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第二節(jié)　分子晶體與共價晶體
第1課時　分子晶體
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］　1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進行分析。
一、分子晶體的概念和性質
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.分子晶體的概念
只含分子的晶體稱為分子晶體，在分子晶體中，相鄰分子靠分子間作用力相互吸引。
2.分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用
3.典型的分子晶體與物質類別
物質類別 實例
所有非金屬氫化物 如H2O、NH3、CH4等
部分非金屬單質 如鹵素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等
部分非金屬氧化物 如CO2、SO2、P4O6、P4O10等
稀有氣體 如He、Ne、Ar等
幾乎所有的酸 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
絕大多數(shù)有機物 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4.分子晶體的物理性質
(1)分子晶體熔、沸點較低，硬度很小。
(2)分子晶體不導電。
(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。
1.分子晶體熔點較低的原因是什么？
提示　分子晶體熔化時破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)，由于分子間作用力較弱，所以分子晶體熔點較低。
2.分子晶體溶于水時，化學鍵如何變化？
提示　有的溶于水破壞化學鍵，如HCl，有的不破壞化學鍵，如蔗糖、乙醇。
3.影響分子晶體溶解度的因素有哪些？
提示　“相似相溶”規(guī)律、氫鍵、化學反應等。
1.正誤判斷
(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間的作用力 (　　)
(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵 (　　)
(3)分子晶體熔化或溶于水均不導電 (　　)
(4)分子晶體的熔、沸點越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
2.下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是 (　　)
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
答案　B
解析　HD屬于分子晶體，但為單質，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均為化合物，故B正確；SiO2不是分子晶體，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。
3.下列屬于某分子晶體性質的是 (　　)
A.組成晶體的微粒是離子
B.能溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃
C.熔點為1 400 ℃，可作半導體材料，難溶于水
D.熔點高，硬度大
答案　B
解析　分子晶體的主要性質有熔、沸點低，硬度小，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，固態(tài)和熔化時均不導電。
4.(2023·淄博高二檢測)(1)CO能與金屬Fe形成化合物Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于　　　　　晶體。
(2)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的　　　　(填“高”或“低”)。
答案　(1)分子　(2)低　
解析　(1)由化合物熔點為253 K，沸點為376 K可知，其熔、沸點較低，所以為分子晶體。(2)組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高，所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低。
(1)分子晶體的判斷方法
①依據(jù)物質的類別判斷
部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、稀有氣體、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物都是分子晶體。
②依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用力判斷
組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。
③依據(jù)物質的性質判斷
分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態(tài)或固態(tài)時均不導電。
(2)分子晶體熔、沸點高低的判斷
①組成和結構相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越強，熔、沸點越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。
②組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，如CO>N2。
③含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
④對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>。
⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物，一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
二、典型的分子晶體的結構和性質
1.分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力 范德華力 范德華力和氫鍵
空間特點 通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子 每個分子周圍緊鄰的分子小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
2.兩種典型的分子晶體的組成和結構
(1)冰
①水分子之間的主要作用力是氫鍵，當然也有范德華力。
②由于氫鍵的方向性，使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引。
③空間利用率不高，其密度比液態(tài)水的小。
(2)干冰
①每個晶胞中有4個CO2分子，12個原子。
②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子數(shù)為12。
③空間利用率高，其密度比冰的高。
1.常溫下，液態(tài)水中水分子在不停地做無規(guī)則的運動。0 ℃以下，水凝結為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。
(1)冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用？
提示　共價鍵、氫鍵、范德華力。
(2)冰融化成水時破壞的作用力是什么？
提示　氫鍵和范德華力。
2.冬季河水結冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水小呢？
提示　在冰的晶體中存在分子間氫鍵，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，彼此之間形成四面體形。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，密度減小。
3.(1)為什么干冰的密度比冰大？
(2)為什么冰的熔點比干冰的熔點高得多？
提示　(1)由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子，分子密堆積，密度比冰的大。
(2)水分子存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力。
1.正誤判斷
(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體 (　　)
(2)干冰比冰的熔點低很多，常壓下易升華 (　　)
(3)干冰晶體中分子之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子 (　　)
(4)冰晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的分子，1 mol冰中含有1 mol氫鍵 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
2.如圖為冰晶體的結構模型，大球代表O，小球代表H，下列有關說法正確的是 (　　)
A.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體
B.冰晶體具有空間網(wǎng)狀結構，不是分子晶體
C.水分子間通過H—O形成冰晶體
D.冰晶體融化時，水分子之間的空隙增大
答案　A
解析　B項，冰晶體屬于分子晶體；C項，水分子間通過分子間作用力形成晶體；D項，冰融化，氫鍵部分斷裂，空隙減小。
3.下列說法正確的是 (　　)
A.C60氣化和I2升華克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點相近
C.NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學鍵都是離子鍵
D.常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點-23.2 ℃，沸點136.2 ℃，所以TiCl4屬于分子晶體
答案　D
解析　A中C60、I2均為分子晶體，氣化或升華時均克服范德華力；B中乙酸分子間可形成氫鍵，其熔點比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水破壞的是共價鍵。
4.如圖為干冰的晶胞結構示意圖。
(1)通過觀察分析，有　　種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質點，設晶胞邊長為a pm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為　　　　 pm。
(2)其密度為　　　　 g·cm-3(1 pm=10-10 cm)。
答案　(1)4　a　(2)
解析　(1)頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個緊鄰CO2分子的距離為面對角線長的一半。
課時對點練　［分值：100分］
(選擇題1~12題，每小題6分，共72分)
題組一　分子晶體及其性質
1.下列有關分子晶體的說法正確的是 (　　)
A.固態(tài)時能導電
B.分子間一定存在范德華力
C.分子間一定存在氫鍵
D.分子晶體全部為化合物
答案　B
解析　分子晶體固態(tài)時不導電，故A項錯誤；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，而氫鍵只存在于與電負性很大的氮、氧、氟原子結合的氫原子與另一個電負性很大的原子之間，可以存在于分子之間或分子之內(nèi)，故B項正確，C項錯誤；部分非金屬單質也是分子晶體，如N2，故D項錯誤。
2.下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是 (　　)
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
答案　C
解析　相對分子質量越大，范德華力越大，分子晶體的熔、沸點越高，相對分子質量接近的分子，極性越強，熔、沸點越高。
3.干冰和冰是兩種常見的分子晶體，下列關于兩種晶體的比較正確的是 (　　)
A.晶體的熔點：干冰>冰
B.晶體中的空間利用率：干冰>冰
C.晶體中分子間相互作用力相同
D.晶體中鍵的極性和分子的極性相同
答案　B
解析　B項，冰的結構中，由于H2O分子間存在氫鍵且氫鍵具有方向性，故晶胞中存在空隙，空間利用率較低，正確；C項，冰的分子間既有氫鍵又有范德華力，而干冰的分子間只有范德華力，錯誤；D項，CO2和H2O中均存在極性鍵，由于分子空間結構不同，CO2是非極性分子，H2O是極性分子，錯誤。
4.SiCl4的分子結構與CCl4的分子結構類似，對其作出如下推斷，其中正確的是 (　　)
①SiCl4晶體是分子晶體　②常溫常壓下SiCl4不是氣體　③SiCl4的分子是由極性共價鍵形成的　④SiCl4的熔點高于CCl4的熔點
A.全部 B.只有①②
C.只有②③ D.只有①
答案　A
解析　CCl4屬于分子晶體，常溫常壓下為液體，含有共價鍵。①SiCl4與CCl4結構相似，則SiCl4是分子晶體，正確；②CCl4在常溫常壓下是液體，SiCl4與CCl4結構相似，且SiCl4的相對分子質量較大，則常溫常壓下SiCl4不可能是氣體，正確；③SiCl4中Si與Cl形成共價鍵，則SiCl4是由極性共價鍵形成的分子，正確；④對組成和結構相似的分子晶體來說，相對分子質量越大，熔點越高，則SiCl4的熔點高于CCl4的熔點，正確。
題組二　分子晶體的結構
5.正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結構的白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖所示)。下列有關說法正確的是 (　　)
A.正硼酸晶體不屬于分子晶體
B.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關
C.分子中硼原子最外層為8電子穩(wěn)定結構
D.含1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵
答案　D
解析　A項，正硼酸晶體屬于分子晶體；B項，H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的共價鍵有關，與氫鍵無關；C項，分子中的硼原子最外層不符合8電子穩(wěn)定結構；D項，1個H3BO3分子中含有3個氫鍵。
6.北京2022年冬奧會采用CO2臨界直冷技術，實現(xiàn)“水立方”變?yōu)椤氨⒎健薄８杀О鐖D所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.冰、干冰晶體類型不同
B.“水立方”變?yōu)椤氨⒎健保芏葴p小
C.用干冰制冷比用氟利昂制冷環(huán)保
D.1個干冰晶胞的質量約為 g
答案　A
解析　冰、干冰都屬于分子晶體，A項錯誤；在冰晶體中，每個水分子周圍只有四個緊鄰的水分子，由于水分子之間的主要作用力為氫鍵，而氫鍵具有飽和性和方向性，所以冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，使得冰的密度比液態(tài)水的小，故“水立方”變?yōu)椤氨⒎健保芏葴p小，B項正確；氟利昂排放到大氣中會破壞臭氧層，干冰不會，C項正確；由干冰的晶胞可知，1個晶胞中含CO2的個數(shù)為8×+6×=4，則1個干冰晶胞的質量約為 g= g，D項正確。
7.“冰面為什么滑？”這與冰層表面的結構有關，下列有關說法正確的是 (　　)
A.由于氫鍵的存在，水分子的穩(wěn)定性好，高溫下也很難分解
B.第一層“固態(tài)冰”中，水分子間通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結構
C.第二層“準液體”中，水分子間形成共價鍵的機會減少，形成氫鍵的機會增加
D.當高于一定溫度時，“準液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵斷裂，產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑
答案　D
解析　水分子的穩(wěn)定性好，是由水分子內(nèi)氫氧共價鍵的鍵能決定的，與分子間形成的氫鍵無關，A錯誤；水分子間不存在共價鍵，水分子間通過氫鍵形成空間網(wǎng)狀結構，B錯誤；水分子間不存在共價鍵，應該是形成氫鍵的機會減少，C錯誤；當溫度達到一定數(shù)值時，“準液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵被破壞，使一部分水分子能夠自由流動，從而產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑，D正確。
8.冰晶體的晶胞結構如圖所示。下列有關說法正確的是 (　　)
A.冰晶胞內(nèi)水分子間作用力只有氫鍵
B.每個冰晶胞平均含有4個水分子
C.氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種
D.已知冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol-1，而常見的冰的熔化熱為336 J·g-1，這說明冰變成液態(tài)水時，氫鍵部分被破壞(假設熔化熱全部用于破壞氫鍵)
答案　D
解析　冰晶胞內(nèi)水分子間作用力既有氫鍵又有范德華力，A項錯誤；由冰晶胞的結構可知，每個冰晶胞平均占有的水分子數(shù)為4+8×+6×=8，B項錯誤；氫鍵具有方向性和飽和性，但氫鍵不屬于化學鍵，C項錯誤；冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol-1，1 mol冰中含有2 mol氫鍵，完全破壞1 mol冰中氫鍵需要能量37.0 kJ，常見的冰的熔化熱為336 J·g-1，1 mol冰完全融化需要吸收能量6.048 kJ，說明冰變?yōu)橐簯B(tài)水時只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項正確。
9.下列說法正確的是 (　　)
A.范德華力普遍存在于分子之間，如液態(tài)水中因范德華力的存在使水分子發(fā)生締合
B.H2SO4為強電解質，硫酸晶體是能導電的
C.冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶4
D.氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結成冰時體積會變大
答案　D
解析　液態(tài)水中因分子間氫鍵的存在使水分子發(fā)生締合，A不正確；雖然H2SO4為強電解質，但是硫酸晶體是分子晶體，不能導電，B不正確；冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，兩個水分子間只能形成一個氫鍵，所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶2，C不正確；氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結成冰時，水分子之間的空隙變大，故其體積會變大，D正確。
10.C60分子和C60晶胞示意圖如圖所示。下列關于C60晶體的說法不正確的是 (　　)
A.C60晶體可能具有很高的熔、沸點
B.C60晶體可能易溶于四氯化碳中
C.C60晶體的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)為240
D.C60晶體中每個C60分子與12個C60分子緊鄰
答案　A
解析　構成C60晶體的基本微粒是C60分子，因此C60晶體是分子晶體，不可能具有很高的熔、沸點；由于C60是非極性分子，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，其可能易溶于四氯化碳中；每個C60晶胞中含有的C60分子個數(shù)為8×+6×=4，因此含有的碳原子數(shù)為4×60=240；如果以晶胞中一個頂角的C60分子為研究對象，則共用這個頂角的三個面的面心的C60分子與其距離最近且相等，有=12個。
11.(2024·天津高二調研)在海洋深處的沉積物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的結構可以看成是甲烷分子裝在由水分子形成的“籠子”里。下列說法正確的是 (　　)
A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面體形
B.甲烷分子通過氫鍵與構成“籠子”的水分子相結合
C.可燃冰屬于分子晶體
D.水分子的鍵角大于甲烷分子的鍵角
答案　C
解析　CH4的VSEPR模型為正四面體形，H2O的VSEPR模型是四面體形，A項錯誤；甲烷分子與構成“籠子”的水分子間不能形成氫鍵，B項錯誤；H2O的鍵角為105°，CH4的鍵角為109°28'，D項錯誤。
12.有四組同一族元素所形成的不同物質，在101 kPa時測定它們的沸點(℃)如下表所示：
第一組 A -268.8 B -249.5 C -185.8 D -151.7
第二組 F2 -187.0 Cl2 -33.6 Br2 58.7 I2 184.0
第三組 HF 19.4 HCl -84.0 HBr -67.0 HI -35.3
第四組 H2O 100.0 H2S -60.2 H2Se -42.0 H2Te -1.8
下列判斷正確的是 (　　)
A.第四組物質中H2O的沸點最高，是因為H2O分子中化學鍵鍵能最大
B.第三組與第四組相比較，化合物的穩(wěn)定性：HBr>H2Se
C.第三組物質溶于水后，溶液的酸性：HF>HCl>HBr>HI
D.第一組物質是分子晶體，一定含有共價鍵
答案　B
解析　第四組物質中H2O的沸點最高，是因為H2O分子之間可以形成氫鍵，A不正確；Se和Br同為第四周期元素，Br的非金屬性較強，故氫化物的穩(wěn)定性：HBr>H2Se，B正確；第三組物質溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正確；第一組物質是分子晶體，但分子中不一定含有共價鍵，如稀有氣體，D不正確。
13.(14分)據(jù)《新科學》雜志報道，科研人員在20 ℃、1個大氣壓和其他一定的實驗條件下，給水施加一個弱電場，水就可以結成冰，稱為“熱冰”。如圖是水和“熱冰”微觀結構的計算機模擬圖。
(1)以上信息體現(xiàn)了水分子具有　　　　性，水分子中氧原子的雜化方式為　　　　。
(2)參照熱冰的圖示，以一個水分子為中心，畫出水分子間最基本的連接方式(用結構式表示)：　　　 　　　　。
(3)①固體二氧化碳外形似冰，受熱氣化無液體產(chǎn)生，俗稱“干冰”。干冰的晶胞結構如圖所示。
一個晶胞中有　　　　個二氧化碳分子；在一個二氧化碳分子中所含的化學鍵類型與數(shù)目為　　　　。
②取兩塊大小相同的干冰，在一塊干冰中央挖一個小穴，撒入鎂粉，用紅熱的鐵棒引燃后，再蓋上另一塊干冰，出現(xiàn)的現(xiàn)象為　　　　， 發(fā)生反應的化學方程式是　　　　。
答案　(1)極　sp3雜化　(2)
(3)①4　2個σ鍵，2個π鍵　②鎂粉在干冰中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色物質生成　2Mg+CO22MgO+C
14.(14分)(1)水分子間存在一種“氫鍵”(強度介于范德華力與化學鍵之間)的作用，彼此結合而形成(H2O)n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成四面體，通過氫鍵相互連接成龐大的分子晶體，其結構示意圖如圖1：
①1 mol冰中有　　　　mol 氫鍵。
②在冰的結構中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外，還存在范德華力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升華熱是51 kJ·mol-1，則冰晶體中氫鍵的能量是　　　　kJ ·mol-1。
③氨氣極易溶于水的原因之一也與氫鍵有關。請判斷NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理結構是　　　　(填圖2中的字母)。
(2)圖3折線c可以表達出第　　　　族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。兩位同學對某主族元素氫化物的沸點的變化趨勢畫出了兩條折線a和b，你認為正確的是　　　　(填“a”或“b”)；部分有機物的熔、沸點見下表：
烴 CH4 CH3CH3 CH3(CH2)2CH3
沸點 /℃ -164 -88.6 -0.5
硝基 苯酚
熔點/ ℃ 45 96 114
由這些數(shù)據(jù)你能得出的結論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少寫2條)。
答案　(1)①2　②20　③b　(2)ⅣA　b　有機物相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高；當有機物能形成分子內(nèi)氫鍵時，分子間作用力減弱，熔點變低，當分子間能形成氫鍵時，分子間作用力增強，熔點升高
解析　(1)①根據(jù)冰的結構示意圖，每個H2O分子通過氫鍵與4個H2O分子結合，平均每個H2O分子含有氫鍵數(shù)目為4×=2，故1 mol冰中含2 mol氫鍵。②冰的升華熱是51 kJ·mol-1，水分子間還存在范德華力(11 kJ·mol-1)，1 mol水中含有2 mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以冰晶體中氫鍵的能量是20 kJ·mol-1。③NH3溶于水后，形成NH3·H2O，而NH3·H2O的電離方程式為NH3·H2ON+OH-，可知結構中含有銨根離子和氫氧根離子的基本結構，故NH3·H2O的合理結構是b。
(2)折線a和b沸點先小后大，則開始物質的沸點高與氫鍵有關，而a中原子序數(shù)大的氫化物沸點高于含氫鍵的物質，與事實不符，故a錯誤，b正確；只有c曲線中的氫化物沸點沒有反常升高，則物質間沒有氫鍵，則c為碳族元素氫化物，即折線c可以表達出第ⅣA族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。第二節(jié)　分子晶體與共價晶體
第1課時　分子晶體
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標］　1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質的影響。2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進行分析。
一、分子晶體的概念和性質
1.分子晶體的概念
只含　　　　　的晶體稱為分子晶體，在分子晶體中，相鄰分子靠__________相互吸引。
2.分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用
3.典型的分子晶體與物質類別
物質類別 實例
所有　　　　　　 如H2O、NH3、CH4等
部分　　　　　　 如鹵素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等
部分　　　　　　 如CO2、SO2、P4O6、P4O10等
稀有氣體 如He、Ne、Ar等
幾乎所有的　 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
絕大多數(shù)　　　 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
4.分子晶體的物理性質
(1)分子晶體熔、沸點　　　，硬度　　　。
(2)分子晶體不導電。
(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。
1.分子晶體熔點較低的原因是什么？
2.分子晶體溶于水時，化學鍵如何變化？
3.影響分子晶體溶解度的因素有哪些？
1.正誤判斷
(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間的作用力 (　　)
(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵 (　　)
(3)分子晶體熔化或溶于水均不導電 (　　)
(4)分子晶體的熔、沸點越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大 (　　)
2.下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是 (　　)
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
3.下列屬于某分子晶體性質的是 (　　)
A.組成晶體的微粒是離子
B.能溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃
C.熔點為1 400 ℃，可作半導體材料，難溶于水
D.熔點高，硬度大
4.(2023·淄博高二檢測)(1)CO能與金屬Fe形成化合物Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于　　　　　　　晶體。
(2)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的_________________(填“高”或“低”)。
(1)分子晶體的判斷方法
①依據(jù)物質的類別判斷
部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、稀有氣體、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物都是分子晶體。
②依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用力判斷
組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。
③依據(jù)物質的性質判斷
分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態(tài)或固態(tài)時均不導電。
(2)分子晶體熔、沸點高低的判斷
①組成和結構相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越強，熔、沸點越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。
②組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，如CO>N2。
③含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
④對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>。
⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物，一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
二、典型的分子晶體的結構和性質
1.分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力
空間特點 通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子 每個分子周圍緊鄰的分子小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
2.兩種典型的分子晶體的組成和結構
(1)冰
①水分子之間的主要作用力是　　　，當然也有　　　　　　　　。
②由于　　　的方向性，使四面體中心的每個水分子與四面體頂角方向的　　個相鄰水分子相互吸引。
③空間利用率不高，其密度比液態(tài)水的　　。
(2)干冰
①每個晶胞中有　　個CO2分子，　　個原子。
②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子數(shù)為　　。
③空間利用率高，其密度比冰的　　。
1.常溫下，液態(tài)水中水分子在不停地做無規(guī)則的運動。0 ℃以下，水凝結為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。
(1)冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用？
(2)冰融化成水時破壞的作用力是什么？
2.冬季河水結冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水小呢？
3.(1)為什么干冰的密度比冰大？
(2)為什么冰的熔點比干冰的熔點高得多？
1.正誤判斷
(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體 (　　)
(2)干冰比冰的熔點低很多，常壓下易升華 (　　)
(3)干冰晶體中分子之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子 (　　)
(4)冰晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的分子，1 mol冰中含有1 mol氫鍵 (　　)
2.如圖為冰晶體的結構模型，大球代表O，小球代表H，下列有關說法正確的是 (　　)
A.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體
B.冰晶體具有空間網(wǎng)狀結構，不是分子晶體
C.水分子間通過H—O形成冰晶體
D.冰晶體融化時，水分子之間的空隙增大
3.下列說法正確的是 (　　)
A.C60氣化和I2升華克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點相近
C.NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學鍵都是離子鍵
D.常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點-23.2 ℃，沸點136.2 ℃，所以TiCl4屬于分子晶體
4.如圖為干冰的晶胞結構示意圖。
(1)通過觀察分析，有　　種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質點，設晶胞邊長為a pm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為　　　　 pm。
(2)其密度為　　　　　　　　　 g·cm-3(1 pm=10-10 cm)。
答案精析
一、
1.分子　分子間作用力
2.分子　分子間作用力　共價鍵
3.非金屬氫化物　非金屬單質　非金屬氧化物　酸　有機物
4.(1)較低　很小
深度思考
1.分子晶體熔化時破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)，由于分子間作用力較弱，所以分子晶體熔點較低。
2.有的溶于水破壞化學鍵，如HCl，有的不破壞化學鍵，如蔗糖、乙醇。
3.“相似相溶”規(guī)律、氫鍵、化學反應等。
應用體驗
1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
2.B　［HD屬于分子晶體，但為單質，故A錯誤；PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均為化合物，故B正確；SiO2不是分子晶體，故C錯誤；Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。］
3.B　［分子晶體的主要性質有熔、沸點低，硬度小，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，固態(tài)和熔化時均不導電。］
4.(1)分子　(2)低　
解析　(1)由化合物熔點為253 K，沸點為376 K可知，其熔、沸點較低，所以為分子晶體。(2)組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高，所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低。
二、
1.范德華力　范德華力和氫鍵　
2.(1)①氫鍵　范德華力　②氫鍵　4　③小
(2)①4　12　②12　③高
深度思考
1.(1)共價鍵、氫鍵、范德華力。
(2)氫鍵和范德華力。
2.在冰的晶體中存在分子間氫鍵，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，彼此之間形成四面體形。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，密度減小。
3.(1)由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子，分子密堆積，密度比冰的大。
(2)水分子存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力。
應用體驗
1.(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
2.A　［B項，冰晶體屬于分子晶體；C項，水分子間通過分子間作用力形成晶體；D項，冰融化，氫鍵部分斷裂，空隙減小。］
3.D　［A中C60、I2均為分子晶體，氣化或升華時均克服范德華力；B中乙酸分子間可形成氫鍵，其熔點比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水破壞的是共價鍵。］
4.(1)4　a　(2)
解析　(1)頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個緊鄰CO2分子的距離為面對角線長的一半。(共75張PPT)
分子晶體
　第1課時
第三章　第二節(jié)
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核心素養(yǎng)
發(fā)展目標
1.能辨識常見的分子晶體，并能從微觀角度分析分子晶體中各構成微粒之間的作用和對分子晶體物理性質的影響。
2.能利用分子晶體的通性推斷常見的分子晶體，理解分子晶體中微粒的堆積模型，并能用均攤法對晶胞進行分析。
內(nèi)容索引
一、分子晶體的概念和性質
二、典型的分子晶體的結構和性質
課時對點練
分子晶體的概念和性質
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<
一
1.分子晶體的概念
只含 的晶體稱為分子晶體，在分子晶體中，相鄰分子靠________
_____相互吸引。
一、分子晶體的概念和性質
分子
分子間作
用力
2.分子晶體中的粒子及粒子間的相互作用
分子
分子間作用力
共價鍵
3.典型的分子晶體與物質類別
物質類別 實例
所有______________ 如H2O、NH3、CH4等
部分___________ 如鹵素(X2)、O2、N2、硫(S8)、白磷(P4)、碳60(C60)等
部分_____________ 如CO2、SO2、P4O6、P4O10等
稀有氣體 如He、Ne、Ar等
非金屬氫化物
非金屬單質
非金屬氧化物
物質類別 實例
幾乎所有的____ 如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等
絕大多數(shù)_______ 如乙醇、乙酸、乙酸乙酯等
酸
有機物
4.分子晶體的物理性質
(1)分子晶體熔、沸點 ，硬度 。
(2)分子晶體不導電。
(3)分子晶體的溶解性一般符合“相似相溶”規(guī)律。
較低
很小
1.分子晶體熔點較低的原因是什么？
深度思考
提示　分子晶體熔化時破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)，由于分子間作用力較弱，所以分子晶體熔點較低。
2.分子晶體溶于水時，化學鍵如何變化？
提示　有的溶于水破壞化學鍵，如HCl，有的不破壞化學鍵，如蔗糖、乙醇。
3.影響分子晶體溶解度的因素有哪些？
深度思考
提示　“相似相溶”規(guī)律、氫鍵、化學反應等。
應用體驗
1.正誤判斷
(1)組成分子晶體的微粒是分子，在分子晶體中一定存在共價鍵和分子間的作用力
(2)分子晶體熔化時一定破壞范德華力，有些分子晶體還會破壞氫鍵
(3)分子晶體熔化或溶于水均不導電
(4)分子晶體的熔、沸點越高，分子晶體中共價鍵的鍵能越大
×
√
×
×
應用體驗
2.下列各組物質各自形成晶體，均屬于分子晶體的化合物是
A.NH3、HD、C10H18
B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、SiO2、P2O5
D.CCl4、Na2S、H2O2
√
應用體驗
HD屬于分子晶體，但為單質，故A錯誤；
PCl3、CO2、H2SO4均屬于分子晶體，且均為化合物，故B正確；
SiO2不是分子晶體，故C錯誤；
Na2S中含有離子鍵，不屬于分子晶體，故D錯誤。
應用體驗
3.下列屬于某分子晶體性質的是
A.組成晶體的微粒是離子
B.能溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃
C.熔點為1 400 ℃，可作半導體材料，難溶于水
D.熔點高，硬度大
√
應用體驗
分子晶體的主要性質有熔、沸點低，硬度小，極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑，固態(tài)和熔化時均不導電。
應用體驗
4.(2023·淄博高二檢測)(1)CO能與金屬Fe形成化合物Fe(CO)5，該化合物熔點為253 K，沸點為376 K，其固體屬于　　　晶體。
分子
由化合物熔點為253 K，沸點為376 K可知，其熔、沸點較低，所以為分子晶體。
應用體驗
(2)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3，常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的　　　(填“高”或“低”)。
低
組成和結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高，所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低。
歸納總結
(1)分子晶體的判斷方法
①依據(jù)物質的類別判斷
部分非金屬單質、所有非金屬氫化物、部分非金屬氧化物、稀有氣體、幾乎所有的酸、絕大多數(shù)有機物都是分子晶體。
②依據(jù)組成晶體的粒子及粒子間作用力判斷
組成分子晶體的微粒是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。
③依據(jù)物質的性質判斷
分子晶體的硬度小，熔、沸點低，在熔融狀態(tài)或固態(tài)時均不導電。
歸納總結
(2)分子晶體熔、沸點高低的判斷
①組成和結構相似，不含氫鍵的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越強，熔、沸點越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。
②組成和結構不相似的分子晶體(相對分子質量接近)，分子的極性越大，熔、沸點越高，如CO>N2。
③含有分子間氫鍵的分子晶體的熔、沸點反常升高，如H2O>H2Te >H2Se>H2S。
歸納總結
④對于有機物中的同分異構體，支鏈越多，熔、沸點越低，如CH3—
CH2—CH2—CH2—CH3> > 。
⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機物，一般隨分子中碳原子數(shù)的增加，熔、沸點升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH> HCOOH。
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典型的分子晶體的結構和性質
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二
二、典型的分子晶體的結構和性質
1.分子晶體的結構特征
分子密堆積 分子非密堆積
微粒間作用力 _________ _________________
空間特點 通常每個分子周圍有12個緊鄰的分子 每個分子周圍緊鄰的分子小于12個，空間利用率不高
舉例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰
范德華力
范德華力和氫鍵
2.兩種典型的分子晶體的組成和結構
(1)冰
①水分子之間的主要作用力是 ，當然也有
_________。
②由于 的方向性，使四面體中心的每個水
分子與四面體頂角方向的 個相鄰水分子相互吸引。
③空間利用率不高，其密度比液態(tài)水的 。
氫鍵
范德華力
氫鍵
4
小
(2)干冰
①每個晶胞中有 個CO2分子， 個原子。
②每個CO2分子周圍等距離且緊鄰的CO2分子
數(shù)為 。
③空間利用率高，其密度比冰的 。
4
12
12
高
1.常溫下，液態(tài)水中水分子在不停地做無規(guī)則的運動。0 ℃以下，水凝結為冰，其中的水分子排列由雜亂無序變得十分有序。
(1)冰晶體中存在著哪幾種微粒間的相互作用？
深度思考
提示　共價鍵、氫鍵、范德華力。
(2)冰融化成水時破壞的作用力是什么？
深度思考
提示　氫鍵和范德華力。
2.冬季河水結冰后，冰塊往往浮在水面，為什么冰的密度比水小呢？
提示　在冰的晶體中存在分子間氫鍵，每個水分子周圍有4個緊鄰的水分子，彼此之間形成四面體形。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，密度減小。
3.(1)為什么干冰的密度比冰大？
深度思考
提示　由于干冰中的CO2之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子，分子密堆積，密度比冰的大。
(2)為什么冰的熔點比干冰的熔點高得多？
提示　水分子存在分子間氫鍵，CO2之間只存在范德華力。
應用體驗
1.正誤判斷
(1)干冰和冰都是由分子密堆積形成的晶體
(2)干冰比冰的熔點低很多，常壓下易升華
(3)干冰晶體中分子之間只存在范德華力，一個分子周圍有12個緊鄰的分子
(4)冰晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的分子，1 mol冰中含有 1 mol氫鍵
×
√
√
×
應用體驗
2.如圖為冰晶體的結構模型，大球代表O，小球代表H，下列有關說法正確的是
A.冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體
B.冰晶體具有空間網(wǎng)狀結構，不是分子晶體
C.水分子間通過H—O形成冰晶體
D.冰晶體融化時，水分子之間的空隙增大
√
應用體驗
B項，冰晶體屬于分子晶體；
C項，水分子間通過分子間作用力形成晶體；
D項，冰融化，氫鍵部分斷裂，空隙減小。
應用體驗
3.下列說法正確的是
A.C60氣化和I2升華克服的作用力不相同
B.甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它們的熔點相近
C.NaCl和HCl溶于水時，破壞的化學鍵都是離子鍵
D.常溫下TiCl4是無色透明液體，熔點-23.2 ℃，沸點136.2 ℃，所以
　TiCl4屬于分子晶體
√
應用體驗
A中C60、I2均為分子晶體，氣化或升華時均克服范德華力；
B中乙酸分子間可形成氫鍵，其熔點比甲酸甲酯高；
C中HCl溶于水破壞的是共價鍵。
應用體驗
4.如圖為干冰的晶胞結構示意圖。
(1)通過觀察分析，有　　種取向不同的CO2分子。
將CO2分子視作質點，設晶胞邊長為a pm，則緊
鄰的兩個CO2分子的距離為　　 pm。
4
a
頂角一種取向，三對平行面分別為三種取向，所以共有4種取向。兩個緊鄰CO2分子的距離為面對角線長的一半。
應用體驗
(2)其密度為　　 　　 g·cm-3
(1 pm=10-10 cm)。
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課時對點練
題組一　分子晶體及其性質
1.下列有關分子晶體的說法正確的是
A.固態(tài)時能導電
B.分子間一定存在范德華力
C.分子間一定存在氫鍵
D.分子晶體全部為化合物
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
分子晶體固態(tài)時不導電，故A項錯誤；
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，而氫鍵只存在于與電負性很大的氮、氧、氟原子結合的氫原子與另一個電負性很大的原子之間，可以存在于分子之間或分子之內(nèi)，故B項正確，C項錯誤；
部分非金屬單質也是分子晶體，如N2，故D項錯誤。
2.下列分子晶體的熔、沸點由高到低的順序是
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
相對分子質量越大，范德華力越大，分子晶體的熔、沸點越高，相對分子質量接近的分子，極性越強，熔、沸點越高。
3.干冰和冰是兩種常見的分子晶體，下列關于兩種晶體的比較正確的是
A.晶體的熔點：干冰>冰
B.晶體中的空間利用率：干冰>冰
C.晶體中分子間相互作用力相同
D.晶體中鍵的極性和分子的極性相同
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
B項，冰的結構中，由于H2O分子間存在氫鍵且氫鍵具有方向性，故晶胞中存在空隙，空間利用率較低，正確；
C項，冰的分子間既有氫鍵又有范德華力，而干冰的分子間只有范德華力，錯誤；
D項，CO2和H2O中均存在極性鍵，由于分子空間結構不同，CO2是非極性分子，H2O是極性分子，錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
11
12
13
14
4.SiCl4的分子結構與CCl4的分子結構類似，對其作出如下推斷，其中正確的是
①SiCl4晶體是分子晶體　②常溫常壓下SiCl4不是氣體　③SiCl4的分子是由極性共價鍵形成的　④SiCl4的熔點高于CCl4的熔點
A.全部 B.只有①②
C.只有②③ D.只有①
√
1
2
3
4
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
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13
14
CCl4屬于分子晶體，常溫常壓下為液體，含有共價鍵。①SiCl4與CCl4結構相似，則SiCl4是分子晶體，正確；
②CCl4在常溫常壓下是液體，SiCl4與CCl4結構相似，且SiCl4的相對分子質量較大，則常溫常壓下SiCl4不可能是氣體，正確；
③SiCl4中Si與Cl形成共價鍵，則SiCl4是由極性共價鍵形成的分子，正確；
④對組成和結構相似的分子晶體來說，相對分子質量越大，熔點越高，則SiCl4的熔點高于CCl4的熔點，正確。
題組二　分子晶體的結構
5.正硼酸(H3BO3)是一種片層狀結構的白色晶體，層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖所示)。下列有關說法正確的是
A.正硼酸晶體不屬于分子晶體
B.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關
C.分子中硼原子最外層為8電子穩(wěn)定結構
D.含1 mol H3BO3的晶體中有3 mol氫鍵
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
A項，正硼酸晶體屬于分子晶體；
B項，H3BO3分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)部的
共價鍵有關，與氫鍵無關；
C項，分子中的硼原子最外層不符合8電子
穩(wěn)定結構；
D項，1個H3BO3分子中含有3個氫鍵。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
6.北京2022年冬奧會采用CO2臨界直冷技術，實現(xiàn)“水立方”變?yōu)椤氨⒎健薄８杀О鐖D所示。下列說法錯誤的是
A.冰、干冰晶體類型不同
B.“水立方”變?yōu)椤氨⒎健保芏葴p小
C.用干冰制冷比用氟利昂制冷環(huán)保
D.1個干冰晶胞的質量約為 g
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
冰、干冰都屬于分子晶體，A項錯誤；
在冰晶體中，每個水分子周圍只有四個緊鄰的水分
子，由于水分子之間的主要作用力為氫鍵，而氫鍵
具有飽和性和方向性，所以冰晶體中水分子的空間
利用率不高，留有相當大的空隙，使得冰的密度比液態(tài)水的小，故“水立方”變?yōu)椤氨⒎健保芏葴p小，B項正確；
氟利昂排放到大氣中會破壞臭氧層，干冰不會，C項正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
由干冰的晶胞可知，1個晶胞中含CO2的個數(shù)為8×
+6×=4，則1個干冰晶胞的質量約為 g=
g，D項正確。
7.“冰面為什么滑？”這與冰層表面的結構有關，下列有關說法正確的是
A.由于氫鍵的存在，水分子的穩(wěn)定性好，
　高溫下也很難分解
B.第一層“固態(tài)冰”中，水分子間通過
　共價鍵形成空間網(wǎng)狀結構
C.第二層“準液體”中，水分子間形成共價鍵的機會減少，形成氫鍵的
　機會增加
D.當高于一定溫度時，“準液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵斷裂，
　產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
水分子的穩(wěn)定性好，是由水分子內(nèi)氫
氧共價鍵的鍵能決定的，與分子間形
成的氫鍵無關，A錯誤；
水分子間不存在共價鍵，水分子間通
過氫鍵形成空間網(wǎng)狀結構，B錯誤；
水分子間不存在共價鍵，應該是形成氫鍵的機會減少，C錯誤；
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當溫度達到一定數(shù)值時，“準液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵被破壞，使一部分水分子能夠自由流動，從而產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑，D正確。
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8.冰晶體的晶胞結構如圖所示。下列有關說法正確的是
A.冰晶胞內(nèi)水分子間作用力只有氫鍵
B.每個冰晶胞平均含有4個水分子
C.氫鍵具有方向性和飽和性，也是σ鍵的一種
D.已知冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol-1，而常見的
　冰的熔化熱為336 J·g-1，這說明冰變成液態(tài)水時，氫鍵部分被破壞(假
　設熔化熱全部用于破壞氫鍵)
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冰晶胞內(nèi)水分子間作用力既有氫鍵又有范德華力，
A項錯誤；
由冰晶胞的結構可知，每個冰晶胞平均占有的水
分子數(shù)為4+8×+6×=8，B項錯誤；
氫鍵具有方向性和飽和性，但氫鍵不屬于化學鍵，C項錯誤；
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冰中氫鍵的鍵能為18.5 kJ·mol-1，1 mol冰中含有2 mol氫鍵，完全破壞1 mol冰中氫鍵需要能量37.0 kJ，常見的冰的熔化熱為336 J·g-1，1 mol冰完全融化需要吸收能量6.048 kJ，說明冰變?yōu)橐?br/>態(tài)水時只是破壞了一部分氫鍵，液態(tài)水中仍存在氫鍵，D項正確。
9.下列說法正確的是
A.范德華力普遍存在于分子之間，如液態(tài)水中因范德華力的存在使水分
　子發(fā)生締合
B.H2SO4為強電解質，硫酸晶體是能導電的
C.冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，所以冰中H2O分子與
　氫鍵的數(shù)目之比為1∶4
D.氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結成冰時體積會變大
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液態(tài)水中因分子間氫鍵的存在使水分子發(fā)生締合，A不正確；
雖然H2SO4為強電解質，但是硫酸晶體是分子晶體，不能導電，B不正確；
冰中1個H2O分子可通過氫鍵與4個水分子相連，兩個水分子間只能形成一個氫鍵，所以冰中H2O分子與氫鍵的數(shù)目之比為1∶2，C不正確；
氫鍵有飽和性和方向性，所以液態(tài)水結成冰時，水分子之間的空隙變大，故其體積會變大，D正確。
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10.C60分子和C60晶胞示意圖如圖所示。下列關于C60晶體的說法不正確的是
A.C60晶體可能具有很高的熔、沸點
B.C60晶體可能易溶于四氯化碳中
C.C60晶體的一個晶胞中含有的碳原子
　數(shù)為240
D.C60晶體中每個C60分子與12個C60分子緊鄰
√
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構成C60晶體的基本微粒是C60分子，因此C60晶體是分子晶體，不可能具有很高的熔、沸點；由于C60是非極性分子，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，其可能易溶于四氯化碳中；每個C60晶
胞中含有的C60分子個數(shù)為8×+6×=4，因
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此含有的碳原子數(shù)為4×60=240；如果以晶胞中一個頂角的C60分子為研究對象，則共用這個頂角的三個面的面心的C60分子與其距離最近且相等，有
=12個。
11.(2024·天津高二調研)在海洋深處的沉積物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的結構可以看成是甲烷分子裝在由水分子形成的“籠子”里。下列說法正確的是
A.甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面體形
B.甲烷分子通過氫鍵與構成“籠子”的水分子相結合
C.可燃冰屬于分子晶體
D.水分子的鍵角大于甲烷分子的鍵角
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CH4的VSEPR模型為正四面體形，H2O的VSEPR模型是四面體形，A項錯誤；
甲烷分子與構成“籠子”的水分子間不能形成氫鍵，B項錯誤；
H2O的鍵角為105°，CH4的鍵角為109°28'，D項錯誤。
12.有四組同一族元素所形成的不同物質，在101 kPa時測定它們的沸點(℃)如下表所示：
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第一組 A -268.8 B -249.5 C -185.8 D -151.7
第二組 F2 -187.0 Cl2 -33.6 Br2 58.7 I2 184.0
第三組 HF 19.4 HCl -84.0 HBr -67.0 HI -35.3
第四組 H2O 100.0 H2S -60.2 H2Se -42.0 H2Te -1.8
下列判斷正確的是
A.第四組物質中H2O的沸點最高，是因為H2O分子中化學鍵鍵能最大
B.第三組與第四組相比較，化合物的穩(wěn)定性：HBr>H2Se
C.第三組物質溶于水后，溶液的酸性：HF>HCl>HBr>HI
D.第一組物質是分子晶體，一定含有共價鍵
√
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第四組物質中H2O的沸點最高，是因為H2O分子之間可以形成氫鍵，A不正確；
Se和Br同為第四周期元素，Br的非金屬性較強，故氫化物的穩(wěn)定性：HBr>H2Se，B正確；
第三組物質溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正確；
第一組物質是分子晶體，但分子中不一定含有共價鍵，如稀有氣體，D不正確。
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13.據(jù)《新科學》雜志報道，科研人員在20 ℃、1個大氣壓和其他一定的實驗條件下，給水施加一個弱電場，
水就可以結成冰，稱為“熱冰”。
如圖是水和“熱冰”微觀結構的計算
機模擬圖。
(1)以上信息體現(xiàn)了水分子具有_ __性，水分子中氧原子的雜化方式為
________。
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極
sp3雜化
(2)參照熱冰的圖示，以一個水分子為中心，畫出水分子間最基本的連接方式
(用結構式表示)：　　　 　　 　。
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(3)①固體二氧化碳外形似冰，受熱氣化無液體產(chǎn)生，俗稱“干冰”。干冰的晶胞結構如圖所示。
一個晶胞中有　個二氧化碳分子；在一個二氧化碳分子中所含的化學鍵類型與數(shù)目為　　　 　。
②取兩塊大小相同的干冰，在一塊干冰中央挖一個小
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穴，撒入鎂粉，用紅熱的鐵棒引燃后，再蓋上另一塊干冰，出現(xiàn)的現(xiàn)象為　　　 　， 發(fā)
生反應的化學方程式是　 　　　。
4
2個σ鍵，2個π鍵
鎂粉在干冰中繼續(xù)燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并有黑色物質生成
2Mg+CO2 2MgO+C
14.(1)水分子間存在一種“氫鍵”(強度介于范德華力與化學鍵之間)的作用，彼此結合而形成(H2O)n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成四面體，通過氫鍵相互連接成龐大的分子晶體，其結構示意圖如圖1：
①1 mol冰中有　　mol 氫鍵。
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根據(jù)冰的結構示意圖，每個H2O分子通過氫鍵與4個H2O分子結合，平均每個H2O分子含有氫鍵數(shù)目為4×=2，故1 mol冰中含2 mol氫鍵。
②在冰的結構中，每個水分子與相鄰的4個水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外，還存在范德華力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升華熱是51 kJ·mol-1，則冰晶體中氫鍵的能量是　　kJ ·mol-1。
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冰的升華熱是51 kJ·mol-1，水分子間還存在范德華力(11 kJ·mol-1)， 1 mol水中含有2 mol氫鍵，升華熱=范德華力+氫鍵，所以冰晶體中氫鍵的能量是20 kJ·mol-1。
③氨氣極易溶于水的原因之一也與氫鍵有關。請判斷NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理結構是　　(填圖2中的字母)。
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b
NH3溶于水后，形成NH3·H2O，而NH3·H2O的電離方程式為NH3·H2O
N+OH-，可知結構中含有銨根離子和氫氧根離子的基本結構，故NH3·H2O的合理結構是b。
(2)圖3折線c可以表達出第　　　族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。兩位同學對某主族元素氫化物的沸點的變化趨勢畫出了兩條折線a和b，你認為正確的是　　(填“a”或“b”)；
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ⅣA
b
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烴 CH4 CH3CH3 CH3(CH2)2CH3
沸點/℃ -164 -88.6 -0.5
硝基苯酚
熔點/℃ 45 96 114
部分有機物的熔、沸點見下表：
有機物相對分子質量越大，分子間作用力越強，沸點越高；當有機物能形成分子內(nèi)氫鍵時，分子間作用力減弱，熔點變低，當分子間能形成氫鍵時，分子間作用力增強，熔點升高
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由這些數(shù)據(jù)你能得出的結論是_____________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________(至少寫2條)。
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折線a和b沸點先小后大，則開始物質的沸點高與氫鍵有關，而a中原子序數(shù)大的氫化物沸點高于含氫鍵的物質，與事實不符，故a錯誤，b正確；
只有c曲線中的氫化物沸點沒有反常升高，則物質間沒有氫鍵，則c為碳族元素氫化物，即折線c可以表達出第ⅣA族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。
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