第三章 第二节 第1课时 分子晶体

第二节分子晶体与共价晶体第1课时分子晶体[核心素养发展目标]1.能辨识常见的分子晶体，并能从微观角度分析分子晶体中各构成微粒之间的作用和对分子晶体物理性质的影响。2.能利用分子晶体的通性推断常见的分子晶体，理解分子晶体中微粒的堆积模型，并能用均摊法对晶胞进行分析。一、分子晶体的概念和性质1．分子晶体的概念只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。2．分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用3．常见的典型分子晶体(1)所有非金属氢化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。(2)部分非金属单质：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。(3)部分非金属氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。(4)几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。(5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。4．分子晶体的物理性质(1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小。(2)分子晶体不导电。(3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间作用力()(2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键()(3)分子晶体熔化或溶于水均不导电()(4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大()(5)水分子间存在着氢键，故水分子较稳定()(6)NH3极易溶于水的原因一是NH3、H2O均为极性分子，二是NH3和H2O之间形成分子间氢键()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√1．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、C10H18 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、C60、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2答案B解析分子晶体的构成微粒为分子，分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且为化合物，故B正确；C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。2．(贵州思南中学高二月考)医院在进行外科手术时，常用HgCl2稀溶液作为手术刀的消毒剂，已知HgCl2有如下性质：①HgCl2晶体熔点较低；②HgCl2熔融状态下不导电；③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于HgCl2的叙述中正确的是()A．HgCl2晶体属于分子晶体B．HgCl2属于离子化合物C．HgCl2属于电解质，且属于强电解质D．HgCl2属于非电解质答案A解析由HgCl2的性质可知，HgCl2晶体属于分子晶体，属于共价化合物，是弱电解质。3．下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是()①HCl②HBr③HI④CO⑤N2⑥H2A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②①答案C解析相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故选C。1.分子晶体的判断方法(1)依据物质的类别判断部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。(2)依据组成晶体的粒子及粒子间作用判断组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。(3)依据物质的性质判断分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固体时均不导电。2．分子晶体熔、沸点高低的判断(1)组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。(2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CH3OH＞CH3CH3。(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。(4)对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3＞＞。(5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。二、典型的分子晶体的结构和性质1．分子晶体的结构特征分子密堆积分子非密堆积微粒间作用力范德华力范德华力和氢键空间特点通常每个分子周围有12个紧邻的分子每个分子周围紧邻的分子数小于12个，空间利用率不高举例C60、干冰、I2、O2HF、NH3、冰2.常见分子晶体的结构分析(1)冰晶体①结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。其结构可用下图表示。②性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，分子间距离加大，密度逐渐减小。(2)干冰①结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C=O共价键，分子间存在范德华力，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)(如图所示)。②性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。(1)干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体()(2)干冰比冰的熔点低很多，常压下易升华()(3)干冰晶体中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子()(4)冰晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的分子；1mol冰中含有1mol氢键()答案(1)×(2)√(3)√(4)×1．硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻的分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？提示硫化氢晶体中只存在范德华力，属于分子密堆积，而冰中主要作用力是氢键，氢键具有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。2．如图为干冰的晶体结构示意图。(1)通过观察分析，有________种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则紧邻的两个CO2分子的距离为________pm。(2)其密度ρ为________(1pm＝10－10cm)。答案(1)4eq\f(\r(2),2)a(2)eq\f(4×44,NAa×10－103)g·cm－3解析顶角一种取向，三对平行面分别为三种取向，所以共有4种取向。两个紧邻CO2分子的距离为面对角线的一半。ρ＝eq\f(1mol晶胞质量,1mol晶胞体积)＝eq\f(4×44,NAa×10－103)g·cm－3。1．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．含氧酸答案D2．水的沸点为100℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7℃，引起这种差异的主要原因是()A．范德华力 B．共价键C．氢键 D．相对分子质量答案C解析水和H2S的结构相似，二者形成的晶体也都是分子晶体。但由于水分子间存在氢键，所以导致水的沸点高于H2S的沸点。3．干冰熔点很低是由于()A．CO2是非极性分子 B．C=O的键能很小C．CO2化学性质不活泼 D．CO2分子间的作用力较弱答案D解析干冰是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越小，分子间的作用力越弱，熔、沸点越低，所以干冰熔点很低是由于CO2分子间的作用力较弱，与键能、化学性质等无关。4．干冰气化时，下列所述内容发生变化的是()A．分子内共价键 B．分子间作用力C．分子的性质 D．分子间的氢键答案B解析干冰是分子晶体，分子间存在分子间作用力，不存在氢键，分子气化时破坏分子间作用力，分子内原子间共价键没有被破坏，所以分子的性质不发生改变。5．下列属于分子晶体的一组物质是()A．CaO、NO、CO B．CCl4、H2O、HeC．CO2、SO2、NaCl D．CH4、O2、Na2O答案B6．下列有关分子晶体熔点高低的叙述中，正确的是()A．氯气>碘单质B．四氯化硅>四氟化硅C．NH3<PH3D．异戊烷>正戊烷答案B解析碘常温下为固体，氯气为气体，碘的熔点较高，A错误；四氯化硅、四氟化硅对应的晶体都为分子晶体，四氯化硅的相对分子质量大，熔点较高，B正确；氨分子间存在氢键，熔点较高，C错误；同分异构体中，含有的支链越多，熔点越低，D错误。7．自从英国化学家巴特列(N.Bartlett)首次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。巴特列为开拓稀有气体化学作出了历史性贡献。(1)请根据XeF4的结构示意图(图1)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2为它的晶胞结构图。XeF2晶体属于哪种类型的晶体？________。答案(1)非极性分子(2)分子晶体解析(1)XeF4分子中含有Xe—F极性键，由于XeF4分子是平面正方形结构，结构对称，所以XeF4分子为非极性分子。(2)根据晶胞结构可知，XeF2晶体是由分子构成的，是分子晶体。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()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答案B解析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，A错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B正确、C错误；只存在范德华力的分子晶体才采用分子密堆积的方式，D错误。2．分子晶体具有某些特征的本质原因是()A．组成晶体的基本微粒是分子B．熔融时不导电C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合D．熔点一般比较低答案C解析分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，本质原因是其基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说比较弱。3．下列晶体由原子直接构成，但属于分子晶体的是()A．固态氢 B．固态氖C．磷 D．三氧化硫答案B解析根据题意可知必须是单原子分子，符合条件的只有稀有气体，故选B。4．支持固态氨是分子晶体的事实为()A．氮原子不能形成阳离子B．铵离子不能单独存在C．常温下氨是气态物质D．氨极易溶于水答案C解析常温下氨是气态物质，说明NH3的熔点和沸点低，微粒之间的结合力小，所以固态的氨是分子晶体；只有分子晶体在常温下才可能呈气态，反之，常温下呈气态的物质一定属于分子晶体。5．碘的熔、沸点低，其原因是()A．碘的非金属性较弱B．I—I的键能较小C．碘晶体属于分子晶体D．I—I共价键的键长较长答案C解析碘单质为双原子分子，属于分子晶体，分子间作用力较弱，其熔、沸点较低，与非金属性、I—I的键能和键长无关，C正确。6．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－3A．①② B．①③C．②③ D．②④答案C解析②熔点10.31℃，液态不导电，说明液态时，只存在分子，没有离子，溶于水后，电离出自由移动的离子，水溶液中能导电，属于分子晶体，符合题意；③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃，符合分子晶体的特点，符合题意，C正确。7．目前，科学界拟合成一种“双重结构”的球形分子，即把足球烯C60的分子容纳在Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键相结合，下列叙述错误的是()A．该晶体属于分子晶体B．该分子内原子间都以极性共价键相连接C．该物质是一种新化合物D．该物质的相对分子质量为2400答案B解析A项，由于该物质是“双重结构”的球形分子，所以该晶体类型是分子晶体，正确；B项，该分子内同种元素的原子间都以非极性共价键相结合，不同种元素的原子间以极性共价键相结合，错误；C项，该物质含有两种元素，是纯净物，因此属于一种新化合物，正确；D项，该物质的相对分子质量为12×60＋28×60＝2400，正确。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。8．(河北衡水中学月考)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是()A．正硼酸晶体属于分子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构D．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键答案AD解析A项，正硼酸晶体属于分子晶体；B项，H3BO3分子的稳定性与分子内部的共价键有关，与分子间氢键无关；C项，分子中的硼原子不符合8电子稳定结构；D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。9.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．已知冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为336J·g－1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键)答案D解析冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分子个数为4＋eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝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；冰中氢键的作用力为18.5kJ·mol－1，1mol冰中含有2mol氢键，而常见的冰的熔化热为336J·g－1，也可写为6.05kJ·mol－1，说明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。10．(合肥一中月考)如图是甲烷晶体的晶胞结构，图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心)，下列有关该晶体的说法正确的是()A．该晶体与HI的晶体类型相同B．该晶体熔化时只需要破坏共价键C．SiH4分子的稳定性强于甲烷D．每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有12个答案AD解析甲烷、HI晶体均属于分子晶体，A项正确；甲烷晶体属于分子晶体，熔化时只需要破坏分子间作用力，不需要破坏共价键，B项错误；C的非金属性比Si强，所以SiH4分子的稳定性弱于甲烷，C项错误；根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象，与它距离最近且等距的甲烷分子分布在立方体的3个面心上，每个顶角上的甲烷分子被8个立方体共用，每个面心上的甲烷分子被2个立方体共用，所以每个甲烷分子周围与它距离最近且等距的甲烷分子有eq\f(3×8,2)＝12个，D项正确。11．海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为()A．CH4·14H2O B．CH4·8H2OC．CH4·eq\f(23,7)H2O D．CH4·6H2O答案B解析“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，因此6个笼中有6个甲烷分子，水分子有46＋2＝48个，则“可燃冰”平均分子组成可表示为6CH4·48H2O，即CH4·8H2O；答案选B。三、非选择题12．(1)比较下列化合物的熔、沸点的高低(填“＞”或“＜”)。①CO2______SO2；②NH3______PH3；③O3______O2；④Ne________Ar；⑤CH3CH2OH_________CH3OH；⑥CO______N2。(2)已知AlCl3的熔点为190℃，但它在180℃即开始升华。请回答：①AlCl3固体是________晶体。②设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：________________________________________________________________________。答案(1)①＜②＞③＞④＜⑤＞⑥＞(2)①分子②在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电则是共价化合物解析(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔、沸点的判断规律，可比较六组物质熔、沸点的高低。(2)①由AlCl3的熔点低以及在180℃时开始升华可判断AlCl3固体为分子晶体。②要验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融状态下是否导电，不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。13．据报道，科研人员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167kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是________________________________________________________________________。(2)1molN60分解成N2时________(填“吸收”或“放出”)的热量是______kJ(已知N≡N的键能为942kJ·mol－1)，表明稳定性N60______(填“>”“<”或“＝”)N2。(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：_________________________________________________。答案(1)分子高N60、N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高(2)放出13230<(3)N60可作高能炸药(答案合理即可)解析(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体的大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体的高。(2)因N60中每个氮原子形成三个N—N，每个N—N被2个N原子共用，故1molN60中存在N—N：1mol×60×3×eq\f(1,2)＝90mol。发生的反应为N60=30N2，故ΔH＝90mol×167kJ·mol－1－30mol×942kJ·mol－1＝－13230kJ<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。14．按要求回答下列问题。(1)水分子的空间结构是________，实验测得冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，这说明______________________________________________。(2)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(11kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51kJ·mol－1，则冰晶体中氢键的能量是________kJ·mol－1。(3)下图是部分卤素单质和XY型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系。它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是________________________。试推测ICl的沸点所处的最小范围是______________________________________________。答案(1)V形冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，也说明液态水中仍存在氢键(2)20(3)相对分子质量越大，分子间作用力越强介于Br2的沸点和IBr的沸点之间解析(2)1mol冰中含有2mol氢键，冰升华既克服氢键，又克服范德华力，所以氢键的能量为：eq\f(51kJ·mol－1－11kJ·mol－1,2)＝20kJ·mol－1。(3)Cl、Br、I三种元素形成的单质或互化物的相对分子质量为Cl2：71；Br2：160，I2：254，BrCl：115.5；IBr：207。题目所给的ICl的相对分子质量为162.5，介于Br2和IBr之间。15．据《新科学》杂志报道，科研人员在20℃、1个大气压和其他一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，水就可以结成冰，称为“热冰”。如图是水和“热冰”微观结构的计算机模拟图。请回答下列问题：(1)以上信息体现了水分子具有________性，水分子中氧原子的杂化方式为________。(2)参照热冰的图示，以一个水分子为中心，画出水分子间最基本的连接方式(用结构式表示)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)①固体二氧化碳外形似冰，受热气化无液体产生，俗称“干冰”。根据如图干冰的晶胞的结构回答：一个晶胞中有________个二氧化碳分子；在一个二氧化碳分子中所含的化学键类型与数目为________。②在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为______________________，反应的化学方程式是_____________________________________。答案(1)极sp3杂化(2)(3)①42个σ键，2个π键②镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C解析(1)水分子为极性分子，在外加电场作用下，水分子可以发生运动。课后检测一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。1．下列叙述中正确的是()A．晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形B．晶体具有的物理性质是各向异性C．晶体、非晶体均具有固定的熔点D．由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性答案B解析晶体与非晶体的根本区别在于构成固体的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列，A不正确；晶体具有的物理性质是各向异性，B正确；非晶体没有固定的熔点，C不正确；晶体的自范性指的是在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质，这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的。由玻璃制成规则的玻璃球是非晶体，不能体现晶体的自范性，D不正确。2．下列关于金属物理性质原因的描述不正确的是()A．金属具有良好的导电性，是因为金属晶体中的“电子气”在电场作用下作定向移动B．金属具有良好的导热性能，是因为自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量C．金属晶体具有良好的延展性，是因为金属晶体中的原子层在滑动过程中金属键未破坏D．金属一般具有银白色光泽，是物理性质，与金属键没有关系答案D解析金属内部有自由电子，当有外加电压时电子定向移动，因此金属可以导电，A正确；金属内部的自由电子受热后运动速率增大，与金属离子碰撞频率增大，传递了能量，故金属有良好的导热性，因此B正确；当金属晶体受到外力作用时，晶体中的各原子层发生相对滑动而不断裂，所以表现出良好的延展性，故C正确；金属一般具有银白色光泽是由于金属键中的自由电子在吸收可见光以后，发生跃迁，成为高能态，然后又会回到低能态，把多余的能量以可见光的形式释放出来的缘故，所以金属一般具有银白色光泽与金属键有关系，故D错误。3．下列过程中化学键被破坏的是()①碘升华②溴蒸气被木炭吸附③酒精溶于水④HCl气体溶于水⑤MgCl2溶解于水⑥NaCl熔化A．全部 B．②③④⑤⑥C．④⑤⑥ D．⑤⑥答案C解析①碘是分子晶体，升华破坏的是分子间作用力，错误；②溴蒸气被木炭吸附破坏的是分子间作用力，错误；③酒精溶于水破坏的是分子间作用力，错误；④HCl气体溶于水在水分子的作用下，断裂共价键，形成H＋和Cl－，正确；⑤MgCl2溶解于水断裂的是离子键，正确。4．下列能与NaOH溶液反应的且属于共价晶体的化合物是()A．金刚石 B．石墨C．石英(SiO2) D．CO2答案C解析金刚石属于共价晶体，不能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，A不符合题意；石墨属于混合型晶体，不能与氢氧化钠溶液反应，是单质不是化合物，B不符合题意；石英(SiO2)属于共价晶体，能与氢氧化钠溶液反应，是化合物，C符合题意；CO2能与氢氧化钠溶液反应，但CO2是属于分子晶体的化合物，D不符合题意。5．下列性质适合于离子晶体的是()A．熔点1037℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液能导电C．能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.5℃D．熔点97.81℃，质软、导电，密度0.97g·cm－3答案A解析A项，熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电，说明该晶体具有离子晶体的特点；B项，熔点为10.31℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，是由于溶于水后，在水分子的作用下电离出自由移动的离子；C项，能溶于CS2、熔点112.8℃，沸点444.5℃，符合分子晶体的特点；D项，金属钠熔点为97.81℃，质软、导电、密度0.97g·cm－3，符合金属晶体的特点。6．为了确定SbCl3、SbCl5、SnCl4是否为离子化合物，可以进行下列实验，其中合理、可靠的是()A．观察常温下的状态：SbCl5是苍黄色液体，SnCl4为无色液体。结论：SbCl5和SnCl4都是离子化合物B．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的熔点依次为73.5℃、2.8℃、－33℃。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都不是离子化合物C．将SbCl3、SbCl5、SnCl4分别溶解于水中，再分别滴入HNO3酸化的AgNO3溶液，均产生白色沉淀。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物D．测定SbCl3、SbCl5、SnCl4的水溶液的导电性，发现它们都可以导电。结论：SbCl3、SbCl5、SnCl4都是离子化合物答案B7．下列各项所述的数字不是6的是()A．在NaCl晶体中，与一个Na＋最近的且距离相等的Cl－的个数B．在金刚石晶体中，最小的环上的碳原子个数C．在二氧化硅晶体中，最小的环上的原子个数D．在石墨晶体的层状结构中，最小的环上的碳原子个数答案C解析二氧化硅是共价晶体，其中的硅原子数目与氧原子数目之比为1∶2，空间结构中每个单元环由6个硅原子和6个氧原子组成。8．某研究所合成了一种球形分子，它的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60结构。下列对该分子的叙述中正确的是()A．分子中Si60被包裹在C60里面B．形成的晶体属于分子晶体C．其摩尔质量为2400D．熔点高、硬度大答案B解析硅的原子半径比碳大，所以化合物C60Si60，外层球壳为Si60，故A不正确；根据题意知，该晶体是由分子构成的，属于分子晶体，故B正确；该分子是由60个碳原子和60个硅原子结合而成，该物质的摩尔质量为2400g·mol－1，故C不正确；该物质是分子晶体，熔点低，硬度小，D不正确。9．在化学上，常用一条短线表示一个化学键，如图所示的有关结构中，有直线(包括虚线)不表示化学键或分子间作用力的是()A．石墨的结构 B．白磷的结构C．CCl4的结构 D．立方烷(C8H8)的结构答案C解析A项，表示的是石墨的层状结构。在层内，每个C原子与相邻的三个C原子形成共价键，这些共价键形成一个个平面正六边形，这些六边形结构向空间扩展，就形成了石墨的层状结构，在层间，是以分子间作用力结合。不符合题意；B项，在白磷(P4)中，每个P原子与相邻的三个P原子形成三个共价键，键角为60°。所以白磷分子的结构是正四面体结构，不符合题意；C项，CCl4是由分子构成的物质。在每个CCl4分子中C原子与4个Cl原子形成4个共价键，键角为109°28′。所以CCl4分子是正四面体结构。但是四个Cl原子间没有作用力，不会形成化学键，虚线不表示化学键，符合题意；D项，在立方烷(C8H8)中每个C原子与相邻的三个C原子形成三个共价键，键角为90°，因此每条线都表示化学键，不符合题意。10．氯化铯晶胞(晶体重复的结构单位)如图甲所示，该晶体中Cs＋与Cl－的个数之比为1∶1，化学式为CsCl。若某晶体晶胞结构如图乙所示，其中含有A、B、C三种元素的粒子，则该晶体中A、B、C的粒子个数之比为()A．8∶6∶1 B．4∶3∶1C．1∶6∶1 D．1∶1∶3答案D解析根据晶胞的均摊法，在此晶体的晶胞中有A：8×eq\f(1,8)＝1个，B：1×1＝1个，C：6×eq\f(1,2)＝3个，即N(A)∶N(B)∶N(C)＝1∶1∶3，故D正确。11．已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是()A．ZXY3 B．ZX2Y6C．ZX4Y8 D．ZX8Y12答案A解析根据晶胞结构可知X、Y、Z分别位于晶胞的顶点、棱、体心处，因此根据均摊法可知，含有X、Y、Z原子的个数分别是8×eq\f(1,8)＝1、12×eq\f(1,4)＝3、1，所以该晶体的化学式是ZXY3，答案选A。二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。12．科学家发现钇钡铜氧化合物在90K时具有超导性，若该化合物的结构如图所示，则该化合物的化学式可能是()A．YBa2Cu3O8B．YBa2Cu2O5C．YBa2Cu3O5D．YBaCu4O4答案C解析由图可知，图中有一个钇原子，两个钡原子。而铜原子，在顶点和在侧棱各有8个，故总的铜原子数为eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,4)×8＝3个。对于氧原子，共6×eq\f(1,4)＋7×eq\f(1,2)＝5个，故C正确。13．在CuCl2溶液中存在如下平衡：[CuCl4]2－＋4H2O[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－黄色蓝色下列说法中不正确的是()A．将CuCl2固体溶于少量水中得到蓝色溶液B．将CuCl2固体溶于大量水中得到蓝色溶液C．[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋都是配离子D．当[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋达一定比例时，溶液呈现绿色答案A解析将CuCl2固体溶于少量水中，则根据平衡移动方程式可知，主要是以[CuCl4]2－形式存在，A不正确；稀释有利于平衡向正反应方向移动，B正确；C正确，其中氯离子和水都是配体。14．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是()A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ键数目为10NAD．该配合物为离子化合物，易电离，1mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子答案AC解析配合物中存在配位键，内界和外界之间存在离子键，内界CN－、NO存在极性键，但不存在非极性键，故A错误；配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配体为CN－和NO，配位原子为C和N，配位数为6，故B正确；配位键也属于σ键，配体CN－中含有1个σ键，NO中含有1个σ键，所以1mol配合物中σ键数目为6＋1×5＋1＝12mol，即12NA，故C错误；配合物为离子化合物，易电离，完全电离成Na＋和[Fe(CN)5(NO)]2－，1mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子，故D正确。15．配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()A．以Mg2＋为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用B．Fe2＋的卟啉配合物是输送O2的血红素C．[Ag(NH3)2]＋是化学镀银的有效成分D．向硝酸银溶液中加入氨水，可除去硝酸银溶液中的Ag＋答案D解析向AgNO3溶液中加入氨水，Ag＋与氨水反应先产生沉淀，后沉淀不断溶解得到配合物。16．已知冰晶石(Na3AlF6)熔融时的电离方程式为Na3AlF6=3Na＋＋AlFeq\o\al(3－,6)。现有冰晶石的结构单元如图所示，位于大立方体顶点和面心，位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，是图中、中的一种。下列说法正确的是()A．冰晶石是离子晶体B．大立方体的体心处代表Al3＋C．与Na＋距离相等且最近的Na＋有6个D．冰晶石晶体的密度约为eq\f(1395,a3)g·cm－3答案AD解析由冰晶石熔融时能发生电离，可知冰晶石是离子晶体，A项正确；每个晶胞中含有的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，的个数为12×eq\f(1,4)＋8＝11，根据冰晶石的化学式可知，AlFeq\o\al(3－,6)与Na＋的个数比为1∶3，故与必然表示同一种微粒，即为Na＋，B项错误；与Na＋距离相等且最近的Na＋有8个，C项错误；晶体的密度为eq\f(4×210,6.02×1023×a×10－83)g·cm－3≈eq\f(1395,a3)g·cm－3，D项正确。三、非选择题：本题共5个小题，共58分。17．(10分)磁性材料氮化铁镍合金可用Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、丁二酮肟、氨气、氮气、氢氧化钠、盐酸等物质在一定条件下反应制得。(1)基态Ni原子的价电子排布式是_______________________________________________。(2)丁二酮肟(结构简式如图1所示)中碳原子的杂化方式为________。丁二酮肟中C、N、O第一电离能由大到小的顺序为________。1mol丁二酮肟分子中含有σ键的数目为________。(3)图2是一种镍基合金储氢后的晶胞结构示意图。该合金储氢后，含1molLa的合金含有Ni的数目为____。答案(1)3d84s2(2)sp2和sp3N>O>C15NA(3)5NA或3.01×1024解析(2)该分子中甲基上C原子价层电子对个数是4、连接甲基的碳原子价层电子对个数是3，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化类型，前者为sp3、后者为sp2；同一周期元素，第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能N＞O＞C；共价单键为一个σ键、共价双键中含有一个σ键和一个π键，1个丁二酮肟分子中含有15个σ键，则1mol该物质中含有15molσ键。(3)该晶胞中La原子个数＝8×eq\f(1,8)＝1、Ni原子个数＝4×eq\f(1,2)＋1＋4×eq\f(1,2)＝5，则该晶胞中La、Ni原子个数之比为1∶5，所以含1molLa的合金含有Ni的数目为5NA＝3.01×1024。18．(10分)氮化硼(BN)晶体有多种结构。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。(1)关于这两种晶体的说法，正确的是________(填字母)。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B—N均为共价键D．两种晶体均为分子晶体(2)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为________，其结构与石墨相似却不导电，原因是______________________________________________________。(3)立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为____________。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是__________。(4)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有____mol配位键。答案(1)BC(2)平面三角形层状结构之间没有自由移动的电子(3)sp3高温、高压(4)2解析(1)A项，立方相氮化硼只含有σ键，由于形成的是立体网状结构，所以硬度大，错误；B项，六方相氮化硼层间以分子间作用力结合，作用力小，所以质地软，正确；C项，两种晶体中B—N均为共价键，正确；D项，两种晶体前者是混合型晶体，后者是共价晶体，错误。(2)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形；其结构与石墨相似却不导电，原因是层状结构之间没有自由移动的电子。(3)立方相氮化硼晶体，硼原子的杂化轨道类型为sp3；根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是高温、高压的条件。(4)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1molNH4BF4含有N与H原子间和B与F原子间形成的2mol配位键。19．(12分)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：(1)Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。(2)XYeq\o\al(－,2)离子的空间结构是________；R2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。(3)Z与某元素形成的化合物的晶胞如图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是______。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是_______________________________________________________________。答案(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2∶1(4)2Cu＋8NH3·H2O＋O2=2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O解析X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；Z基态原子的M层与K层电子数相