3.4.2 分子晶体 课时跟踪检测（学生版+教师版）（含解析）2025年高中化学 选择性必修2 （苏教版2019）
文档属性
| 名称 | 3.4.2 分子晶体 课时跟踪检测（学生版+教师版）（含解析）2025年高中化学 选择性必修2 （苏教版2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 626.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-12 21:07:46 | ||
图片预览
文档简介
第二课时 分子晶体
题组一 分子晶体的组成与结构特点
1.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是（ ）
A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D.该物质的摩尔质量为2 400
2.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.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C.水分子间通过H—O键形成冰晶体
D.冰融化时，水分子之间的空隙增大
3.（2024·苏州高二检测）干冰（固态二氧化碳）在－78 ℃时可直接升华，其立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.干冰升华破坏了共价键
B.晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个
C.每个晶胞中含有12个CO2
D.若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3
4.C60是球形分子，每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，剩余的1个电子用于形成大π键。由C60分子构成的晶体其晶胞属于面心立方结构（晶胞的边长为c pm），下列说法正确的是（ ）
A.1个C60分子中有90个σ键
B.在C60晶胞中，C60的配位数为8
C.C60晶胞的密度为 g·cm－3
D.假设C60为理想球形，该球半径为 pm
5.如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、CO2、I2晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题：
（1）C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属 晶体。
（2）CO2晶胞中显示出的CO2分子数为14，实际上一个CO2晶胞中含有 个CO2分子，CO2分子中σ键与π键的个数比为 。
（3）①I2晶体属于 晶体。
②I2晶体熔化过程中克服的作用力为 。
③假设I2晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
题组二 分子晶体的性质
6.（2024·镇江高二检测）下列叙述中正确的是（ ）
A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
B.分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
D.共价晶体中，构成晶体的微粒一定是相同的原子
7.下列分子晶体的熔、沸点高低的比较中，正确的是（ ）
A.Cl2＞I2 B.SiCl4＞CCl4
C.NH3＜PH3 D.干冰＞晶体碘
8.下列关于分子晶体的说法正确的是（ ）
A.干冰升华时，分子内共价键被破坏
B.稀有气体元素组成的晶体中存在非极性键
C.水汽化时分子间距离增大
D.白磷熔化时，分子间氢键被破坏
题组三 晶体类型的判断和比较
9.（2024·盐城高二检测）关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B.氯化钠溶于水时晶体中的离子键被破坏
C.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
D.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
10.中国科学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。下列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
11.（2024·扬州高二检测）已知下列晶体的部分性质，其晶体类型判断正确的是（ ）
选项 性质 晶体类型
A 碳化铝，黄色晶体，熔点2 100 ℃，熔融状态下不导电，晶体不导电 离子晶体
B 溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电 共价晶体
C 硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，不溶于常见溶剂 金属晶体
D 三氯化铁，沸点316 ℃，易溶于水，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 分子晶体
12.（2024·宿迁高二检测）二氟化氙（XeF2）是一种选择性良好的氟化试剂，在室温下易升华，它的晶体属四方晶系，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞参数如图所示，其中原子B的坐标为（0，0，r），下列说法不正确的是（ ）
A.Xe位于元素周期表p区 B.F位于晶胞的顶点和中心
C.晶胞中A、B间距离d＝ pm D.该晶体属于分子晶体
13.下列晶体性质的比较中，错误的是（ ）
A.熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 B.沸点：NH3＞PH3
C.硬度：白磷＞冰＞二氧化硅 D.熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4
14.（2024·南京高二检测）电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，单晶硅和铜、锗、镓等的化合物常作为制备太阳能电池的原料。回答下列问题：
（1）基态镓原子的外围电子的轨道表示式是 。
（2）四氯化硅属于 晶体。
（3）下列锗卤化物的熔点和沸点，产生该变化规律的原因是 。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
（4）如图为铜的某种氯化物晶胞示意图，试回答下列问题。
①该物质的化学式是 。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0）；则D原子的坐标参数为 。
②晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度 g·cm－3（列出计算式即可）。
题组一 分子晶体的组成与结构特点
1.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是（ ）
A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D.该物质的摩尔质量为2 400
解析：B C60Si60属于分子晶体，熔点较低，硬度较小，Si的原子半径大于C，C60被包裹在Si60里面。
2.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.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C.水分子间通过H—O键形成冰晶体
D.冰融化时，水分子之间的空隙增大
解析：A B项，冰晶体属于分子晶体，错误；C项，水分子间通过分子间作用力形成冰晶体，错误；D项，冰融化时氢键部分断裂，水分子间空隙减小，错误。
3.（2024·苏州高二检测）干冰（固态二氧化碳）在－78 ℃时可直接升华，其立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.干冰升华破坏了共价键
B.晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个
C.每个晶胞中含有12个CO2
D.若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3
解析：B 干冰升华破坏的是范德华力，A错误；干冰是分子密堆积，晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个，B正确；根据均摊法计算，每个晶胞中含有8×＋6×＝4个CO2，C错误；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3，D错误。
4.C60是球形分子，每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，剩余的1个电子用于形成大π键。由C60分子构成的晶体其晶胞属于面心立方结构（晶胞的边长为c pm），下列说法正确的是（ ）
A.1个C60分子中有90个σ键
B.在C60晶胞中，C60的配位数为8
C.C60晶胞的密度为 g·cm－3
D.假设C60为理想球形，该球半径为 pm
解析：A 每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，1个C60分子中用于形成σ键的电子个数为60×3＝180，2个电子形成1个σ键，故形成σ键的个数为＝90，A正确；观察C60的晶胞可知，其位于立方体的8个顶点和6个面心，以其中一个顶点的C60为例，其配位数为3×8×＝12，B错误；由C60的晶胞可知，其位于立方体的8个顶点和6个面心，每个晶胞中含有的C60为8×＋6×＝4，一个晶胞的质量为 g，所以C60晶体的密度为g·cm－3，C错误；设该球的半径为r，则根据晶胞图可知4×r＝c pm，所以r＝ pm，D错误。
5.如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、CO2、I2晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题：
（1）C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属分子晶体。
（2）CO2晶胞中显示出的CO2分子数为14，实际上一个CO2晶胞中含有4个CO2分子，CO2分子中σ键与π键的个数比为1∶1。
（3）①I2晶体属于分子晶体。
②I2晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。
③假设I2晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
解析：（1）C60不属于空间网状结构，熔、沸点低，应为分子晶体。（2）CO2晶胞中，CO2分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有CO2的分子数为8×＋6×＝4，CO2分子的结构式为OCO，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1∶1。（3）观察I2晶胞可知，一个晶胞中含有I2分子数为8×＋6×＝4，即含有8个碘原子，一个晶胞的体积为abc cm3，其质量为 g，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
题组二 分子晶体的性质
6.（2024·镇江高二检测）下列叙述中正确的是（ ）
A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
B.分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
D.共价晶体中，构成晶体的微粒一定是相同的原子
解析：A 共价晶体中，熔化要破坏共价键，共价键的键能越大，熔、沸点越高，A正确；分子晶体中，分子间的作用力越大，熔、沸点越高，分子的稳定性由分子内共价键强弱来决定，共价键的键能越大，分子越稳定，B、C错误；共价晶体中，构成晶体的微粒不一定是相同的原子，如碳化硅晶体中是由碳原子和硅原子组成，D错误。
7.下列分子晶体的熔、沸点高低的比较中，正确的是（ ）
A.Cl2＞I2 B.SiCl4＞CCl4
C.NH3＜PH3 D.干冰＞晶体碘
解析：B A、B选项分子结构相似且不存在氢键，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项，有氢键存在，分子结构相似，存在氢键的NH3的熔、沸点高；D选项，晶体碘常温下是固体，CO2常温下是气体，晶体碘的熔、沸点高。
8.下列关于分子晶体的说法正确的是（ ）
A.干冰升华时，分子内共价键被破坏
B.稀有气体元素组成的晶体中存在非极性键
C.水汽化时分子间距离增大
D.白磷熔化时，分子间氢键被破坏
解析：C 干冰升华，CO2固体变成CO2气体，改变的是分子间距离和分子间作用力，与分子内的共价键无关，A项错误；稀有气体元素组成的晶体是原子间通过范德华力结合而成，不存在化学键，B项错误；白磷中不存在氢键，D项错误。
题组三 晶体类型的判断和比较
9.（2024·盐城高二检测）关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B.氯化钠溶于水时晶体中的离子键被破坏
C.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
D.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
解析：B 晶体中如果含有阳离子，可能不含阴离子，如金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，A错误；氯化钠溶于水电离为Cl－和Na＋，晶体中的离子键被破坏，B正确；分子的稳定性取决于分子内原子间共价键的键能大小，与分子间作用力无关，C错误；离子晶体可能含有共价键，如NaOH，D错误。
10.中国科学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。下列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
解析：B 石墨晶体是混合型晶体，在层内存在共价键，在层间有范德华力，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、沸点较高，但是由于层与层之间以较弱的范德华力结合，所以其硬度较小，B项错误；石墨晶体内每个碳原子连接3个六元环，所以每个六边形平均含完整碳原子数是6×＝2，C、D项正确。
11.（2024·扬州高二检测）已知下列晶体的部分性质，其晶体类型判断正确的是（ ）
选项 性质 晶体类型
A 碳化铝，黄色晶体，熔点2 100 ℃，熔融状态下不导电，晶体不导电 离子晶体
B 溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电 共价晶体
C 硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，不溶于常见溶剂 金属晶体
D 三氯化铁，沸点316 ℃，易溶于水，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 分子晶体
解析：D 碳化铝，熔点2 100 ℃，熔点高，熔融状态下不导电，晶体不导电，是共价晶体，A不正确；溴化铝，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电，属于分子晶体，B不正确；硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，具有很高的熔、沸点和硬度，且不溶于常见溶剂，为共价晶体，C不正确；三氯化铁，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，这是分子晶体所具有的典型特征，再参照其低熔点，所以属于分子晶体，D正确。
12.（2024·宿迁高二检测）二氟化氙（XeF2）是一种选择性良好的氟化试剂，在室温下易升华，它的晶体属四方晶系，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞参数如图所示，其中原子B的坐标为（0，0，r），下列说法不正确的是（ ）
A.Xe位于元素周期表p区
B.F位于晶胞的顶点和中心
C.晶胞中A、B间距离d＝ pm
D.该晶体属于分子晶体
解析：B 氙元素属于稀有气体元素，位于元素周期表p区，A正确；由晶胞结构可知，位于顶点和体心的大球个数为8×＋1＝2，位于棱上和体内的小球个数为8×＋2＝4，由二氟化氙的分子式可知，氟原子位于棱上和体内，B错误；由晶胞结构可得如右示意图：，图中A位于晶胞的体心，到底面的距离为 pm，B位于棱上，到底面的距离为r pm，y为面对角线长的，则y＝a pm、x＝pm，则晶胞中A、B间距离d＝pm，C正确；由二氟化氙在室温下易升华可知，二氟化氙是分子晶体，D正确。
13.下列晶体性质的比较中，错误的是（ ）
A.熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
B.沸点：NH3＞PH3
C.硬度：白磷＞冰＞二氧化硅
D.熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4
解析：C 共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔点越高，由于原子半径：C＜Si，键长：C—C键＜C—Si键＜Si—Si键，故熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，A正确；NH3分子间存在氢键，沸点较高，所以沸点：NH3＞PH3，B正确；二氧化硅为共价晶体，在三者中其硬度最大，C错误；不含氢键且结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，所以熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4，D正确。
14.（2024·南京高二检测）电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，单晶硅和铜、锗、镓等的化合物常作为制备太阳能电池的原料。回答下列问题：
（1）基态镓原子的外围电子的轨道表示式是。
（2）四氯化硅属于分子晶体。
（3）下列锗卤化物的熔点和沸点，产生该变化规律的原因是锗的卤化物均为分子晶体，随相对分子质量增加，分子间作用力增强，熔、沸点升高。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
（4）如图为铜的某种氯化物晶胞示意图，试回答下列问题。
①该物质的化学式是CuCl 。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0）；则D原子的坐标参数为。
②晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度g·cm－3（列出计算式即可）。
解析：（1）Ga处于第4周期ⅢA族，基态Ga原子外围电子的排布式为4s24p1，外围电子的轨道表示式为。（2）四氯化硅属于分子晶体。
（3）锗的卤化物都是分子晶体，分子间通过分子间作用力结合，对于组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高，由于相对分子质量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4，随相对分子质量增加，分子间作用力增强，熔、沸点升高。（4）①利用均摊法可知，晶胞中有4个Cu原子，Cl原子个数为8×＋6×＝4，两者个数比为1∶1，故该物质的化学式为CuCl；已知A、B、C的原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0），C和D的连线处于晶胞的体对角线上，且C、D间的距离等于体对角线长的，所以D原子的坐标参数为。②晶胞中C、D两原子核间为298 pm，则晶胞体对角线的长为4×298 pm；晶胞体对角线长等于晶胞棱长的倍，晶胞的质量m＝ g，则晶体的密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
3 / 3
题组一 分子晶体的组成与结构特点
1.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是（ ）
A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D.该物质的摩尔质量为2 400
2.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.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C.水分子间通过H—O键形成冰晶体
D.冰融化时，水分子之间的空隙增大
3.（2024·苏州高二检测）干冰（固态二氧化碳）在－78 ℃时可直接升华，其立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.干冰升华破坏了共价键
B.晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个
C.每个晶胞中含有12个CO2
D.若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3
4.C60是球形分子，每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，剩余的1个电子用于形成大π键。由C60分子构成的晶体其晶胞属于面心立方结构（晶胞的边长为c pm），下列说法正确的是（ ）
A.1个C60分子中有90个σ键
B.在C60晶胞中，C60的配位数为8
C.C60晶胞的密度为 g·cm－3
D.假设C60为理想球形，该球半径为 pm
5.如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、CO2、I2晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题：
（1）C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属 晶体。
（2）CO2晶胞中显示出的CO2分子数为14，实际上一个CO2晶胞中含有 个CO2分子，CO2分子中σ键与π键的个数比为 。
（3）①I2晶体属于 晶体。
②I2晶体熔化过程中克服的作用力为 。
③假设I2晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
题组二 分子晶体的性质
6.（2024·镇江高二检测）下列叙述中正确的是（ ）
A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
B.分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
D.共价晶体中，构成晶体的微粒一定是相同的原子
7.下列分子晶体的熔、沸点高低的比较中，正确的是（ ）
A.Cl2＞I2 B.SiCl4＞CCl4
C.NH3＜PH3 D.干冰＞晶体碘
8.下列关于分子晶体的说法正确的是（ ）
A.干冰升华时，分子内共价键被破坏
B.稀有气体元素组成的晶体中存在非极性键
C.水汽化时分子间距离增大
D.白磷熔化时，分子间氢键被破坏
题组三 晶体类型的判断和比较
9.（2024·盐城高二检测）关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B.氯化钠溶于水时晶体中的离子键被破坏
C.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
D.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
10.中国科学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。下列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
11.（2024·扬州高二检测）已知下列晶体的部分性质，其晶体类型判断正确的是（ ）
选项 性质 晶体类型
A 碳化铝，黄色晶体，熔点2 100 ℃，熔融状态下不导电，晶体不导电 离子晶体
B 溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电 共价晶体
C 硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，不溶于常见溶剂 金属晶体
D 三氯化铁，沸点316 ℃，易溶于水，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 分子晶体
12.（2024·宿迁高二检测）二氟化氙（XeF2）是一种选择性良好的氟化试剂，在室温下易升华，它的晶体属四方晶系，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞参数如图所示，其中原子B的坐标为（0，0，r），下列说法不正确的是（ ）
A.Xe位于元素周期表p区 B.F位于晶胞的顶点和中心
C.晶胞中A、B间距离d＝ pm D.该晶体属于分子晶体
13.下列晶体性质的比较中，错误的是（ ）
A.熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 B.沸点：NH3＞PH3
C.硬度：白磷＞冰＞二氧化硅 D.熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4
14.（2024·南京高二检测）电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，单晶硅和铜、锗、镓等的化合物常作为制备太阳能电池的原料。回答下列问题：
（1）基态镓原子的外围电子的轨道表示式是 。
（2）四氯化硅属于 晶体。
（3）下列锗卤化物的熔点和沸点，产生该变化规律的原因是 。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
（4）如图为铜的某种氯化物晶胞示意图，试回答下列问题。
①该物质的化学式是 。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0）；则D原子的坐标参数为 。
②晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度 g·cm－3（列出计算式即可）。
题组一 分子晶体的组成与结构特点
1.据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述正确的是（ ）
A.该物质有很高的熔点、很大的硬度
B.该物质形成的晶体属于分子晶体
C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面
D.该物质的摩尔质量为2 400
解析：B C60Si60属于分子晶体，熔点较低，硬度较小，Si的原子半径大于C，C60被包裹在Si60里面。
2.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.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C.水分子间通过H—O键形成冰晶体
D.冰融化时，水分子之间的空隙增大
解析：A B项，冰晶体属于分子晶体，错误；C项，水分子间通过分子间作用力形成冰晶体，错误；D项，冰融化时氢键部分断裂，水分子间空隙减小，错误。
3.（2024·苏州高二检测）干冰（固态二氧化碳）在－78 ℃时可直接升华，其立方晶胞结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.干冰升华破坏了共价键
B.晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个
C.每个晶胞中含有12个CO2
D.若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3
解析：B 干冰升华破坏的是范德华力，A错误；干冰是分子密堆积，晶体中与1个CO2最近且等距的CO2有12个，B正确；根据均摊法计算，每个晶胞中含有8×＋6×＝4个CO2，C错误；若晶胞参数为a nm，则晶体密度为 g·cm－3，D错误。
4.C60是球形分子，每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，剩余的1个电子用于形成大π键。由C60分子构成的晶体其晶胞属于面心立方结构（晶胞的边长为c pm），下列说法正确的是（ ）
A.1个C60分子中有90个σ键
B.在C60晶胞中，C60的配位数为8
C.C60晶胞的密度为 g·cm－3
D.假设C60为理想球形，该球半径为 pm
解析：A 每个碳原子用3个电子与周围的碳原子形成σ键，1个C60分子中用于形成σ键的电子个数为60×3＝180，2个电子形成1个σ键，故形成σ键的个数为＝90，A正确；观察C60的晶胞可知，其位于立方体的8个顶点和6个面心，以其中一个顶点的C60为例，其配位数为3×8×＝12，B错误；由C60的晶胞可知，其位于立方体的8个顶点和6个面心，每个晶胞中含有的C60为8×＋6×＝4，一个晶胞的质量为 g，所以C60晶体的密度为g·cm－3，C错误；设该球的半径为r，则根据晶胞图可知4×r＝c pm，所以r＝ pm，D错误。
5.如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、CO2、I2晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题：
（1）C60的熔点为280 ℃，从晶体类型来看，C60属分子晶体。
（2）CO2晶胞中显示出的CO2分子数为14，实际上一个CO2晶胞中含有4个CO2分子，CO2分子中σ键与π键的个数比为1∶1。
（3）①I2晶体属于分子晶体。
②I2晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。
③假设I2晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm、c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
解析：（1）C60不属于空间网状结构，熔、沸点低，应为分子晶体。（2）CO2晶胞中，CO2分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有CO2的分子数为8×＋6×＝4，CO2分子的结构式为OCO，每个分子中含有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键的个数比为1∶1。（3）观察I2晶胞可知，一个晶胞中含有I2分子数为8×＋6×＝4，即含有8个碘原子，一个晶胞的体积为abc cm3，其质量为 g，则I2晶体的密度为 g·cm－3。
题组二 分子晶体的性质
6.（2024·镇江高二检测）下列叙述中正确的是（ ）
A.共价晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
B.分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定
C.分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高
D.共价晶体中，构成晶体的微粒一定是相同的原子
解析：A 共价晶体中，熔化要破坏共价键，共价键的键能越大，熔、沸点越高，A正确；分子晶体中，分子间的作用力越大，熔、沸点越高，分子的稳定性由分子内共价键强弱来决定，共价键的键能越大，分子越稳定，B、C错误；共价晶体中，构成晶体的微粒不一定是相同的原子，如碳化硅晶体中是由碳原子和硅原子组成，D错误。
7.下列分子晶体的熔、沸点高低的比较中，正确的是（ ）
A.Cl2＞I2 B.SiCl4＞CCl4
C.NH3＜PH3 D.干冰＞晶体碘
解析：B A、B选项分子结构相似且不存在氢键，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项，有氢键存在，分子结构相似，存在氢键的NH3的熔、沸点高；D选项，晶体碘常温下是固体，CO2常温下是气体，晶体碘的熔、沸点高。
8.下列关于分子晶体的说法正确的是（ ）
A.干冰升华时，分子内共价键被破坏
B.稀有气体元素组成的晶体中存在非极性键
C.水汽化时分子间距离增大
D.白磷熔化时，分子间氢键被破坏
解析：C 干冰升华，CO2固体变成CO2气体，改变的是分子间距离和分子间作用力，与分子内的共价键无关，A项错误；稀有气体元素组成的晶体是原子间通过范德华力结合而成，不存在化学键，B项错误；白磷中不存在氢键，D项错误。
题组三 晶体类型的判断和比较
9.（2024·盐城高二检测）关于晶体的下列说法正确的是（ ）
A.任何晶体中，若含有阳离子就一定有阴离子
B.氯化钠溶于水时晶体中的离子键被破坏
C.晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
D.离子晶体中只含有离子键，不含有共价键
解析：B 晶体中如果含有阳离子，可能不含阴离子，如金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，A错误；氯化钠溶于水电离为Cl－和Na＋，晶体中的离子键被破坏，B正确；分子的稳定性取决于分子内原子间共价键的键能大小，与分子间作用力无关，C错误；离子晶体可能含有共价键，如NaOH，D错误。
10.中国科学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。下列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
解析：B 石墨晶体是混合型晶体，在层内存在共价键，在层间有范德华力，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、沸点较高，但是由于层与层之间以较弱的范德华力结合，所以其硬度较小，B项错误；石墨晶体内每个碳原子连接3个六元环，所以每个六边形平均含完整碳原子数是6×＝2，C、D项正确。
11.（2024·扬州高二检测）已知下列晶体的部分性质，其晶体类型判断正确的是（ ）
选项 性质 晶体类型
A 碳化铝，黄色晶体，熔点2 100 ℃，熔融状态下不导电，晶体不导电 离子晶体
B 溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电 共价晶体
C 硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，不溶于常见溶剂 金属晶体
D 三氯化铁，沸点316 ℃，易溶于水，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 分子晶体
解析：D 碳化铝，熔点2 100 ℃，熔点高，熔融状态下不导电，晶体不导电，是共价晶体，A不正确；溴化铝，熔点98 ℃，易溶于水，熔融状态下不导电，属于分子晶体，B不正确；硼，熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大，具有很高的熔、沸点和硬度，且不溶于常见溶剂，为共价晶体，C不正确；三氯化铁，易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，这是分子晶体所具有的典型特征，再参照其低熔点，所以属于分子晶体，D正确。
12.（2024·宿迁高二检测）二氟化氙（XeF2）是一种选择性良好的氟化试剂，在室温下易升华，它的晶体属四方晶系，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞参数如图所示，其中原子B的坐标为（0，0，r），下列说法不正确的是（ ）
A.Xe位于元素周期表p区
B.F位于晶胞的顶点和中心
C.晶胞中A、B间距离d＝ pm
D.该晶体属于分子晶体
解析：B 氙元素属于稀有气体元素，位于元素周期表p区，A正确；由晶胞结构可知，位于顶点和体心的大球个数为8×＋1＝2，位于棱上和体内的小球个数为8×＋2＝4，由二氟化氙的分子式可知，氟原子位于棱上和体内，B错误；由晶胞结构可得如右示意图：，图中A位于晶胞的体心，到底面的距离为 pm，B位于棱上，到底面的距离为r pm，y为面对角线长的，则y＝a pm、x＝pm，则晶胞中A、B间距离d＝pm，C正确；由二氟化氙在室温下易升华可知，二氟化氙是分子晶体，D正确。
13.下列晶体性质的比较中，错误的是（ ）
A.熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅
B.沸点：NH3＞PH3
C.硬度：白磷＞冰＞二氧化硅
D.熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4
解析：C 共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔点越高，由于原子半径：C＜Si，键长：C—C键＜C—Si键＜Si—Si键，故熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，A正确；NH3分子间存在氢键，沸点较高，所以沸点：NH3＞PH3，B正确；二氧化硅为共价晶体，在三者中其硬度最大，C错误；不含氢键且结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，所以熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4，D正确。
14.（2024·南京高二检测）电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，单晶硅和铜、锗、镓等的化合物常作为制备太阳能电池的原料。回答下列问题：
（1）基态镓原子的外围电子的轨道表示式是。
（2）四氯化硅属于分子晶体。
（3）下列锗卤化物的熔点和沸点，产生该变化规律的原因是锗的卤化物均为分子晶体，随相对分子质量增加，分子间作用力增强，熔、沸点升高。
GeCl4 GeBr4 GeI4
熔点/℃ －49.5 26 146
沸点/℃ 83.1 186 约400
（4）如图为铜的某种氯化物晶胞示意图，试回答下列问题。
①该物质的化学式是CuCl 。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中各原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0）；则D原子的坐标参数为。
②晶胞中C、D两原子核间距为298 pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度g·cm－3（列出计算式即可）。
解析：（1）Ga处于第4周期ⅢA族，基态Ga原子外围电子的排布式为4s24p1，外围电子的轨道表示式为。（2）四氯化硅属于分子晶体。
（3）锗的卤化物都是分子晶体，分子间通过分子间作用力结合，对于组成与结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高，由于相对分子质量：GeCl4＜GeBr4＜GeI4，随相对分子质量增加，分子间作用力增强，熔、沸点升高。（4）①利用均摊法可知，晶胞中有4个Cu原子，Cl原子个数为8×＋6×＝4，两者个数比为1∶1，故该物质的化学式为CuCl；已知A、B、C的原子坐标参数分别为A（0，0，0）；B（0，1，1）；C（1，1，0），C和D的连线处于晶胞的体对角线上，且C、D间的距离等于体对角线长的，所以D原子的坐标参数为。②晶胞中C、D两原子核间为298 pm，则晶胞体对角线的长为4×298 pm；晶胞体对角线长等于晶胞棱长的倍，晶胞的质量m＝ g，则晶体的密度ρ＝＝＝ g·cm－3。
3 / 3