第四单元分子间作用力分子晶体-高二化学自主复习讲义（苏教版2019选择性必修2）

第四单元分子间作用力分子晶体自主复习学习任务一范德华力一、分子间作用力和氢键1．分子间作用力(1)概念：将分子________________的作用力称为分子间作用力。(2)存在：________间都存在分子间作用力。(3)特点：分子间作用力本质上是一种________，比化学键________。(4)分类：________和________是两种最常见的分子间作用力。2．范德华力(1)存在：范德华力是一种普遍存在于________________________分子之间的一种作用力。(2)特点：与共价键相比，范德华力________，一般________饱和性和方向性。(3)影响因素：①分子的________、________以及分子中________是否均匀。②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而________。(4)对物质性质的影响：主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等________性质。①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点________。②溶质与溶剂分子间的范德华力越大，物质的溶解度________。【答案】：1．(1)聚集在一起(2)共价分子(3)静电作用弱得多（4）范德华力氢键2．(1)固体、液体和气体(2)较小没有(3)①大小空间构型电荷分布②增大(4)物理①越高②越大学习任务二氢键1．氢键的形成和表示H原子与___________________的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个____________________的原子Y之间形成氢键，通常用________________表示。上述X、Y通常指________等。2．氢键的特点(1)氢键可以存在于分子________，也可以存在于分子________。(2)氢键比化学键_____，比范德华力______。(3)氢键有________氢键和________氢键两种。3．氢键对物质物理性质的影响(1)含有________氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢_______。(2)含有________氢键的液体一般黏度比较大。如甘油、硫酸等。(3)________氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。如氨________溶于水，乙醇和水能以任意比________等。(4)含有________氢键的物质具有较低的熔、沸点。如：对羟基苯甲醛的熔点________邻羟基苯甲醛()。醋酸和硝酸相对分子质量接近，但两种物质的熔点和沸点相差很大，因为醋酸分子形成了________氢键，而硝酸分子形成了________氢键。（5）对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。【答案】：1．电负性大、半径较小电负性大、半径较小X—H…YN、O、F2．(1)之间内部(2)弱强(3)分子内分子间3．(1)分子间高(2)分子间(3)分子间极易互溶(4)分子内高于分子间分子内(5)大学习任务三分子晶体一、晶体与分子晶体1．分子晶体(1)概念：分子通过______________构成的固态物质，称为分子晶体。(2)构成分子晶体的微粒是_______，微粒间的作用力是______________。2．物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的______________相结合，因此一般熔点______，硬度_______。(2)对组成和结构_______，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力_______，熔、沸点_______。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点_______。(3)熔融状态_______导电，如果共价化合物分子是电解质，溶于水时_______导电，如HCl、H2SO4等；如果能与水反应生成电解质，其水溶液_______导电，如NH3、CO2等。3．干冰的结构特征(1)分子间作用力只有_______。(2)干冰晶体是一种_______结构，每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有_______个，即配位数为_______。(3)每个晶胞中含有CO2分子为_______个。4．石墨晶体的结构与性质(1)石墨晶体是一种_______晶体，为_______结构。(2)层内每一个碳原子以共价键与另外_______个碳原子结合，层间为______________。(3)层内六边形结构中，每一个六边形中含有______________个碳原子，______________个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为_______。(4)每个碳原子有_______个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成_______键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有_______性。(5)由于石墨晶体层间是以_______相结合，在外力作用下，石墨晶体的层与层之间发生相对滑动，具有_______性。【答案】：1．(1)分子间作用力(2)分子分子间作用力2．(1)分子间作用力较低较小(2)相似增强升高较高(3)不能能能3．(1)范德华力(2)面心立方1212(3)44．(1)混合型二维网状(2)3分子间作用力(3)6×eq\f(1,3)=26×eq\f(1,2)=32:3(4)4大π导电(5)范德华力学习任务四晶体的共性与个性1．晶体概述______________、______________、______________和______________是最常见的晶体类型。但不论上述晶体颗粒的大小如何，晶体内部结构均是由原子、离子或分子按周期性规律重复排列组成的。因此，在研究这些晶体类型时，我们均可通过研究能够反映晶体结构特征的基本重复单位——_______来进行。2．晶体的共性(1)晶体物质各个部分的宏观性质总是_______，例如具有相同的密度、相同的化学组成等。(2)晶体总能自发地形成_______外形。(3)晶体都具有确定的_______。3．晶体的个性(1)绝大多数金属晶体是_______的良导体，_______性好。(2)食盐为_______晶体，质脆，熔融状态下_______导电。(3)金刚石为_______晶体，无色透明、坚硬、质脆，常温下不导电。(4)干冰属于_______晶体，只能在低温下存在。4．几种类型的晶体的结构与性质晶体类型金属晶体离子晶体共价晶体分子晶体结构构成微粒微粒间作用力性质熔、沸点硬度导电性举例【答案】：1．金属晶体离子晶体共价晶体分子晶体晶胞2．(1)相同的(2)多面体(3)熔点3．(1)电和热延展(2)离子能(3)共价(4)分子4．晶体类型金属晶体离子晶体共价晶体分子晶体结构构成微粒金属离子和电子阴离子、阳离子原子分子微粒间作用力金属键离子键共价键分子间作用力性质熔、沸点有的很高、有的低较高很高较低硬度大小不一较大较高较低导电性导电固态不导电、熔化或在水溶液中导电不导电熔化态（液态）不导电，溶于水有的导电举例Cu、Hg、NaNaCl、NH4Cl金刚石、SiO2干冰、碘自主测评一、单选题1．F、P、S、Cl、K等为化肥或农药中的常见元素。下列说法正确的是【答案】C答案选C。A．该晶体为离子晶体【答案】D答案选D。D．晶胞中Fe与Mg的配位数均为4【答案】C【详解】A．构成该晶体的元素均为金属元素，所以存在的化学键类型为金属键，A错误；故选C。4．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是B．60g二氧化硅晶体中含有NA个SiO2分子C．1mol中含有键的数目为5NAD．由1molCH3COONa和少量CH3COOH形成的中性溶液中，CH3COO−数目等于NA【答案】DB．二氧化硅晶体为共价晶体，构成微粒为硅原子和氧原子，不存在SiO2分子，B错误；答案为D。5．研究发现，火星大气及岩石中富含W、X、Y、Z四种原子序数递增的短周期主族元素，X原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的3倍，W、Z、Y元素的最高正价与其对应原子半径关系如下图，W最高价氧化物对应的水化物为弱酸。下列说法正确的是A．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞WB．简单气态氢化物的稳定性：X＞W＞ZC．工业上电解熔融YX制备Y单质D．X与W、Z形成的化合物中的化学键的类型和晶体类型相同【答案】B【分析】由W、X、Y、Z四种原子序数递增，W的最高正价为+2a且最高价氧化物对应的水化物为弱酸，推测W为第二周期C元素，则Z为Si元素，Y为Mg元素，由于X原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的3倍，则X为O元素，从而得出W、X、Y、Z分别为C、O、Mg、Si，据此作答。【详解】A．元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，硅酸的酸性小于碳酸，故最高价氧化物对应水化物的酸性：Z<W，A错误；B．元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，因此简单气态氢化物的稳定性H2O>CH4>SiH4，B正确C．由于MgO熔点过高，工业上一般电解熔点较低的熔融MgCl2制镁，C错误；D．CO2为极性共价键形成的分子晶体，而SiO2属于极性共价键形成的共价晶体，两者晶体类型不同，D错误；答案选B。6．甲烷晶体的晶胞结构如下图，下列有关说法不正确的是A．甲烷在常温下呈气态，说明甲烷晶体属于分子晶体【答案】C【详解】A．甲烷在常温下呈气态，证明甲烷的沸点低，则说明甲烷晶体属于分子晶体，故A正确；B．以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某1个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在面心上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×=12个，故B正确；C．甲烷是分子晶体，熔化时需克服范德华力，故C错误；D．可燃冰是甲烷分子被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的，故D正确；故选C。B．用一束光照射硫化银量子点与水形成的分散系，可看到一条光亮的通路D．引入ADPEG提高了量子点的生物相容性，其中的金刚烷基通过范德华力与空腔相结合【答案】AB．硫化银量子点是一种纳米级别的半导体，其直径常在2～20nm之间，与水形成的分散系属于胶体，能够发生丁达尔效应，用一束光照射硫化银量子点与水形成的分散系，可看到一条光亮的通路，故B正确；D．引入ADPEG提高了量子点的生物相容性，其中的金刚烷基通过范德华力与空腔相结合，故D正确；故选A。8．下列各组物质性质的比较，结论正确的是D．沸点：<【答案】CD．易形成分子间氢键沸点高，更容易形成分子内氢键沸点低，二者沸点为>，D错误；答案选C。9．磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(每一个层由曲折的磷原子链组成)的结构如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中不正确的是A．3.1g中含有的质子数为1.5B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5C．12.4g白磷与0.6mol在密闭容器中充分反应，生成的分子数小于0.4【答案】C【详解】A．1个31P原子中含有15个质子，则3.1g31P即物质的量为0.1mol，含有的质子数为1.5NA，A正确；答案选C。10．元素Be、Mg、Ca位于周期表中ⅡA族。下列说法正确的是【答案】B答案选B。A．上述离子化合物的中的杂化方式为杂化【答案】D【分析】Z2是氧化性最强的单质，则Z是F，X、Y、Z相邻，且X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，则X为N，Y为O，W的核外电子数与X的价层电子数相等，则W为B，即：W为B，X为N，Y为O，Z是F，以此解题。【详解】A．上述离子化合物的中W的杂化方式为sp3杂化，A错误；B．由分析可知，X为N，Y为O，Z是F，同一周期越靠右，第一电离能越大，但是N的价层电子排布式为2s22p3，为半满稳定结构，其第一电离能大于相邻周期的元素，则第一电离能：Y<X<Z，B错误；C．X为N，Y为O，简单氢化物分别为NH3、H2O，NH3分子间存在范德华力，H2O分子间存在氢键，范德华力弱于氢键，所以简单氢化物沸点：NH3<H2O，C错误；D．由分析可知，W为B，X为N，Z是F，WZ3为BF3，XZ3为NF3，其中前者的价层电子对数为3，空间构型为平面三角形，是非极性分子，后者的价层电子对数为4，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，是极性分子，则分子的极性：WZ3<XZ3，D正确；故选D。【点睛】12．中国地质科学院地质研究所对嫦娥五号月球玄武岩开展了年代学、元素、同位素分析，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动。X、Y、Z、V、W是月核中含有的五种原子序数依次增大的前20号元素，其中Y与W为金属元素，基态X原子的核外电子数是未成对电子数的4倍，V的单质常在地球火山口附近沉积，X与Y形成的化合物常用作耐高温材料，Y、W原子的最外层电子数相等且之和等于Z原子的最外层电子数，下列说法正确的是A．Y的氧化物是两性氧化物B．简单离子半径：W>V>YC．单质Z与单质V具有相似的晶体结构【答案】D【分析】X、Y、Z、V、W是月球中含有的五种原子序数依次增大的前20号元素，基态X原子的核外电子数是未成对电子数的4倍，故X为O元素；V的单质常在地球火山口附近沉积，则V为S元素；X与Y形成的化合物常用作耐高温材料，耐高温材料可能是MgO或者Al2O3，Y、W原子的最外层电子数相等且之和等于Z原子的最外层电子数，前20号元素，故Y为Mg，W为Ca，Z为Si。【详解】A．根据分析可知Y为Mg，Y的氧化物是MgO不是两性氧化物，故A错误；C．Z为Si，单质属于共价晶体，V为S，单质属于分子晶体，故C错误；故答案为D。13．元素Si、P、S是周期表中第三周期主族元素，下列说法正确的是B．Si、、均为分子晶体【答案】C【详解】A．同周期主族元素，随着核电荷数的增大，原子半径逐渐减小，则原子半径：r(Si)>r(P)>r(S)，A错误；B．晶体Si中每个硅原子与其它4个硅原子以共价键形成空间网状结构，属于共价晶体，B错误；D．元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：Cl>P>Si，则酸性：HClO4>H3PO4>H2SiO3，D错误；故选C。14．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，W与X同族。下列说法正确的是【答案】B【分析】X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，则2p能级上分别有2、4个电子，则X为C，Z为O；X、Y、Z原子序数依次增大，则Y为N；W与X同族，则W为Si。B．X、Z、W分别为C、O、Si，简单氢化物分别为CH4、H2O、SiH4，其中H2O分子间存在氢键沸点最高，沸点高低的一般规律是结构相似相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，CH4和SiH4比较，SiH4相对分子质量大沸点高，则简单氢化物的沸点：Z(H2O)>W(SiH4)>X(CH4)，B项正确；故选B。A．元素位于周期表的第ⅧB族B．赤血盐中铁元素核外有5个未成对电子【答案】B【详解】A．元素位于周期表的第Ⅷ族，故A错误；B．赤血盐中铁元素价电子排布式为3d5，核外有5个未成对电子，故B正确；D．该晶胞中C原子个数=4×+2×=2、Fe原子个数=8×=1，化学式为FeC2，故D错误；故选B。二、填空题16．按要求回答下列问题：(2)某元素价离子的轨道半充满，该元素的原子结构示意图为；(3)A元素的负二价离子和B元素的正二价离子的电子层结构都与氩相同，A和B形成的化合物的电子式为。(4)下列关于物质熔点的排列顺序正确的是______。已知三种常见元素原子的结构信息如表所示，试回答下列问题。元素ABC结构信息原子核外有2个电子层，最外层有3个未成对电子原子核外M层有1个成对的p电子原子核外M层充满电子，N层有1个未成对的s电子(5)C元素位于元素周期表中区，其价电子排布式为。(6)下列分子结构图中“”表示某种元素的原子，①中“”表示A元素的原子，②③中“”表示的原子其元素与A元素同周期，④中“”表示的原子其元素与B元素同主族且与A元素同周期，“”均表示氢原子，小黑点“”均表示没有参与形成共价键的电子，短线均表示共价键。上述四种物质中②的分子式为，四种物质中中心原子采取杂化的是(填序号)。【答案】(1)7(2)(3)(4)BD(5)ds3d104s1(6)C2H2①③④（2）某元素价离子的轨道半充满即3d5，则该原子价层电子排布式为3d54s1，为Fe，该元素的原子结构示意图为；（3）A元素的负二价离子和B元素的正二价离子的电子层结构都与氩相同，核外电子数均为18，则A为S，B为Ca，A和B形成的化合物为CaS，电子式为；（4）A．合金的熔点比纯金属低，Na的熔点较低，故熔点纯铁>生铁>Na，A错误；B．几种晶体都是分子晶体且结构相似，都不存在分子间氢键，相对分子质量越大，熔点越高，B正确；D．MgO为离子晶体，另外两种为分子晶体，但是水分子间存在氢键，故水分子熔点高于氧气，D正确；故答案选BD；（5）C原子核外M层充满电子，N层有一个未成对的s电子，核外电子数为2+8+18+1=29，C为Cu；位于第四周期ⅠB族，属于ds区；价电子排布式为3d104s1；（6）A原子核外有2个电子层，最外层有3个未成对电子，则A为N；B原子核外M层有1个成对的p电子，则B为S；①为NH3，②和③中●代表的原子可以形成四条键且与N同周期，则②为乙炔，③为甲烷；④中●所代表的原子与S同主族且与N同周期，则④为H2O；②的分子式为C2H2；①中心原子N价层电子对数为3+1=4，有一对孤对电子，采用sp3杂化；②中心原子C形成两个单键，没有孤电子对，采用sp杂化；③中心原子形成4条单键，无孤电子对，采用sp3杂化；④中心原子形成2条单键，有2对孤电子对，采用sp3杂化；故答案选①③④。17．化学反应伴随能量变化，获取反应能量变化有多条途径。(1)下列反应中，属于放热反应的是(填字母)。A．碳与水蒸气反应B．铝和氧化铁反应C．CaCO3受热分解D．氢气还原三氧化钨制取钨E.锌与盐酸反应(2)获取能量变化的途径①已知：化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能(kJ·mol1)460360436431176347②已知在常温常压下：写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式。(3)用甲烷或其他有机物、氧气为原料可设计成原电池，以CnH2nOn、O2为原料，硫酸溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为。(4)最近科学家研制出超薄铁磁βMnSe半导体，βMnSe的晶胞结构如图所示。①βMnSe中Mn的配位数为。②Mn2+的价电子排布式为。【答案】(1)BE(4)4【详解】（1）A.碳与水蒸气反应属于吸热反应；B.铝和氧化铁反应属于放热反应；C.CaCO3受热分解属于吸热反应；D.氢气还原三氧化钨制取钨属于吸热反应；E.锌与盐酸反应属于放热反应；综上BE属于放热反应；（4）①由晶胞结构图知，Mn原子与周围距离最近且相等的Se原子构成正四面体，即配位数为4；18．MgO、Cu和干冰的晶胞示意图如下：请回答下列问题：(1)以上晶体中粒子之间主要以范德华力结合的晶体是；(3)每个Cu晶胞中平均有个Cu原子；(4)GaN晶体结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。如下图所示。晶胞中与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为；【答案】(1)干冰(2)12(3)4(4)正四面体(5)(，，)【详解】（1）晶体中粒子之间主要以范德华力结合的为分子晶体，图中只有干冰为分子晶体，故为干冰。（2）镁离子位于顶点和面心，以任一顶点的镁离子为例，距离最近的镁离子为面心的三个镁离子，而其顶点属于8个晶胞，每个面心的镁离子重复一次，故一个镁离子周围紧邻的镁离子有12个。（4）由题目信息和晶胞图可知，与同一个N原子相连的Ga原子构成的空间构型为正四面体型，N位于正四面体的中心。（5）已知A原子坐标为(0，0，0)，B原子位于右下后，坐标为(，，)，答案：(，，)；一些硼的卤化物的沸点如下表所示：卤化物沸点／℃100.312.590回答下列问题：(3)上表中三种卤化物分子的空间构型均为平面正三角形，由此推断FBF的键角为。(4)解释表中三种卤化硼沸点存在差异的原因：。回答下列问题：(5)向NaOH溶液中滴加少量硼酸，反应的离子方程式为。(2)(4)BF3、BCl