专题3第四单元　分子间作用力　分子晶体 课时2　分子晶体 课后练 （含解析）

课时2　分子晶体
1. (2022·高邮第一中学期末) 氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料，硬度是石英玻璃的4倍。一种制备AlON的反应为CO2＋AlCl3＋NH3AlON＋CO＋3HCl。下列说法正确的是(　　)
2. 下列属于分子晶体性质的是(　　)
A. 组成晶体的微粒是离子
B. 能溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃
C. 熔点为1 400 ℃，可作半导体材料，难溶于水
D. 熔点高，硬度大
3. (2020·吕叔湘中学诊断考试)下列各物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是(　　)
A. CH4>SiH4>GeH4>SnH4
B. KCl>NaCl>MgCl2>MgO
C. Rb>K>Na>Li
D. 金刚石>Si>钠
4. 某研究所合成了一种球形分子，其分子式为C60Si60，结构中含有C60和Si60。下列对该分子的叙述正确的是(　　)
A. 形成的晶体属于分子晶体
B. 分子中Si60被包裹在C60里面
C. 其摩尔质量为2 400
D. 熔点高、硬度大
5. (2021·吉林白山质检)下列化学式能真实表示物质分子组成的是(　　)
A. NaOH　 B. SO3
C. CsCl　 D. SiO2
6. 下列有关分子晶体的说法正确的是(　　)
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
7. (2021·礼嘉中学阶段调研)下列关于晶体的说法正确的组合是(　　)
①所有分子晶体中都存在共价键　②在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子　③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低　④离子晶体中只有离子键　⑤SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合　⑥晶体中分子间作用力越大，分子越稳定　⑦氯化钠熔化时离子键被破坏　⑧含有共价键的晶体熔、沸点都比较高，因为熔化时需要破坏共价键
A. ①②⑤ B. ③⑤⑦
C. ⑤⑥⑧ D. ④⑦⑧
8. (2021·苏大附中月考)下列事实与氢键无关的是(　　)
A. H2O比H2S稳定
B. 冰的密度比液态水的密度小
C. 乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3－O—CH3)难溶于水
D. 液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在
9. 下列叙述正确的是(　　)
A. 熔、沸点由高到低的顺序：AsH3>PH3>NH3
B. 熔、沸点由高到低的顺序：硅>金刚石>NaCl>I2
C. 某物质熔点 1 067 ℃，易溶于水，其水溶液和熔融态均能导电，其晶体一定为离子晶体
D. 硫黄与金刚石晶体熔化时，所克服的微粒间相互作用力相同
10. 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，他们认为属于分子晶体的是(　　)
A. NaCl、MgCl2、CaCl2
B. AlCl3、SiCl4
C. NaCl、CaCl2
D. 全部
11. 以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是(　　)
A. 18 g冰(图1)中含O—H键数目为2NA
B. 28 g晶体硅(图2)中含有Si—Si键数目为2NA
C. 44 g干冰(图3)中含有NA个晶胞结构单元
D. 石墨烯(图4)是碳原子单层片状新材料，12 g石墨烯中含C—C键数目为1.5NA
12. 在我国南海300～500 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。请回答下列问题：
(1) 甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列有关说法正确的是________(填字母)。　
A. 甲烷晶胞中的球只代表一个C原子
B. 晶胞中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子
C. CH4熔化时需克服共价键
D. 1个CH4晶胞中含有8个CH4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Ⅶ的晶体结构如下图所示。
①在酸性溶液中，水分子容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)，水分子能与H＋形成配位键，其原因是在氧原子上有____________。
②上述冰晶体中每个水分子与周围________个水分子以氢键结合，该晶体中1 mol水形成________mol氢键。
③实验测得冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3) 氨气极易溶于水的原因之一是与氢键有关。请判断：NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是________(填字母)。
　
(4) 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____________________________________
__________________________________________________________________。
13. (2021·礼嘉中学阶段调研)下图为几种晶体或晶胞的结构示意图。
请回答下列问题：
(1) 这些晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是______________________________________________________________________。
(2) 冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3) NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同，NaCl晶体的硬度________ (填“大于”或“小于”)MgO晶体的硬度，原因是 _______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4) 每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶胞中每个Ca2＋周围距离最近且相等的Cl－有________个。
课时2　分子晶体
1. A　解析：CO2的结构式为O===C===O，每个双键中有1个σ键与1个π键，则CO2分子中σ键与π键之比为1∶1，A正确；氮氧化铝(AlON)高硬度，硬度是石英玻璃的4倍，则AlON为共价晶体，B错误；NH3极易溶于水是因为氨气分子与水分子之间存在氢键，C错误； HCl为共价化合物，电子式为H，D错误。
2. B　解析：分子晶体的组成微粒是分子，A错误；分子晶体的熔、沸点低，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，B正确；分子晶体的熔、沸点低，晶体在固态和熔融状态时均不导电，C错误；分子晶体的熔、沸点低，硬度小，D错误。
3. D　解析：分子结构相似，且都为分子晶体，分子的相对分子质量越大，分子之间作用力越大，熔点越高，则CH4＜SiH4＜GeH4< SnH4，A错误；离子晶体的晶格能大小取决于离子半径的大小和电荷的因素，离子半径越小，电荷越多，晶格能越大，离子晶体的熔点越高，则KCl＜NaCl＜MgCl2＜MgO，B错误；碱金属从上到下，原子半径逐渐增大，金属键键能逐渐减小，金属晶体的熔点逐渐降低，则Rb＜K＜Na＜Li，C错误；金刚石和晶体硅均为共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的键能，而共价键的键能与键长成反比，晶体硅中的Si—Si键的键长比金刚石中C—C键键长长，所以熔点金刚石＞Si，Na的熔点较低，则熔点：金刚石＞Si＞钠，D正确。
4. A　解析：球形分子的分子式为C60Si60，其结构中含有C60和Si60，该物质的晶体是由C60分子和Si60分子构成的，属于分子晶体，A正确；Si原子的半径大于C原子，所以Si—Si键的键长比C—C键长，分子中Si60包裹着C60，B错误；摩尔质量的单位为g·mol－1，C错误；C60Si60属于分子晶体，熔点低、硬度小，D错误。
5. B　解析：化学式能真实表示物质分子组成，说明该物质形成的晶体类型应该是分子晶体，A、C是离子晶体，D是共价晶体，不存在分子，故选B。
6. B　解析：稀有气体组成的晶体中，其分子内不存在任何化学键，A错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，所有的分子晶体中都存在范德华力，但只有部分分子晶体的分子间存在氢键，B正确，C错误；存在氢键的分子晶体不采取分子密堆积的方式，D错误。
7. B　解析：稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键，①错误；金属晶体中有阳离子，但没有阴离子，②错误；金刚石、SiC形成共价晶体，NaF、NaCl形成离子晶体，H2O、H2S形成分子晶体，金刚石的熔点比SiC高，NaF的熔点比NaCl高，H2O分子间能形成氢键，熔点比H2S高，所以晶体的熔点依次降低，③正确；离子晶体中一定有离子键，可能有共价键，④错误；Si的最外层电子数为4，能形成4个共价键，所以SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合，⑤正确；晶体中分子间作用力越大，熔、沸点越高，但不影响分子的稳定性，⑥错误；氯化钠熔化时，离子键被破坏，转化为自由移动的Na＋、Cl－，⑦正确；离子晶体熔化时不需要破坏共价键，所以含有共价键的晶体熔、沸点不一定高，⑧错误；③⑤⑦正确，答案选B。
8. A　解析：H2O比H2S稳定是由于H2O中的O—H键比H2S中的S—H键的键能更大，与氢键无关，A符合题意；由于水结冰的过程中形成的分子间氢键数目增多，且氢键有方向性，导致空间利用率减小，故冰的密度比液态水的密度小，与氢键有关，B不符合题意；乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水，是由于乙醇能与水分子形成分子间氢键，而甲醚(CH3—O—CH3)不能，与氢键有关，C不符合题意；由于液态氟化氢中存在分子间氢键，故液态氢氟酸能够形成三聚氟化氢(HF)3分子，与氢键有关，D不符合题意。
9. C　解析：NH3分子间有氢键，AsH3、PH3的组成和结构相似，由于AsH3的相对分子质量高于PH3，AsH3的熔沸点高于PH3，熔、沸点由高到低的顺序：NH3>AsH3>PH3，A错误；熔、沸点：共价晶体>离子晶体>分子晶体，共价晶体中共价键的键长越短，键能越大，熔、沸点越大，所以熔、沸点由高到低的顺序：金刚石>硅> NaCl>I2，B错误；熔融态能导电，则可能是离子晶体或金属晶体，该物质熔点 1 067 ℃，易溶于水，其水溶液能导电，则不可能为金属晶体，故其晶体一定为离子晶体，C正确；硫黄属于分子晶体，金刚石属于共价晶体，故晶体熔化时，前者克服的是分子间作用力，后者克服的是共价键，D错误。
10. B　解析：由分子构成的晶体，分子与分子之间靠分子间作用力聚集在一起，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，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B正确，A、C、D错误。
11. C　解析：一个水分子中有2个H—O，则18 g即1 mol冰中含O—H键数目为2NA，A正确；28 g晶体硅中含有1 mol硅原子，晶体硅中每个硅原子形成的共价键为×4＝2，则1 mol晶体硅中含有Si—Si键数目为2NA，B正确；一个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44 g干冰即1 mol中晶胞结构单元数小于NA个，C错误；石墨烯中每个碳原子周围有3个C—C键，所以每个碳原子实际拥有1.5个C—C键，则12 g石墨烯即1 mol中含C—C键数目为1.5NA，D正确。
12. (1) B
(2) ①孤电子对　②4　2　③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) b
(4) x>z>y　水分子间可以形成氢键，H2Se的相对分子质量大于H2S，故沸点：H2O>H2Se>H2S
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，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×＝12(个)。甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为8×＋6×＝4(个)。(2) ①H2O分子能与H＋形成配位键，其原因是在O原子上有孤电子对，H＋有空轨道。②观察图示晶体结构可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子间形成1个氢键，故1 mol水可形成4 mol×＝2 mol 氢键。③冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－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) 由电离方程式NH3·H2O NH＋OH－，可知b图符合NH3·H2O的结构。
(4) 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相对分子质量，H2Se分子间范德华力大于H2S分子间范德华力。
13. (1) 金刚石晶体
(2) 金刚石、MgO、CaCl2、冰、干冰
(3) 小于　在MgO、NaCl晶体中，离子半径：r(Mg2＋)(4)　4　8
解析：(1) 冰、干冰属于分子晶体，分子间以分子间作用力结合；金刚石为共价晶体，原子间通过共价键结合；Cu属于金属晶体，金属阳离子与自由电子间以金属键结合；MgO、CaCl2属于离子晶体，阴阳离子间通过离子键结合，所以这些晶体中只有金刚石的微粒间时通过共价键结合的。(2) 一般情况下，微粒间的作用力：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，在上述物质中，金刚石为共价晶体，则其熔点最高；MgO、CaCl2为离子晶体，则其熔点低于金刚石，由于离子半径：镁离子小于钙离子，氧离子小于氯离子，离子半径越小，离子所带电荷越多，则离子键越强，断键所需的能量越大，物质熔点越高，所以熔点：MgO＞CaCl2；冰、干冰均属于分子晶体，分子间以分子间作用力相结合，由于水分子中含有氢键，二氧化碳中只含分子间作用力，所以熔点：冰＞干冰，综上所述，以上五种物质的熔点高低：金刚石＞MgO＞CaCl2＞冰＞干冰。(3) NaCl、MgO晶体中，离子半径：镁离子＜钠离子，氧离子＜氯离子；且NaCl晶体中所带电荷数小于MgO晶体中所带电荷数，所以NaCl晶体的硬度小于MgO晶体。(4) 每个Cu晶胞中所含由的Cu原子个数为8×＋6×＝4；CaCl2晶体中，每个钙离子周围距离最近且相等的氯离子构成正方体形结构，所以每个钙离子周围距离最近且相等的氯离子有8个。