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第1课时 分子晶体
(建议用时：35分钟)
知识点
基础训练
能力提升
1.分子晶体构成微粒及其作用力
1,2,3,4,7,9,10
12,13,14，15,16,17
2.分子晶体结构特征及其性质
5,6,8,11
[基础训练]
1．下列有关分子晶体的叙述中，正确的是( )
A．分子晶体中只有分子间作用力没有共价键
B．分子间一定存在氢键
C．分子中的各原子都一定满足最外层8电子结构
D．分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
答案 D
2．下列物质呈固态时，一定属于分子晶体的是( )
A．非金属单质 B．非金属氧化物
C．含氧酸 D．金属氧化物
C 解析 非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；而金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。
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
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，B项正确。
4．下列有关叙述错误的是( )
A．水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键
B．由极性键形成的分子可能是非极性分子
C．水和冰中都含有氢键
D．分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键
A 解析 水是一种稳定的化合物，是因为O—H共价键键能较大，与氢键无关；CO2是由极性键形成的非极性分子；分子晶体中也可能无共价键，如由稀有气体分子形成的晶体。
5．德、俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到一种低熔点物质——高聚氮，这种高聚氮的氮氮键比N2分子中的氮氮叁键要弱得多。下列有关高聚氮的说法不正确的是( )
A．高聚氮晶体属于分子晶体
B．高聚氮是一种单质
C．高聚氮的沸点高于氮气
D．高聚氮转变成氮气是氧化还原反应
D 解析 由题中信息，N—N键要比NN键弱得多，且高聚氮的熔点较低，说明高聚氮是分子晶体，A项正确；高聚氮只含氮元素，属于单质，转变为N2的过程中化合价不变，故不属于氧化还原反应，B项正确，D项错误；高聚氮是氮气发生聚合得到的，相对分子质量高于氮气，范德华力更大，因而沸点高于氮气，C项正确。
6．下列说法正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂
B．分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，分子的熔、沸点越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，分子越稳定
B 解析 冰融化时，破坏的是氢键和范德华力，水分子中的共价键不被破坏，分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力的大小有关，与化学键的强弱无关，而分子的稳定性与化学键的强弱有关，与分子间作用力的大小无关。
7．AB型化合物形成的晶体结构多种多样。如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是( )
A．①③ B．②⑤
C．⑤⑥ D．③④⑤⑥
B 解析 从各图中可以看出②⑤都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。
8．某化学兴趣小组，在学完分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：
NaCl
MgCl2
AlCl3
SiCl4
CaCl2
熔点/℃
801
712
190
－68
782
沸点/℃
1 465
1 418
230
57
1 600
根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是( )
A．NaCl、MgCl2、CaCl2
B．AlCl3、SiCl4
C．NaCl、CaCl2
D．NaCl、MgCl2、AlCl3、SiCl4、CaCl2
B 解析 分子晶体的熔、沸点均较低。
9．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。下列对该分子的叙述中，正确的是( )
A．形成的晶体属于分子晶体
B．分子中Si60被包裹在C60里面
C．其摩尔质量为2 400
D．熔点高、硬度大
A 解析 某球形分子的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60，则该物质的晶体是由C60分子和Si60分子构成的，属于分子晶体，A项正确；Si原子的半径大于C原子，所以Si—Si键的键长比C—C键长，分子中Si60包裹着C60，B项错误；摩尔质量的单位为g·mol－1，C项错误；C60Si60属于分子晶体，熔点低、硬度小，D项错误。
10．根据所学内容填空：
(1)分子晶体就是只含有________的晶体，在分子晶体中，分子内的原子间以________结合(稀有气体除外)，而相邻的分子间靠________________相互吸引。
(2)如果分子间作用力只是范德华力(如干冰)，以一个分子为中心，其周围通常有________个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为________________。
(3)水分子间主要作用力为________，在冰晶体中每个水分子的周围只有________个紧邻的水分子。
答案 (1)分子 共价键 分子间作用力
(2)12 分子密堆积 (3)氢键 4
11．(1)水分子的立体结构是________，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有________。
(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有________个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是________________________________________________________________________。
(3)实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)V形(或角形) 孤电子对 (2)8 碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) (3)冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，或者说明液态水中仍存在氢键
[能力提升]
12．近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n。已知，最简单的氢铝化合物Al2H6的球棍模型如图所示，它的熔点为150 ℃，燃烧热极高。下列说法错误的是( )
A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体
B．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水
C．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料
D．氢铝化合物中可能存在组成为AlnH2n＋2的一系列物质(n为正整数)
D 解析 分子晶体的熔点较低，通过题中信息Al2H6的熔点为150 ℃，推出Al2H6为分子晶体，A项正确；根据题中信息Al2H6的燃烧热极高，判断Al2H6能燃烧，Al2H6的组成元素只有Al、H两种，故在空气中燃烧的产物为氧化铝和水，B项正确；氢铝化合物组成元素为Al和H两种，而氢气是很好的燃料，但氢气的储存和运输极不方便，将其转化成氢铝化合物后，就可以解决这一难题，同时氢铝化合物的燃烧热极高，因此可以作为未来的储氢材料和火箭燃料，C项正确；根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，在AlnH2n＋2中，(＋3)×n＋[(－1)×(2n＋2)]＝0，则有3n＝2n＋2，故n只能等于2，进而推出化学式为Al2H6，所以AlnH2n＋2不是氢铝化合物的通式，D项错误。
13．HF分子晶体、NH3分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原子距离最近的HF分子的个数为( )
A．3 B．4
C．5 D．12
B 解析 冰晶体结构与金刚石类似，根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之最近，构成正四面体，B项正确。
14．下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是( )
A．HF、HCl、HBr、HI
B．F2、Cl2、Br2、I2
C．H2O、H2S、H2Se、H2Te
D．CI4、CBr4、CCl4、CF4
D 解析 A、C项中HF和H2O分子间含有氢键，沸点反常；对结构相似的物质，沸点随相对分子质量的增加而增大；故B项中沸点依次升高，D项中沸点依次降低。
15．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
A 解析 由信息①可知HgCl2晶体属于分子晶体，A项正确；由信息②③可知HgCl2属于共价化合物，且为弱电解质，故B、C、D项均错误。
16．已知AlCl3的熔点为190 ℃(2.02×105Pa)，但它在180 ℃即开始升华。
(1)氯化铝是________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(2)在500 K和1.01×105 Pa时，它的蒸气密度(换算成标准状况)为11.92 g·L－1，试确定氯化铝在蒸气状态的化学式为________，是________晶体。
(3)设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物，你设计的实验是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 由于AlCl3的熔点较低且易升华，因此它为共价化合物，是分子晶体。M＝11.92 g·L－1×22.4 L·mol－1＝267 g·mol－1，故其化学式为Al2Cl6。
答案 (1)共价化合物 (2)Al2Cl6 分子
(3)加热，在其熔融状态下，检测其是否导电，若不导电，则是共价化合物
17．Ⅰ.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C均是由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为1∶2。D是一种有毒的有机物。
(1)组成A分子的原子的元素符号是________ 。
(2)从B分子的立体结构判断，该分子属于________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)1个C分子中包含________个σ键，________个π键。
(4)D的熔、沸点比C2H6的熔、沸点高，其主要原因是(需指明D是何物质)：________________________________________________________________________。
Ⅱ.Fe、Co、Ni、Cu等金属能形成配合物与这些金属原子的电子层结构有关。
(5)基态Ni原子的核外电子排布式为________________，基态Cu原子的外围电子排布式为________________________________________________________________________。
(6)Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于______________。 (填晶体类型)
解析 (1)18个电子的单原子分子是氩。(2)B是由两种元素构成的含有18个电子的3原子分子，且个数比为1∶2，则B是H2S，是极性分子。(3)C是由两种元素构成的含有18个电子的6原子分子，原子个数比为1∶2，则C是N2H4，N原子采取sp3杂化，分子内有5个σ键，无π键。(4)1个D分子中含有6个原子，并含有18个电子，且为有毒的有机物，应是甲醇。CH3OH分子之间能形成氢键，因此熔、沸点比C2H6的熔、沸点高。(5)基态Ni原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，基态Cu原子的外围电子排布式为3d104s1。(6)Fe(CO)5的熔、沸点低，易溶于非极性溶剂，可推知Fe(CO)5晶体是分子晶体。
答案 Ⅰ.(1)Ar (2)极性 (3)5 0 (4)D是CH3OH，分子之间能形成氢键
Ⅱ.(5)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 3d104s1 (6)分子晶体
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