1、第1课时分子晶体记一记探一探一、分子晶体及其判断1非金属氢化物都属于分子晶体吗？非金属单质和非金属氧化物都属于分子晶体吗？提示非金属氢化物都属于分子晶体。但是非金属单质和非金属氧化物不都属于分子晶体，如C、Si、B、SiO2等属于原子晶体。2对于FeCl3属于离子晶体还是分子晶体，某化学兴趣小组有两种看法，一种认为是由金属与非金属形成的物质，所以是离子晶体，一种认为从电负性角度，应该是分子晶体。你能设计一个简单实验判断出FeCl3属于哪种晶体吗？提示分子晶体与离子晶体显著的差别是是否存在离子，而自由移动的离子可以导电。所以设计的实验为：将氯化铁熔化，做导电性实验，若导电为离子晶体，否则为分子晶
2、体。二、常见分子晶体及性质1二氧化碳、二硫化碳与水均为分子晶体，为何二硫化碳熔、沸点比二氧化碳高？为何水的熔沸点比二氧化碳高？ 提示二氧化碳、二硫化碳晶体中只存在范德华力，而范德华力主要与相对分子质量大小有关；而冰晶体中水分子间还存在氢键，所以熔沸点比二氧化碳高。2冰和干冰的结构分别为为何冰晶体中每个水分子周围最近的水分子只有4个，而干冰晶体中每个二氧化碳分子周围最近的二氧化碳分子有12个？提示分子晶体中如果分子间只存在范德华力，则一般采用分子密堆积方式。但是如果分子间存在氢键，因为氢键有方向性，所以每个分子周围最近的分子数目小于12。判一判判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)分子晶
3、体中，一定存在共价键和分子间作用力。()(2)酸性氧化物都属于分子晶体。()(3)分子晶体熔化时一定会破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键。()(4)有些分子晶体的水溶液能导电。()(5)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大。()(6)因水分子间存在着比分子间作用力更强的作用力氢键，故水分子较稳定。()(7)沸点：H2OH2SH2Se。()(8)分子晶体一定全部由非金属元素形成。()(9)分子晶体都采用分子密堆积，每个分子周围通常有12个紧邻的分子。()(10)水在4 时密度最大，是因为此时水分子间形成的氢键最多。()练一练1.下列物质呈固态时，一定属于分子晶体的是()A非金属
4、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为原子晶体。答案：C2下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是()ANH3、P4、C10H8 BPCl3、CO2、H2SO4CSO2、SiO2、P2O5 DCCl4、H2O、Na2O2解析：A中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是金属氧化物，不是分子晶体。答案：B3下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()A分子内均存在共价键B分子间一定存在范德华力C分子间一定存在氢键D其结构一定为分子密堆积解析：稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分
5、子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B项正确、C项错误；只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D项错误。答案：B4SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行的下列推测不正确的是()ASiCl4晶体是分子晶体B常温、常压下SiCl4是气体CSiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子DSiCl4中心原子杂化方式为sp3解析：由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体；影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作
6、用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4，所以SiCl4的分子间作用力更大一些，熔、沸点更高一些；CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。答案：B知识点一 分子晶体及其判断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：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/80171219068782沸点/1 4651 418230571 600根据这些数据分析，属于分子晶体的是()ANaCl、MgCl2、CaCl2 BAlCl3、SiCl4CNaCl、CaCl2
7、D全部解析：由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确，A、C、D三项错误。答案：B2下列性质符合分子晶体特点的是()熔点1 070 ，易溶于水，水溶液能导电熔点10.31 ，液态不导电，水溶液能导电能溶于CS2，熔点112.8 ，沸点444.6 熔点97.81 ，质软，导电，密度为0.97 gcm3A BC D解析：分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的，分子晶体具有低
8、熔点、易升华、硬度小等性质。熔点高，不是分子晶体的性质；能导电，不是分子晶体的性质，该处所述是金属钠的性质，故选。答案：B知识点二 常见的分子晶体3.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是()A干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子C干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华D干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子解析：干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；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和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用
9、率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。答案：A4干冰晶体是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各有1个CO2分子，在每个CO2周围距离为a(其中a为立方体棱长)的CO2有()A4个 B8个 C12个 D6个解析：在每个CO2周围距离为a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有4312个。答案：C综合考查5.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“”或“”)。CO2_CS2NH3_PH3O3_O2Ne_ArCH3CH2OH_CH3OHCO_N2(2)已知
10、AlCl3的熔点为190 (2.02105 Pa)，但它在180 即开始升华。请回答：AlCl3固体是_晶体。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_。解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，则晶体的熔、沸点越高，较容易比较六组物质熔、沸点的高低。(2)由AlCl3的熔点低以及在180 时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。答案：(1)(2)分子在熔融状态下，试验其是否导电
11、，若不导电是共价化合物，若导电是离子化合物6(1)如图为干冰的晶体结构示意图。通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有_个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为_pm。(2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是_，还有_，由于其主要作用力与共价键一样具有_性，故1个水分子周围只能有_个紧邻的水分子，这些水分子位于_的顶角。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率_(填“较大”或“较小”)，故冰的密度比水的密度要_(填“大”或“小”)。解析：(1)观察并分析干冰和冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列为面心立方堆积，离顶角的CO2分子
12、最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即a pm。每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2共有12个。(2)在冰晶体中，水分子间的主要作用力是氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率小，密度较小。答案：(1)12a(2)氢键范德华力方向4四面体较小小基础达标1.支持固态氨是分子晶体的事实是()A氮原子不能形成阳离子 B铵根离子不能单独存在C常温下氨是气态物质 D氨极易溶于水解析：分子晶体的熔点和沸点一般比较低，常温下有可能是气态，而其他晶体常温下不可能是气态。注意D不能选，因为离子晶体也有可能极易溶于水。答案：C2下列关于物质熔、沸点高低的比
13、较正确的是()AH2N2COBNH3AsH3PH3CCl2Br2I2DC(CH3)4(CH3)2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3解析：分子晶体的熔、沸点一般随相对分子质量的增大而升高，如果相对分子质量相同，极性分子的熔沸点高于非极性分子，所以熔、沸点：H2N2CO、Cl2Br2AsH3PH3，B项正确；相对分子质量相同的烷烃，其支链越多，熔、沸点越低，即熔、沸点：C(CH3)4(CH3)2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3，D项错误。答案：B3.甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是()A甲烷晶胞中的球只代表1个C原子B晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH
14、4分子C甲烷晶体熔化时需克服共价键D1个CH4晶胞中含有8个CH4分子解析：题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A项错误；由甲烷晶胞分析，位于晶胞的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个甲烷分子在晶胞的面上，因此每个都被2个晶胞共用，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3812，B项正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C项错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为864，D项错误。答案：B4BeCl2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Be
15、Br2高 D不与NaOH溶液反应解析：由题意知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，A正确；AlCl3水溶液中由于Al3水解而使溶液呈酸性，推知BeCl2溶液中Be2也会发生水解使溶液显酸性，B错误；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低，C错误；BeCl2的化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应，D错误。答案：A5如图是某无机化合物的二聚分子，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8电子的稳定结构。下
16、列说法不正确的是()A该化合物的化学式是Al2Cl6B该化合物是离子化合物，在熔融状态下能导电C该化合物在固态时所形成的晶体是分子晶体D该化合物中不存在离子键，也不含有非极性共价键解析：由A、B元素都在第三周期，并且所有原子最外层都达到8电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，B项错误，C项正确；该化合物中不含离子键，只含极性共价键，D项正确。答案：B6常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8会转化为S6、S4、S2等，当蒸气温度达到750 时主要以S2形式存在，下列说法正确的是()AS8转化为S6、S4、S2属于物理变化B不论哪种硫分
17、子，完全燃烧时都生成SO2C单质硫为原子晶体D把硫单质在空气中加热到750 即得S2解析：S8、S6、S4、S2属于不同的分子，它们之间的转化为化学变化；常温条件下单质硫为分子晶体；硫单质在空气中加热到750 时被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。 答案：B7AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是()A B C D解析：、构成的晶体为一维、二维或三维空间结构，且在空间中微粒通过化学键连接，故它们不可能是分子晶体；而、都不能再以化学键与其他原子结合，故可能为分子晶体。答案：C8由解放军总装备部军事医学院研究所研制的小分子团水，解决了医务人员工作时的如厕难题。新型
18、小分子团水具有饮用量少、渗透力强、生物利用率高、在人体内储存时间长、排放量少的特点。一次饮用125 mL小分子团水，可维持人体6小时正常需水量。下列关于小分子团水的说法正确的是()A水分子的化学性质改变B水分子中的氢氧键缩短C水分子间的作用力减小D水分子间结构、物理性质改变解析：小分子团水仍是以分子为基本单位组成的聚集体，所以分子结构并没有改变，分子中的氢氧键并没有缩短，化学性质更不会改变。它改变的是分子间的结构，分子间作用力增强，物理性质改变。答案：D9如图为某晶体中分子间形成氢键的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子。下列有关说法正确的是()A该晶体具有空间网状结构，所以不是分子晶体B
19、1 mol该晶体中含有46.021023个氢键C该晶体受热熔化时，水分子之间的空隙将增大D该晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构解析：由图可知该晶体是晶体冰(H2O)，属于分子晶体。晶体中每个水分子与另外四个水分子形成4个氢键，每个氢键为两个H2O所共有，因此，平均每个H2O相当于形成2个氢键，即1 mol晶体冰中含有2 mol氢键，也就是26.021023个氢键。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却和共价键一样具有方向性，从而1个水分子与另外4个水分子形成了四面体结构。这种结构存在较大空隙，空间利用率不高，当晶体受热熔化时，热运动使冰的结构解体，水分子间的空隙变小，密度增大。答
20、案：D10.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如图所示，下列说法正确的是()AC60摩尔质量是720BC60与苯互为同素异形体C在C60晶胞中有14个C60分子D每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个答案：D11卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。试回答下列问题：(1)如图是部分卤素单质和XX型卤素互化物的熔点与其相对分子质量的关系图。它们的熔点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是_。(2)卤素互化物可发生的反应：H2OBrCl=HBrOHCl、 KBrBrCl=KClBr2写出KI与
21、IBr反应的化学方程式：_。若要验证反应能否发生，请你设计一个简单的实验：_。(3)试推测ICl的熔点所处的最小范围_。解析：(1)卤素单质及XX型卤素互化物都是双原子分子，组成和结构相似，其相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。(2)主要考查学生运用信息、模拟信息的能力，KIIBr=KBrI2。欲验证反应能否发生，实际上是证明是否有I2生成，检验I2生成的方法是向混合物中滴加几滴淀粉溶液，若变蓝，则反应能发生，否则，反应不能发生。(3)依据图像给出的信息，随着相对分子质量的增加，熔点逐渐升高，计算ICl的相对分子质量，最小范围介于Br2和IBr的熔点之间。答案：(1)相对分子质量越大
22、，分子间的作用力越强(2)KIIBr=KBrI2向反应物混合液中滴加几滴淀粉溶液，若变蓝，证明能反应，否则不能反应(3)介于Br2的熔点和IBr的熔点之间12氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。请回答下列问题：(1)砷原子核外电子排布式为_。(2)K3Fe(CN)6晶体中Fe3与CN之间的键型为_，该化学键能够形成的原因是_。(3)已知：CH4SiH4NH3PH3沸点(K)101.7161.2239.7185.4分解温度(K)8737731 073713.2分析上表中四种物质的相关数据，请回答：CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是_。
23、CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是_。综合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时_先液化。(4)磷酸分子结构式如图()，磷酸晶体中分子间的作用力除了范德华力，还存在_，三聚磷酸可视为三个磷酸分子之间脱去两个水分子的产物，其结构式为_。解析：(1)砷原子核外33个电子分4层排布，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。(2)Fe3具有空轨道，CN有孤对电子，二者以配位键结合。(3)CH4与SiH4的结构相似，液态的CH4、SiH4汽化时克服的只有分子间作用力，而相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的沸点越高，所以S
24、iH4的沸点高于CH4，但NH3分子间还存在氢键，而PH3分子间只存在分子间作用力，所以NH3的沸点高于PH3。CH4、SiH4、NH3、PH3物质的稳定性与共价键强弱有关，非金属性越强，与H化合能力越强，生成的化学键的键能也越大，其分子也越稳定。由于HF分子间存在氢键，分子和分子间更易结合在一起，所以它优先液化。(4)磷酸分子中含有“OH”键，故分子间可形成氢键；三聚磷酸形成过程中共失去2分子水，不同磷酸的磷通过氧原子连接起来。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(2)配位键CN能提供孤对电子，Fe3能接受孤对电子(或Fe3有空轨道)(3)结构相似时，相对分子质量越
25、大，分子间作用力越大，因此SiH4沸点高于CH4；NH3分子间还存在氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3CH键键能大于SiH键，因此CH4分解温度高于SiH4；NH键键能大于PH键，因此NH3分解温度高于PH3HF(4)氢键13.(1)德国和美国科学家制出了由20个碳原子构成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。C20分子共有_个正五边形，共有_个共价键，C20晶体属于_晶体。(2)目前科学家拟合成一种“二重结构”的球形物质，即把足球形C60分子容纳在足球形Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合。下列关于这种物质的叙述不正确的是_(填序号)。A该
26、物质是一种新型化合物B该物质是两种单质组成的混合物C该晶体属于分子晶体D该物质具有极高的熔、沸点解析：(1)根据“由20个碳原子构成的空心笼状分子”可判断该物质一定是分子晶体。根据其结构可知每个碳原子形成3个CC键，每个共价键被2个碳原子共用，所以含有的共价键数是30。因为每个共价键被2个正五边形共用，所以平均每个正五边形含有的共价键数是2.5，故C20分子共有12个正五边形。(2)该物质是一种“二重结构”的球形物质，碳原子和硅原子间形成共价键，因此它是一种新型化合物，故A项正确、B项错误；该晶体是由分子构成的，属于分子晶体，熔、沸点较低，故C项正确，D项错误。答案：(1)1230分子(2)B
27、D能力达标14.正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如下图)。下列有关说法正确的是 ()A正硼酸晶体属于原子晶体BH3BO3分子的稳定性与氢键有关C分子中硼原子符合8电子稳定结构D含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键解析：A项，正硼酸属于分子晶体；B项，H3BO3分子稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间的氢键无关；C项，分子中的硼原子不符合8电子稳定结构；D项，中的3个氢均形成氢键。答案：D15HgCl2的稀溶液可用作手术刀的消毒剂，已知HgCl2的熔点是277 ，熔融状态的HgCl2不能导电，HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，则下列关
28、于HgCl2的叙述中正确的是()HgCl2属于共价化合物HgCl2属于离子化合物HgCl2属于非电解质HgCl2属于弱电解质A BC D解析：HgCl2熔点低，熔融状态不导电，说明它属于共价化合物。HgCl2的稀溶液有弱的导电能力，说明在水分子作用下能够发生微弱电离，故HgCl2属于弱电解质。答案：B16水分子间存在一种“氢键”的作用，彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。(1)水分子的立体结构是_，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有_，1 mol 冰中有_mol“氢键”。(2)水蒸气中常含有部
29、分(H2O)2，要确定(H2O)2的存在，可采用的方法是_。A把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产生氢气的体积B把1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量C该水蒸气冷凝后，测水的 pHD该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比(3)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为_。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是_。(4)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ/mol)。已知冰的升华热是 51 kJ/mol，则冰晶体中每个氢键的能量是_kJ/mol。(5)实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJmol1，而冰的熔化热为5.0 kJmol1，这说明_。答案：(1)V形(或角形)孤电子对2(2)AB(3)H2OH2OH3OOH双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用(4)20(5)冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，也说明液态水中仍存在氢键
