3.4分子间作用力 分子晶体 课时训练·达标巩固区
一、选择题
1.(2015·白城高二检测)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
【解析】选C。要注意考虑一般规律与特例,非金属单质中金刚石、晶体硅、硼均为原子晶体;非金属氧化物中的二氧化硅为原子晶体;活泼金属氧化物为离子晶体,只有含氧酸为分子晶体。
2.下列性质适合于分子晶体的是 ( ) A.熔点1 070℃,易溶于水,水溶液导电 B.熔点10.31℃,液态不导电、水溶液能导电 C.熔点97.81℃,质软、导电、密度0.97 g·cm-3 D.熔点1 415℃,不溶于水,硬度大
【解析】选B。A项物质熔点较高,不是分子晶体;C项物质可导电,不是分子晶体;D项物质熔点高,硬度大,属于原子晶体。 【方法规律】不同晶体的性质
(1)金属晶体:熔、沸点变化大,可导电,不溶于水。
(2)离子晶体:熔、沸点较高,硬度较大,熔融状态可导电,多数溶于水。 (3)原子晶体:熔、沸点高,硬度大,有的能导电,不溶于水。
(4)分子晶体:熔、沸点低,硬度小,熔融状态不导电,可溶于水,有些水溶液导电。 3.(2015·阜新高二检测)下列关于氢键的说法正确的是 ( ) A.HF是一种非常稳定的化合物,这是由于分子间存在氢键 B.每个水分子内有两个氢键
C.分子间形成的氢键能使物质的熔点和沸点升高 D.氢键是一种特殊的化学键
【解析】选C。HF稳定是由于氢氟键键能较大;水分子内没有氢键,分子间有氢键;氢键是分子间作用力,不是化学键。
【易错提醒】氢键是分子间作用力的一种,不是化学键,所以形成的范围不是直接相连的原子
间。水分子形成氢键是在水分子之间,水分子内部为共价键。
4.(双选)下列各组物质发生状态变化时所克服粒子间的相互作用属于同种类型的是 ( ) A.纯碱与葡萄糖熔化 C.金刚石与石墨熔化
B.干冰与碘气化 D.氯化钠与生石灰熔化
【解析】选B、D。纯碱即碳酸钠是离子晶体,葡萄糖是分子晶体,熔化时克服的粒子间相互作用分别是离子键和分子间作用力,A错;干冰和碘都是分子晶体,气化时都要克服范德华力,B正确;金刚石是原子晶体,石墨属于混合晶体,熔化时克服的粒子间相互作用分别是共价键和范德华力、共价键,C错;NaCl和生石灰即CaO都是离子晶体,熔化时都要破坏离子键,D正确。 【补偿训练】下列关于范德华力影响物质性质的叙述中,正确的是 ( ) A.范德华力是决定由分子构成的物质熔、沸点高低的唯一因素 B.范德华力与物质的物理性质没有必然的联系 C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质 D.范德华力是仅影响物质部分物理性质的一种因素
【解析】选D。范德华力不能影响物质的化学性质,仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质,如熔点、沸点及溶解性等,并且不是唯一的影响因素。
5.范德华力作用能为akJ·mol-1,化学键键能为bkJ·mol-1,氢键作用能为ckJ·mol-1,则a、b、c的大小关系是 ( ) A.b>c>a C.c>b>a
B.b>a>c D.a>b>c
【解析】选A。化学键是原子间的强相互作用,范德华力和氢键属于分子间作用力,比化学键弱得多,但氢键比范德华力强。
6.(2015·邯郸高二检测)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
【解析】选B。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项正确,C项错误;只存在范德华力的分子晶体才采取
分子密堆积的方式,D选项错误。
7.(2015·金昌高二检测)有关晶体的下列说法中,正确的是 ( ) A.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定 B.原子晶体中共价键越强,熔点越高 C.冰融化时水分子中共价键发生断裂
D.原子晶体中只存在极性共价键,不可能存在其他类型的化学键
【解析】选B。A中,分子的稳定性与分子内共价键的强弱有关,与分子间作用力无关;C中,冰融化时只破坏部分氢键;D中,某些原子晶体(如SiO2)中含有极性共价键,而某些原子晶体(如金刚石、晶体硅)中只含有非极性共价键。 【补偿训练】下列关于氢键的说法正确的是 ( )
A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3 B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内 C.没有氢键,就没有生命
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
【解析】选C。A项“反常”是指它们在本族氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由存在状态看出,常温下只有水是液体,应该水的沸点最高。B项分子内可以存在氢键。C项正确,因为氢键造就了常温常压下的水是液态,而液态的水是生物体营养传递的基础。D项水在气态时,分子间距离大,一般认为分子之间没有氢键。 8.能够解释CO2比SiO2的熔、沸点低的原因是 ( ) A.C—O键能大于Si—O键能 B.C—O键能小于Si—O键能
C.破坏CO2晶体只需克服分子间作用力,破坏SiO2晶体要破坏Si—O共价键 D.以上说法均不对
【解析】选C。CO2是分子晶体,熔化时只需要克服分子间作用力,SiO2是原子晶体,熔化时需要破坏共价键,分子间作用力比共价键弱,因此CO2的熔、沸点较低。 【互动探究】(1)题中两物质的键能谁的更大一些?
提示:碳原子半径小于硅原子半径,因此C—O的键长小于Si—O的键长,共价键键能CO2的更大些。
(2)题中两物质的晶体中都存在分子吗?
提示:CO2是分子晶体,晶体中存在CO2分子,SiO2是原子晶体,晶体中不存在分子。
9.(2015·宿迁高二检测)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
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
【解析】选D。A、C中HF和H2O分子间含有氢键,沸点反常;对结构相似的物质,B中沸点随相对分子质量的增加而增大;D中沸点依次降低。 10.下列判断错误的是 ( ) A.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 B.熔点:Si3N4>NaCl>SiCl4 C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 D.沸点:NH3>PH3>AsH3
【解析】选D。金属性Na>Mg>Al,故碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,A正确;Si3N4为原子晶体,NaCl为离子晶体,SiCl4为分子晶体,故B正确;非金属性Cl>S>P,故酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,C正确;结构相似时,相对分子质量越大,分子晶体沸点越高,但NH3分子间存在氢键,故沸点:NH3>AsH3>PH3,D错。
【方法规律】比较原子晶体和分子晶体熔、沸点高低的解题流程
11.正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如下图)。下列有关说法正确的是 ( )
A.正硼酸晶体中只存在氢键
B.H3BO3分子的稳定性与氢键无关 C.分子中硼原子最外层为8e-稳定结构 D.含1 mol H3BO3的晶体中有6 mol氢键
【解析】选B。从硼酸的结构中可知,晶体中还存在共价键,A错;分子晶体的稳定性与化学键有关,物理性质与分子间作用力有关,B正确;硼原子最外层只有3个电子,可与O形成3个共用电子对,因此硼酸分子中硼原子最外层只有6个电子,C错;晶体中每个硼酸分子与其他分子间形成了6个氢键,但每个氢键需要2个硼酸分子,故含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键,D错。 二、非选择题
12.(2015·盐城高二检测)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键结合三个氮原子而形成8电子稳定结构;②N—N键的键能为167 kJ·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)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是 kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol-1),表明稳定性N60 (填“>”“<”或“=”)N2。 (3)由(2)列举N60的用途(举一种): 。
【解析】(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。
(2)因每个氮原子形成三个N—N键,每个N—N键被2个氮原子共用,故1 mol N60中存在N—N键:1 mol×60×3×=90 mol。发生的反应为N60
30N2 ΔH,故
ΔH=90×167 kJ·mol-1-30×942 kJ·mol-1=-13 230 kJ·mol-1<0,为放热反应,表明稳定性N2>N60。
(3)由于反应放出大量热的同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。
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)13 230 < (3)用作高能炸药
13.自然界中往往存在许多有趣也十分有意义的现象,下表列出了若干化合物的结构简式、化学式、相对分子质量和沸点。