高二化学物质结构与性质课时作业18332 分子晶体Word格式文档下载.docx

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A．非金属单质B．非金属氧化物

C．含氧酸D．金属氧化物

[解析]　非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；

而金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。

故C正确。

4．BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似。

由此可推测BeCl2（　　）

A．熔融态不导电B．水溶液呈中性

C．熔点比BeBr2高D．不与NaOH溶液反应

[答案]　A

[解析]　由题知BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；

对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因此BeCl2的熔点比BeBr2的低；

BeCl2化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应；

AlCl3水溶液中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性质。

5．下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是（　　）

A．Cl2＞I2

B．SiCl4＞CCl4

C．PH3＞NH3

D．C（CH3）4＞CH3CH2CH2CH2CH3

[解析]　NH3分子间存在氢键，分子间作用力大，PH3分子间不存在氢键，分子间作用力弱，NH3的熔点高于PH3，C不正确；

A、B、D选项中均无氢键，且固态时都为分子晶体，物质结构相似，相对分子质量大的熔点高，故A不正确，B正确；

相对分子质量相同的烷烃同分异构体，支链越多，熔点越低，故D不正确。

6．下列说法中，正确的是（　　）

A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂

B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高

C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高

D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定

[解析]　A项，冰为分子晶体，融化时破坏的是分子间作用力，故A项错误；

B项，原子晶体熔点的高低取决于共价键的强弱，共价键越强，熔点越高，故B项正确；

分子晶体熔、沸点的高低取决于分子间作用力的大小，而共价键的强弱决定了分子的稳定性，共价键越强物质越稳定，故C、D两项错误。

7．根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是（　　）

AlCl3

SiCl4

晶体硼

金刚石

晶体硅

熔点/℃

190

－60

2300

3550

1410

沸点/℃

183

57

2550

4827

2355

A.SiCl4是分子晶体

B．晶体硼是原子晶体

C．AlCl3是分子晶体，加热能升华

D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱

[答案]　D

[解析]　SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C项正确；

晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B项正确；

碳原子的半径比硅的原子半径小，金刚石中的C—C键键长比晶体硅中的Si—Si键键长短，金刚石中的C—C键键能比晶体硅中的Si—Si键键能大，金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强，D项错误。

8.中学教材上介绍的干冰晶体是立方面心结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离

a（其中a为立方体棱长）的CO2有（　　）

A．4个B．8个C．12个D．6个

[解析]　如图在每个CO2周围距离

a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有8×

（3×

）＝12个。

9．在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。

则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是（　　）

A．sp，范德华力B．sp2，范德华力

C．sp2，氢键D．sp3，氢键

[解析]　石墨晶体中C原子为sp2杂化，层与层之间以范德华力结合，硼酸[B（OH）3]分子中，B原子也为sp2杂化，但由于B（OH）3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。

[能力提升]

10．下表数据是对应物质的熔点：

物质

AlF3

1291

BCl3

－107

NCl3

－40

（1）BCl3分子构型为平面三角形，则BCl3分子为______（填“极性”或“非极性”，下同）分子，其分子中的共价键类型为________键。

（2）BF3的熔点比BCl3________（填“高”、“低”或“无法确定”）；

下列化学用语中，能正确表示BF3分子的是________（填字母）。

（3）氯化铝是________（填“离子”或“共价”）化合物，AlCl3属于________（填“强”或“弱”）电解质，它的晶体类型为________，AlCl3________（填“难”或“易”）溶于苯。

（4）设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。

你设计的实验是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）AlCl3在177.8℃时升华，气态或熔融态以Al2Cl6形式存在，则可推知Al2Cl6在固态属于________晶体，Al2Cl6中Al原子的杂化方式为________，Al2Cl6中不存在的化学键是________（填序号）。

a．共价键b．配位键

c．σ键d．π键

[答案]　

（1）非极性　极性　

（2）低　bd　（3）共价　强　分子晶体　难　（4）在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合物　（5）分子　sp3　d

11．请回答下列问题：

（1）下列物质变化，只与范德华力有关的是________。

a．干冰熔化b．乙酸汽化

c．石英熔融d．

溶于水

e．碘溶于四氯化碳

（2）FeCl3常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。

据此判断FeCl3的晶体类型为__________。

（3）某石蕊分子结构如下图所示：

①石蕊分子所含元素中，基态原子2p轨道有两个成单电子的是________（填元素符号）；

由其中两种元素形成的三角锥构型的一价阳离子是________（填化学式）；

②该石蕊易溶解于水，分析可能的原因是_______________________________________

（4）已知：

①Cu2＋的核外电子排布式为__________；

②X难溶于水、易溶于有机溶剂，其晶体类型为______；

③M中所含元素的电负性由大到小顺序为__________，N原子以________轨道与O原子形成σ键。

④上述反应中断裂和生成的化学键有________（填序号）。

a．离子键　　　　b．配位键　　　　c．金属键

d．范德华力　　　e．共价键

（5）白磷（P4）是磷的一种单质，它属于分子晶体，其晶胞结构如下图。

已知该晶体的密度为ρg·

cm－3，晶胞的边长为acm，则阿伏加德罗常数为________mol－1（用含ρ、a的式子表示）。

[答案]　

（1）ae　

（2）分子晶体　（3）①C、O　CH

、H3O＋

②该石蕊分子中含有—OH和—NH2，均能与H2O形成氢键；

由结构知，该分子为极性分子，根据相似相溶原理，易溶于水　（4）①1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9　②分子晶体　③O>

N>

C>

H　sp2杂化　④be

（5）

[解析]　

（1）干冰熔化只破坏分子间作用力；

乙酸汽化破坏分子间作用力和分子间氢键；

石英熔融破坏共价键；

分子间不存在氢键，溶于水破坏范德华力，与水分子间形成氢键；

碘溶于四氯化碳只破坏范德华力，故只有a、e符合要求。

（2）FeCl3熔、沸点不高，且易升华，易溶于水，故知FeCl3为分子晶体。

（3）①2p轨道有两个成单电子的原子价电子排布式为2s22p2、2s22p4，故为C和O元素。

C和H形成CH

，H和O形成H3O＋，N和H形成NH

，其中CH

和H3O＋为三角锥形，NH

为正四面体形。

②从与H2O能否形成氢键及“相似相溶”两个角度解答。

（4）②由X难溶于水易溶于有机溶剂可知其为分子晶体。

③分子中N原子形成3个σ键和1个π键，故N原子杂化类型为sp2杂化；

同周期由左→右元素电负性增大，电负性O>

C，H与非金属元素C化合物中表现出正价可推知电负性C>

H。

④该反应中断苯环上—OH的O—H键，形成Cu←O配位键。

故选b、e。

（5）每个白磷晶胞中含有P4个数为8×

＋6×

＝4，每个晶胞质量为4×

，体积为a3cm3，故

＝ρg·

cm－3，NA＝

mol－1。

12．在我国南海300～500m海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。

请回答下列问题：

（1）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是__________（填字母序号）。

A．甲烷晶胞中的球只代表一个C原子

B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子

C．CH4熔化时需克服共价键

D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子

E．CH4是非极性分子

（2）水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。

其中冰Ⅶ的晶体结构如下图所示。

①水分子的空间构型是________形，水分子能与H＋形成配位键，其原因是在氧原子上有______，应用价电子对互斥理论推测H3O＋的形状为________。

②上述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1mol水形成_____mol氢键。

③实验测得冰中氢键的作用能为18.5kJ·

mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·

mol－1，这说明________________________________________________________________________

④冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似。

每个冰晶胞平均占有________个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似的原因是________________________________________________________________________

（3）氨气极易溶于水的原因之一是与氢键有关。

请判断：

NH3溶于水后，形成的NH3·

H2O的合理结构是________（填字母）。

a　　　　　　　　　　b

[答案]　

（1）BE

（2）①V　孤对电子　三角锥形　②4　2

③冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键　④8　水中的O原子和金刚石中的C原子都为sp3杂化，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性　（3）b

[解析]　

（1）CH4是分子晶体，熔化时克服范德华力。

晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个C原子。

以该甲烷晶胞分析，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个而这3个甲烷分子在面上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×

8×

＝12（个）。

甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为8×

＝4（个）。

CH4分子为正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，结构对称，CH4是非极性分子。

（2）①水分子中O原子的价电子对数＝

＝4，孤对电子数为2，所以水分子为V形分子，H2O分子能与H＋形成配位键，其原因是在O原子上有孤对电子，H＋有空轨道。

H3O＋价电子对数

＝4，含有1对孤对电子，故H3O＋为三角锥形。

②观察图示晶体结构可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子间形成1个氢键，故1mol水可形成4mol×

0.5＝2mol氢键。

③冰中氢键的作用能为18.5kJ·

mol－1，而冰熔化热为5.0kJ·

mol－1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键。

④每个冰晶胞平均含有水分子数为4＋6×

＋8×

＝8。

H2O分子中的O原子中形成2个σ键，并含有2个孤对电子，金刚石中每个C原子含有4个σ键且没有孤对电子，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子只可以与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似。

（3）由电离方程式NH3·

H2ONH

＋OH－，可知b图符合NH3·

H2O的结构。

[拓展探究]

13．决定物质性质的重要因素是物质结构。

（1）下图是石墨的结构，其晶体中存在的作用力有________（填序号）。

A．σ键　B．π键　C．氢键　D．配位键　E．范德华力　F．金属键　G．离子键

（2）碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠________结合在一起。

（3）氮化硼（BN）晶体有多种相结构。

六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。

立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。

它们的晶体结构如图所示。

①基态硼原子的电子排布式为_________________________________________________。

②关于这两种晶体的说法，正确的是________（填序号）。

a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大

b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软

c．两种晶体中的B—N键均为共价键

d．两种晶体均为分子晶体

③六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为______________，其结构与石墨相似却不导电，原因是___________________________________________________。

④立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为____________。

该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现。

根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是______________________________________________。

⑤NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼钠米管的原料之一。

1molNH4BF4含有____________mol配位键。

[答案]　

（1）ABEF　

（2）sp2　范德华力

（3）①1s22s22p1　②bc　③平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子　④sp3　高温、高压　⑤2

[解析]　

（1）石墨晶体是介于原子晶体、金属晶体、分子晶体之间的一种特殊晶体，含有金属键，层与层之间存在范德华力，层内存在共价键。

在石墨晶体中同层的每一个碳原子与相邻的三个碳原子以σ键结合；

每个碳原子有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面，形成了大π键，因此石墨晶体中既存在σ键又存在π键。

（2）根据碳纳米管结构与石墨类似，可得[答案]。

（3）①B的原子序数为5，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。

②立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有σ键和π键无关，与晶体的结构有关，即立方相氮化硼晶体为原子晶体，硬度较大，a错误；

六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，根据石墨晶体可知其层和层之间是靠范德华力结合的，故其作用力小，质地较软，b正确；

B和N都是非金属元素，两种晶体中的B—N键都是共价键，c正确；

六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，属于混合键型晶体，立方相氮化硼晶体为原子晶体，d错误。

③六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，同一层上的原子在同一平面内，根据六方相氮化硼晶体的晶胞结构可知，1个B原子与3个N原子相连，故为平面三角形结构；

由于B最外层有3个电子都参与了成键，层与层之间没有自由移动的电子，故不导电。

④立方相氮化硼晶体的结构与金刚石相似，故B原子为sp3杂化；

该晶体存在地下约300km的古地壳中，因此制备需要的条件是高温、高压。

⑤NH

中有1个配位键，BF

中有1个配位键，故1molNH4BF4含有2mol配位键。