2023春高中化学选择性必修2 （苏教2019）专题3第四单元　分子间作用力　分子晶体 第2课时　分子晶体　混合型晶体 课时练（含答案）

第2课时　分子晶体　混合型晶体
题组一　分子晶体性质及常见结构
1．下列有关分子晶体的叙述正确的是(　　)
A．分子内均存在共价键
B．非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体
C．分子晶体中一定存在氢键
D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
2．下列性质符合分子晶体的是(　　)
A．熔点是1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点是10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
C．不能溶于水，熔点是1 723 ℃，沸点是2 230 ℃
D．熔点是97.81 ℃，质软、导电，密度是0.97 g·cm－3
3.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。其中如图所示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(　　)
A．该物质的分子式为S4N4
B．该物质具有很大的硬度
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
4.冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．冰晶胞内水分子间以共价键结合
B．每个冰晶胞平均含有4个水分子
C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种
D．冰变成水，氢键部分被破坏
5.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单位，C60晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．C60的摩尔质量是720
B．C60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且等距离的C60分子有12个
6．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．正硼酸晶体属于共价晶体
B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构
D．含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键
题组二　混合型晶体
7．中科院的科学家已研制出一种高性能超级电容器电极材料——氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料可用作电动车的“超强电池”：充电只需7秒钟，即可续航35公里。下面有关石墨晶体的说法不正确的是(　　)
A．石墨晶体内既有共价键又有分子间作用力
B．石墨晶体熔、沸点很高，硬度很大
C．石墨晶体内每个六边形平均含完整碳原子2个
D．石墨晶体中，每个C原子连接3个六元环
8．石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，其结构如图。有关说法正确的是(　　)
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
题组三　晶体类型的比较
9．下列晶体的分类正确的一组是(　　)
选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体
A CaC2 石墨 Ar Hg
B 玻璃 金刚石 CH3CH2OH Ag
C CH3COONa SiC Mg
D Ba(OH)2 Si C60 NaH
10.下列数据是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－170 2 073 920 801 1 291 190 －51 1 723
据此做出的下列判断错误的是(　　)
A．铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
11．下表所列物质晶体类型全部正确的一组是(　　)
　　　　晶体类型 选项　　 共价晶体 离子晶体 分子晶体
A 氮化硅 磷酸 单质硫
B 单晶硅 碳酸氢铵 水银
C 金刚石 烧碱 冰
D 铁 尿素 冰醋酸
12.科学家艾哈迈德·泽维尔使“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”成为可能。泽维尔研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距在10～15 (埃，1 ＝1×10－10 m)，呈现离子键；当两核靠近约2.8 时，呈现共价键。根据泽维尔的研究成果能得出的结论是(　　)
A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物
B．共价键和离子键没有明显的界限
C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键
D．离子晶体可能含有共价键
13．如图是某无机化合物的二聚分子结构示意图，该分子中A、B两种元素都是第3周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构。下列说法不正确的是(　　)
A．该物质的化学式是Al2Cl6
B．该物质是离子化合物，在熔融状态下能导电
C．该物质在固态时所形成的晶体是分子晶体
D．该物质中不存在离子键，也不含有非极性键
14．下列关于微粒间作用力与晶体的说法不正确的是(　　)
A．某物质呈固体时不导电，熔融状态下能导电，则该物质一定是离子晶体
B．H2O和CCl4的晶体类型相同，且每个原子的最外层都达到8电子稳定结构
C．F2、Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高，是因为分子间作用力逐渐增大
D．干冰溶于水中，既有分子间作用力的破坏，也有共价键的断裂
15．观察C60分子结构和晶胞示意图(如图所示)，回答下列问题：
(1)一个C60分子中含有σ键的个数为______个。与每个C60分子距离最近且相等的C60分子有______个，其距离为____________________ cm(列出计算式即可)。
(2)C60晶体中，C60和C60之间的作用力属于______________________(填“离子键”“共价键”或“分子间作用力”)。
16．(1)苯胺()的晶体类型是__________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。
(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有______个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接____个六元环，六元环中最多有______个C原子在同一平面。
17．据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。
已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合3个N原子而形成8电子稳定结构；
②N—N键的键能为167 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
(1)N60分子组成的晶体为__________晶体，其熔、沸点比N2__________(填“高”或“低”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)1 mol N60分解成N2时__________(填“吸收”或“放出”)的热量是_____________ kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol－1)，表明稳定性：N60__________(填“>”“<”或“＝”)N2。
(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：____________________________________________
________________________________________________________________________。
第2课时　分子晶体　混合型晶体
1．D　[稀有气体分子内无化学键，A项错误；非金属氧化物中的SiO2为共价晶体，B项错误；分子晶体中不一定存在氢键，如CO2晶体，C项错误；分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能存在氢键，所以分子晶体熔化时一定破坏了范德华力，D项正确。]
2．B
3．A　[根据分子结构可知，该物质的分子式为S4N4，选项A正确；该物质形成的晶体是分子晶体，分子晶体的硬度一般较小，熔、沸点一般较低，选项B、C错误；由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，该物质是化合物，不是单质，选项D错误。]
4．D　[冰晶胞内水分子间以氢键结合，氢键不是化学键，故A错误；由冰晶胞的结构可知，根据均摊法计算，每个冰晶胞平均含有4＋8×＋6×＝8个水分子，故B错误；水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不是化学键，故C错误；冰变成液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，故D正确。]
5．D
6．D　[A项，正硼酸属于分子晶体；B项，H3BO3分子的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。]
7．B　[石墨晶体是混合型晶体，在层内存在共价键，在层之间有分子间作用力，A项正确；由于石墨晶体的层内原子之间以共价键结合，所以石墨的熔、沸点很高，但是由于层与层之间以微弱的分子间作用力结合，所以其硬度很小，B项错误；石墨晶体内每个碳原子属于三个六边形，所以每个六边形平均含完整碳原子数是6×＝2，C项正确；石墨晶体中，每个C原子与三个碳原子形成共价键，键角是120°，因此连接3个六元环，D项正确。]
8．D　[碳形成的晶体有多种，如石墨、金刚石、C60等，金刚石为共价晶体，C60为分子晶体，故A错误；石墨烯中只含有C—C键，为非极性共价键，故B错误；石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故C错误；石墨烯具有石墨的性质，具有导电性，故D正确。]
9．C　[石墨属于混合型晶体，故A不符合题意；玻璃是混合物，不是纯净物，不属于离子晶体，故B不符合题意；CH3COONa是由醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体，碳化硅是由碳原子和硅原子组成的共价晶体，属于有机物，属于分子晶体，镁是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体，故C符合题意；NaH是钠离子和氢负离子形成的离子晶体，不属于金属晶体，故D不符合题意。]
10．B　[由表中数据分析，氧化铝和氟化铝的熔点很高，两者不是分子晶体，故A正确；表中氯化铝、氯化硼和干冰的熔点都较低，是分子晶体，故B错误；碳和硅同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和共价晶体，故C正确；钠和铝不同族，但对应的氧化物都为离子晶体，说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，故D正确。]
11．C　[A项，磷酸的构成微粒是分子，属于分子晶体；C项，金刚石的构成微粒是原子，属于共价晶体，烧碱的构成微粒是阴、阳离子，属于离子晶体，冰的构成微粒是分子，属于分子晶体；D项，铁的构成微粒是金属阳离子和自由电子，属于金属晶体，尿素的构成微粒是分子，属于分子晶体。]
12．B　[NaI是离子化合物，如改变离子的核间距，可能为共价化合物，但为纯净物，不是混合物，故A错误；当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距在10～15 ，呈现离子键，当两核靠近约2.8 时，呈现共价键，由此可知共价键和离子键没有严格的界限，但NaL晶体中不存在既有离子键，又有共价键的情形，故B正确、C错误；NaOH晶体中就有离子键和共价键，但不是泽维尔的研究成果，故D错误。]
13．B　[由A、B元素都在第3周期，并且所有原子最外层都达到8电子稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因该物质是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，该物质是共价化合物，在熔融状态下不导电，B项错误、C项正确；该物质中不含离子键，只含极性键和配位键，D项正确。]
14．B　[离子化合物固态时不导电，熔融状态下能导电，故A正确；水中的氢原子达到2电子稳定结构，故B不正确；结构相似且不含氢键的分子晶体相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的沸点越高，故C正确；干冰变为CO2气体破坏了分子间作用力，二氧化碳与水反应生成碳酸，共价键发生了断裂，故D正确。]
15．(1)90　12　×1.42×10－7　(2)分子间作用力
解析　(1)根据C60分子结构可知，每个碳原子形成3个σ键，每个σ键被2个碳原子共用，因此，一个C60分子中σ键数目为60×1.5＝90。由C60晶胞示意图可知，与每个C60分子距离最近且相等的C60分子有12个，其距离为晶胞面对角线的一半。(2)C60晶体中，C60和C60之间的作用力属于分子间作用力。
16．(1)分子晶体　苯胺分子之间存在氢键
(2)分子　(3)①3　2　②12　4
解析　(1)大多数有机物都是分子晶体，除了一部分有机酸盐和有机碱盐是离子晶体。苯胺中存在电负性较强的N，可以形成氢键，因此苯胺比甲苯的熔、沸点高。
(3)①每个C原子参与形成3个六元环，每个碳原子对六元环的贡献为，则每个六元环占有6×＝2个C原子。②每个C原子周围形成4个共价键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4×3＝12个六元环；根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。
17．(1)分子　 高　N60、N2均为分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大　(2)放出　13 230　<　(3)高能炸药(或火箭推进剂)
解析　(1)N60晶体的构成微粒为分子，所以属于分子晶体；N60和N2都是分子晶体， N60的相对分子质量大于N2 ，所以N60的熔、沸点比N2高。
(2)每个N原子均以氮氮单键结合三个氮原子，每个氮氮单键被2个氮原子共用，每个氮原子有1.5个氮氮单键，1个N60分子的结构中含有60×1.5＝90个N—N键，则1 mol N60的总键能为167 kJ·mol－1×90 mol＝15 030 kJ，生成30 mol N≡N键的键能为942 kJ·mol－1×30 mol＝28 260 kJ，则反应放出的能量为28 260 kJ－15 030 kJ＝13 230 kJ,1 mol N60分解成N2时放出热量13 230 kJ，N60能量高，所以稳定性：N60(3)N60分解为N2时释放大量的能量，可用作高能炸药和火箭推进剂等。