质量大于,但其熔点只有200℃,原因是 。
(2)已知:K2O的熔点为770℃,的熔点为1275℃,二者的晶体类型均为 ,K2O的熔点低于的原因是 。
(3)已知氨(NH3,熔点:-77.8℃,沸点:-33.5℃),联氨(,熔点:2℃,沸点:113.5℃),解释其熔、沸点高低的主要原因: 。
(4)已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是 (填化学式),其理由是 。
(5)S位于周期表中第 族,该族元素氢化物中,比沸点高的原因是 ,比沸点高的原因是 。
(6)KF和的沸点分别为1500℃、-101℃,的沸点远低于KF的原因是 。
8.完成下列问题。
(1)如图为干冰的晶胞结构示意图。
通过观察分析,每个CO2分子周围紧邻且等距离的CO2分子有 个,属于分子 (填密堆积或非密堆积), 有 种取向不同的CO2分子。
(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。
1.(2025·湖北·高考真题)下列关于物质性质或应用解释错误的是
选项
性质或应用
解释
A
石蜡油的流动性比水的差
石蜡油的分子间作用力比水的小
B
溶于水显碱性
可结合水中的质子
C
可以氧化
中O显正电性
D
石墨作为润滑剂
石墨层间靠范德华力维系
A. A B. B C. C D. D
2.(2024·贵州·高考真题)我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
A. 富勒烯C60是分子晶体
B. 图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C. 全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D. 锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
3.(2024·河北·高考真题)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
4.(25-26高二下·广东广州·期中)下表列出了卤素的氢化物(HX)、钠的卤化物(NaX)的熔点,下列说法不正确的是
HX
HF
HCl
HBr
HI
熔点/℃
-83.57
-114.18
-86.81
-50.79
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
A. HCl、HBr、HI的熔点依次升高,因为分子间范德华力依次增大
B. HF的熔点高于HCl,因为固态HF分子之间存在氢键作用
C. NaX的熔点高于对应HX的熔点,因为Na的相对原子质量远高于H
D. NaX的熔点依次降低,与分子极性递减无关
5.GaN、GaP、GaAs熔融状态均不导电,据此判断它们是 (填“共价”或“离子”)化合物。它们的晶体结构与金刚石相似,其熔点如下表所示,试分析GaN、GaP、GaAs的熔点依次降低的原因: 。
物质
GaN
GaP
GaAs
熔点/℃
1 700
1 480
1 238
6.晶体具有周期性的微观结构,表现出许多独特的性质,用于制造各种材料。
(1)干冰常用作制冷剂、人工降雨材料等。
①1个分子周围等距且最近的分子有 个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似,若顶点为、面心为,则铜金合金晶体中与原子数之比为是 。
③如图是冰的结构。下列事实能解释干冰的密度比冰大的是 (填字母序号)。
a.二氧化碳分子的质量大于水分子,而两种分子本身体积差异不大
b.干冰晶胞中二氧化碳分子堆积得更密集
c.水分子极性强,分子间作用力大
d.冰中氢键存在方向性,晶体有较大空隙,空间利用率低
(2)单晶硅等作为制造太阳能电池的材料已得到广泛应用。
①单晶硅中最小的环上有 个原子。
②单晶硅中含有 键。
(3)是一种碳的单质。
①1个晶胞中含有 个分子。
②世界上第一辆单分子“纳米小车”的四个轮子是,小车运行情况如图所示,从a处化学键的特点说明其运动原因: 。
(4)晶体与晶体结构相似。
①的熔点远高于,结合下表说明理由 。
晶体
离子间距
熔点
801
1960
②设阿伏加德罗常数的值为,距离最近的两个间距为,的摩尔质量为,则晶体的密度为 (列出计算式)。
③晶体普遍存在各种缺陷。某种晶体中存在如图所示的缺陷:当一个空缺,会有两个被两个所取代,但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中与的离子数之比为,若该晶体的化学式为,则 。
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分层作业
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第2课时 分子晶体 混合型晶体
1.B
2.C
3.D
4.A
5.B
6.D
7.A
8.A
9.C
10.D
11.(1)都是离子晶体,离子半径大小为:,半径越小,则键能越大,熔点越高 (2)、、、都是分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高 (3)钠的卤化物为离子晶体,硅的卤化物为分子晶体,而离子键一般比范德华力大的多,导致熔点高
12.(1)① ①③ ② ② ③ ⑥ ④ ⑤ ⑤ ⑦ (2)硼氢化钠是离子晶体而硼氢化铝是分子晶体,离子晶体的熔点高
13.(1) (2)分子 (3)① 6 ② (4)① 4 ②
1.B
2.D
3.C
4.B
5.C
6.D
7.(1)① 离子键 ② 的化学键为共价键,属于分子晶体,以分子间作用力结合,所以熔点较低 (2)① 离子晶体 ② 的半径大于,的晶格能(或离子键的强度)小于,所以的熔点低于 (3)氨和联氨均为分子晶体,且都能形成分子间氢键,但联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键,故联氨熔、沸点高于氨 (4)① BN ② 二者均为共价晶体,而B原子半径小于Ga,得到键的键长小于键,键能更大 (5)① 第三周期第VIA ② 的相对分子质量比大,分子间作用力更强,破坏要消耗更多能量 ③ 分子间存在氢键作用,比中的分子间作用力更强,使的沸点更高 (6)KF为离子晶体,因为离子键的强度非常大,需要较高的能量才能破坏,所以沸点比较高;而为分子晶体,因为分子间作用力相对较弱,只需较低的能量就能破坏分子间作用力,所以沸点很低
8.(1)① 12 ② 密堆积 ③ 4 (2)① 氢键 ② 范德华力 ③ 方向 ④ 4
1.A
2.C
3.C
4.C
5.① 共价 ② 它们均为共价晶体,由于N、P、As的原子半径依次增大,故Ga-N、Ga-P、Ga-As的键长依次增大,共价键越长,键能越小,熔点越低
6.(1)① 12 ② 1:3 ③ abd (2)① 6 ② 2 (3)① 4 ② a处通过σ单键相连,可以绕键轴旋转 (4)① NiO和NaCl晶体类型相同;Ni2+和O2-都是二价离子,Na+和Cl-都是一价离子;Ni2+和O2-间距比Na+和Cl-间距更小,NiO晶体中作用力更强 ② ③ 0.97
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分层作业
第四单元 分子间作用力 分子晶体
第2课时 分子晶体 混合型晶体
1.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
【详解】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。
2.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·期中)下列晶体中由分子直接构成的是
A. 铜 B. 石英 C. 白磷 D. 金刚石
【答案】C
【详解】A.铜是由铜离子和自由电子构成的金属晶体,不含有分子,A错误;
B.石英的主要成分为二氧化硅,二氧化硅是由硅原子和氧原子构成的共价晶体,不含有分子,B错误;
C.白磷是由P4分子构成的分子晶体,C正确;
D.金刚石是由碳原子构成的共价晶体,不含有分子,D错误;
故选C。
3.(25-26高二下·广东韶关·期中)甲烷晶体的晶胞结构如图所示,晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子的个数为
A. 3 B. 6 C. 9 D. 12
【答案】D
【详解】该晶胞为面心立方结构,其配位数为12,即1个CH4分子周围紧邻的CH₄分子有12个,故选D。
4.下列有关分子晶体的叙述错误的是
A. 只含有非金属元素的晶体一定是分子晶体
B. 构成分子晶体的微粒是分子
C. 分子晶体熔化时,一般只破坏分子间作用力
D. 分子晶体的熔、沸点与分子内共价键的键能、键长无直接关系
【答案】A
【详解】A.只含有非金属元素的晶体不一定是分子晶体,例如仅含非金属元素的NH4Cl属于离子晶体、金刚石属于共价晶体,A错误;
B.分子晶体是分子通过分子间作用力结合形成的晶体,构成微粒为分子,B正确;
C.分子晶体熔化时仅破坏范德华力、氢键等分子间作用力,不会破坏分子内部的共价键,C正确;
D.分子晶体的熔、沸点由分子间作用力的强弱决定,和分子内共价键的键能、键长无直接关系,分子内共价键的键参数主要影响分子的稳定性,D正确;
故选A。
5.下列物质所属晶体类型分类正确的是
选项
A
B
C
D
共价晶体
石英
金刚石
碳化硅
生石灰
分子晶体
冰
固态氮
氯化铯
干冰
离子晶体
氮化铝
明矾
食盐
过氧化钠
金属晶体
铜
金
铝
铁
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【详解】A.氮化铝熔点高、硬度大,属于共价晶体,不属于离子晶体,分类错误,A错误;
B.金刚石是典型的共价晶体;固态氮由分子构成属于分子晶体;明矾是复盐属于离子晶体;金是金属单质属于金属晶体;所有分类均正确,B正确;
C.氯化铯是离子化合物,属于离子晶体,不属于分子晶体,分类错误,C错误;
D.生石灰是,属于离子晶体,不属于共价晶体,分类错误,D错误;
故答案选B。
6.根据下表几种物质的熔点和沸点数据,判断下列有关说法错误的是
NaCl
KCl
单质B
熔点/℃
801
714
190
-70
2300
沸点/℃
1465
1420
178
57.6
2500
注:熔点在条件下测定。
A. 是分子晶体 B. 单质B是共价晶体
C. 加热能升华 D. 晶体中晶格能比晶体中的大
【答案】D
【详解】A.由表格数据可知,四氯化硅是熔沸点低的分子晶体,A正确;
B.由表格数据可知,单质B是熔沸点很高的共价晶体,B正确;
C.由表格数据可知,氯化铝的沸点低于氯化铝的熔点,说明氯化铝加热时能够不经液态直接转化为气态发生升华,C正确;
D.离子晶体的晶格能越大,熔沸点越高,由表格数据可知,氯化钠的熔沸点高于氯化钾,说明氯化钠的晶格能大于氯化钾,D错误;
故选D。
7.如图,石墨晶体结构的每一层里平均每个最小的正六边形占有碳原子数目为
A. 2 B. 3 C. 4 D. 6
【答案】A
【详解】据均摊法,从图中可知,每个顶点上的碳原子为三个正六边形共有,因而每个正六边形占有的碳原子数目为,故选A。
8.(25-26高二下·湖北鄂州·学情自测)下列说法错误的是
A. 熔点:AlCl3>NaCl>CaF2
B. 分子晶体中不一定含有化学键
C. 金属的导电率随温度的升高而降低
D. 从F2到I2,第ⅦA族元素单质的沸点逐渐升高
【答案】A
【详解】A.属于分子晶体,熔点较低,和为离子晶体,离子晶体熔点通常高于分子晶体;且离子所带电荷越多、半径越小,晶格能越大熔点越高,故实际熔点顺序为,A错误;
B.稀有气体形成的分子晶体为单原子分子,不含化学键,因此分子晶体中不一定含有化学键,B正确;
C.金属导电依靠自由电子移动,温度升高时金属阳离子热运动加剧,对自由电子的阻碍作用增强,因此金属导电率随温度升高而降低,C正确;
D.第ⅦA族元素单质均为分子晶体,从到相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,沸点逐渐升高,D正确;
故选A。
9.下列关于晶体性质的说法正确的是
A. 共价晶体的熔点一定比金属晶体的高
B. 分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
C. 某晶体不导电,但其水溶液可导电,该晶体不一定为离子晶体
D. 离子晶体由离子构成,其在固态、熔融态和水溶液中均可导电
【答案】C
【详解】A.共价晶体的熔点不一定比金属晶体高,如钨(金属晶体)的熔点高于石英晶体(共价晶体),A错误;
B.分子晶体的熔点不一定比金属晶体低,如碘(分子晶体)的熔点高于汞(金属晶体),B错误;
C.某晶体不导电,但其水溶液可导电,该晶体不一定为离子晶体,可能为分子晶体,如干冰等,C正确;
D.离子晶体在固态时不存在自由移动的离子,不能导电;在熔融态和水溶液中存在自由移动的离子,能导电,D错误;
故选C。
10.(25-26高二·北京·月考)下列各物质中化学键类型相同,晶体类型也相同的是
A. 和 B. NaBr和HBr C. 金刚石和 D. 和
【答案】D
【详解】A.属于共价晶体,所含化学键为共价键,属于分子晶体,所含化学键为共价键,二者晶体类型不同,A错误;
B.NaBr为离子晶体,含有离子键,HBr为分子晶体,含有共价键,二者晶体类型和化学键类型均不同,B错误;
C.金刚石属于共价晶体,所含化学键为共价键,属于分子晶体,所含化学键为共价键,二者晶体类型不同,C错误;
D.和均属于分子晶体,均含极性共价键,化学键类型和晶体类型都相同,D正确;
故选D。
11.下表列出了钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物()的熔点:
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
熔点/℃
-90.2
-70.4
5.2
120.5
根据表中的数据,回答下列问题:
(1)NaF、NaCl、NaBr、NaI熔点逐渐降低的原因是 。
(2)、、、熔点逐渐升高的原因是 。
(3)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高很多,原因是 。
【答案】(1)都是离子晶体,离子半径大小为:,半径越小,则键能越大,熔点越高 (2)、、、都是分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高 (3)钠的卤化物为离子晶体,硅的卤化物为分子晶体,而离子键一般比范德华力大的多,导致熔点高
【详解】(1)都是离子晶体,离子半径大小为:,半径越小,则键能越大,熔点越高,所以熔点逐渐降低。
(2)、、、都是分子晶体,熔点由分子间作用力(主要为范德华力)强度决定。从到,卤素原子半径依次增大,分子量增大。分子量增大使分子间范德华力增强,破坏分子间作用力所需能量增加,因此熔点从逐渐升高,相对分子质量越大,熔点越高。
(3)钠的卤化物为离子晶体,硅的卤化物为分子晶体,而离子键强于范德华力,键强度越大,键能越大,断裂时所需要吸收的热量越多,故此熔点越高。
12.回答下列问题:
(1)现有下列物质:
①金刚石 ②干冰 ③晶体硅 ④二氧化硅晶体 ⑤氯化铵晶体 ⑥氖晶体 ⑦金属锌。
通过非极性键形成共价晶体的是 (填序号,下同);属于分子晶体且分子为直线形的是 ;由单原子分子构成的分子晶体是 ;含有极性键的离子晶体是 ;能导电且为金属晶体的是 。
(2)两种硼氢化物的熔点如下表所示:
硼氢化物
熔点/℃
400
-64.5
两种物质熔点差异的原因是 。
【答案】(1)① ①③ ② ② ③ ⑥ ④ ⑤ ⑤ ⑦ (2)硼氢化钠是离子晶体而硼氢化铝是分子晶体,离子晶体的熔点高
【详解】(1)①共价晶体中,非极性键要求成键原子相同;金刚石(C-C非极性键)、晶体硅(Si-Si非极性键)均符合,因此通过非极性键形成共价晶体的是①③;
②分子晶体有干冰(CO2)、氖晶体(Ne);其中CO₂分子为直线形,Ne为单原子分子无空间结构,因此属于分子晶体且分子为直线形的是②;
③稀有气体氖(Ne)为单原子分子,形成分子晶体,因此由单原子分子构成的分子晶体是⑥;
④离子晶体只有氯化铵(NH4Cl),其中内的N-H键为极性键,因此含有极性键的离子晶体是⑤;
⑤金属锌(Zn)是金属晶体,靠自由电子导电,因此能导电且为金属晶体的是⑦;
(2)NaBH4为离子晶体,Al(BH4)3为分子晶体;因为离子键的作用力远强于分子间作用力,所以离子晶体的熔点远高于分子晶体,因此NaBH4的熔点远高于Al(BH4)3。
13.下面是、金刚石和二氧化碳的模型。
请回答下列问题:
(1)硅与碳同主族,写出硅原子基态时的核外电子排布式: 。
(2)从晶体类型来看,属于 晶体。
(3)晶体硅结构跟金刚石结构相似,二氧化硅的结构相当于硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子。观察图乙中金刚石的结构,分析得出二氧化硅的空间网状结构中,原子形成的最小环上O原子的数目是 ;晶体硅中硅原子与共价键的个数比为 。
(4)图丙是二氧化碳的晶胞模型,图中显示出的二氧化碳分子数为14。实际上1个二氧化碳晶胞中含有 个二氧化碳分子。二氧化碳分子中σ键与π键的个数比为 。
【答案】(1) (2)分子 (3)① 6 ② (4)① 4 ②
【详解】(1)硅的原子数序为14,根据能量最低原理可知Si的电子排布式为;
故答案为:
(2)C60有固定的组成,不属于空间网状结构,应为分子晶体;
故答案为:分子晶体
(3)①如图,金刚石最小的环为六元环,晶体硅结构跟金刚石结构相似,Si原子形成的最小环上应有6个Si原子,二氧化硅的晶体结构相当于在晶体硅结构中每个Si-Si之间插入一个O原子,所以在二氧化硅的空间网状结构中Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6;
故答案为:6
②晶体硅与金刚石的结构类似,1个硅原子与4个硅原子成键,因此硅原子与共价键的个数比为;
故答案为:1:2
(4)①二氧化碳的晶胞中,二氧化碳分子位于晶胞的顶点和面心位置,则晶胞中含有二氧化碳的分子数为;
故答案为:4
②二氧化碳的分子结构为,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;
故答案为:1:1
1.(25-26高二·内蒙古·期末)以表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
①冰(图1)和干冰(图3)晶体密度不同,是因为二者分子空间结构不同
②28 g晶体硅(图2)中含有Si-Si键数目为4
③干冰晶胞(图3)中,分子的排列有四种不同的取向
④石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料,具有导电性,12 g石墨烯中含C-C键数目为1.5
A. ①② B. ③④ C. ②③ D. ①③
【答案】B
【详解】①中冰和干冰密度不同是因为冰中氢键具有方向性,使晶体空隙大、堆积效率低,干冰靠范德华力密堆积,与分子空间结构无关,①错误;
②中28 g晶体硅物质的量为1 mol,每个Si原子形成4个Si-Si键,每个键被2个Si共用,Si-Si键数目为2,②错误;
③干冰为面心立方晶胞,晶胞中8个顶点的分子为一种取向,3组对面面心的分子各为一种取向,总计共4种不同的分子排列取向,③正确;
④中12 g石墨烯含1 mol C原子,每个C形成3个键,每个键被2个C共用,因此键数目为1.5,且石墨烯为碳原子单层片状结构并且具有导电性,④正确;
正确的为③④,故选B。
2.(25-26高二下·甘肃兰州·期末)下列关于晶体的说法正确的是
A. 晶体中一定存在化学键 B. 分子晶体的熔沸点一定低于共价晶体
C. 金属晶体的导电性随温度升高而增强 D. 离子晶体在熔融状态下能导电
【答案】D
【详解】A.稀有气体为单原子分子,形成的分子晶体中只存在分子间作用力,不存在化学键,因此晶体中不一定存在化学键,A错误;
B.某些分子晶体(如硫单质)熔沸点可能高于某些共价晶体(如某些多孔骨架结构),B错误;
C.金属晶体依靠自由移动的电子导电,温度升高后,金属阳离子振动加剧,对自由电子的阻碍作用增大,因此导电性随温度升高而减弱,C错误;
D.离子晶体固态时离子不能自由移动,熔融状态下离子键被破坏,电离出可自由移动的阴阳离子,因此可以导电,D正确;
故选D。
3.(25-26高二·湖北十堰·期中)结合下表中数据,判断下列说法正确的是(氢键键长定义为的长度)
微粒间作用
键能
键长/pm
晶体SiO2中Si-O
452
162
晶体Si中Si-Si
222
235
H2O中O-H
463
96
H2O中
18.8
276
C2H5OH中
25.9
266
A. 依据键长:Si-Si>Si-O,推测原子半径:Si<O
B. 依据键能:O-H>Si-O,推测沸点:H2O>SiO2
C. 依据键长,推测水分子间距离大于分子内O-H键长
D. 依据氢键键能及沸点,推测等物质的量水或乙醇中,水中氢键数目少
【答案】C
【详解】A.共价键键长为成键原子半径之和,键长Si—Si>Si—O,说明原子半径Si>O,推测结论错误,A错误;
B.是共价晶体,沸点由共价键键能决定,是分子晶体,沸点由分子间作用力决定,共价晶体沸点远高于分子晶体,沸点,B错误;
C.分子内O—H键长为96 pm,氢键O—H∙∙∙O总键长为276pm,因此分子间O∙∙∙H距离为,即大于分子内O—H键长,C正确;
D.乙醇中氢键键能大于水,但水的沸点高于乙醇,说明等物质的量的水中氢键总作用更强,即水中氢键数目更多,推测结论错误,D错误;
故选C。
4.下列关于晶体结构或性质的描述正确的是
A. 离子晶体溶于水时只破坏离子键
B. 共价晶体中共价键越强,晶体的熔点越高
C. 金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
D. 分子晶体中分子间作用力越大,该物质越稳定
【答案】B
【详解】A.离子晶体溶于水时可能破坏离子键和共价键(如NaHSO4在水中电离),因此“只破坏离子键”错误,A错误;
B.共价晶体的熔点由共价键强度决定,键越强熔点越高(如金刚石),B正确;
C.金属晶体熔点不一定更高(如汞熔点-39℃,低于硫等分子晶体),C错误;
D.分子晶体的稳定性由化学键决定,而非分子间作用力(如O2稳定性取决于O=O键),D错误;
故选B。
5.(25-26高二下·山东滨州·期末)下列有关晶体的说法正确的是
A. 晶胞中分子的取向相同 B. 晶体中与紧邻的有4个
C. 每个硅晶胞实际包含的硅原子数为8 D. 黑磷晶体中层与层之间以共价键结合
【答案】C
【详解】A.属于分子晶体,观察晶胞结构可知不同位置的分子朝向不同,分子取向不相同,A错误;
B.为反萤石结构,阴阳离子个数比为1:2,配位数之比为2:1,配位数为4,因此配位数为8,即与紧邻的有8个,B错误;
C.硅晶胞为金刚石型结构,用均摊法计算原子数:顶点原子贡献,面心原子贡献,晶胞内部另有4个原子,总原子数为,C正确;
D.黑磷为层状晶体,层内原子以共价键结合,层与层之间以范德华力结合,D错误;
故选C。
6.(25-26高二·河北·质检)几种晶体的晶胞或晶体结构如图所示。下列说法正确的是
NaCl晶胞
干冰晶胞
金刚石晶胞
石墨晶体结构
A. 晶体中,每个周围距离最近且相等的有6个
B. 晶体中的配位数与干冰晶体中分子的紧邻分子数相同
C. 若金刚石晶胞边长为,则最近的两个碳原子之间的距离为
D. 石墨晶体层内存在共价键,层间存在范德华力,因此石墨属于混合型晶体
【答案】D
【详解】A.晶体中,每个周围距离最近且相等的有12个,分别位于中心Na的同层及上下层,每层4个共12个,A错误;
B.晶体中的配位数为6,干冰晶体中分子的紧邻分子数为12,二者不相同,B错误;
C.金刚石晶胞中最近的两个碳原子的距离为体对角线的,即,不是,C错误;
D.石墨晶体层内碳原子以共价键结合,层间通过范德华力作用,同时存在类似金属键的作用力,属于混合型晶体,D正确;
故选D。
7.回答下列问题:
(1)具有较高的熔点(高于1000℃),其化学键类型是 ,的相对分子质量大于,但其熔点只有200℃,原因是 。
(2)已知:K2O的熔点为770℃,的熔点为1275℃,二者的晶体类型均为 ,K2O的熔点低于的原因是 。
(3)已知氨(NH3,熔点:-77.8℃,沸点:-33.5℃),联氨(,熔点:2℃,沸点:113.5℃),解释其熔、沸点高低的主要原因: 。
(4)已知氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型。则两种晶体熔点较高的是 (填化学式),其理由是 。
(5)S位于周期表中第 族,该族元素氢化物中,比沸点高的原因是 ,比沸点高的原因是 。
(6)KF和的沸点分别为1500℃、-101℃,的沸点远低于KF的原因是 。
【答案】(1)① 离子键 ② 的化学键为共价键,属于分子晶体,以分子间作用力结合,所以熔点较低 (2)① 离子晶体 ② 的半径大于,的晶格能(或离子键的强度)小于,所以的熔点低于 (3)氨和联氨均为分子晶体,且都能形成分子间氢键,但联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键,故联氨熔、沸点高于氨 (4)① BN ② 二者均为共价晶体,而B原子半径小于Ga,得到键的键长小于键,键能更大 (5)① 第三周期第VIA ② 的相对分子质量比大,分子间作用力更强,破坏要消耗更多能量 ③ 分子间存在氢键作用,比中的分子间作用力更强,使的沸点更高 (6)KF为离子晶体,因为离子键的强度非常大,需要较高的能量才能破坏,所以沸点比较高;而为分子晶体,因为分子间作用力相对较弱,只需较低的能量就能破坏分子间作用力,所以沸点很低
【详解】(1)具有较高的熔点(高于1000℃),则为离子晶体,其化学键类型为:离子键;的相对分子质量大于,但其熔点只有200℃,可能的原因为:的化学键为共价键,属于分子晶体,以分子间作用力结合,所以熔点较低。
(2)的熔点为770℃,的熔点为1275℃,二者的晶体类型均为离子晶体,离子晶体的熔点取决于晶格能(或离子键的强度)且与离子的半径大小有关,则的熔点低于的原因为:的半径大于,的晶格能(或离子键的强度)小于,所以的熔点低于。
(3)氨和联氨均为分子晶体,且都能形成分子间氢键,但联氨分子间形成氢键的数目多于氨分子形成的氢键,故联氨熔、沸点高于氨。
(4)氮化硼与砷化镓属于同种晶体类型,则二者均为共价晶体,而B原子半径小于Ga,得到键的键长小于键,键能更大,故BN熔沸点高。
(5)S为16号元素,位于周期表的第三周期第VIA族,在该族元素氢化物中,比沸点高的原因是:两者均为分子晶体且结构相似,的相对分子质量比大,分子间作用力更强,破坏要消耗更多能量,所以沸点高;比沸点高的原因是:两者均为分子晶体且结构相似,但分子间存在氢键作用,比中的分子间作用力更强,使的沸点更高。
(6)KF和的沸点分别为1500℃、-101℃,则KF为离子晶体,因为离子键的强度非常大,需要较高的能量才能破坏,所以沸点比较高;而为分子晶体,因为分子间作用力相对较弱,只需较低的能量就能破坏分子间作用力,所以沸点很低;最后导致的沸点远低于KF。
8.完成下列问题。
(1)如图为干冰的晶胞结构示意图。
通过观察分析,每个CO2分子周围紧邻且等距离的CO2分子有 个,属于分子 (填密堆积或非密堆积), 有 种取向不同的CO2分子。
(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。
【答案】(1)① 12 ② 密堆积 ③ 4 (2)① 氢键 ② 范德华力 ③ 方向 ④ 4
【详解】(1)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;属于分子密堆积,在干冰晶胞中,位于顶角的CO2分子为一种取向,位于三对平行面的CO2分于分别为三种不同取向,所以有4种取向不同的CO2分子;
(2)在冰晶体中,水分子之间的主要作用力是氢键,还有范德华力,由于该主要作用力与共价键一样具有方向性性,故1个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
1.(2025·湖北·高考真题)下列关于物质性质或应用解释错误的是
选项
性质或应用
解释
A
石蜡油的流动性比水的差
石蜡油的分子间作用力比水的小
B
溶于水显碱性
可结合水中的质子
C
可以氧化
中O显正电性
D
石墨作为润滑剂
石墨层间靠范德华力维系
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【详解】A.石蜡油的成分主要是高碳烷烃,相对分子质量大,分子间作用力大,导致粘度大,因此石蜡油流动性比水小的原因是分子间作用力比水分子间作用力大,A错误;
B.NH3中N有一对孤电子,能与水提供的H+结合,从而释放OH-,因此NH3溶于水显碱性,B正确;
C.F的电负性大于O,OF2中F显负电性,O显正电性,H2O中O显负电性,H2O中O容易转移电子给OF2中O,因OF2可以氧化H2O,C正确;
D.石墨是层状结构,石墨层间靠范德华力维系,范德华力较弱,导致层与层之间容易滑动,故石墨具有润滑性,D正确;
答案选A。
2.(2024·贵州·高考真题)我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)]5[K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
A. 富勒烯C60是分子晶体
B. 图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C. 全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D. 锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
【答案】C
【详解】A.富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体,A正确;
B.由题图可知,中心K+周围有12个Au形成二十面体笼(每个面为三角形,上、中、下层分别有5、10、5个面),B正确;
C.全金属富勒烯不是碳元素的单质,因此其与富勒烯C60不能互为同素异形体,C错误;
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则根据元素位置与原子结构关系可知:其基态原子价层电子排布式是5s25p3,D正确;
故合理选项是C。
3.(2024·河北·高考真题)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 单质沸点: D. 电负性:
【答案】C
【分析】侯氏制碱法主反应的化学方程式为,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
【详解】A.一般原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:,故A错误;
B.同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:,故B错误;
C.、为分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,二者在常温下均为气体,在常温下为固体,则沸点:,故C正确;
D.同周期元素,从左往右电负性逐渐增大,同族元素,从上到下电负性逐渐减小,电负性:,故D错误;
故选C。
4.(25-26高二下·广东广州·期中)下表列出了卤素的氢化物(HX)、钠的卤化物(NaX)的熔点,下列说法不正确的是
HX
HF
HCl
HBr
HI
熔点/℃
-83.57
-114.18
-86.81
-50.79
NaX
NaF
NaCl
NaBr
NaI
熔点/℃
995
801
775
651
A. HCl、HBr、HI的熔点依次升高,因为分子间范德华力依次增大
B. HF的熔点高于HCl,因为固态HF分子之间存在氢键作用
C. NaX的熔点高于对应HX的熔点,因为Na的相对原子质量远高于H
D. NaX的熔点依次降低,与分子极性递减无关
【答案】C
【详解】A.HCl、HBr、HI为组成和结构相似的分子晶体,随着相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增强,熔点也依次升高,A正确;
B.HF分子间存在氢键,HCl分子间没有氢键,氢键的强度大于范德华力的强度,因此,HF的熔点高于HCl,是因为固态HF分子之间存在氢键作用,B正确;
C.NaX熔点高于HX是因NaX为离子晶体,存在强离子键,HX为分子晶体,存在较弱的分子间作用力,与Na的相对原子质量无关,C错误;
D.NaX熔点依次降低是因X-半径增大导致离子键减弱,NaX为离子晶体,无分子极性,故与分子极性递减无关,D正确;
故选C。
5.GaN、GaP、GaAs熔融状态均不导电,据此判断它们是 (填“共价”或“离子”)化合物。它们的晶体结构与金刚石相似,其熔点如下表所示,试分析GaN、GaP、GaAs的熔点依次降低的原因: 。
物质
GaN
GaP
GaAs
熔点/℃
1 700
1 480
1 238
【答案】① 共价 ② 它们均为共价晶体,由于N、P、As的原子半径依次增大,故Ga-N、Ga-P、Ga-As的键长依次增大,共价键越长,键能越小,熔点越低
【详解】GaN、GaP、GaAs熔融状态均不导电,说明它们中没有阴、阳离子,故据此判断它们是共价化合物,它们的晶体结构与金刚石相似,说明它们均为原子(共价)晶体,GaN、GaP、GaAs熔点分别为1700℃、1480℃、1238℃,且N、P、As原子半径增大,Ga-N 、Ga-P、Ga-As键长逐渐增大,键能逐渐减小,断裂化学键需要的能量依次减小,因此熔点依次降低;故答案为:共价;它们均为共价晶体,由于N、P、As的原子半径依次增大,故Ga-N、Ga-P、Ga-As的键长依次增大,共价键越长,键能越小,熔点越低。
6.晶体具有周期性的微观结构,表现出许多独特的性质,用于制造各种材料。
(1)干冰常用作制冷剂、人工降雨材料等。
①1个分子周围等距且最近的分子有 个。
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似,若顶点为、面心为,则铜金合金晶体中与原子数之比为是 。
③如图是冰的结构。下列事实能解释干冰的密度比冰大的是 (填字母序号)。
a.二氧化碳分子的质量大于水分子,而两种分子本身体积差异不大
b.干冰晶胞中二氧化碳分子堆积得更密集
c.水分子极性强,分子间作用力大
d.冰中氢键存在方向性,晶体有较大空隙,空间利用率低
(2)单晶硅等作为制造太阳能电池的材料已得到广泛应用。
①单晶硅中最小的环上有 个原子。
②单晶硅中含有 键。
(3)是一种碳的单质。
①1个晶胞中含有 个分子。
②世界上第一辆单分子“纳米小车”的四个轮子是,小车运行情况如图所示,从a处化学键的特点说明其运动原因: 。
(4)晶体与晶体结构相似。
①的熔点远高于,结合下表说明理由 。
晶体
离子间距
熔点
801
1960
②设阿伏加德罗常数的值为,距离最近的两个间距为,的摩尔质量为,则晶体的密度为 (列出计算式)。
③晶体普遍存在各种缺陷。某种晶体中存在如图所示的缺陷:当一个空缺,会有两个被两个所取代,但晶体仍呈电中性。经测定某氧化镍样品中与的离子数之比为,若该晶体的化学式为,则 。
【答案】(1)① 12 ② 1:3 ③ abd (2)① 6 ② 2 (3)① 4 ② a处通过σ单键相连,可以绕键轴旋转 (4)① NiO和NaCl晶体类型相同;Ni2+和O2-都是二价离子,Na+和Cl-都是一价离子;Ni2+和O2-间距比Na+和Cl-间距更小,NiO晶体中作用力更强 ② ③ 0.97
【详解】(1)①根据干冰结构,以1个顶点的二氧化碳分子为中心,则与之最近的二氧化碳分子位于相邻的3个面心上,将晶胞补全可知,顶点的二氧化碳分子被8个晶胞共用,每个面心的二氧化碳分子又被2个晶胞共用,则1个CO2分子周围等距且最近的CO2分子的个数为:=12;
②铜金合金的晶胞结构与干冰相似,若顶点为Au,则个数为:;面心为Cu,则个数为:;则铜金合金晶体中Au与Cu原子数之比为1:3;
③a.二氧化碳分子的质量大于水分子,则相同体积的二氧化碳分子质量比冰大,其密度也就比冰大,a正确;
b.干冰晶胞中二氧化碳分子堆积得更密集,则相同体积时二氧化碳分子个数多,质量大,其密度比冰大,b正确;
c.水分子极性强,分子间作用力大,只能证明熔沸点差异,不能证明密度大小,c错误;
d.冰中氢键存在方向性,晶体有较大空隙,空间利用率低,则相同体积时堆积的水分子个数少,质量小,则其密度比干冰要小,d正确;
故答案为:abd;
(2)①根据单晶硅的结构可知,每个Si原子连接4个Si原子,其结构和金刚石的结构相似,则最小的环中含有6个Si原子;
②单晶硅中每个Si原子连接4个Si原子,形成4个共价键,而每个共价键又被2个Si原子共用,则每个Si原子平均形成2个Si—Si键,则1mol单晶硅中含有2mol Si—Si键;
(3)①根据C60的晶胞结构可知,有8个C60位于顶点,有6个C60位于面心,则1个C60晶胞中含有的C60分子数为:=4;
②a处通过σ单键相连,其可以绕键轴进行旋转,因此单分子“纳米小车”的四个轮子可以通过旋转向前滚动;
(4)①NiO的熔点远高于NaCl的原因为:NiO和NaCl晶体类型相同,Ni2+和O2-都是二价离子,Na+和Cl-都是一价离子;Ni2+和O2-间距比Na+和Cl-间距更小,NiO晶体中作用力更强,熔点更高;
②由图可知,NaCl晶体中存在4个Na+和4个Cl-,则晶体中存在4个Ni2+和4个O2-,则晶胞质量为,距离最近的两个Ni2+位于顶点和面心,为面对角线的一半,间距为apm,则棱长为apm,则体积为(a×10-10cm)3,则晶胞密度==;
③根据某氧化镍样品中Ni3+与Ni2+的离子数之比为6:91,得到镍元素的平均化合价为:,而晶体仍呈电中性,根据该晶体的化学式为NixO,由化合物的化合价代数和为零有:,解得:x=0.97。
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