2025年春高二化学选择性必修2人教版随堂优练 3.2.1 分子晶体（解析版）

1.唐代诗人白居易有诗云：“融雪煎香茗，调酥煮乳糜。”下列物质形成的晶体熔化时与雪融化时破坏的作用力完全相同的是（）。A.干冰 B.氨气 C.金刚石 D.NaCl【答案】B【解析】水是分子晶体，水分子之间存在范德华力和氢键，雪融化时破坏的作用力是范德华力和氢键，以此解题。干冰为分子晶体，干冰融化时破坏的是范德华力，A错误；氨气形成的晶体为分子晶体，其中含有范德华力和氢键，其形成的晶体熔化时破坏的作用力是范德华力和氢键，B正确；金刚石是共价晶体，熔化时破坏的是共价键，C错误；氯化钠是离子晶体，熔化时破坏的是离子键，D错误。2.下列关于CH4和CO2的说法错误的是（）。A.固态时两者均属于分子晶体B.两者均是由极性键形成的非极性分子C.因为碳氢键键能小于碳氧键，所以的熔点低于CO2D.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp【答案】C【解析】CH4和CO2均由分子构成，因此固态时CH4和CO2都是分子晶体，A正确；CH4中只含C-H极性键，CO2中只含C=O极性键，且CH4和CO2正负电荷中心重合，均属于非极性分子，B正确；分子晶体之间通过范德华力结合，范德华力越强，物质的熔沸点越高，与键能大小无关，C错误；甲烷为正四面体形，C原子含有4个σ键，无孤电子对，采取sp3杂化，二氧化碳为直线形，碳氧双键中有1个σ键和1个π键，因此C原子采取sp杂化，D正确。3.为践行社会主义核心价值观，创建和谐社会，实现碳达峰和碳中和，我国科学家独创了一种二氧化碳转化新路径：通过电催化与生物合成相结合，以二氧化碳和水为原料成功合成了葡萄糖(C6H12O6)和脂肪酸，为人工和半人工合成“粮食”提供了新路径。关于上述物质，下列说法正确的是（）。A.CO2和H2O均为极性分子，故CO2易溶于水B.CO2晶体属于分子晶体，晶体中一个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个C.H2O分子中O原子上有2对孤电子对，故H2O分子的VSEPR模型为V形D.葡萄糖为分子晶体，脂肪酸为离子晶体【答案】B【解析】CO2是非极性分子，而H2O为极性分子，CO2在水中溶解度很小，A错误；CO2晶体属于分子晶体，分子间仅有范德华力作用，范德华力没有方向性和饱和性，晶体采用最密堆积方式，故晶体中一个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个，B正确；H2O分子中O原子上有2对孤电子对，O周围的价层电子对数为4，故H2O分子的VSEPR模型为正四面体，C错误；葡萄糖和脂肪酸均为有机物，均是由分子通过分子间作用力形成的晶体，均为分子晶体，D错误。4.下列说法正确的是（）。A.液晶可用于制造显示器，是分子晶体B.碳化硅可用作耐火材料，熔点高于晶体硅C.聚丙烯是制造医用口罩的主要原料，与聚乙烯互为同系物D.北京冬奥会采用石墨烯材料制作开幕式演出服，石墨烯属于烯烃【答案】B【解析】液晶既不是晶体也不是非晶体，故不是分子晶体，A错误；碳原子半径小于硅，碳硅键键长比硅硅键键长短、键能大，故碳化硅可用作耐火材料，熔点高于晶体硅，B正确；同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物；聚丙烯、聚乙烯分子均为混合物，不是同系物，C错误；石墨烯是单质，属于无机非金属材料，不是烯烃，D错误。5.下列判断正确的是（）。A.硬度：金刚石<碳化硅<晶体硅 B.沸点：SiCl4>SiBr4>SiI4C.键的极性： D.热稳定性：【答案】C【解析】由于原子半径C＜Si，所以键长C-C＜C-Si＜Si-Si，键长越短，共价键越强，硬度越大，因此硬度：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，A错误；相对分子质量越大，分子晶体的沸点越高，因此沸点由高到低：SiCl4<SiBr4<SiI4，B错误；电负性：Cl＞Br，则共价键极性：，C正确；非金属性越强，氢化物的稳定性越强，非金属性：F>Cl>Br，热稳定性：，D错误。6.二茂铁是一种含铁的有机化合物，黄色针状晶体，熔点173℃(在100℃时开始升华)，沸点249℃，可看作是Fe2+与两个正五边形的环戊二烯负离子(C5H5-)形成的夹心型分子(如图所示)。下列关于二茂铁晶体的说法正确的是（）。A.存在离子键、范德华力 B.为分子晶体C.环戊二烯负离子碳原子杂化方式为 D.二茂铁易溶于水【答案】B【解析】C5H5-与Fe2+之间形成化学键时亚铁离子提供空轨道，C提供孤对电子，二者形成配位键，故二茂铁中不存在离子键，而是存在配位键、共价键和范德华力，A错误；由信息可知，二茂铁熔沸点较低，则二茂铁属于分子晶体，B正确；由C5H5-的结构示意图可知，其碳原子周围的价层电子对数均为3，其杂化方式为sp2，C错误；由题干图示信息可知，二茂铁空间结构高度对称，正负电荷中心重合，属于非极性分子，根据相似相溶原理可知，其难溶于水，易溶于有机溶剂中，D错误。7.某螯合物(含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物)是一种矿物类饲料添加剂，结构简式如图所示。已知W、X、Y、Z、M为元素周期表中前四周期的元素，原子序数依次增大，Z为地壳中含量最高的元素，M形成的二价阳离子核外电子各层均全充满。下列有关说法正确的是（）。A.基态M原子价电子排布式为4s2B.该化合物中M通过螯合作用形成的配位键是5C.第一电离能由小到大的顺序是：X＜Y＜ZD.Z形成的简单气态氢化物的沸点比其同族的高【答案】D【解析】Z为地壳中含量最高的元素，故Z为8号元素O；W与其他元素形成一个共价键，故W是最外层有一个或者7个电子的元素，且原子序数小于8，所以W是1号元素H；X与其他元素形成四个共价键，故X元素最外层有4个电子，且原子序数小于8，故X为6号元素C；Y元素位于O和C元素之间，故Y是元素N；M可以形成二价阳离子，故M最外层有2个电子，且原子序数大于8，故M可以是12号元素Mg或者20号元素Ca，Mg2+核外电子排布式为1s22s22p6各层全充满，Ca2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，第三层d轨道未充满，故M元素为Mg。M元素为Mg，基态Mg原子的价电子排布式为3s2，A错误；由题意，螯合作用需成环，图中有5个配位键，但有一个未成环，故通过螯合作用成环的配位键只有4，B错误；元素C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的价电子层排布式为ns2np3，p轨道半充满，第ⅥA族的价电子层排布式为ns2np4，所以第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族的第一电离能，则三者大小顺序是N＞O＞C，即X＜Z＜Y，C错误；通常来说，分子组成和结构相似的分子晶体，一般分子量(即式量)越大，分子间作用力越强；但是N、O、F形成氢化物时，熔沸点比同族高，因为H和这几个极性强的分子间还有氢键，氢键的作用力很强，远远大于其他氢化物的范德华力，所以沸点比同族其它氢化物高，D正确。8.回答下列问题：（1）HF晶体沸点（填“高于”或“低于”）HCl，原因是。（2）Ni(CO)4是一种无色液体，沸点43℃，熔点-19.3℃，Ni(CO)4的晶体类型是___________。（3）CO和N2两种物质相比较，沸点较高的是_______。【答案】（1）高于HF和HCl属于分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，其沸点越高，但是HF分子间存在氢键，故HF晶体沸点高于HCl（2）分子晶体（3）CO【解析】（1）HF和HCl属于分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，其沸点越高，但是HF分子间存在氢键，故HF晶体沸点高于HCl。（2）根据题中信息可知Ni(CO)4熔沸点较低，属于分子晶体。（3）CO和N2两种物质均为分子晶体，且相对分子质量相同，但是CO中碳氧键为极性键、氮气分子中氮氮键为非极性键，故相比较沸点较高的是CO。9.（1）SiH4的电子式是___________。（2）SiH4的沸点比CH4的___________(填“高”或“低”)，原因是___________。【答案】（1）（2）高SiH4和CH4是结构相似的分子晶体，SiH4的相对分子质量大于CH4，分子间作用力高于CH4【解析】（1）硅烷是共价化合物，电子式为。（2）结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间的作用力越大，沸点越高，硅烷和甲烷是结构相似的分子晶体，硅烷的相对分子质量大于甲烷，分子间作用力高于甲烷，沸点高于甲烷。10.CO2和CH4在一定条件下合成乙酸：CO2+CH4CH3COOH。完成下列填空：（1）写出碳原子最外电子层的轨道表示式：_______；碳元素在周期表中的位置：________。（2）钛(Ti)是22号元素，它是___________(填字母)。a．主族元素b．副族元素c．短周期元素d．长周期元素（3）CO2分子的电子式为___________；其熔沸点比CS2低，原因是__________。【答案】（1）第2周期第IVA族bd（3）两者都为分子晶体，结构相似，CO2的相对分子质量较低，分子间作用力较小，熔沸点越低【解析】碳是6号元素，即最外层电子排布式为2s22p2，即轨道表示式为。（2）结合元素周期表结构知钛元素属于副族元素、长周期元素。（3）二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间为双键，即电子式为；二氧化碳和二硫化碳均为分子晶体，结构相似，但CO2的相对分子质量较低，分子间作用力较小，熔沸点低。11.钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”，制备金属钛的一种流程如图。回答下列问题：（1）基态钛原子的价电子轨道表示式为___________，其原子核外共有___________种运动状态不相同的电子。（2）已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为，沸点为136℃，则的晶体类型是___________。【答案】（1）22（2）分子晶体【解析】（1）钛的原子序数为22，则基态钛原子的价电子轨道表示式为；钛在元素周期表第四周期第ⅣB族，原子序数为22，则核外电子数为22，原子核外共有22种运动状态不相同的电子。（2）由于TiCl4在通常情况下是无色液体，熔、沸点较低，说明其组成微粒间的作用力很微弱，属于范德华力，故TiCl4固态属于分子晶体。12.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的四种元素，W2-和X+具有相同的电子层结构；Y的原子核外电子总数是最外层电子数的3倍；Z元素的原子M层电子全排满，3d轨道电子数比s轨道电子总数多3。回答下列问题：（1）四种元素中电负性最大的是___________(填元素符号)，其中Y原子的核外电子排布式为___________。（2）单质和互为同素异形体，其中沸点较高的是___________(填分子式)，原因是___________。W的氢化物所属的晶体类型为___________。【答案】（1）O(或)（2）O3O3相对分子质量较大且为极性分子，范德华力大分子晶体【解析】Z元素的原子M层