高中化学第3章　分子晶体（作业）

作业16分子晶体(分值：100分)(选择题1~12题，每小题6分，共72分)题组一分子晶体及其性质1.下列有关分子晶体的说法正确的是()A.固态时能导电B.分子间一定存在范德华力C.分子间一定存在氢键D.分子晶体全部为化合物2.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是()①HCl②HBr③HI④CO⑤N2⑥H2A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①3.干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较正确的是()A.晶体的熔点：干冰>冰B.晶体中的空间利用率：干冰>冰C.晶体中分子间相互作用力相同D.晶体中键的极性和分子的极性相同4.SiCl4的分子结构与CCl4的分子结构类似，对其作出如下推断，其中正确的是()①SiCl4晶体是分子晶体②常温常压下SiCl4不是气体③SiCl4的分子是由极性共价键形成的④SiCl4的熔点高于CCl4的熔点A.全部 B.只有①②C.只有②③ D.只有①题组二分子晶体的结构5.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.正硼酸晶体不属于分子晶体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6.北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是()A.冰、干冰晶体类型不同B.“水立方”变为“冰立方”，密度减小C.用干冰制冷比用氟利昂制冷环保D.1个干冰晶胞的质量约为1766.02×7.“冰面为什么滑？”这与冰层表面的结构有关，下列有关说法正确的是()A.由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解B.第一层“固态冰”中，水分子间通过共价键形成空间网状结构C.第二层“准液体”中，水分子间形成共价键的机会减少，形成氢键的机会增加D.当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑8.冰晶体的晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是()A.冰晶胞内水分子间作用力只有氢键B.每个冰晶胞平均含有4个水分子C.氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种D.已知冰中氢键的键能为18.5kJ·mol-1，而常见的冰的熔化热为336J·g-1，这说明冰变成液态水时，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键)9.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∶4D.氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时体积会变大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240D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻11.(2024·天津高二调研)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12.有四组同一族元素所形成的不同物质，在101kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：第一组A-268.8B-249.5C-185.8D-151.7第二组F2-187.0Cl2-33.6Br258.7I2184.0第三组HF19.4HCl-84.0HBr-67.0HI-35.3第四组H2O100.0H2S-60.2H2Se-42.0H2Te-1.8下列判断正确的是()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>H2SeC.第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF>HCl>HBr>HID.第一组物质是分子晶体，一定含有共价键13.(14分)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。(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”。干冰的晶胞结构如图所示。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取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，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，

发生反应的化学方程式是。

14.(14分)(1)水分子间存在一种“氢键”(强度介于范德华力与化学键之间)的作用，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，其结构示意图如图1：①1mol冰中有mol氢键。

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氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是(填图2中的字母)。

(2)图3折线c可以表达出第族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b，你认为正确的是(填“a”或“b”)；部分有机物的熔、沸点见下表：

烃CH4CH3CH3CH3(CH2)2CH3沸点/℃-164-88.6-0.5硝基苯酚熔点/℃4596114由这些数据你能得出的结论是(至少写2条)。

答案精析1.B［分子晶体固态时不导电，故A项错误；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，而氢键只存在于与电负性很大的氮、氧、氟原子结合的氢原子与另一个电负性很大的原子之间，可以存在于分子之间或分子之内，故B项正确，C项错误；部分非金属单质也是分子晶体，如N2，故D项错误。］2.C［相对分子质量越大，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。］3.B［B项，冰的结构中，由于H2O分子间存在氢键且氢键具有方向性，故晶胞中存在空隙，空间利用率较低，正确；C项，冰的分子间既有氢键又有范德华力，而干冰的分子间只有范德华力，错误；D项，CO2和H2O中均存在极性键，由于分子空间结构不同，CO2是非极性分子，H2O是极性分子，错误。］4.A［CCl4属于分子晶体，常温常压下为液体，含有共价键。①SiCl4与CCl4结构相似，则SiCl4是分子晶体，正确；②CCl4在常温常压下是液体，SiCl4与CCl4结构相似，且SiCl4的相对分子质量较大，则常温常压下SiCl4不可能是气体，正确；③SiCl4中Si与Cl形成共价键，则SiCl4是由极性共价键形成的分子，正确；④对组成和结构相似的分子晶体来说，相对分子质量越大，熔点越高，则SiCl4的熔点高于CCl4的熔点，正确。］5.D［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，与氢键无关；C项，分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构；D项，1个H3BO3分子中含有3个氢键。］6.A［冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；氟利昂排放到大气中会破坏臭氧层，干冰不会，C项正确；由干冰的晶胞可知，1个晶胞中含CO2的个数为8×18+6×12=4，则1个干冰晶胞的质量约为4×446.02×1023g=1767.D［水分子的稳定性好，是由水分子内氢氧共价键的键能决定的，与分子间形成的氢键无关，A错误；水分子间不存在共价键，水分子间通过氢键形成空间网状结构，B错误；水分子间不存在共价键，应该是形成氢键的机会减少，C错误；当温度达到一定数值时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏，使一部分水分子能够自由流动，从而产生“流动性的水分子”，使冰面变滑，D正确。］8.D［冰晶胞内水分子间作用力既有氢键又有范德华力，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的水分子数为4+8×18+6×12=8，B项错误；氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的键能为18.5kJ·mol-1，1mol冰中含有2mol氢键，完全破坏1mol冰中氢键需要能量37.0kJ，常见的冰的熔化热为336J·g-1，1mol冰完全融化需要吸收能量6.048kJ，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，9.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分子与氢键的数目之比为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。］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”规律，其可能易溶于四氯化碳中；每个C60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角的C60分子为研究对象，则共用这个顶角的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等，有3×8211.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；H2O的键角为105°，CH4的键角为109°28'，D项错误。］12.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同为第四周期元素，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，D不正确。］13.(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+CO22MgO+C14.(1)①2②20③b(2)ⅣAb有机物相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高；当有机物能形成分子内氢键时，分子间作用力减弱，熔点变低，当分子间能形成氢键时，分子间作用力增强，熔点升高解析(1)①根据冰的结构示意图，每个H2O分子通过氢键与4个H2O分子结合，平均每个H2O分子含有氢键数目为4×12=2，故1mol冰中含2mol氢键。②冰的升华热是51kJ·mol-1，水分子间还存在范德华力(11kJ·mol-1)，1mol水中含有2mol氢