2020—2021学年高中化学人教版（2019）选择性必修二章节自我强化训练3.1.3 分子晶体

2020—2021学年人教版（2019）选择性必修二章节自我强化训练3.1.3
分子晶体
1.下列说法中，正确的是(　　)
A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂
B．原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定
2.下列关于晶体的说法，一定正确的是（
）
A.分子晶体中都存在共价键
B.如上图，晶体中每个和12个相紧邻
C.晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
3.2022年冬奥会雪上项目落户张家口，雪花成为我市沟通世界的名片。科学研究发现，世界上没有两片雪花的形状是完全相同的。不同雪花中，水分子（
）
A.数目都是相同的
B.数目都是巨大的
C.空间排列方式相同
D.化学性质不相同
4.下列物质固态时,一定是分子晶体的是(???)
A.酸性氧化物
B.非金属单质
C.碱性氧化物
D.含氧酸
5.氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下,氮化铝可通过如下反应合成:
Al2O3
+
N2
+
3
C
?2
AlN
+
3
CO
下列叙述正确的是(?
)
A.在氮化铝的合成反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂
B.上述反应中每生成2
mol
AlN,N2得到3
mol电子
C.氮化铝中氮元素的化合价为-3
D.氮化铝晶体属于分子晶体
6.下列说法正确的是（
）
A．离子化合物中可能含有共价键
B．分子晶体中的分子内不含有共价键
C．分子晶体中一定有非极性共价键
D．分子晶体中分子一定紧密堆积
7.下列说法中正确的是(?
?)
A.离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子,电子定向运动
C.分子晶体的熔沸点低,常温下均呈液态或气态
D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合
8.关于晶体的叙述中，正确的是(
)
A.原子晶体中,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.某晶体溶于水后,可电离出自由移动的离子,该晶体一定是离子晶体
9.下列关于晶体的说法中正确的是(?
)
A.离子晶体中每个离子周围均吸引着6个带相反电荷的离子
B.金属晶体的熔点和沸点都很高
C.分子晶体中都存在范德华力,可能不存在共价键
D.原子晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键
10.下列各物质中,按熔点由高到低的顺序排列正确的是(?
?)
A.
B.
C.
D.石墨金刚石
11.下列关于晶体的说法正确的是(???)
A.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子??
B.分子晶体的熔点不一定比金属晶体的低
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高???
D.离子晶体一定溶于水
12.下列各项所述的数字不是6的是(??
)
A.在晶体中,与一个最近的且距离相等的的个数
B.在金刚石晶体中,最小环上的碳原子个数
C.在二氧化硅晶体中,最小环上的原子个数
D.在石墨晶体的片层结构中,最小环上的碳原子个数
13.在20世纪90年代末期,科学家发现并证明碳有新的单质形态存在。后来人们又相继得到了、、、等另外一些球碳分子。21世纪初,科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关说法错误的是(??
)
?
A.熔点比较:
B.
、、管状碳和洋葱状碳之间的转化属于化学变化
C.
晶体结构如上图所示,每个分子周围与它最近且等距离的分子有12个
D.
、、管状碳和洋葱状碳都不能与发生反应
14.下列说法中错误的是（
）
A.分子晶体中范德华力没有方向性和饱和性，所以分子晶体一般都采取密堆积，但要受到分子形状的影响。
B.由于共价键的方向性和饱和性，原子晶体堆积的紧密程度大大降低。
C.配位数就是配位键的数目。
D.离子晶体一般都是非等径球的密堆积
15.下列说法正确的是(??
)
A.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
B.金刚石与单质C60互称为同位素,都是由分子构成
C.固态非金属氧化物一定属于分子晶体
D.CH3CHO与互称为同分异构体
16.下列性质适合于分子晶体的是(???)
①
熔点1070℃,易溶于水,水溶液导电?????
②
熔点10.31℃,液态不导电,水溶液导电
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.①②???????B.①③???????C.②③??????D.②④
17.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法,正确的是(??
)
A.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大
B.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软
C.两种晶体中的B原子的杂化类型相同
D.两种晶体均为分子晶体
18.Ⅰ.下列物质的结构或性质与氢键无关的是
A．乙醚的沸点
B．乙醇在水中的溶解度
C．氢化镁的晶格能
D．DNA的双螺旋结构
Ⅱ.钒（23V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。
回答下列问题：
（1）钒在元素周期表中的位置为
，其价层电子排布图为
。
（2）
钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为
、
。
（3）V2O5常用作SO2
转化为SO3的催化剂。SO2
分子中S原子价层电子对数是
对，分子的立体构型为
；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为
；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为
；该结构中S—O键长由两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为
(填图2中字母)，该分子中含有
个σ键。
（4）V2O5
溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为
；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为
。
19.锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:
（1）.基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__________,有__________个未成对电子
（2）.Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是__________
（3）.比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因__________
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
-49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
（4）.光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是__________
（5）.Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为__________,微粒之间存在的作用力是__________
（6）.晶胞有两个基本要素:①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0);B为;C为则D原子的坐标参数为__________
②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为__________g·cm-3(列出计算式即可)
20.碳是地球上组成生命的最基本的元素之一。根据要求回答下列问题:
（1）.碳原子的价电子排布图:__________,核外有__________种不同运动状态的电子。
（2）.碳可以形成多种有机化合物,下图所示是一种嘌呤和一种吡啶的结构,两种分子中所有原子都在一个平面上。
①嘌呤中所有元素的电负性由大到小的顺序__________。
②嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大,解释原因__________。
③吡啶结构中N原子的杂化方式__________。
④分子中的大π键可以用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。该嘌呤和吡啶中都含有大π键,请问该吡啶中的大π键表示为__________。
（3）.碳可形成CO、CO2、H2CO3等多种无机化合物。
①在反应CO
转化成CO2的过程中,下列说法正确的是__________。
A.每个分子中孤对电子数不变???
B.分子极性变化???
C.原子间成键方式改变???
D.分子的熔沸点变大
②干冰和冰是两种常见的分子晶体,晶体中的空间利用率:干冰__________冰。(填“>”、
“<”或“=”)
③H2CO3与H3PO4均有1个非羟基氧,H3PO4为中强酸,H2CO3为弱酸的原因__________。
（4）.在2017年,中外科学家团队共同合成了碳的一种新型同素异形体:T-碳。T-碳的结构是:将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代,形成碳的一种新型三维立方晶体结构,如下图。已知T-碳晶胞参数为a
pm,阿伏伽德罗常数为NA,则T-碳的密度的表达式为__________g/cm3。
21.根据题给信息,回答相关问题:
（1）.一定条件下,
、都能与形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体.其相关参数见下表。与形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
分子
分子直径
分子与的结合能
0.436
16.40
0.512
29.91
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是__________.
②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用置换的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是__________.
（2）.
与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如、等。的熔、沸点比的__________(填“高”或“低”)。
22.如图表示一些晶体中的某些结构,他们分别是氯化钠、氯化铯、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分(黑点可表示不同或相同的粒子)。
（1）.其中代表金刚石的是__________(填编号字母,下同),金刚石中每个碳原子与__________个碳原子最接近且距离相等。
（2）.其中代表石墨的是__________,其中每个正六边形占有的碳原子数平均为__________个;
（3）.其中表示氯化钠的是__________,每个钠离子周围与它最接近且距离相等的钠离子有__________个;
（4）.每个二氧化碳分子与__________个二氧化碳分子紧邻;?
参考答案
1.答案：B
解析：A．冰熔化克服氢键，属于物理变化，H-O键没有断裂，故A错误；
B．影响原子晶体熔沸点高低的因素是键能的大小，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高，故B正确；
C．影响分子晶体熔沸点高低的因素是相对分子质量大小，与共价键的键能无关，故C错误；
D．分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，故D错误．
故选B．
2.答案：B
解析：分子晶体中不都存在共价键,例如稀有气体的晶体,其中不含有共价键,故A错误;从图可以看出晶体中每个和12个相紧邻,故B正确;晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合,故C错误;熔融时化学键没有破坏的晶体不一定是金属晶体,例如分子晶体熔融有些化学键也没有变化,故D错误。
3.答案：B
解析：A.
雪花的质量和水分子数成正比，不同雪花质量可能不同，所以水分子数目不同，故A错误；
B.
由于分子质量和体积都很小，不同雪花中，水分子数目都是巨大的，故B正确；
C.
由于水分子空间排列方式不同，形成雪花的形状不完全相同，故C错误；
D.
同种分子性质相同，所以不同雪花中，水分子化学性质相同，故D错误。
故选：B。
4.答案：D
解析：A.二氧化硅为酸性氧化物,但它是由氧原子和硅原子构成的晶体,且以共价键形成空间网状结构的原子晶体,不是分子晶体,故A错误;
B.金刚石是非金属单质,但它是由碳原子构成的晶体,且以共价键形成空间网状结构的原子晶体,不是分子晶体,故B错误;
C.氧化铜是碱性氧化物,但它是离子化合物,是离子晶体,不是分子晶体,故C错误;
D.所有的酸都是由分子构成,是分子晶体,如乙酸是由乙酸分子构成,是分子晶体,故D正确;
故选D.
5.答案：C
解析：由化学方程式可知,反应中N元素由0价降为-3价,
Al元素和O元素的价态未变,C元素由0价升高为+
2价,因此反应中N2应为氧化剂,Al2O3既不是氧化剂也不是还原剂,碳应为还原剂,A错误。B项,生成2
mol
AlN,N2应得到6
mol电子,B错误。根据题设条件“AlN有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质”可知,AlN不属于分子晶体,应属于原子晶体,D错误。
6.答案：A
解析：A.
离子化合物中可能含有共价键，如离子化合物KOH中含O?H共价键，可能不含共价键如NaCl，故A正确；
B.
多原子分子内含共价键如HCl，稀有气体分子晶体中不含化学键，故B错误；
C.
稀有气体分子晶体中不含化学键，故C错误；
D.
冰中水分子间存在氢键，氢键具有方向性，所以分子晶体冰不具有分子密堆积特征，故D错误；
故选A.
7.答案：D
解析：离子晶体的结构不同,每个离子周围吸引的带相反电荷的离子数目不同;金属是由金属阳离子和自由电子构成的,自由电子并不是在外加电场的作用下才产生的,分子晶体在常温下也有呈固态的,如硫、白磷等。
8.答案：A
解析：A正确。B.分子晶体中,分子间的作用力主要影响分子的物理性质,分子的稳定性与分子内原子的化学键有关,错误;
C.分子晶体中熔、沸点与分子间作用力有关,分子作用力越大,熔沸点越高,错误;D.离子晶体的判断要在熔融状态下能电离出自由移动的离子时,才是离子晶体,错误.
9.答案：C
解析：不同离子晶体的结构不同,每个离子周围吸引的带相反电荷的离子的数目不同,A项错误;金属晶体的熔、沸点不一定高,如汞在常温下为液体,B项错误;分子晶体中都存在范德华力,但不一定存在共价键,如He、Ne等,C项正确;原子晶体中可能含有极性共价键,如SiO2,D项错误。
10.答案：D
解析：晶体熔点的高低取决于该晶体的结构和粒子间作用力的大小。A项物质均为结构相似的分子晶体,其熔点高低取决于分子间作用力的大小,一般来说,结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,A项不正确;B项物质均为离子晶体,离子晶体熔点高低取决于晶格能的大小,一般来说,离子的半径越小,电荷数越多,晶格能越大,熔点越高,B项不正确;C项物质均为同主族的金属晶体,其熔点高低取决于金属键的强弱,而金属键的键能由金属原子的半径、价电子数决定,金属原子半径依Li~的顺序增大,价电子数相同,故熔点应是Li最高,
最低,C项不正确;D项,金刚石和均为原子晶体,原子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,石墨中键键长比金刚石中键的键长更短些,所以石墨的熔点比金刚石略高,金刚石的熔点又比高。
11.答案：B
解析：?A不正确,例如金属晶体中只有阳离子,没有阴离子;原子晶体的熔点不一定比金属晶体的高,例如金属钨的熔点很高,C不正确;离子晶体不一定都是易溶于水的,D不正确,答案选B。
12.答案：C
解析：由晶体的结构特点可知,一个周围紧邻的有6个,且与的距离相等,A项正确;金刚石晶体中最小环上的碳原子共有6个,
晶体可看成将金刚石晶体中的原子换成原子,然后在每2个原子之间插入一个原子构成,故晶体中最小环上共有12个原子(6个原子和6个原子),B项正确,C项错误;石墨片层结构中每个原子与另外3个原子以共价键相结合,最小环上共有6个碳原子,D项正确。
13.答案：D
解析：
、、都属于分子晶体,相对分子质量越大,熔点越高,A对;
、、管状碳和洋葱状碳属于不同物质,它们之间的转化属于化学变化,B对;在每个分子周围与它最近且等距离的分子与之相距
(其中为立方体棱长),为12个,C对;
、、管状碳和洋葱状碳均属于碳单质,在一定条件下都能与反应,D错。
14.答案：C
解析：
15.答案：D
解析：
16.答案：C
解析：
17.答案：B
解析：
18.答案：ⅠAC。
Ⅱ（1）第4周期ⅤB族，电子排布图：。
（2）4，2。
（3）2，V形；sp2杂化；
sp3杂化；
a，12。
（4）正四面体形；NaVO3。
解析：Ⅰ
A．乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，正确；B．乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，错误；C．氢化镁为离子化合物，氢化镁的晶格能与氢键无关，正确；D．DNA的双螺旋结构涉及碱基配对，与氢键有关，错误，选AC。
Ⅱ（1）钒在元素周期表中的位置为第4周期第ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，电子排布图略。
（2）分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算，晶胞中实际拥有的阴离子氧离子数目为4×1/2+2=4，阳离子钒离子个数为8×1/8+1=2。
（3）SO2分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是2对，分子的立体构型为V形；根据杂化轨道理论判断气态SO3单分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构判断，该结构中S原子形成4个键，硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能较大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小，键长较长；由题给结构分析该分子中含有12个σ键。
（4）根据价层电子对互斥理论判断钒酸钠（Na3VO4）中阴离子的立体构型为正四面体形；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。
本题考查物质结构与性质选修模块，涉及原子结构、分子结构和晶体结构。
19.答案：（1）.3d104s24p2,??
2
（2）.Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键
（3）.GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是它们的熔、沸点均比较低,为分子晶体,分子组成和分子结构相似,分子量依次增大,分子间相互作用力依次增强.
（4）.O>Ge>Zn;
（5）.sp3,?
共价键
（6）.①
②
解析：（1）.Ge原子序数为32,根据电子排布基本规律,可以得出其核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,4p有3个轨道,轨道上有2个电子,所以有2个未成对电子。
（2）.锗原子半径大于碳原子,所以锗原子间形成的键比较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能够重叠,难以形成π键,故锗原子之间难以形成双键或三键.
（3）.根据表格中的数据特点不难发现,GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增大,原因是它们为分子晶体,分子组成和结构相似,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强,所以熔、
沸点依次增大。
（4）.元素的非金属性越强,电负性越大,所以电负性O＞Ge＞Zn.
（5）.根据金刚石的结构特点,碳原子间通过共价键连接,碳原子为sp3杂化,而锗单晶具有金刚石型结构,所以锗原子间存在共价键,杂化方式应该为sp3.
（6）.
①根据晶胞图示可以得出,D在各个方向的处,所以D原子的坐标参数为。
②根据晶胞的结构特点,可以得出含有的锗原子数=,根据密度的计算方法可得,其密度=.
20.答案：（1）.?;6
（2）.①N>C>H(或N
C
H);②孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对之间的斥力,斥力大,键角大;③sp2;④
（3）.BCD;
>;
由于溶于水的二氧化碳分子只有约几百分之一与水结合成碳酸，与按二氧化碳全部转化为碳酸分子来估算酸的强度相比，自然就小了近百倍了
（4）.
解析：
21.答案：（1）.①范德华力、氢键②的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与的结合能大于
（2）.低
解析：（1）.
①“可燃冰”是和形成的笼状结构的水合物晶体,分子之间存在范德华力,而水分子之间还存在氮键。②分析表中参数可知,
与分子的结合能大于与分子的结合能,而结合能越大,表明该分子与分子越容易结合。
（2）.
和的熔、沸点主要受范德华力影响,而范德华力与相对分子质量有关。的相对分子质量大于,
则的范德华力大于,故的熔、沸点高于。
22.答案：（1）.D;
4;（2）.E;
2;
（3）.A;
12;
（4）.12
解析：（1）.其中代表金刚石的是D,金刚石中每个碳原子与4个碳原子最接近且距离相等。
（2）.其中代表石墨的是E,每个碳原子参与形成3个正六边形,所以每个正六边形占有的碳原子数平均为
?=2个;
（3）.其中表示氯化钠的是A,每个钠离子周围与它最接近且距离相等的钠离子在邻近的3个面的对角顶点,共有
=12个;
（4）.代表干冰的是B,每个二氧化碳分子与邻近的3个面的面心紧邻,共有
=12个二氧化碳分子紧邻。?