1、第二节分子晶体与共价晶体课后训练巩固提升一、基础巩固1.已知HCl的沸点为-85 ,则HI的沸点可能为()。A.-167 B.-87 C.-35 D.50 答案:C解析:氯化氢、碘化氢为结构相似的分子晶体,分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力有关,而两者的分子间作用力与相对分子质量成正比,碘化氢的相对分子质量大于氯化氢的相对分子质量,所以碘化氢的分子间作用力强于氯化氢的分子间作用力,碘化氢的熔、沸点高于氯化氢的熔、沸点,A、B项错误,常温下,碘化氢为气体,所以其沸点低于0 ,C项正确,D项错误。2.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、P4、C10H8B.PCl3
2、、CO2、H2SO4C.SO2、SiO2、P2O5D.CCl4、H2O、Na答案:B解析:P4(白磷)为单质,不是化合物,A项错误;SiO2为共价晶体,C项错误;Na是单质,D项错误。3.当碘升华时,下列各项不发生变化的是()。A.分子间距离B.分子间作用力C.聚集状态D.分子内共价键答案:D解析:碘升华时,分子间距离变大,A项不符合题意; 碘属于分子晶体,碘升华时需要克服分子间作用力,B项不符合题意;碘升华时,由固态变为气态,聚集状态变化,C项不符合题意;升华时碘分子中的化学键没有变化,即分子内共价键没有变化,D项符合题意。4.据报道,在 40 GPa 高压下,用激光加热到1 800 K,人
3、们成功制得了某种CO2 的晶体,其结构类似于SiO2的结构,下列有关推断中错误的是()。A.该晶体不可用作制冷剂B.该晶体硬度大,可用作耐磨材料C.该晶体有很高的熔点D.该晶体中每个碳原子形成 2 个碳氧双键答案:D解析:其结构类似于 SiO2的结构,说明此CO2 晶体属于共价晶体。共价晶体具有很高的熔点、沸点,故共价晶体CO2有很高的熔点、沸点,共价晶体CO2不可用作制冷剂,A、C项正确;共价晶体硬度大,所以共价晶体CO2的硬度大,可用作耐磨材料,B项正确;共价晶体CO2的结构类似SiO2,碳原子和氧原子间应为单键,1个C原子形成4个CO,D项错误。5.氮化碳的硬度比金刚石的大,其结构如图所
4、示。下列有关氮化碳的说法不正确的是()。A.氮化碳属于共价晶体B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价C.氮化碳的化学式为C3N4D.每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连答案:B解析:根据氮化碳的硬度比金刚石的大判断,可知氮化碳属于共价晶体,A项正确;氮的非金属性比碳的非金属性强,氮化碳中碳显+4价,氮显-3价,B项错误;晶体结构模型中虚线框出的部分(正方形)是晶体的最小结构单元,该正方体形顶点的原子被4个正方形共用,边上的原子被2个正方形共用,则其含有的碳原子数为4+4=3,氮原子数为4,故氮化碳的化学式为C3N4,C项正确;每个碳原子形成4个共价键,每个碳原子与4个氮原子相连;
5、每个氮原子形成3个共价键,每个氮原子与3个碳原子相连,D项正确。6.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是()。SiO2和SO3晶体硼和HClCO2和SO2晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮硫黄和碘A.B.C.D.答案:C解析:属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成,稀有气体为单原子分子,分子间不存在化学键。二、能力提升1.AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()。A.B.C.D.答案:B解析:从结构上看:构成晶体的结构
6、单元都是向外延伸和扩展的,不符合分子晶体的结构特点,而和的结构没有这种特点,不能再以化学键与其他原子结合,该结构可以看成一个分子,所以可能是分子晶体。2.(双选)二氧化硅晶体是空间立体网状结构,如图所示:下列关于二氧化硅晶体的说法中,正确的是()。A.1 mol SiO2晶体中SiO为2 molB.二氧化硅晶体的分子式是SiO2C.晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D.晶体中最小环上的原子数为12答案:CD解析:由二氧化硅晶体结构图可知,1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个SiO,1 mol SiO2含有1 mol硅原子,故1 mol SiO2晶体中含有的SiO为4 mol,A项错误
7、;每个硅原子周围连有4个氧原子,每个氧原子周围连有2个硅原子,Si、O原子个数比为12,化学式为SiO2,SiO2不是分子式,因为共价晶体中不存在分子,B项错误;经过上面分析可知,在SiO2晶体中,硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构,故C项正确;由结构图可以看出,晶体中最小环上的原子数为12,其中包括6个硅原子和6个氧原子,D项正确。3.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:-268.8B:-249.5C:-185.8D:-151.7第二组F2:-187.0Cl2:-33.6Br2:58.7I2:184.0第三组HF:19.4HCl
8、:-84.0HBr:-67.0HI:-35.3第四组H2O:100.0H2S:-60.2H2Se:-42.0H2Te:-1.8下列各项判断正确的是()。A.第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子中化学键的键能最大B.第三组与第四组相比较,化合物的稳定性顺序为HBrH2SeC.第三组物质溶于水后,溶液的酸性:HFHClHBrHID.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项错误;Se和Br同为第四周期元素,Br的非金属性较强,故化合物的稳定性顺序为HBrH2Se,B项正确; 第三组物质溶于水后,HF溶液的酸性最弱
9、,因为氢氟酸是弱酸,其他均为强酸,C项错误; 第一组物质是分子晶体,其构成粒子为分子,但是分子中不一定含有共价键,如稀有气体分子中无共价键,D项错误。4.二茂铁(C5H5)2Fe的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件,它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁熔点是173 (在100 时开始升华),沸点是249 ,不溶于水,易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是()。A.二茂铁属于分子晶体B.二茂铁属于极性分子C.已知:环戊二烯的结构式为,则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化D.二茂铁中一定含键答案:B解析:根据二茂铁熔点低,易升华,易溶于有机溶剂,可判断二茂铁为分子晶体,
10、A项正确。根据二茂铁易溶于苯、乙醚等非极性分子,不溶于水,可判断其属于非极性分子,B项错误。对环戊二烯分子中的碳原子进行编号,1号碳原子形成4个键,无孤电子对,杂化类型为sp3;2、3、4、5号碳原子均形成3个键,无孤电子对,杂化类型为sp2,因此仅有1个碳原子采取sp3杂化,C项正确。二茂铁中,碳原子没有达到饱和,存在碳碳双键,成键原子间只能形成一个键,另一个键必然形成键,D项正确。5.(1)在我国南海300500 m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。在常温、常压下它会分解成水和甲烷,因而得名。甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是(填字母)。A.甲烷晶胞
11、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.甲烷晶体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-的晶体结构如下图所示。水分子的空间结构是形,在酸性溶液中,水分子容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+),应用价层电子对互斥模型推测H3O+的形状为。实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJmol-1,而冰的融化热为5.0 kJmol-1,这说明。(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(),则x、y、z的大小关系是,其判断依据是
12、。答案:(1)BE(2)V三角锥形冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键(3)xzy水分子间可以形成氢键,H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量,故沸点:H2OH2SeH2S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,因此每个都被两个晶胞共用,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有38=12个。该晶胞中甲烷分子的个数为8+6=4。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)水分子中
13、O原子的价层电子对数为4,孤电子对数为2,所以水分子为V形。H3O+的价层电子对数为4,含有1对孤电子对,故H3O+为三角锥形。冰中氢键的作用能为18.5 kJmol-1,而冰的融化热为5.0 kJmol-1,说明冰融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。(3)水分子间存在氢键,H2Se与H2S分子间不存在氢键,但H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量,H2Se分子间的范德华力大于H2S分子间的范德华力。6.现有aA、bB、cC、dD、eE、gG六种短周期非金属元素,a+b=c,a+c=d,a+d=e,d+e=g,C、E、G的单质均有在中学常见的两种或多种同素异形体
14、,请回答下列问题:.(1)C、D、E元素的第一电离能由大到小的关系为。(用元素符号表示)(2)请比较C2A4、D2A4、G2A4三种化合物的沸点由高到低的顺序:。(用化学式表示)(3)某种分子式为C4D4E8的物质(该物质中同种原子的化学环境完全相同,不含碳碳双键)是一种威力极强的炸药,则可推知其结构简式为。.BG是一种耐磨材料,其结构与金刚石相似,下图为其晶体结构单元,它可由B的三溴化物和G的三溴化物在高温下和氢气的氛围中合成。(1)指出B的三溴化物中B的杂化方式为,G的三溴化物分子的结构为形。(2)写出合成BG的化学反应方程式为。(3)已知晶体中B与G原子的最近距离为a nm,则该晶体的密
15、度的表达式为 gcm-3。(不需化简)答案:.(1)NOC(2)N2H4P2H4C2H4(3).(1)sp2三角锥(2)BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr(3)解析:由题意可知:A、B、C、D、E、G分别是H、B、C、N、O、P元素。.(1)一般来说,非金属性越强,第一电离能越大,但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,则C、D、E元素的第一电离能由大到小的关系为NOC。(2)由于N2H4分子间存在氢键,沸点最高。而乙烯的相对分子质量小于P2H4的相对分子质量,所以C2A4、D2A4、G2A4三种化合物的沸点由高到低的顺序为N2H4P2H4C2H4。(3)由于该物质中同种原子的化学环境完全相同,不含碳碳双键,因此4个碳原子构成正四面体形,则其结构简式为。.(1)BBr3中B原子的价层电子对数是3,且不存在孤电子对,所以B的杂化方式为sp2。PBr3中P的价层电子对数是4,其中含有1对孤电子对,则分子的结构为三角锥形。(2)BP可由B的三溴化物和G的三溴化物在高温下和氢气的氛围中合成,则反应的化学方程式为BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr。(3)已知晶体中B与G原子的最近距离为a nm,因此体对角线长度是4a nm,则边长是a nm,体积是 cm3,则该晶体的密度= gcm-3。
