人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体精品综合训练题
展开1.下列各组晶体都属于化合物组成的分子晶体是
A.H2O、O3、CCl4B.CCl4、NH4Cl、H2O2
C.SO2、SiO2、CS2D.P2O5、CO2、H3PO4
【答案】D
【解析】A.O3是单质不是化合物,A错误;
B.NH4Cl晶体是离子晶体不是分子晶体,B错误;
C.SiO2晶体是共价晶体不是分子晶体,C错误;
D. P2O5、CO2、H3PO4均为化合物,且都是共价分子,它们的晶体均是分子晶体,D正确;
答案选D。
2.下列物质中属于分子晶体,而且既含δ键又含π键的是
A.NaCNB.CS2C.H2O2D.Ca(OH)2
【答案】B
【解析】A.NaCN是由阴阳离子组成的离子晶体,不符合题意,A错误;
B.CS2是分子晶体,结构与二氧化碳相似,碳原子与硫原子间形成碳硫双键,故既含δ键又含π键,符合题意,B正确;
C.H2O2是分子晶体,但原子间均由单键相连,只含δ键而不含π键,不符合题意,C错误;
D.Ca(OH)2是由阴阳离子组成的离子晶体,不符合题意,D错误;
故选B。
3.下列有关分子晶体结构特点的说法中正确的是
A.分子晶体在常温下都是气态
B.分子晶体中都存在化学键
C.分子晶体中分子间的作用力主要是范德华力
D.分子间一定存在氢键
【答案】C
【解析】A.分子晶体常温下不全为气态,如磷常温下是晶体,故A错误;
B.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B错误;
C.分子晶体中分子间的作用力包括范德华力和氢键,但主要是范德华力,故C正确;
D.分子间作用力包括范德华力和氢键,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之间或者分子内,故D错误,
答案选C。
4.下列关于物质性质的说法,不正确的是
A.I2晶体升华时破坏了分子内共价键
B.丙氨酸(CH3CH(NH2)COOH)分子是手性分子
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱
D.酸性:CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH
【答案】A
【解析】A.碘是分子晶体,升华时只会破坏分子间作用力,不会破坏共价键,A错误;
B.丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]分子为手性分子,它存在对映异构,如图所示:,B正确;
C.非金属性越强,氢化物的稳定性越强,F、Cl、Br、I的非金属逐渐减弱,所以HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱,C正确;
D.-F、-Cl为吸电子基团,F的电负性强于Cl,F-C的极性大于Cl-C的极性,使-CF3的极性大于-CCl3的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子,-CH3为推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性减小,羧酸的酸性越弱,酸性强弱:CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH,D正确;
故选A。
5.干冰的晶胞如图。下列说法错误的是
A.C元素和O元素均位于元素周期表P区
B.每个晶胞中CO2分子数目为4
C.该晶体属于分子晶体
D.每个CO2分子周围紧邻等距的CO2分子数为4
【答案】D
【解析】A.C元素和O元素均位于元素周期表P区,A项正确;
B.每个晶胞中CO2分子数目为8×18 +6×12 =4,B项正确;
C.干冰属于分子晶体,C项正确;
D.由晶胞结构可知,每个CO2分子周围紧邻等距的CO2分子数为12,D项错误;
故选D。
6.某晶体的晶胞结构如图所示,黑球、白球均为C60分子。下列说法正确的是
A.C60的配位数为6B.该晶体属于共价晶体
C.其硬度决定于共价键D.1个晶胞中含有240个碳原子
【答案】D
【解析】A.以晶胞顶点的C60分子为例,这个晶胞中周围距离最近的C60分子有位于面心的3个C60分子,通过此顶点C60分子的晶胞有8个,而每个面心的C60分子被重复了2次,所以每个C60分子周围距离最近且相等的C60有3×82=12个,C60的配位数为12,A错误;
B.该晶体由C60分子组成,属于分子晶体,B错误;
C.该晶体属于分子晶体,其硬度决定于分子间作用力,C错误;
D.1个晶胞中含有8×18 +6×12=4个C60分子,则含240个碳原子,D正确;
故选D。
7.邻苯二胺的结构简式为,下刻说法错误的是
A.邻苯二胺属于分子晶体B.邻苯二胺中C、N的杂化方式均为
C.邻苯二胺组成元素中电负性最大的是ND.邻苯二胺比对苯二胺的熔点低
【答案】B
【解析】A.邻苯二胺是共价化合物,其晶体由分子通过分子间作用力形成的晶体,故属于分子晶体,A正确;
B.邻苯二胺中C周围的价层电子对数为3,其杂化方式为sp2、而N周围的价层电子对数为4,则其杂化方式为sp3,B错误;
C.电负性:N>C>H,电负性最大的是N,C正确;
D.邻苯二胺易形成分子内氢键,对苯二胺易形成分子间氢键,故邻苯二胺比对苯二胺的熔点低,D正确;
故答案为:B。
8.下列说法不正确的是
A.只存在范德华力的分子,以一个分子为中心,其周围最多可以有12个紧邻的分子
B.臭氧是极性分子,所以其在水中溶解度高于在四氯化碳中的溶解度
C.核糖和脱氧核糖是生物体遗传物质的重要组成部分,它们都属于戊糖
D.用化学方法在钢铁部件表面进行发蓝处理可以金属防腐
【答案】B
【解析】A.只存在范德华力的分子的堆积方式为密堆积,则配位数为12,A正确;
B.臭氧极性很弱,且臭氧在四氯化碳中的溶解度要比在水中的溶解度大,B错误;
C.核糖和脱氧核糖是五碳糖,它们都属于戊糖,C正确;
D.部件表面进行发蓝处理,可以在钢铁表面形成一层致密的氧化物薄膜,从而防止钢铁部件被腐蚀,D正确;
故选B。
9.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(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”相互连接成庞大的分子晶体,其结构示意图如下图所示:
(1)1 ml冰中有 ml“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 。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是 。
(3)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。在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ·ml-1)。已知冰的升华热是51 kJ·ml-1,则冰晶体中氢键的能量是 kJ·ml-1。
(4)氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理结构是 (填字母)。
【答案】(1)2
(2) H2O+H2O⇌H3O++OH- 双氧水分子之间存在更多的氢键
(3)20
(4)b
【解析】(1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键,而每个氢键为两个水分子共有,一个水分子只占到氢键的12,故每个水分子形成的氢键数为42 =2, 1 ml冰中有2ml氢键。
(2)H2O电离生成的H+与另一个H2O以配位键结合形成H3O+,形成和氢氧根电子数相同的离子,故水分子电离方程式为:H2O+H2O⇌H3O++OH-,在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点,其可能的原因是是双氧水分子间形成的氢键个数较多。
(3)51−112=20 kJ·ml-1。
(4)根据一水合氨的电离出铵根离子和氢氧根离子分析,一水合氨的结合方式为b。
10.下列物质性质的比较,与氢键无关的是
A.密度:水>冰
B.熔点:NH4Cl>HCl.
C.沸点:
D.与碱基配对的能力:
【答案】B
【解析】A.冰中一个水分子与周围四个水分以分子间氢键形成四面体结构,氢键有方向性,水结成冰分子间空隙增大,因此密度比水小,故A不符合题意;
B.NH4Cl固体是离子晶体,固体HCl为分子晶体,则熔点:NH4Cl>HCl,与氢键无关,故B符合题意;
C.对羟基苯甲醛存在分子间氢键,邻羟基苯甲醛存在分子内氢键,分子间氢键致使熔沸点升高,分子内氢键致使熔沸点降低,因此沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,故C不符合题意;
D.可与碱基形成氢键,更易配对,所以与碱基配对的能力:,故D不符合题意;
故选B。
11.下列对物质性质解释合理的是
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
【解析】A.因为电负性:F>Cl,导致FCH2-的吸电子效应比ClCH2-强,则FCH2COOH中-OH的极性强于ClCH2COOH中-OH的极性,所以酸性:F-CH2-COOH>Cl-CH2-COOH,A正确;
B.晶体硅和碳化硅均为共价晶体,影响其熔沸点大小的为键能的大小,与分子间作用力无关,因此熔点:晶体硅<碳化硅,是因为键能:C-Si>Si-Si,B错误;
C.物质的稳定性与键能的大小有关,与氢键无关,因此热稳定性:HF(g)>HCl(g),是因为键能:H-F>H-Cl,C错误;
D.Br2和I2均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高,与Br-Br键较强无关,D错误;
故答案为:A。
12.科学家在一定条件下将白磷转化为黑鳞,黑鳞的晶体结构是与石墨类似的层状结构,如图所示。下列有关说法不正确的是
A.黑磷晶体中存在非极性键B.黑磷晶体中磷原子杂化方式为
C.黑磷与白磷均为分子晶体D.黑磷晶体中含有键
【答案】C
【解析】A.黑磷晶体中只存在P-P键,为非极性键,选项A正确;
B.黑磷中每个P与3个P形成共价键,还有1对孤电子对,为sp3杂化,选项B正确;
C.白磷为分子晶体,黑磷结构与石墨类似,为混合型晶体,选项C错误;
D.可利用均摊法得1ml黑磷晶体中有1.5ml P-P键,选项D正确;
答案选C。
13.通常状况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间结构与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是
A.NCl3分子中N−Cl的键长比CCl4分子中C−Cl 的键长长
B.NCl3分子是非极性分子
C.NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
D.NBr3比NCl3易挥发
【答案】C
【解析】A.因碳原子半径比氮原子半径大,故N−Cl的键长比C−Cl的键长短,A错误;
B.NCl3分子空间结构类似NH3,故NCl3是极性分子,B错误;
C.NCl3中N原子最外层电子数5,化合价的绝对值3,所以N原子达到8电子稳定结构;NCl3中Cl原子最外层电子数7,化合价的绝对值1,所以Cl原子达到8电子稳定结构,C正确;
D.NBr3与NCl3结构相似,由于NBr3的相对分子质量较大,分子间作用力较大,所以NBr3的沸点比NCl3高,因此NBr3比NCl3难挥发,D错误;
故选C。
14.下列有关微粒性质的排列顺序,正确的是
A.键角:BF3>H2O>NH3B.热稳定性:
C.沸点:HF>H2O>NH3D.第一电离能:P>S>Si
【答案】D
【解析】A.BF3中B价层电子对数为3,无孤电子对,为平面三角形,H2O中O的价层电子对数4,有2个孤电子对,NH3中N的价层电子对数为4,有1个孤电子对,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小,键角大小顺序是BF3>NH3>H2O,故A错误;
B.非金属性越强,其简单氢化物稳定性越强,非金属性:O>N>C,则热稳定:H2O>NH3>CH4,故B错误;
C.常温下水为液体,其余为气体,三种物质,水的沸点最大,故C错误;
D.同周期从左向右第一电离能逐渐增大,但ⅤA>ⅥA,因此第一电离能大小顺序是P>S>Si,故D正确;
答案为D。
15.下列说法正确的是
A.如图碘晶胞中分子的排列有4种不同取向
B.沸点:对二甲苯>间二甲苯>邻二甲苯
C.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的晶体
D.能层、能级和轨道可以描述一个电子的运动状态
【答案】C
【解析】A.碘晶胞中,I2分子在顶点和面心的取向不同,I2分子有2种不同取向,故A错误;
B.苯的同系物中,整个分子的对称性越好其沸点越低,所以沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯沸点,故B错误;
C.晶体具有自范性,缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的晶体,故C正确;
D.用能层、能级、轨道、自旋状态描述一个电子的运动状态,故D错误;
选C。
16.下列说法中正确的是
A.冰融化时,分子中H—O发生断裂
B.分子晶体熔融时化学键不被破坏
C.分子晶体中,一定存在分子间作用力和共价键
D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定
【答案】B
【解析】A.冰为分子晶体,熔化时破坏的是分子间作用力,A项错误;
B.分子晶体是通过分子间作用力将分子结合在一起的,所以熔化时,分子内部的化学键未发生变化,破坏的只是分子间作用力,B项正确;
C.稀有气体在固态时也属于分子晶体,而稀有气体是单原子分子,在分子内部不存在共价键,C项错误;
D.分子晶体熔沸点高低取决于分子间作用力大小,而共价键强弱决定了分子的稳定性强弱,D项错误;
答案选B。
17.填空。
(1)X、Y两者物理性质有差异的主要原因是 。
(2)CO(NH2)2分子中C原子的杂化方式为 ,1ml该分子中σ键的数目为 ,该物质易溶于水的主要原因是 。
(3)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)=2ClF3(g) ΔH=-313kJ·ml-1,F—F键的键能为159kJ·ml-1,Cl—Cl键的键能为242kJ·ml-1,则ClF3中Cl—F键的平均键能为 kJ·ml-1.ClF3的熔、沸点比BrF3的 (填“高”或“低”)。
(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O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。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是 。为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据下述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是 。
(5)维生素B1的结构式如图,晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有 。
【答案】(1)X物质形成分子内氢键,Y物质形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大
(2) sp2 7NA CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键
(3) 172 低
(4) 氢键、范德华力 CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4
(5)离子键、氢键、范德华力
【解析】(1)X、Y两者物理性质有差异的主要原因是X物质形成分子内氢键在水中溶解度低,溶沸点低,Y物质与水形成分子间氢键水中溶解度高,分子间氢键使分子间作用力增大,溶沸点高,答案为:X物质形成分子内氢键,Y物质形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大;
(2)CO(NH2)2分子的结构简式为:C原子周围3个价层电子对,杂化方式为sp2,1个分子中σ键的数目是7个,所以1ml该分子中σ键的数目为7NA,该物质易溶于水的主要原因是CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键,答案为:sp2,7NA,CO(NH2)2分子与水分子之间能形成氢键;
(3)设Cl—F键的平均键能为XkJ·ml-1,根据反应的焓变=反应物的键能总和-生成物的键能总和可知,VH=242KJ·ml-1+3×159KJ·ml-1-6XJK·ml-1=-313JK·ml-1,解得:X=172JK·ml,ClF3和 BrF3为结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,其熔、沸点越高,因ClF3相对分子质量小于和BrF3,故ClF3熔、沸点低于BrF3,答案为:172,低;
(4)“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是氢键、范德华力,科学家提出用CO2置换CH4的设想依据是:CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4,答案为:氢键、范德华力,CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4;
(5)维生素B1的结构中存在离子键、氢键、范德华力和共价键,晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有:离子键、氢键、范德华力,答案为:离子键、氢键、范德华力。
选项
性质
解释
A
酸性:F-CH2-COOH>Cl-CH2-COOH
电负性:F>Cl
B
熔点:晶体硅<碳化硅
碳化硅中分子间作用力较大
C
热稳定性:HF(g)>HCl(g)
HF中存在氢键
D
熔点:Br2
代号
结构简式
水中溶解度/g(25℃)
熔点/℃
沸点/℃
X
0.2
45
100
Y
1.7
114
295
参数
分子
分子直径/nm
分子与H2O的结合能
E/kJ·ml-1
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
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