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3.2 第1课时 分子晶体 同步练习题
一、选择题(本题共有15小题,每小题4分,共60分,每小题只有一个正确选项)
1. 下列性质符合分子晶体特点的是( )
①熔点1070℃,易溶于水,水溶液能导电
②熔点10.31℃,液态不导电,水溶液能导电
③能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃
④熔点97.81℃,质软,导电,密度为0.97g·cm-3
A.①④ B.②③ C.①② D.②④
2. 下列物质呈固态时,一定属于分子晶体的是( )
A.非金属单质 B.非金属氧化物
C.含氧酸 D.金属氧化物
3. 下列说法中,错误的是( )
A.只含分子的晶体一定是分子晶体
B.碘晶体升华时破坏了共价键
C.几乎所有的酸都属于分子晶体
D.稀有气体中只含原子,但稀有气体的晶体属于分子晶体
4. 下列说法中,正确的是( )
A.冰融化时,分子中的H—O键发生断裂
B.有些分子间不仅存在范德华力,还可能存在氢键
C.分子晶体中,共价键能越大,该分子晶体的熔、沸点一定越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,对应的物质越稳定
5. 下列各组中都属于分子晶体的是( )
A.碘、二氧化碳、白磷、C60
B.食盐、二氧化碳、白磷、二氧化硅
C.SO2、金刚石、N2、铜
D.醋酸、甲烷、石墨、氧化钠
6. 干冰气化时,下列所述内容发生变化的是( )
A.分子内共价键 B.分子间作用力
C.分子的性质 D.分子间的氢键
7. 下列有关分子晶体的说法中正确的是( )
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
8. SiCl4的分子结构与CCl4相似,对其进行下列推测,不正确的是( )
A.SiCl4晶体是分子晶体
B.常温、常压下SiCl4是气体
C.SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子
D.SiCl4的熔点高于CCl4
9. 碘的熔、沸点低,其原因是( )
A.碘的非金属性较弱 B.I—I键的键能较小
C.碘晶体属于分子晶体 D.I—I共价键的键长较长
10.中学教材上介绍的干冰晶体结构如图所示,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
11.目前,科学界拟合成一种“二重构造”的球型分子,即把“足球型”的C60分子溶进“足球型”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( )
A.该晶体是一种新型的化合物
B.该晶体属于分子晶体
C.是两种单质组成的混合物
D.相对分子质量为2400
12.为缓解北京地区的旱情,有关部门选择适宜的条件和方法,向大气中发射催雨剂,其主要成分是干冰(固态CO2)、液氮、碘化银等。下列有关叙述不正确的是( )
A.干冰是由分子构成的晶体
B.干冰和液氮的分子中都有非极性共价键
C.干冰和液氮催雨的原理都属于物理变化
D.碘化银粒在冷云中产生冰晶,起到催雨作用
13.科学家们合成了具有半导体特性的环状C18分子,其合成方法的示意图如图:
下列说法不正确的是( )
A.键长:C≡C>C—C B.键能:C—O>C—C
C.C20O2为极性分子 D.C18晶体为分子晶体
14.近年来,科学家合成了一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的分子式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法肯定错误的是( )
A.Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
C.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
D.Al2H6中含有离子键和极性共价键
15.硫和氮是两种常见的“明星元素”,其化合物是现代无机化学研究的最为活跃的领域之一,如图是已经合成的某硫氮化合物的分子结构,下列说法错误的是( )
A.该物质的分子式为SN
B.该物质的熔沸点较低
C.该物质的分子中含有非极性键
D.N的电负性比S的电负性强
二、填空题(本题包括4个小题,共40分)
16. (10分)水分子间存在一种叫“氢键”的作用力并通过氢键使水分子彼此结合形成缔合分子(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晶体,其结构如图所示。
(1)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。1 mol冰中有 mol氢键。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒,其电离方程式为 。
(3)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 。
17.(10分)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键结合三个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)________________________。
18.(10分)碳元素的单质有多种形式,如图所示,依次是C60、石墨和金刚石的结构图。
回答下列问题。
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60属于________晶体,石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中,层内C—C键的键长为142 pm,而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键,而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键,还有________键。
(5)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r=______a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算结果)。
19.(10分)诺贝尔化学奖曾授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如足球状的多面体(如图所示),该结构的建立基于以下理论:
1.C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键。
2.C60分子只含有五边形和六边形。
3.多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:顶点数+面数 棱边数=2
据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30。
请回答下列问题:
(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高的应是___________,理由是_____________________。
(2)试估计C60跟F2在一定条件下能否发生反应生成C60F60。________(填“可能”或“不可能”)。
并简述其理由:_________________________________。
(3)通过计算,确定C60分子所含单键数为____________。
1.答案:B
解析:本题考查分子晶体的性质。分子晶体中分子之间是以分子间作用力相结合的,分子晶体具有低熔点、易升华、硬度小等性质。①熔点高,不是分子晶体的性质;④项能导电,不是分子晶体的性质,该项所述是金属钠的性质。故选②③。
2.答案:C
解析:要注意考虑一般规律与特例,非金属单质中金刚石、晶体硅、硼均为共价晶体,非金属氧化物中的二氧化硅为共价晶体,活泼金属氧化物为离子晶体,只有含氧酸为分子晶体。
3.答案:B
解析:碘晶体升华时破坏了分子间作用力
4.答案:B
解析:冰融化时是物理变化 ,不会破坏化学键,A错误;有些分子间不仅存在范德华力,还存在氢键,如H2O、NH3、HF等,B正确;分子的稳定性与共价键有关,熔、沸点与分子间作用力有关,C、D错误。
5.答案:A
解析:B中食盐、二氧化硅不是;C中SO2、金刚石、铜不是;D中石墨、氧化钠不是。
6.答案:B
解析:干冰是CO2的分子晶体,微粒间是分子间作用力,但不存在氢键,气化是破坏分子间作用力,分子性质不发生变化。
7.答案:B
解析:稀有气体元素组成的晶体中,不存在由多个原子组成的分子,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,故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间或者分子内,所以B项正确,C项错误。只有只存在范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式,所以D选项也是错误的。
8.答案:B
解析:由于SiCl4具有分子结构,所以属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小,在SiCl4分子间、CCl4分子间只有范德华力,SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量,所以SiCl4的分子间作用力大,熔、沸点比CCl4高。在常温、常压下SiCl4是液体。CCl4的分子是正四面体结构,SiCl4与CCl4的结构相似,也是正四面体结构,是含极性键的非极性分子。
9.答案:C
解析:分子晶体的熔、沸点低,是因为分子晶体内部的分子间作用力小。
10.答案:C
解析:如图在每个顶点上的CO2周围距离a的CO2即为每个面心上的CO2分子,共有8×(3×)=12个。
11.答案:C
解析:球型分子的化学式为Si60C60,是一种化合物而不是混合物。由原子构成的分子属于分子晶体,其相对分子质量为2400。
12.答案:B
解析:干冰中没有非极性键
13.答案:A
解析:A.一般单键的键长>双键>三键,故键长:C≡C<C—C,A错误;B.由于C原子半径大于O,故C-C键的键长大于C-O键的键长,其C-O为极性键,C-C为非极性键,故键能:C—O>C—C,B正确;C.由图可知,C20O2不是中心对称结构,正、负电荷的中心不重合,故其为极性分子,C正确;D.由图示可知,C18为一个独立的分子,故C18晶体为分子晶体,D正确;故答案为:A。
14.答案:D
解析:根据Al2H6分子的球棍模型可判断,该化合物形成的晶体属于分子晶体,含有的化学键是极性键,A正确,D不正确。由于燃烧热极高,所以B正确。根据Al2H6的组成元素可判断,其燃烧产物是氧化铝和水,C正确。
15.答案:A
解析:A.由图可知,分子中含4个N原子、4个S原子,则该物质的分子式为S4N4,故A错误;B.该化合物为分子晶体,熔沸点较低,故B正确;C.分子中含有的S-S键为非极性键,故C正确;
D.N的非金属性比S强,则N的电负性比S的电负性强,故D正确;故答案为A。
16.答案:(1)2 (2)H2O+H2OH3O++OH- (3)x>z>y
水分子间存在氢键,故沸点最高;H2Se比H2S的相对分子质量大,范德华力大,故H2Se的沸点高于H2S的沸点。
解析:(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,故每个水分子形成的氢键数为2。(3)由于水分子之间存在氢键,故水的沸点最高;而H2S的沸点低于H2Se,则需用范德华力解释。
17.答案:(1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高
(2)13230 <
(3)N60可作高能炸药
解析:(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。(2)因每个氮原子形成三个N—N键,每个N—N键被2个N原子共用,故1 mol N60中存在N—N键:1 mol×60×3×=90 mol。发生的反应为N60===30N2 ΔH,故ΔH=90×167 kJ·mol-1-30×942 kJ·mol-1=-13 230 kJ·mol-1<0,为放热反应,表明稳定性N2>N60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。
18.答案:(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合
(4)σ σ π(或大π或p p π) (5)8
解析:(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管都是由同种元素形成的不同单质,故它们互为同素异形体。(2)在金刚石中,每个碳原子都形成四个共价单键,故碳原子的杂化方式为sp3;石墨烯中碳原子采用sp2杂化。(3)一个“C60”就是一个分子,故C60属于分子晶体;石墨层与层之间是范德华力,而同一层中碳原子之间是共价键,故形成的晶体为混合晶体。(4)在金刚石晶体中,碳原子之间只形成共价单键,全部为σ键;在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有π键。(5)晶胞中顶点微粒数为8×=1,面心微粒数为6×=3,体内微粒数为4,共含有8个碳原子;晶胞内含有四个碳原子,则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同,即a=8r,r=a;碳原子的体积为8××π×r3,晶胞体积为a3,碳原子的空间利用率====。
19.答案:(1)金刚石 金刚石是原子晶体,而固体C60不是,所以金刚石熔点较高
(2)可能 C60分子中含30个双键,它与极活泼的F2发生加成反应,可能生成C60F60
(3)60
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