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2019-2020年高中化學(xué) 3.4分子間作用力 分子晶體練習(xí) 蘇教版選修3 一、選擇題 1.(xx白城高二檢測(cè))下列物質(zhì)呈固態(tài)時(shí),一定屬于分子晶體的是　(　　) A.非金屬單質(zhì) B.非金屬氧化物 C.含氧酸 D.金屬氧化物 【解析】選C。要注意考慮一般規(guī)律與特例,非金屬單質(zhì)中金剛石、晶體硅、硼均為原子晶體;非金屬氧化物中的二氧化硅為原子晶體;活潑金屬氧化物為離子晶體,只有含氧酸為分子晶體。 2.下列性質(zhì)適合于分子晶體的是　(　　) A.熔點(diǎn)1 070℃,易溶于水,水溶液導(dǎo)電 B.熔點(diǎn)10.31℃,液態(tài)不導(dǎo)電、水溶液能導(dǎo)電 C.熔點(diǎn)97.81℃,質(zhì)軟、導(dǎo)電、密度0.97 gcm-3 D.熔點(diǎn)1 415℃,不溶于水,硬度大 【解析】選B。A項(xiàng)物質(zhì)熔點(diǎn)較高,不是分子晶體;C項(xiàng)物質(zhì)可導(dǎo)電,不是分子晶體;D項(xiàng)物質(zhì)熔點(diǎn)高,硬度大,屬于原子晶體。 【方法規(guī)律】不同晶體的性質(zhì) (1)金屬晶體:熔、沸點(diǎn)變化大,可導(dǎo)電,不溶于水。 (2)離子晶體:熔、沸點(diǎn)較高,硬度較大,熔融狀態(tài)可導(dǎo)電,多數(shù)溶于水。 (3)原子晶體:熔、沸點(diǎn)高,硬度大,有的能導(dǎo)電,不溶于水。 (4)分子晶體:熔、沸點(diǎn)低,硬度小,熔融狀態(tài)不導(dǎo)電,可溶于水,有些水溶液導(dǎo)電。 3.(xx阜新高二檢測(cè))下列關(guān)于氫鍵的說法正確的是　(　　) A.HF是一種非常穩(wěn)定的化合物,這是由于分子間存在氫鍵 B.每個(gè)水分子內(nèi)有兩個(gè)氫鍵 C.分子間形成的氫鍵能使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高 D.氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵 【解析】選C。HF穩(wěn)定是由于氫氟鍵鍵能較大;水分子內(nèi)沒有氫鍵,分子間有氫鍵;氫鍵是分子間作用力,不是化學(xué)鍵。 【易錯(cuò)提醒】氫鍵是分子間作用力的一種,不是化學(xué)鍵,所以形成的范圍不是直接相連的原子間。水分子形成氫鍵是在水分子之間,水分子內(nèi)部為共價(jià)鍵。 4.(雙選)下列各組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)所克服粒子間的相互作用屬于同種類型的是　(　　) A.純堿與葡萄糖熔化 B.干冰與碘氣化 C.金剛石與石墨熔化 D.氯化鈉與生石灰熔化 【解析】選B、D。純堿即碳酸鈉是離子晶體,葡萄糖是分子晶體,熔化時(shí)克服的粒子間相互作用分別是離子鍵和分子間作用力,A錯(cuò);干冰和碘都是分子晶體,氣化時(shí)都要克服范德華力,B正確;金剛石是原子晶體,石墨屬于混合晶體,熔化時(shí)克服的粒子間相互作用分別是共價(jià)鍵和范德華力、共價(jià)鍵,C錯(cuò);NaCl和生石灰即CaO都是離子晶體,熔化時(shí)都要破壞離子鍵,D正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中,正確的是　(　　) A.范德華力是決定由分子構(gòu)成的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低的唯一因素 B.范德華力與物質(zhì)的物理性質(zhì)沒有必然的聯(lián)系 C.范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) D.范德華力是僅影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素 【解析】選D。范德華力不能影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),僅能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的部分物理性質(zhì),如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)及溶解性等,并且不是唯一的影響因素。 5.范德華力作用能為akJmol-1,化學(xué)鍵鍵能為bkJmol-1,氫鍵作用能為ckJmol-1,則a、b、c的大小關(guān)系是　(　　) A.b>c>a B.b>a>c C.c>b>a D.a>b>c 【解析】選A。化學(xué)鍵是原子間的強(qiáng)相互作用,范德華力和氫鍵屬于分子間作用力,比化學(xué)鍵弱得多,但氫鍵比范德華力強(qiáng)。 6.(xx邯鄲高二檢測(cè))下列有關(guān)分子晶體的說法中一定正確的是　(　　) A.分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵 B.分子間一定存在范德華力 C.分子間一定存在氫鍵 D.其結(jié)構(gòu)一定為分子密堆積 【解析】選B。稀有氣體元素組成的晶體中,不存在由多個(gè)原子組成的分子,而是原子間通過范德華力結(jié)合成晶體,所以不存在任何化學(xué)鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;分子間作用力包括范德華力和氫鍵,范德華力存在于所有的分子晶體中,而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的氮、氧、氟原子結(jié)合的氫原子的分子之間或者分子之內(nèi),B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;只存在范德華力的分子晶體才采取分子密堆積的方式,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 7.(xx金昌高二檢測(cè))有關(guān)晶體的下列說法中,正確的是　(　　) A.分子晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定 B.原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高 C.冰融化時(shí)水分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂 D.原子晶體中只存在極性共價(jià)鍵,不可能存在其他類型的化學(xué)鍵 【解析】選B。A中,分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān),與分子間作用力無關(guān);C中,冰融化時(shí)只破壞部分氫鍵;D中,某些原子晶體(如SiO2)中含有極性共價(jià)鍵,而某些原子晶體(如金剛石、晶體硅)中只含有非極性共價(jià)鍵。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于氫鍵的說法正確的是　(　　) A.由于氫鍵的作用,使NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)反常,且沸點(diǎn)高低順序?yàn)镠F>H2O>NH3 B.氫鍵只能存在于分子間,不能存在于分子內(nèi) C.沒有氫鍵,就沒有生命 D.相同量的水在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)時(shí)均有氫鍵,且氫鍵的數(shù)目依次增多 【解析】選C。A項(xiàng)“反?！笔侵杆鼈?cè)诒咀鍤浠锓悬c(diǎn)排序中的現(xiàn)象,它們的沸點(diǎn)順序可由存在狀態(tài)看出,常溫下只有水是液體,應(yīng)該水的沸點(diǎn)最高。B項(xiàng)分子內(nèi)可以存在氫鍵。C項(xiàng)正確,因?yàn)闅滏I造就了常溫常壓下的水是液態(tài),而液態(tài)的水是生物體營養(yǎng)傳遞的基礎(chǔ)。D項(xiàng)水在氣態(tài)時(shí),分子間距離大,一般認(rèn)為分子之間沒有氫鍵。 8.能夠解釋CO2比SiO2的熔、沸點(diǎn)低的原因是　(　　) A.C—O鍵能大于Si—O鍵能 B.C—O鍵能小于Si—O鍵能 C.破壞CO2晶體只需克服分子間作用力,破壞SiO2晶體要破壞Si—O共價(jià)鍵 D.以上說法均不對(duì) 【解析】選C。CO2是分子晶體,熔化時(shí)只需要克服分子間作用力,SiO2是原子晶體,熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵,分子間作用力比共價(jià)鍵弱,因此CO2的熔、沸點(diǎn)較低。 【互動(dòng)探究】(1)題中兩物質(zhì)的鍵能誰的更大一些? 提示:碳原子半徑小于硅原子半徑,因此C—O的鍵長小于Si—O的鍵長,共價(jià)鍵鍵能CO2的更大些。 (2)題中兩物質(zhì)的晶體中都存在分子嗎? 提示:CO2是分子晶體,晶體中存在CO2分子,SiO2是原子晶體,晶體中不存在分子。 9.(xx宿遷高二檢測(cè))下列物質(zhì),按沸點(diǎn)降低順序排列的一組是　(　　) A.HF、HCl、HBr、HI B.F2、Cl2、Br2、I2 C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.CI4、CBr4、CCl4、CF4 【解析】選D。A、C中HF和H2O分子間含有氫鍵,沸點(diǎn)反常;對(duì)結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),B中沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增大;D中沸點(diǎn)依次降低。 10.下列判斷錯(cuò)誤的是　(　　) A.堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 B.熔點(diǎn):Si3N4>NaCl>SiCl4 C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 D.沸點(diǎn):NH3>PH3>AsH3 【解析】選D。金屬性Na>Mg>Al,故堿性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,A正確;Si3N4為原子晶體,NaCl為離子晶體,SiCl4為分子晶體,故B正確;非金屬性Cl>S>P,故酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,C正確;結(jié)構(gòu)相似時(shí),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子晶體沸點(diǎn)越高,但NH3分子間存在氫鍵,故沸點(diǎn):NH3>AsH3>PH3,D錯(cuò)。 【方法規(guī)律】比較原子晶體和分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的解題流程 11.正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體,層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如下圖)。下列有關(guān)說法正確的是　(　　) A.正硼酸晶體中只存在氫鍵 B.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān) C.分子中硼原子最外層為8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu) D.含1 mol H3BO3的晶體中有6 mol氫鍵 【解析】選B。從硼酸的結(jié)構(gòu)中可知,晶體中還存在共價(jià)鍵,A錯(cuò);分子晶體的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān),物理性質(zhì)與分子間作用力有關(guān),B正確;硼原子最外層只有3個(gè)電子,可與O形成3個(gè)共用電子對(duì),因此硼酸分子中硼原子最外層只有6個(gè)電子,C錯(cuò);晶體中每個(gè)硼酸分子與其他分子間形成了6個(gè)氫鍵,但每個(gè)氫鍵需要2個(gè)硼酸分子,故含1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵,D錯(cuò)。 二、非選擇題 12.(xx鹽城高二檢測(cè))據(jù)報(bào)道科研人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬出結(jié)構(gòu)類似C60的物質(zhì)N60。 已知:①N60分子中每個(gè)氮原子均以N—N鍵結(jié)合三個(gè)氮原子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu);②N—N鍵的鍵能為167 kJmol-1。請(qǐng)回答下列問題: (1)N60分子組成的晶體為　　　晶體,其熔、沸點(diǎn)比N2　　(填“高”或“低”), 原因是　　　　　　　　　　　　。 (2)1 mol N60分解成N2時(shí)吸收或放出的熱量是　　　　kJ(已知N≡N鍵的鍵能為942 kJmol-1),表明穩(wěn)定性N60　　　　(填“>”“<”或“=”)N2。 (3)由(2)列舉N60的用途(舉一種):　　　　。 【解析】(1)N60、N2形成的晶體均為分子晶體,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶體中分子間的范德華力比N2晶體大,N60晶體的熔、沸點(diǎn)比N2晶體高。 (2)因每個(gè)氮原子形成三個(gè)N—N鍵,每個(gè)N—N鍵被2個(gè)氮原子共用,故1 mol N60中存在N—N鍵:1 mol603=90 mol。發(fā)生的反應(yīng)為N6030N2　ΔH,故 ΔH=90167 kJmol-1-30942 kJmol-1=-13 230 kJmol-1<0,為放熱反應(yīng),表明穩(wěn)定性N2>N60。 (3)由于反應(yīng)放出大量熱的同時(shí)生成大量氣體,因此N60可用作高能炸藥。 答案:(1)分子　高　N60、N2均形成分子晶體,且N60的相對(duì)分子質(zhì)量大,分子間作用力大,故熔、沸點(diǎn)高 (2)13 230　<　(3)用作高能炸藥 13.自然界中往往存在許多有趣也十分有意義的現(xiàn)象,下表列出了若干化合物的結(jié)構(gòu)簡式、化學(xué)式、相對(duì)分子質(zhì)量和沸點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)簡式 化學(xué)式 相對(duì)分子質(zhì)量 沸點(diǎn)/℃ (1)H—OH H2O 18 100 (2)CH3—OH CH4O 32 64 (3)CH3CH2OH C2H6O 46 78 (4)CH3COOH C2H4O2 60 118 (5)CH3—O—CH3 C2H6O 46 56 (6)CH3CH2CH2OH C3H8O 60 97 (7)CH3CH2OCH3 C3H8O 60 11 請(qǐng)回答下列問題: (1)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子化合物,相對(duì)分子質(zhì)量越高,沸點(diǎn)　　　　; (2)分子間存在　　　　,會(huì)使其沸點(diǎn)升高,分子極性越大,氫鍵越強(qiáng),沸點(diǎn)　　　　。 【解析】從分子間作用力及氫鍵理論加以分析:(2)、(3)、(6)均為醇類,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,沸點(diǎn)越高;(4)、(6)、(7)相對(duì)分子質(zhì)量均為60,沸點(diǎn)不同,這是由于(4)、(6)分子間存在氫鍵。 答案:(1)越高　(2)氫鍵　越高 14.C60分子是形如球狀的多面體,該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮: (1)C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵; (2)C60分子中含有五邊形和六邊形; (3)多面體的頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)和棱邊數(shù)的關(guān)系,遵循歐拉定理:頂點(diǎn)數(shù)+面數(shù)-棱邊數(shù)=2。據(jù)上所述,可推知C60分子有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形,C60分子中所含的雙鍵數(shù)為30。 請(qǐng)回答下列問題: (1)固體C60與金剛石相比較,熔點(diǎn)較高者應(yīng)是　　　　,理由是　　　　　。 (2)試估計(jì)C60跟F2在一定條件下,　　　　(填“可能”或“不可能”)發(fā)生反應(yīng)生成C60F60,并簡述其理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)確定C60分子中所含單鍵數(shù)為　　　　　　。 【解析】(1)金剛石屬于原子晶體,而固體C60不是,故金剛石熔點(diǎn)較高。 (2)因C60分子中含30個(gè)雙鍵,與極活潑的F2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C60F60(只要指出“C60含30個(gè)雙鍵”即可) (3)通過計(jì)算,確定C60分子所含單鍵數(shù)。依題意,C60分子形成的化學(xué)鍵數(shù)為(360)=90,也可以由歐拉定理計(jì)算鍵數(shù)(即棱邊數(shù)):60+(12+20)-2=90,C60分子中所含單鍵數(shù)為90-30=60。 答案:(1)金剛石　金剛石屬于原子晶體,而C60屬于分子晶體,因此金剛石的熔點(diǎn)高于C60 (2)可能　因C60分子中含30個(gè)雙鍵,與極活潑的F2發(fā)生加成反應(yīng)即可生成C60F60 (3)60 15.(1)水是生命之源,在0℃時(shí)結(jié)為冰。 ①冰屬于分子晶體,其中含有的粒子間相互作用有_______________________ ______________________________________________________________。 ②冰的密度比水小的原因是____________________________。 寫出水中這種作用力的表示式____________________________。 ③冰屬于分子晶體,冰中每個(gè)水分子周圍結(jié)合的水分子數(shù)為　　　　。分子晶體的組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí),物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔、沸點(diǎn)越高,則H2O和H2S中沸點(diǎn)較高的是____________________________。 (2)為緩解旱情,人們常常會(huì)進(jìn)行人工降雨。干冰是一種常用于人工降雨的物質(zhì)。 ①右圖為干冰的晶胞結(jié)構(gòu),在干冰晶體中CO2分子的配位數(shù)是　　　　。 ②干冰氣化時(shí)需要克服的作用力是　　　　,在1個(gè)CO2分子中含有　　　　個(gè)π鍵,　　　　個(gè)σ鍵。 【解析】(1)①冰是分子晶體,分子間存在范德華力和氫鍵,分子內(nèi)存在共價(jià)鍵。 ②水分子間存在氫鍵導(dǎo)致冰的密度較小;氫鍵的表示方式為O—H…O或H—O…H。 ③水分子間形成的氫鍵如下圖: 因此每個(gè)水分子要和其他4個(gè)水分子結(jié)合;水中因存在氫鍵沸點(diǎn)異常得高。 (2)①干冰中CO2的配位數(shù)是12。 ②干冰氣化時(shí)主要克服范德華力;CO2的結(jié)構(gòu)為OCO,因此含有2個(gè)π鍵和2個(gè)σ鍵。 答案:(1)①共價(jià)鍵、范德華力、氫鍵 ②液態(tài)水中多個(gè)水分子之間通過氫鍵形成(H2O)n,而冰中水分子間以氫鍵聯(lián)結(jié)成晶體,使水的密度大于冰 O—H…O?、?　H2O (2)①12?、诜兜氯A力　2　2 【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖中A、B、C、D四條曲線分別表示ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn),其中表示ⅥA族元素氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)的是曲線　　　　,表示ⅣA族元素氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)的是曲線　　　　;同一主族中第3、4、5周期元素的氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)依次升高,其原因是　　　　　　。 曲線中第2周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)顯著高于第3周期元素氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn),其原因是　　　　　　　　　。 【解析】第2周期元素氫化物中H2O的沸點(diǎn)最高,故A為ⅥA族氫化物沸點(diǎn)曲線;ⅣA族的氫化物都為非極性分子,沸點(diǎn)較低,且第2周期元素的氫化物分子間不存在氫鍵,故為D。由于同一主族中第3、4、5周期元素的氣態(tài)氫化物分子間不存在氫鍵,且結(jié)構(gòu)相似,所以它們的沸點(diǎn)與范德華力有關(guān),而范德華力與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān),故隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大,沸點(diǎn)隨之升高。曲線中第2周期元素的氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)顯著高于第3周期元素氣態(tài)氫化物,原因是第2周期元素氫化物分子間存在氫鍵。 答案:A　D　結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量增大,范德華力增大,沸點(diǎn)升高　分子間存在氫鍵 16.(xx濱州高二檢測(cè))短周期的5種非金屬元素,其中A、B、C的特征電子排布可表示為A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D與B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中電負(fù)性最大的元素。 回答下列問題: (1)由A、B、C、E四種元素中的兩種元素可形成多種分子,下列分子①BC2?、贐A4?、跘2C2　④BE4,其中屬于極性分子的是　　　　(填序號(hào));分子BC2中含σ鍵 　　　　個(gè),含π鍵　　　　個(gè)。 (2)C的氫化物比下一周期同族元素的氫化物沸點(diǎn)還要高,其原因是　　　　。 (3)B、C兩元素都能和A元素組成兩種常見的溶劑,其分子式為　　　　、 　　　　。DE4在前者中的溶解性　　　　(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)椤　　　　　?填化學(xué)式)。 【解析】由s軌道最多可容納2個(gè)電子可得:a=1,b=c=2,即A為H,B為C,C為O。由D與B同主族,且為非金屬元素,得D為Si;由E在C的下一周期且E為同周期電負(fù)性最大的元素可知E為Cl。 (1)①②③④分別為CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2為極性分子,其他為非極性分子,CO2中含2個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵。 (2)C的氫化物為H2O,H2O分子間可形成氫鍵是其沸點(diǎn)較高的重要原因。 (3)B、A兩元素組成苯,C、A兩元素組成水,兩者都為常見的溶劑,SiCl4為非極性分子,易溶于非極性溶劑苯中。 (4)BA4、BE4、DE4分別為CH4、CCl4、SiCl4,三者結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大,分子間作用力逐漸增強(qiáng),故它們的沸點(diǎn)順序?yàn)镾iCl4>CCl4>CH4。 答案:(1)③　2　2　(2)H2O分子間含有氫鍵 (3)C6H6　H2O　大于　(4)SiCl4>CCl4>CH4 【方法規(guī)律】影響物質(zhì)性質(zhì)因素的判斷 (1)共價(jià)鍵是原子間通過共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵,它存在于分子內(nèi)部,影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),如穩(wěn)定性、活潑性等。 (2)分子間作用力是分子間微弱的相互作用,包括范德華力和氫鍵。分子間作用力只影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度等。 (3)氫鍵是一種介于化學(xué)鍵和范德華力之間的相互作用力,它只存在于分子間或分子內(nèi)活動(dòng)性較強(qiáng)的非金屬元素N、O、F和與之相鄰的H之間。氫鍵的存在對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等性質(zhì)有很大影響,如H2O的沸點(diǎn)比H2S的沸點(diǎn)高許多,NH3極易溶于水等。