高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体同步训练题

第二节分子晶体与共价晶体

课时1　分子晶体

【基础巩固】

1.下列物质固态时一定是分子晶体的是 (　　)

A.酸性氧化物   B.碱性氧化物

C.含氧酸    D.非金属单质

解析：利用举特例法解题。A项，SiO2为酸性氧化物，不属于分子晶体；B项，Na2O、CaO等碱性氧化物不属于分子晶体；D项，金刚石、晶体硅等非金属单质不属于分子晶体。

答案：C

2.下列各组晶体都属于由化合物组成的分子晶体的是 (　　)

A.H2O、O3、CCl4 B.CCl4、(NH4)2S、H2O2

C.SO2、SiO2、CS2 D.P2O5、CO2、H3PO4

解析：A项，O3为单质；B项，(NH4)2S不属于分子晶体；C项，SiO2不属于分子晶体。

答案：D　

3.下列有关物质结构和性质的叙述中错误的是 (　　)

A.水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键

B.由极性共价键形成的分子可能是非极性分子

C.水和冰中都含有氢键

D.分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键

解析：H2O中O具有很强的得电子能力，因此与H形成的共价键很稳定，不容易被破坏，这与水中存在氢键无关，氢键影响的是物质的物理性质；大多数分子晶体中存在共价键，但稀有气体中不存在共价键。

答案：A　

4.(2022·广东江门)干冰(固态二氧化碳)在-78 ℃时可直接升华为气体，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是              (　　)

A.干冰晶体是共价晶体

B.每个晶胞中含有4个CO2分子

C.每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子

D.干冰升华时需克服分子间作用力

解析：由题干信息可知，干冰(固态二氧化碳)在-78 ℃时可直接升华为气体，干冰晶体是分子晶体，A项错误；由题干图示晶胞图可知，每个晶胞中含有8×+6×=4个CO2分子，B项正确；由题干图示晶胞图可知，以其中面心上的一个CO2为例，其周围有3个相互垂直的平面，每个平面上有4个CO2与之最近且距离相等，则每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子，C项正确；已知干冰是分子晶体，故干冰升华时需克服分子间作用力，D项正确。

答案：A

5.HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子的个数为              (　　)

A.3   B.4   C.5   D.12

解析：根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成正四面体，故B项正确。

答案：B

6.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点、沸点，记录如下：

根据这些数据分析，其中属于分子晶体的是 (　　)

A.NaCl、MgCl2、CaCl2 B.SiCl4

C.NaCl、CaCl2 D.全部

解析：分子晶体的熔点、沸点较低，表中的SiCl4熔点、沸点较低，应为分子晶体。

答案：B

7.干冰晶体晶胞结构如图所示，即每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为立方体的棱长)的CO2有              (　　)

A.4个   B.8个   C.12个  D.6个

解析：如题图所示，在每个CO2周围距离a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有12个。

答案：C　

8.(2022·广东潮州)富勒烯衍生物由于具有良好的光电性能，在太阳能电池的应用上具有非常光明的前途。富勒烯(C60)的结构如图所示，下列说法错误的是              (　　)

A.分子中碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化

B.1 mol C60分子中σ键的数目为90 NA

C.1个C60分子中含有20个五边形和12个六边形

D.C60分子晶胞是分子密堆积

解析：由结构可知，富勒烯中的每个碳原子均只与周围三个碳原子相连，每个碳原子都采用sp2杂化，A项正确；1 mol C60分子中σ键的数目为3×60××NA=90 NA，B项正确；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，设五边形个数为x，六边形个数为y，根据富勒烯结构，富勒烯有60个顶点，面数为(x+y)，每个棱被2个面共有，棱数为×(3×60)，根据欧拉定理有60+(x+y)-×(3×60)=2，根据键数和顶点，得出×(5x+6y)=×(3×60)，推出x=12，y=20，即五边形有12个，六边形有20个， C项错误；C60晶体为面心立方排布，因此晶体中1个C60分子有12个紧邻的C60分子，属于分子密堆积类型，D项正确。

答案：C　

9.(1)比较下列物质熔点、沸点的高低(均填“>”或“<”)。

①CO2　　　SO2  

②NH3　　　PH3  

③O3　　　O2  

④Ne　　　Ar  

⑤CH3CH2OH　　　CH3OH  

⑥CO　　　N2  

(2)设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是　。  

解析：(2)若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电，是共价化合物，若导电，则是离子化合物。

答案： (1)①<　②>　③>　④<　⑤>　⑥>

(2)在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电，是共价化合物

10.自从合成了第一种稀有气体的化合物XePtF6以来，人们又相继发现了氙的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。

(1)请根据XeF4的结构示意图(图甲)判断这个分子是极性分子还是非极性分子?　 　　　　　　　。  

(2)XeF2晶体是一种无色晶体，图乙为它的晶胞结构图。XeF2晶体属于哪种类型的晶体?　　　　　　　　　。一个XeF2晶胞中含有　　　个XeF2分子。

甲

乙

解析：由其结构示意图可知，XeF4是非极性分子，XeF2是分子晶体。

答案：(1)非极性分子　(2)分子晶体　2

【拓展提高】

11.(2022·广东肇庆)下列说法正确的有 (　　)

①分子晶体的构成粒子是分子，都具有分子密堆积的特征　②冰融化时，分子中H—O发生断裂　③分子晶体在干燥或熔融时，均能导电　④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高　⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高　⑥分子晶体的熔、沸点一般比较低　⑦分子晶体中，分子间以分子间作用力相结合，分子间作用力越大，分子越稳定

A.2项    B.3项     C.4项    D.5项

解析：①分子晶体的构成粒子是分子，但只含有分子间作用力的分子晶体具有分子密堆积的特征，含有氢键的分子晶体不是密堆积，故①错误；②冰融化克服氢键，属于物理变化，水分子中H—O没有断裂，故②错误；③分子晶体在干燥或熔融时，均不能导电，故③错误；④分子晶体中，分子间作用力越大，分子的熔、沸点越高，故④正确；⑤分子晶体熔化时破坏分子间作用力，不破坏分子内共价键，即说明分子内共价键键能大小与该分子晶体的熔点高低无关，故⑤错误；⑥分子晶体熔化时破坏分子间作用力，而分子间作用力一般较弱，导致其熔沸点较低，故⑥正确；⑦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⑦错误。只有④⑥正确，故答案为A项。

答案：A

12.AB型化合物形成的晶体结构多种多样。如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是              (　　)

 ①            ②        ③

④             ⑤           ⑥

A.①③    B.②⑤C.⑤⑥    D.③④⑤⑥

解析：从题图中可以看出②⑤都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。

答案：B

13.(2022·广东东莞)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，它的化学式为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.该物质熔融时能导电

C.该物质分子中Si60被包裹在C60里面

D.该物质形成的晶体属于分子晶体

解析：由分子式及题中信息可知，该物质为分子晶体。分子晶体的熔点低，硬度小，A项错误；由题中信息可知，该物质是一种新的球形分子，该物质熔融时克服了分子间作用力，只得到分子，不能导电，B项错误；硅的原子半径比碳的大，所以化合物C60Si60的外层球壳为Si60，内层球壳为C60，C项错误；由题中信息可知，该物质是一种新的球形分子，分子式为C60Si60，所以该物质有分子存在，属于分子晶体，D项正确。

答案：D　

14.(2022·广东东莞)甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 (　　)

A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子

B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子

C.甲烷晶体熔化时需克服共价键

D.1个CH4晶胞中含有6个CH4分子

解析：题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A项错误；由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶点上的甲烷分子为8个晶胞共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×=12，B项正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C项错误；甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为8×+6×=4，D项错误。

答案：B

【挑战创新】

15.科研人员曾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结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N的键能为167 kJ·mol-1。请回答下列问题。

(1)N60分子构成的晶体为　　　　晶体，其熔点、沸点比N2晶体的熔点、沸点　　　 　(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)：　　　　　　　　。 

解析：(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体中分子间的范德华力大，N60晶体的熔点、沸点比N2晶体的熔点、沸点高。

(2)因每个氮原子形成三个N—N，每个N—N被2个N原子共用，故1 mol N60中存在N—N：1 mol×60×3×=90 mol。N60分解为N2的反应为N6030N2，故ΔH=90×167 kJ·mo-30×942 kJ·mo=-13 230 kJ·mo<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。

答案：(1)分子　高　N60、N2均为分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔点、沸点高

(2)13 230　<

(3)作高能炸药(或其他合理答案)

16.Ⅰ.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C由两种元素的原子构成，且分子中两种原子的个数比均为1∶2。D是一种有毒的有机化合物。

(1)构成A分子的原子的元素符号是　　。  

(2)从B分子的空间结构判断，该分子属于　　　(填“极性”或“非极性”)分子。  

(3)C分子中包含　　个σ键、　　　个π键。  

(4)D的熔点、沸点比C2H6的熔点、沸点高，其主要原因是(需指明D是什么物质)：　。 

Ⅱ.CO的结构可表示为，N2的结构可表示为。

(5)下表是在一定条件下测得的CO和N2的键能数据(单位：kJ·mol-1)：

结合数据说明CO比N2活泼的原因：  　。 

Ⅲ.(6)Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于　　　　(填晶体类型)。

解析：(1)含有18个电子的单原子分子是氩。(2)B是由两种元素的3个原子构成的含有18个电子的分子，则B是H2S，是极性分子。(3)C是由两种元素的6个原子构成的含有18个电子的分子，原子个数比为1∶2，则C是N2H4，N原子采取sp3杂化，分子内有5个σ键，无π键。(4)D分子含有6个原子，并含有18个电子，且为有毒的有机化合物，应是甲醇。CH3OH分子之间能形成氢键，因此CH3OH的熔点、沸点比C2H6的熔点、沸点高。(5)CO分子中的一个π键的键能为1 071.9 kJ·mol-1-798.9 kJ·mol-1=273 kJ·mol-1，N2分子内的一个π键的键能为941.7 kJ·mol-1-418.4 kJ·mol-1=523.3 kJ·mol-1，键能越大越稳定，CO分子中的π键比N2中的π键更容易断裂，所以CO比N2活泼。(6)Fe(CO)5熔点、沸点低，易溶于非极性溶剂，是分子晶体。

答案：Ⅰ.(1)Ar　(2)极性　(3)5　0　(4)D是CH3OH，分子之间能形成氢键

Ⅱ.(5)CO中断裂1 mol π键需吸收能量273 kJ，N2中断裂1 mol π键需吸收能量523.3 kJ，所以CO分子中的π键比N2分子中的π键更容易发生反应

Ⅲ.(6)分子晶体