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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体第1课时练习
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体第1课时练习，共9页。
第1课时 分子晶体
基础过关练
题组一 分子晶体及其结构
1.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
2.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H8B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5D.CCl4、Na2S、H2O2
3.下列各物质所形成的晶体中,属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是( )
A.CO2B.O2 C.NH4Cl D.Ar
4.(2020河南郑州外国语学校高二月考)在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰,其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。下列说法正确的是( )
A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形
B.甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合
C.可燃冰属于分子晶体
D.水分子的键角大于甲烷分子的键角
5.干冰晶胞如图所示,若干冰的晶胞棱长为a,则每个CO2分子周围与其相距22a的CO2分子有( )
A.4个B.8个C.12个D.6个
6.下图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。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.冰融化后,水分子之间的空隙增大
7.(1)德国和美国科学家制出了由20个碳原子构成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。1个C20分子共有 个正五边形,共有 个共价键;C20晶体属于 晶体。
(2)科学家拟合成一种“二重结构”的球形分子,即把足球形C60分子嵌入足球形Si60分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合。下列关于这种物质的叙述不正确的是 (填字母)。
A.该物质是一种新型化合物
B.该物质是两种单质组成的混合物
C.该晶体属于分子晶体
D.该物质具有极高的熔、沸点
题组二 分子晶体的性质
8.下列性质可能符合分子晶体特点的是(深度解析)
①熔点1 070 ℃,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,固态能导电,密度为0.97 g·cm-3
A.①④B.②③C.①②D.②④
9.下列各物质所形成的晶体的熔、沸点高低的比较正确的是( )
A.H2>N2>O2
B.NH3>AsH3>PH3
C.Cl2>Br2>I2
D.C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
10.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法中不正确的是( )
A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点
B.C60晶体可能易溶于四氯化碳中
C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
能力提升练
题组 分子晶体的结构与性质
1.()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:
根据表中数据分析,属于分子晶体的是( )
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4
C.NaCl、CaCl2 D.全部
2.(双选)()常温下硫单质主要以S8形式存在,加热时S8会转化为S6、S4、S2等,当温度达到750 ℃时主要以S2形式存在,下列说法正确的是( )
A.S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B.无论哪种硫分子,在空气中完全燃烧时都生成SO2
C.常温条件下单质硫为分子晶体
D.把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
3.()近年来,科学家合成了一些具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧时放出大量的热量。Al2H6的结构如下图。下列说法肯定错误的是 ( )
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
4.()冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.冰晶胞内水分子间以共价键结合
B.每个冰晶胞平均含有4个水分子
C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性,也是σ键的一种
D.冰变成水,氢键部分被破坏
5.()下列说法正确的是( )
A.范德华力普遍存在于分子之间,如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合
B.H2SO4为强电解质,硫酸晶体是能导电的
C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶4
D.氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时体积会变大
6.()有四组同一族元素所形成的不同物质,在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示:
下列各项判断正确的是( )
A.第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子中化学键键能最大
B.第三组与第四组相比较,化合物的稳定性:HBr>H2Se
C.第三组物质溶于水后,溶液的酸性:HF>HCl>HBr>HI
D.第一组物质是分子晶体,一定含有共价键
7.(原创,)下列叙述不正确的是( )
A.冰中的每个水分子形成4个氢键
B.熔、沸点:CH(CH3)3>CH3CH2CH2CH3
C.卤素互化物ClF3的熔、沸点比BrF3的低
D.正四面体结构的分子中,化学键的键角不一定是109°28',可能为60°
8.(双选)(原创,)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物;甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体;K是红棕色气体;丙的浓溶液具有强氧化性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(深度解析)
A.K、L、M形成的晶体都是分子晶体
B.X和Z形成的分子晶体中一定不存在非极性键
C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D.由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键
答案全解全析
基础过关练
1.B 稀有气体组成的晶体中,其分子内不存在任何化学键,A项错误;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项正确,C项错误;存在氢键的分子晶体不采取分子密堆积的方式,D项错误。
2.B A项,HD属于单质;C项,SiO2属于共价晶体;D项,Na2S中含有离子键。
3.A 固体CO2(干冰)是分子晶体,分子内只有极性键。O2、Ar形成的晶体都属于分子晶体,但O2中只有非极性共价键,Ar原子间没有共价键。NH4Cl由NH4+和Cl-组成,是离子化合物,其形成的晶体不属于分子晶体。
4.C CH4的VSEPR模型为正四面体形,H2O的VSEPR模型是四面体形,A项错误;甲烷分子与构成“笼子”的水分子间不能形成氢键,B项错误;可燃冰属于分子晶体,C项正确;H2O的键角为105°,CH4的键角为 109°28',D项错误。
5.C 以顶点CO2分子为研究对象,若干冰的晶胞棱长为a,该CO2分子周围与其相距22a的CO2分子处于共用这个顶点的面的面心,由于顶点CO2分子为8个晶胞共有,则每个CO2分子周围与其相距22a的CO2分子有8×32=12个,故选C。
6.A 冰晶体属于分子晶体,冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,故B、C两项均错误。每个水分子可以与4个水分子形成氢键,从而形成四面体结构,A项正确。冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性,故水分子间由氢键连接后,分子间空隙变大,因此冰融化成水后,体积减小,水分子之间空隙减小,D项错误。
7.答案 (1)12 30 分子 (2)BD
解析 (1)根据题给信息可判断C20晶体属于分子晶体。根据其结构可知每个碳原子形成3个C—C键,每个共价键被2个碳原子共用,所以1个C20分子含有的共价键数是20×32=30。因为每个共价键被2个正五边形共用,所以平均每个正五边形含有的共价键数是52=2.5,故1个C20分子共有302.5=12个正五边形。(2)该物质是一种“二重结构”的球形分子,故A项正确;该物质中碳原子和硅原子间形成共价键,它是化合物,故B项错误;该晶体是由分子构成的,属于分子晶体,故C项正确;该晶体属于分子晶体,熔、沸点较低,故D项错误。
8.B 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固态能导电,不是分子晶体的性质,故选②③。
归纳总结 在分子晶体中,相邻分子靠分子间作用力相互吸引。由于分子间作用力较弱,分子晶体熔化时,只需克服分子间作用力,不破坏化学键,所以分子晶体一般具有较低的熔、沸点。此外,还具有硬度小、易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。
9.B 一般组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高,即熔、沸点:H2AsH3>PH3,B项正确;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:C(CH3)4<(CH3)2CHCH2CH3
10.A 构成C60晶体的基本微粒是C60分子,因此C60晶体是分子晶体,不可能具有很高的熔、沸点;由于C60是非极性分子,根据相似相溶原理,其可能易溶于四氯化碳中;每个C60的晶胞中含有的C60分子个数为8×18+6×12=4,因此含有的碳原子数为4×60=240;如果以晶胞中一个顶点的C60分子为研究对象,则共用这个顶点的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等,有32×8=12个。
能力提升练
1.B 分子晶体中分子之间以分子间作用力相结合,而分子间作用力较弱,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的熔、沸点较高,不属于分子晶体,AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低,应为分子晶体,所以B项正确。
2.BC S8、S6、S4、S2属于不同的分子,它们之间的转化为化学变化,A错误;常温条件下单质硫为分子晶体,在空气中完全燃烧生成SO2,B、C项正确;硫单质在空气中加热到750 ℃时被氧化,生成硫的氧化物,得不到S2,故D错误。
3.D Al2H6的熔点为150 ℃,由熔点低可知Al2H6为分子晶体,A正确;该物质燃烧放出大量的热量,可能成为未来的储氢材料和火箭燃料,B正确;由Al2H6的组成元素可知,燃烧产物为氧化铝和水,C正确;Al2H6为分子晶体,化合物中Al和H之间形成共价键,不含离子键,D错误。
4.D 冰晶胞内水分子间主要以氢键结合,A项错误;由冰晶胞的结构与金刚石晶胞类似可知,每个冰晶胞平均含有的水分子个数为4+18×8+6×12=8,B项错误;水分子间的氢键具有方向性和饱和性,但氢键不属于化学键,C项错误;冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键,D项正确。
5.D 液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合,A不正确;虽然H2SO4为强电解质,但是硫酸晶体是分子晶体,不能导电,B不正确;冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,两个水分子间只能形成一个氢键,所以冰中H2O分子与氢键数目之比为1∶2,C不正确;氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时水分子之间的空隙变大,故其体积会变大,D正确。
6.B 第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子之间可以形成氢键,A不正确;Se和Br同为第4周期元素,Br的非金属性较强,故氢化物的稳定性HBr>H2Se,B正确;第三组物质溶于水后,HF溶液的酸性最弱,C不正确;第一组物质是分子晶体,但分子中不一定含有共价键,如稀有气体分子中无共价键,D不正确。
7.B 冰中每个水分子形成4个氢键,A项正确;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:CH(CH3)3
8.BC X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,乙是常见的气体。由K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,可知K为NO2、丙为HNO3,NO2和H2O、O2按一定比例反应最终生成HNO3,则乙为O2、L为H2O;甲是常见的固体,与浓硝酸在加热条件下反应生成NO2、H2O和CO2,即M为CO2,则X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,据此分析解答。NO2、H2O、CO2形成的晶体都是分子晶体,A选项正确;X和Z形成的分子晶体可以是N2H4,其中存在N—N非极性键,B选项错误;X、Y组成的化合物可以是有机高分子化合物,其沸点大于H2O,C选项错误;由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸,氨基酸分子中只含有共价键,D选项正确。
方法指导 本题侧重考查分析能力和推断能力。注意K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,为本题的突破口。熟练掌握元素化合物知识是解题关键。
氯化物
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
190
-68
782
沸点/℃
1 465
1 418
178
57
1 600
第一组
A -268.8
B -249.5
C -185.8
D -151.7
第二组
F2-187.0
Cl2-33.6
Br2 58.7
I2 184.0
第三组
HF 19.4
HCl -84.0
HBr -67.0
HI -35.3
第四组
H2O 100.0
H2S -60.2
H2Se -42.0
H2Te -1.8
1.B
2.B
3.A
4.C
5.C
6.A
8.B
9.B
10.A
1.B
2.BC
3.D
4.D
5.D
6.B
7.B
8.BC
第1课时 分子晶体
基础过关练
题组一 分子晶体及其结构
1.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
2.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H8B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5D.CCl4、Na2S、H2O2
3.下列各物质所形成的晶体中,属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是( )
A.CO2B.O2 C.NH4Cl D.Ar
4.(2020河南郑州外国语学校高二月考)在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰,其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。下列说法正确的是( )
A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形
B.甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合
C.可燃冰属于分子晶体
D.水分子的键角大于甲烷分子的键角
5.干冰晶胞如图所示,若干冰的晶胞棱长为a,则每个CO2分子周围与其相距22a的CO2分子有( )
A.4个B.8个C.12个D.6个
6.下图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。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.冰融化后,水分子之间的空隙增大
7.(1)德国和美国科学家制出了由20个碳原子构成的空心笼状分子C20,该笼状结构是由许多正五边形构成的(如图所示)。1个C20分子共有 个正五边形,共有 个共价键;C20晶体属于 晶体。
(2)科学家拟合成一种“二重结构”的球形分子,即把足球形C60分子嵌入足球形Si60分子中,外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合。下列关于这种物质的叙述不正确的是 (填字母)。
A.该物质是一种新型化合物
B.该物质是两种单质组成的混合物
C.该晶体属于分子晶体
D.该物质具有极高的熔、沸点
题组二 分子晶体的性质
8.下列性质可能符合分子晶体特点的是(深度解析)
①熔点1 070 ℃,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,固态能导电,密度为0.97 g·cm-3
A.①④B.②③C.①②D.②④
9.下列各物质所形成的晶体的熔、沸点高低的比较正确的是( )
A.H2>N2>O2
B.NH3>AsH3>PH3
C.Cl2>Br2>I2
D.C(CH3)4>(CH3)2CHCH2CH3>CH3CH2CH2CH2CH3
10.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法中不正确的是( )
A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点
B.C60晶体可能易溶于四氯化碳中
C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
能力提升练
题组 分子晶体的结构与性质
1.()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:
根据表中数据分析,属于分子晶体的是( )
A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.AlCl3、SiCl4
C.NaCl、CaCl2 D.全部
2.(双选)()常温下硫单质主要以S8形式存在,加热时S8会转化为S6、S4、S2等,当温度达到750 ℃时主要以S2形式存在,下列说法正确的是( )
A.S8转化为S6、S4、S2属于物理变化
B.无论哪种硫分子,在空气中完全燃烧时都生成SO2
C.常温条件下单质硫为分子晶体
D.把硫单质在空气中加热到750 ℃即得S2
3.()近年来,科学家合成了一些具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n。已知,最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6,它的熔点为150 ℃,燃烧时放出大量的热量。Al2H6的结构如下图。下列说法肯定错误的是 ( )
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
4.()冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似,其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.冰晶胞内水分子间以共价键结合
B.每个冰晶胞平均含有4个水分子
C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性,也是σ键的一种
D.冰变成水,氢键部分被破坏
5.()下列说法正确的是( )
A.范德华力普遍存在于分子之间,如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合
B.H2SO4为强电解质,硫酸晶体是能导电的
C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶4
D.氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时体积会变大
6.()有四组同一族元素所形成的不同物质,在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示:
下列各项判断正确的是( )
A.第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子中化学键键能最大
B.第三组与第四组相比较,化合物的稳定性:HBr>H2Se
C.第三组物质溶于水后,溶液的酸性:HF>HCl>HBr>HI
D.第一组物质是分子晶体,一定含有共价键
7.(原创,)下列叙述不正确的是( )
A.冰中的每个水分子形成4个氢键
B.熔、沸点:CH(CH3)3>CH3CH2CH2CH3
C.卤素互化物ClF3的熔、沸点比BrF3的低
D.正四面体结构的分子中,化学键的键角不一定是109°28',可能为60°
8.(双选)(原创,)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物;甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体;K是红棕色气体;丙的浓溶液具有强氧化性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(深度解析)
A.K、L、M形成的晶体都是分子晶体
B.X和Z形成的分子晶体中一定不存在非极性键
C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D.由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键
答案全解全析
基础过关练
1.B 稀有气体组成的晶体中,其分子内不存在任何化学键,A项错误;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项正确,C项错误;存在氢键的分子晶体不采取分子密堆积的方式,D项错误。
2.B A项,HD属于单质;C项,SiO2属于共价晶体;D项,Na2S中含有离子键。
3.A 固体CO2(干冰)是分子晶体,分子内只有极性键。O2、Ar形成的晶体都属于分子晶体,但O2中只有非极性共价键,Ar原子间没有共价键。NH4Cl由NH4+和Cl-组成,是离子化合物,其形成的晶体不属于分子晶体。
4.C CH4的VSEPR模型为正四面体形,H2O的VSEPR模型是四面体形,A项错误;甲烷分子与构成“笼子”的水分子间不能形成氢键,B项错误;可燃冰属于分子晶体,C项正确;H2O的键角为105°,CH4的键角为 109°28',D项错误。
5.C 以顶点CO2分子为研究对象,若干冰的晶胞棱长为a,该CO2分子周围与其相距22a的CO2分子处于共用这个顶点的面的面心,由于顶点CO2分子为8个晶胞共有,则每个CO2分子周围与其相距22a的CO2分子有8×32=12个,故选C。
6.A 冰晶体属于分子晶体,冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,故B、C两项均错误。每个水分子可以与4个水分子形成氢键,从而形成四面体结构,A项正确。冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性,故水分子间由氢键连接后,分子间空隙变大,因此冰融化成水后,体积减小,水分子之间空隙减小,D项错误。
7.答案 (1)12 30 分子 (2)BD
解析 (1)根据题给信息可判断C20晶体属于分子晶体。根据其结构可知每个碳原子形成3个C—C键,每个共价键被2个碳原子共用,所以1个C20分子含有的共价键数是20×32=30。因为每个共价键被2个正五边形共用,所以平均每个正五边形含有的共价键数是52=2.5,故1个C20分子共有302.5=12个正五边形。(2)该物质是一种“二重结构”的球形分子,故A项正确;该物质中碳原子和硅原子间形成共价键,它是化合物,故B项错误;该晶体是由分子构成的,属于分子晶体,故C项正确;该晶体属于分子晶体,熔、沸点较低,故D项错误。
8.B 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固态能导电,不是分子晶体的性质,故选②③。
归纳总结 在分子晶体中,相邻分子靠分子间作用力相互吸引。由于分子间作用力较弱,分子晶体熔化时,只需克服分子间作用力,不破坏化学键,所以分子晶体一般具有较低的熔、沸点。此外,还具有硬度小、易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。
9.B 一般组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质量的增大而升高,即熔、沸点:H2
10.A 构成C60晶体的基本微粒是C60分子,因此C60晶体是分子晶体,不可能具有很高的熔、沸点;由于C60是非极性分子,根据相似相溶原理,其可能易溶于四氯化碳中;每个C60的晶胞中含有的C60分子个数为8×18+6×12=4,因此含有的碳原子数为4×60=240;如果以晶胞中一个顶点的C60分子为研究对象,则共用这个顶点的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等,有32×8=12个。
能力提升练
1.B 分子晶体中分子之间以分子间作用力相结合,而分子间作用力较弱,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的熔、沸点较高,不属于分子晶体,AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低,应为分子晶体,所以B项正确。
2.BC S8、S6、S4、S2属于不同的分子,它们之间的转化为化学变化,A错误;常温条件下单质硫为分子晶体,在空气中完全燃烧生成SO2,B、C项正确;硫单质在空气中加热到750 ℃时被氧化,生成硫的氧化物,得不到S2,故D错误。
3.D Al2H6的熔点为150 ℃,由熔点低可知Al2H6为分子晶体,A正确;该物质燃烧放出大量的热量,可能成为未来的储氢材料和火箭燃料,B正确;由Al2H6的组成元素可知,燃烧产物为氧化铝和水,C正确;Al2H6为分子晶体,化合物中Al和H之间形成共价键,不含离子键,D错误。
4.D 冰晶胞内水分子间主要以氢键结合,A项错误;由冰晶胞的结构与金刚石晶胞类似可知,每个冰晶胞平均含有的水分子个数为4+18×8+6×12=8,B项错误;水分子间的氢键具有方向性和饱和性,但氢键不属于化学键,C项错误;冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键,D项正确。
5.D 液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合,A不正确;虽然H2SO4为强电解质,但是硫酸晶体是分子晶体,不能导电,B不正确;冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连,两个水分子间只能形成一个氢键,所以冰中H2O分子与氢键数目之比为1∶2,C不正确;氢键有饱和性和方向性,所以液态水结成冰时水分子之间的空隙变大,故其体积会变大,D正确。
6.B 第四组物质中H2O的沸点最高,是因为H2O分子之间可以形成氢键,A不正确;Se和Br同为第4周期元素,Br的非金属性较强,故氢化物的稳定性HBr>H2Se,B正确;第三组物质溶于水后,HF溶液的酸性最弱,C不正确;第一组物质是分子晶体,但分子中不一定含有共价键,如稀有气体分子中无共价键,D不正确。
7.B 冰中每个水分子形成4个氢键,A项正确;相对分子质量相同的烷烃,其支链越多,熔、沸点越低,即熔、沸点:CH(CH3)3
8.BC X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,乙是常见的气体。由K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,可知K为NO2、丙为HNO3,NO2和H2O、O2按一定比例反应最终生成HNO3,则乙为O2、L为H2O;甲是常见的固体,与浓硝酸在加热条件下反应生成NO2、H2O和CO2,即M为CO2,则X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,据此分析解答。NO2、H2O、CO2形成的晶体都是分子晶体,A选项正确;X和Z形成的分子晶体可以是N2H4,其中存在N—N非极性键,B选项错误;X、Y组成的化合物可以是有机高分子化合物,其沸点大于H2O,C选项错误;由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸,氨基酸分子中只含有共价键,D选项正确。
方法指导 本题侧重考查分析能力和推断能力。注意K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,为本题的突破口。熟练掌握元素化合物知识是解题关键。
氯化物
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
190
-68
782
沸点/℃
1 465
1 418
178
57
1 600
第一组
A -268.8
B -249.5
C -185.8
D -151.7
第二组
F2-187.0
Cl2-33.6
Br2 58.7
I2 184.0
第三组
HF 19.4
HCl -84.0
HBr -67.0
HI -35.3
第四组
H2O 100.0
H2S -60.2
H2Se -42.0
H2Te -1.8
1.B
2.B
3.A
4.C
5.C
6.A
8.B
9.B
10.A
1.B
2.BC
3.D
4.D
5.D
6.B
7.B
8.BC
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