课件32张PPT。课件34张PPT。 课时训练14 分子晶体
1.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晶体是单原子分子,是原子间通过范德华力结合成晶体,不存在化学键,A错。分子间作用力包括范德华力和氢键,前者存在于所有分子晶体中,氢键只存在于某些特定的分子间或分子内,B正确,C错。只存在范德华力的分子晶体才是分子密堆积的方式,D错。
答案:B
2.下列氢化物中不属于分子晶体的是( )
A.NaH B.H2O C.CH4 D.HCl
解析:所有非金属的氢化物均为分子晶体,H2O、CH4、HCl为分子晶体,NaH是由Na+和H-构成的离子化合物,其晶体不属于分子晶体。
答案:A
3.下列物质,按沸点降低顺序排列的一组是( )
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
解析:A、C中HF和H2O分子间含有氢键,沸点反常;对结构相似的物质,B中沸点随相对分子质量的增加而增大;D中沸点依次降低。
答案:D
4.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出如下推断:①SiCl4晶体是分子晶体;②常温、常压下SiCl4是液体;③SiCl4的分子是由极性键形成的分子;④SiCl4熔点高于CCl4。其中正确的是( )
A.只有① B.只有①②
C.只有②③ D.全部
解析:由于SiCl4与CCl4结构相似,因此在性质上也具有相似性,所以SiCl4在常温常压下是液态,是由极性键构成的非极性分子晶体。同时由于SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量,因此其范德华力强,晶体的熔点高于CCl4。
答案:D
5.水的沸点是100 ℃,硫化氢的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7 ℃,引起这种差异的主要原因是( )
A.范德华力 B.共价键
C.氢键 D.相对分子质量
解析:水分子间可以形成氢键,从而使该物质的熔、沸点升高。
答案:C
6.据报道,科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60,试推测下列有关N60的说法正确的是( )
A.N60易溶于水
B.N60是一种分子晶体,有较高的熔点和硬度
C.N60的熔点高于N2
D.N60的稳定性比N2强
解析:C60是一种单质,属于分子晶体,而N60类似于C60,所以N60也是单质,属于分子晶体,即具有分子晶体的一些性质,如硬度较小、熔沸点较低。分子晶体相对分子质量越大,熔沸点越高。单质一般是非极性分子,难溶于水这种极性溶剂,因此A、B项错误,C项正确。N2分子以N≡N结合,N60分子中只存在N—N,而N≡N比N—N牢固得多,所以D项错误。
答案:C
7.HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似,在HF分子晶体中,与F原子距离最近的HF分子有几个( )
A.3 B.4
C.5 D.12
解析:根据HF分子晶体与冰结构相似可知,每个HF分子周围有4个HF分子与之最近,构成正四面体,故B项正确。
答案:B
8.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:
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
190
-68
782
沸点/℃
1 465
1 418
230
57
1 600
根据这些数据分析,它们认为属于分子晶体的是( )
A.NaCl、MgCl2、CaCl2
B.AlCl3、SiCl4
C.NaCl、CaCl2
D.全部
解析:由于由分子构成的晶体,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,所以B项正确,A、C、D三项错误。
答案:B
9.中学教材上介绍的干冰晶体是一种立方面心结构,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12个。
答案:C
10.(1)比较下列化合物熔沸点的高低(填“>”或“<”)。
①CO2 SO2?
②NH3 PH3?
③O3 O2?
④Ne Ar?
⑤CH3CH2OH CH3OH?
⑥CO N2?
(2)已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.202×105 Pa),但它在180 ℃即开始升华。请回答:
①AlCl3固体是 晶体。?
②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,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)①< ②> ③> ④< ⑤> ⑥>
(2)①分子 ②在熔融状态下,验证其是否导电,若不导电是共价化合物
11.自从英国化学家巴特列(N.Bartlett)首次合成了第一种稀有气体的化合物XePtF6以来,人们又相继发现了氙的一系列化合物,如XeF2、XeF4等。巴特列为开拓稀有气体化学作出了历史性贡献。
(1)请根据XeF4的结构示意图(图1)判断这个分子是极性分子还是非极性分子? 。?
(2)XeF2晶体是一种无色晶体,图2为它的晶胞结构图。XeF2晶体属于哪种类型的晶体? 。?
图1 图2
解析:由其结构示意图可知,XeF4是非极性分子,XeF2是分子晶体。
答案:(1)非极性分子 (2)分子晶体
12.Ⅰ.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、6,且都含有18个电子,B、C是由两种元素的原子组成,且分子中两种原子的个数比均为1∶2。D是一种有毒的有机物。
(1)组成A分子的原子的元素符号是 。?
(2)从B分子的立体结构判断,该分子属于 分子(填“极性”或“非极性”)。?
(3)C分子中都包含 个σ键, 个π键。?
(4)D的熔、沸点比C2H6的熔、沸点高,其主要原因是(需指明D是何物质): 。?
Ⅱ.CO的结构可表示为,N2的结构可表示为。
(5)下表是两者的键能数据:(单位:kJ·mol-1)
A—B
CO
357.7
798.9
1 071.9
N2
154.8
418.4
941.7
结合数据说明CO比N2活泼的原因: 。?
Ⅲ.Fe、Co、Ni、Cu等金属能形成配合物与这些金属原子的电子层结构有关。
(6)基态Ni原子的核外电子排布式为 ,基态Cu原子的价电子排布式为 。?
(7)Fe(CO)5常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)5晶体属于 (填晶体类型)。?
解析:(1)18个电子的单原子分子是氩。(2)B是由两种元素的3原子构成的含有18个电子的分子,则B是H2S,是极性分子。(3)C是由两种元素的6原子构成的含有18个电子的分子,原子个数比为1∶2,则C是N2H4,N原子采取sp3杂化,分子内有5个σ键,无π键。(4)D是由6原子构成的含有18个电子有毒的有机物,应是甲醇。CH3OH分子之间能形成氢键,因此熔、沸点比C2H6的熔、沸点高。(5)CO分子中的一个π键的键能=1 071.9 kJ·mol-1-798.9 kJ·mol-1=273 kJ·mol-1。N2分子内的一个π键的键能=941.7 kJ·mol-1-418.4 kJ·mol-1=523.3 kJ·mol-1,键能越大越稳定,CO分子中的π键比N2更容易断裂,所以CO比N2活泼。(6)基态Ni原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2,基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1。(7)Fe(CO)5熔、沸点低,易溶于非极性溶剂,是分子晶体。
答案:Ⅰ.(1)Ar (2)极性 (3)5 0 (4)D是CH3OH,分子之间能形成氢键
Ⅱ.(5)CO中断裂1 mol π键需吸收能量273 kJ,N2中断裂1 mol π键需吸收能量523.3 kJ,所以CO分子中的π键比N2分子中的π键更容易发生反应
Ⅲ.(6)1s22s22p63s23p63d84s2 3d104s1 (7)分子晶体
课时训练15 原子晶体
1.下列晶体中不属于原子晶体的是( )
A.干冰 B.金刚砂
C.金刚石 D.水晶
答案:A
2.下列晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是( )
A.SO2与SiO2 B.CO2与H2O2
C.金刚石与HCl D.CCl4与SiC
解析:题目中所给八种物质属分子晶体的是SO2、CO2、H2O2、HCl、CCl4,属原子晶体的是SiO2、金刚石、SiC,只有B项符合。
答案:B
3.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是( )
A.原子晶体硬度通常比分子晶体大
B.原子晶体的熔沸点较高
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沸点高,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(CO2)是分子晶体,D错。
答案:D
4.碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构。其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是( )
A.熔点从高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.熔点从高到低的顺序是:金刚石>晶体硅>碳化硅
C.三种晶体中的基本单元都是正四面体结构
D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体
解析:依题意,金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体,且都应有类似金刚石的正四面体结构单元。因键长由长到短的顺序是Si—Si>Si—C>C—C(这可由原子半径来推断),则键能为C—C>Si—C>Si—Si,所以破坏这些键时所需能量依次降低,从而熔点依次降低。上述三种原子晶体中晶体硅是半导体,具有一定的导电性。
答案:AC
5.下列说法正确的是( )
A.在含4 mol Si—O键的二氧化硅晶体中,氧原子的数目为4NA
B.金刚石晶体中,碳原子数与C—C键数之比为1∶2
C.30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子
D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体
解析:在二氧化硅晶体中,每个硅原子形成4个Si—O键,故含有4 mol Si—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol,即含有2NA个氧原子,A项错误;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个C—C键,故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C键,因此碳原子数与C—C键数之比为1∶2,B项正确;二氧化硅晶体中不存在分子,C项错误;氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的,属于分子晶体,D项错误。
答案:B
6.最近,美国LawreceLiremore国家实验室(LLNL)的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2的原子晶体说法正确的是( )
A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体
B.在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C.CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质
D.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2个C原子相结合
解析:同素异形体的研究对象是单质;CO2的晶体类型的转变已生成了新物质,故为化学变化;CO2的不同晶体具有不同的物理性质;CO2晶体类似于SiO2晶体,属原子晶体,每个C原子结合4个O原子,每个O原子结合2个C原子。
答案:D
7.下列各组物质中,熔点由高到低的是( )
A.H2O、H2S、H2Se
B.GeH4、SiH4、CH4
C.CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3
D.晶体硅、碳化硅、金刚石
解析:A项中的H2O分子之间能形成氢键,H2O的熔点比另外两种高;H2S、H2Se中H2Se的相对分子质量更大,分子间作用力大,H2Se的熔点比H2S高,A错误。B项中三种物质是组成和结构相似的分子晶体,GeH4、SiH4、CH4相对分子质量依次减小,分子间作用力依次减小,熔点依次降低,B正确。C项也是组成和结构相似的分子晶体,但相对分子质量依次增大,因此熔点升高,C错误。D项是结构相似的原子晶体,键长Si—Si>Si—C>C—C,键能Si—Si答案:B
8.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的原子晶体。在立方体中,若一碳原子位于立方体中心,则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如下图中的小立方体)。
请问,图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少,它们分别位于大立方体的什么位置( )
A.12,大立方体的12条棱的中点
B.8,大立方体的8个顶角
C.6,大立方体的6个面的中心
D.14,大立方体的8个顶角和6个面的中心
解析:与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点,共12个。如图所示:
答案:A
9.某原子晶体A,其空间结构中的一部分如图所示。A与某物质B反应生成C,其实质是在每个A—A键中插入一个B原子,则C的化学式为( )
A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5
解析:由于处于中心的A原子实际结合的B原子为×4=2,故C的化学式为AB2(如图)。
答案:C
10.科学家发现C60分子由60个碳原子构成,它的形状像足球(图丙),含有键,因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管,是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子(图丁),图甲、图乙分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。
(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体,它们在物理性质上存在较大的差异,其原因是 。?
(2)同条件下,足球烯、石墨分别和气体单质F2反应时,化学性质活泼性的比较为足球烯比石墨 (填“活泼”“一样活泼”或“更不活泼”),理由是 ?
。?
(3)由图中石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中,每个正六边形平均所占有的C原子数与C—C键数之比为 。?
(4)在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有 个碳原子 (填数字),每个碳原子上的任两个C—C键的夹角都是 (填角度)。?
(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广,除较经济的制氢方法尚未完全解决外,还需解决H2的贮存问题,上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是 。?
答案:(1)碳原子排列方式不同
(2)活泼 足球烯含有键容易加成
(3)2∶3
(4)6 109°28'(或109.5°)
(5)碳纳米管
11.金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构,在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答下列问题。
(1)金刚砂属于 晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点 。?
(2)在金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合 个碳原子,键角是 。?
(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环,其中最小的环上有 个硅原子。?
解析:根据题意可知金刚砂属于原子晶体,由于Si—C键的键长大于C—C键的键长,故Si—C键的键能小,金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。硅原子与碳原子交替以共价单键相结合,且Si、C原子都形成四个单键,故一个碳原子周围结合4个硅原子,同时一个硅原子周围结合4个碳原子。由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列,故键角为109°28'。类比金刚石中最小的原子环中有6个碳,则在金刚砂中,最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。
答案:(1)原子 低 (2)4 109°28' (3)3
12.X、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R是长周期元素。X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全充满电子。
请回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)
(1)R的基态原子的电子排布式为 。?
(2)X、Y、Z三种元素第一电离能从大到小顺序为 。?
(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):
①该分子中两个Y原子之间的键型组合正确的是 。?
A.仅1个σ键
B.1个σ键和2个π键
C.1个σ键和1个π键
D.仅2个σ键
②该分子中Y原子的杂化方式是 。?
(4)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如下图所示,有关该晶体的说法正确的是 。?
A.该晶体属于分子晶体
B.此晶体的硬度比金刚石还大
C.晶体的化学式是X3Y4
D.晶体熔化时共价键被破坏,没有克服范德华力和氢键
解析:由题意可知X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,Q为氟元素,R为Cu元素。
(1)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。
(3)由N2F2的两种结构可知,其结构式为
和
两个N原子以双键形式成键,存在1个σ键和1个π键,C项正确;N原子以sp2杂化。
(4)观察图形可发现与C原子相连的有4个N原子,与N原子相连的有3个C原子,形成了空间立体网状结构可知该晶体为原子晶体,化学式为C4N3(或N3C4),晶体熔化时,化学键被破坏,故A项错误,C、D二项正确。对原子晶体而言键长越短,其硬度越大,由于C—C键长大于C—N键的键长,故B项正确。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)N>O>C (3)①C ②sp2
(4)B、C、D
