1、第2节 分子晶体与原子晶体A级基础巩固练一、选择题1下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是(D)A原子晶体硬度通常比分子晶体大B原子晶体的熔点较高C分子晶体中有的水溶液能导电D金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体解析：由于原子晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故原子晶体比分子晶体的熔点高，硬度大；有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如H2SO4、HCl；D选项中的干冰(固态CO2)是分子晶体，D错误。2下列有关物质结构和性质的叙述正确的是(D)A水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键B水蒸气、水、冰中都含氢键C分子晶体中，共价键键能越大，其熔
2、、沸点越高D分子晶体中一定存在分子间作用力，可能有共价键解析：本题考查的是分子间作用力与氢键的存在。水是一种稳定的化合物，因为水分子内OH共价键牢固；水蒸气中水以单个的H2O分子形式存在，不存在氢键；分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力的大小有关，与共价键的强弱无关；分子晶体中也有无共价键的，如稀有气体的晶体。故正确答案为D。3我们可以将SiO2的晶体结构想象为：在晶体硅的SiSi键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是(D)A石英晶体中每个Si原子通过SiO极性键与4个O原子作用B每个O原子通过SiO极性键与2个Si原子作用C石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为12，
3、可用“SiO2”来表示石英的组成D在晶体中存在石英分子，故能叫分子式解析：晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点；SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为12，“SiO2”仅表示石英的组成，没有单个的SiO2分子。4如图是冰的晶胞示意图，冰以此为单位向空间延伸，则冰中的每个水分子含有氢键(A)A2个B4个C8个D12个解析：每个水分子含有两对孤电子对，可以分别与另外两个水分子形成2个氢键；每个水分子含有两个氢原子，也可以分别与另外两个水分子形成2个氢键；不过每个氢键
4、都为两个水分子所共有，因而每个水分子含有氢键为42个。5根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是(B)A熔点为2 700 ，导电性好，延展性强B无色晶体，熔点为3 550 ，不导电，质硬，难溶于水和无机溶剂C无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ，熔化时能导电D熔点为56.6 ，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电解析：因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，使原子晶体硬度大，熔点高；B项符合原子晶体的特征。6X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中硬度最大的原子晶体。下列叙述错误的是(D)AWX4是沼气的主要成分B固态X2Y是分
5、子晶体CZW是原子晶体DZY2的水溶液俗称“水玻璃”解析：氢原子的核外只有一个电子，X为氢元素；地壳中含量前两位的元素是氧、硅，故Y和Z分别是氧和硅；金刚石是自然界中硬度最大的物质，W元素是碳元素。CH4是沼气的主要成分，A项正确；H2O形成的晶体为分子晶体，B项正确；SiC结构与金刚石相似，属于原子晶体，C项正确；水玻璃是Na2SiO3的水溶液，D项错误。7我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是(B)A碳、氮原子构成平面结构
6、的晶体B碳氮键比金刚石中的碳碳键更短C氮原子电子数比碳原子电子数多D碳、氮的单质的化学性质均不活泼解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，所以A选项是错误的。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。二、非选择题8在40 GPa高压下，用激光器加热到1 800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下
7、列说法正确的是_。CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体在一定条件下，CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与两个C原子相结合原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂原子晶体干冰有很高的熔点原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol CO键解析：该题应从SiO2的结构和性质来判断。同素异形体的研究对象是单质，错；CO2晶体类型的转变有旧键断裂和新键的形成，故为化学变化，错；CO2的不同晶体具有不同的物理性质，CO2原子
8、晶体类似于SiO2晶体，每个C原子结合4个O原子、每个O原子结合2个C原子，错、对；原子晶体难升华，错；原子晶体具有很高的熔点、硬度大，对、错；CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的化学性质，对；CO2原子晶体类似于SiO2晶体，每个C原子结合4个O原子，每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol CO键，对。9(1)如图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有_12_个与之紧邻且等距离的CO2分子。在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为_镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成_，反应的化学方程式是_2MgCO22MgOC_。(2
9、)下列三种晶体CO2，CS2，SiO2的熔点由高到低的顺序是_(用序号填空)，其原因是_SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2_。解析：(1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，与坐标原点上的CO2分子最近的CO2分子是每一个晶胞的面心上的，其距离是晶胞棱长的，每个CO2分子周围共有12个这样的CO2分子。(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化
10、时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只是克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。B级能力提升练一、选择题1目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球形”的C60熔进“足球形”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是(C)A是一种新型化合物B晶体属于分子晶体C是两种单质组成的混合物D相对分子质量为2 400解析：根据题意可知硅原子与碳原子之间形成了SiC键，因此形成的是一种新的化合物而不是混合物，故A正确，C错误；因为题意中明确提到“二
11、重构造”的球形分子，说明所形成的为分子晶体，且分子式为Si60C60，所以相对分子质量为2 400。故B、D皆正确。2.现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是(B)A该物质的分子式为SNB该物质的分子中既有极性键又有非极性键C该物质具有很高的熔、沸点D该物质与化合物S2N2互为同素异形体解析：题中图示表示是一种分子(不是晶胞)，故该化合物为分子晶体，分子式为S4N4。从分子结构图上可知，分子中存在NS极性键和SS非极性键。3目前，世界上已合成了几百种有机超导体，TCNQ就是其中之一。TCNQ的分子结构如下图所示。下
12、列关于TCNQ的说法中错误的是(B)A分子中所有的氮原子在同一平面内B属于原子晶体C化学式为C12H4N4D该物质难溶于水解析：在C=C键中，C原子的杂化轨道为sp2杂化轨道，在CN键中C原子的杂化轨道为sp杂化轨道，sp2杂化轨道为平面三角形，sp杂化轨道为直线形，故TCNQ分子中所有的原子都在同一平面内，当然分子中所有的氮原子都在同一平面内，A正确；题干中讲TCNQ是分子，所以它所形成的晶体为分子晶体，B不正确；由分子结构知其化学式为C12H4N4，C正确；TCNQ分子的对称性很好，是非极性分子，难溶于极性溶剂水中，D正确。4下列物质的熔点均按从高到低的次序排列，其中是由于键能由大到小的是
13、(B)A钠、干冰B金刚石、晶体硅C碘化氢、溴化氢D二氧化硅、二氧化碳解析：干冰为分子晶体，熔点较低，是由于分子间作用力弱，而不是因为键能小，A错误；晶体硅、金刚石都为原子晶体，原子半径CHBr，而键能：HBrHI，C错误；二氧化碳是分子晶体，其分子间作用力小，不是由键能引起的熔点低，D错误。5如图为冰晶体的结构模型，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)A冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体B冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体C水分子间通过HO键形成冰晶体D冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大解析：B项，冰晶体属于分子晶体；C项，水分子间通过氢键形成晶体；D项，冰融化
14、，氢键部分断裂，空隙减小。6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点，记录如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/80171219068782根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是(B)ANaCl、MgCl2、CaCl2BAlCl3、SiCl4CNaCl、CaCl2D全部解析：分子晶体中，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，故分子晶体的熔点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔点均很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔点较低，应为分子晶体，所以B项正确。7石墨烯是从石墨材料中剥离出来、
15、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体(结构如图)。有关说法正确的是(D)A固态时，碳的各种单质的晶体类型相同B石墨烯中含有极性共价键C从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键D石墨烯具有导电性解析：碳形成的晶体有多种，如石墨、金刚石、C60等，其中金刚石为原子晶体，C60为分子晶体，A错误；石墨烯中只含有CC键，为非极性共价键，B错误；石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离出石墨烯需要破坏分子间作用力，C错误；石墨烯具有石墨的性质，具有导电性，D正确。8钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育，再经打磨，能放射出闪烁的光芒。钻石就是经过打磨的金刚石，已知金刚石的网状结构如图所示
16、，由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中，其中最小的环上所含碳原子数及每个碳原子上任意两个CC键间的夹角是(D)A6个120B5个108C4个10928D6个10928解析：根据金刚石的晶体结构特点可知，最小环上碳原子数为6个，每个碳原子与相连的4个碳原子形成小的正四面体，因而任意两个CC键夹角为10928。二、非选择题9水分子间存在一种“氢键”的作用(作用力介于范德华力与化学键之间)，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)1 mol 冰中有_2_mol “氢键”。(2)水蒸气中常含有部分(H2O)2，要确定
17、(H2O)2的存在，可采用的方法是_AB_。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_H2OH2OH3OOH_。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_双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用_。(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，则冰晶体中氢键的能量是_20_kJ/mol。