分子间作用力分子晶体1
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分子间作用力分子晶体分子晶体(molecular crystal)是由分子间的非共价作用力形成的晶体结构。
这种晶体结构由分散的分子通过弱的相互作用力组成,而不是由金属键或离子键组成的。
分子晶体是一类非常常见的晶体类型,包括有机晶体、冰晶体等。
范德华力是一种由于分子间电子云的偶极瞬时极化而产生的相互作用力。
它是分子晶体中最弱的一种作用力,但也是最普遍和最重要的。
范德华力随着分子间的距离增加而减弱,但随着分子间电荷分布的改变而变化。
范德华力的强度取决于分子的极性和大小。
氢键是另一种重要的分子间作用力。
它是一种特殊的电荷间相互作用力,通常涉及一个氢原子与一个电负性较大的原子(如氮、氧、氟)之间形成的相互作用。
氢键是一种强作用力,能够使分子更紧密地结合在一起。
它在水分子中的作用是形成水的固态结构(冰)的重要原因。
氢键也在很多有机分子晶体中起到关键作用。
π-π相互作用是一种特殊的分子间力,通常涉及芳香环中的π电子云之间的相互作用。
这种相互作用可以使芳香环平行排列并相互叠加,从而增强晶体的稳定性。
π-π相互作用对于一些有机分子晶体,如芳香族化合物晶体,具有重要的作用。
除了这些主要的分子间作用力,还有其他一些较弱的作用力也可以参与分子晶体的形成,例如离域电子的相互作用和疏水作用等。
分子晶体具有一些独特的性质和应用。
首先,它们通常具有较低的硬度和脆性,这是由于它们之间的非共价作用力较弱所致。
其次,分子晶体通常是电绝缘体,因为它们之间没有可以形成导电电子的共价键。
此外,由于分子晶体中分子之间的间隙,它们通常对溶剂和小分子具有较高的吸附能力。
这些特性使得分子晶体在材料科学、化学和生物学等领域具有广泛的应用,如药物晶体工程、分子传感器、光电器件等。
总之,分子间作用力是分子晶体形成的关键因素。
范德华力、氢键和π-π相互作用等主要作用力共同作用,通过将分子组装在一起形成晶体结构。
分子晶体具有一系列特殊性质和应用,成为材料科学和化学研究中的重要主题。
第四单元分子间作用力分子晶体208.下列说法错误的是()A. 原子晶体中只存在非极性共价键B. 分子晶体的状态变化,只需克服分子间作用力C. 金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性D. 离子晶体在熔化状态下能导电209.下列物质中微粒间作用力最弱的是()A.金属钠晶体B.氯化钠晶体C.金刚石晶体D.碘晶体210.干冰气化时,下列所述内容发生变化的是()A. 分子内共价键B. 分子间的作用力C. 分子间的距离D. 分子内共价键的键长211.SiCl4的分子结构与CH4类似,下列说法中不正确的是()A.SiCl4具有正四面体的构型B.在SiCl4和CCl4晶体中,前者分子间作用力比后者大C.常温下SiCl4是气体D.SiCl4的分子中硅氯键的极性比CCl4中的碳氯键强212.下列各组物质气化或熔化时,所克服的微粒间的作用力,属同种类型的是( ) A.碘和干冰的升华B.二氧化硅和生石灰的熔化C.氯化钠和铁的熔化D.苯和已烷的蒸发213.分子间存在着分子作用间力的实验事实是()A.食盐、氯化钾等晶体易溶于水B.氯气在加压、降温时会变成液氯或固氯C.融化的铁水降温可铸成铁锭D.金刚石有相当大的硬度214.下列晶体中,不属于原子晶体的是( )A.干冰B.水晶C.晶体硅D.金刚石215.下列变化或数据与氢键无关的是(D)A.甲酸蒸气的密度在373K时为1.335g·L-1,在293K时为2.5 g·L-1B.氨分子与水分子形成一水合氨C.丙酮在己烷和三氟甲烷中易溶解,其中在三氟甲烷中溶解时的热效应较大D.SbH3的沸点比PH3高216.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 ( ) A.SO2、SiO2B.CO2、H2OC.NaCl、HCl D.CCl4、KCl217.关于晶体的下列说法正确的是( )A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低218.下列物质属于分子晶体的化合物是( )A.石英B.硫磺C.干冰D.食盐219.在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与键能无关的变化规律是()A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低C.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高D.H2S的熔沸点小于H2O的熔沸点220.下列物质为固态时,必定是分子晶体的是( )A.酸性氧化物B.非金属单质C.碱性氧化物D.含氧酸221.下列各组物质各自形成的晶体,均属于分子晶体的化合物是A.NH3,HD,C10H8B.PCl3,CO2,H2SO4C.SO2,SiO2,P2O5D.CCl4,Na2S,H2O2222.下列化学式可表示一个分子的是( )A.SiO2B.NH4Cl C.CCl4D.C 223.下列各组物质中,按熔点由低到高排列正确的是()A.O2 I2Hg B.CO2 KCl SiO2C.Na K Rb D.SiC NaCl SO2224.石墨是层状晶体,每一层内,碳原子排列成正六边形,一个个六边形排列成平面的网状结构。
如果将每对相邻的碳原子的化学键看成一个化学键,则石墨晶体的每一层中碳原子数与C-C化学键数的比是A.1︰1 B.1︰2 C.1︰3 D.2︰3225.关于氢键,下列说法不正确的是()A.每一个水分子内含有两个氢键B.冰、水中都存在氢键C.水是一种非常稳定的化合物,这是由于水分子之间能形成氢键D.由于N、O、F的电负性比较大,所以NH3、、H20、HF分子间都可以形成氢键226.下列现象,不能用氢键知识解释的是()A.葡萄糖易溶于水B.在4℃时水的密度最大C.H2ClO3是一种强酸D.水通常情况下是液态227.下列纯净物所形成的晶体中,均为分子晶体的化合物组合为()A.C6H6、CO2、SiO2B.D2O、SO3、PCl5、NaClC.C8H10、HD、NH3D.H2SO4、P2O5、C3H8228.已知某些晶体的熔点:①NaCl 801℃、②AlCl3 190℃、③BCl3 107℃、④Al2O3 2045℃、⑤SiO21723℃、⑥CO2 -56.6℃。
其中可能是分子晶体的是()A.①②④B.②③⑥C.④⑤⑥D.③⑤⑥229.下列物质是分子晶体,且熔沸点最高的是()A.N60B.C60C.Si60C60D.Si60230.下列叙述中不正确的是( ) A.含有阳离子的晶体不一定是离子晶体B.分子晶体中一定含有共价键C.原子晶体中一定含有非极性键D.双原子化合物分子一定是极性分子231.共价键、金属键、离子键和分子间作用力都是构成物质微粒间的不同相互作用,含有上述中两种相互作用的晶体是()A.SiO2晶体B.CCl4晶体C.NaCl晶体D.NaOH晶体232.自然界中往往存在许多有趣也十分有效的现象,下表列出了若干化合物的结构式、化学式、相对分子质量和沸点。
从它们的沸点可以说明什么问题?233.氢键可以表示为A—H…B,其产生的条件是A电负性大,它强烈地吸引氢的电子云,受体B具有能与氢原子强烈地相互作用的高电子云密度区(如孤对电子)。
(1)分子间形成的氢键会使化合物的熔、沸点;分子内形成氢键会使化合物的熔、沸点。
(2)在极性溶剂中,溶质和溶剂的分子间形成氢键会使溶质的溶解度(填“增大”或“减小”);溶质的分子内形成氢键时,在极性溶剂中溶质的溶解度将(填“增大”或“减小”);在非极性溶剂中溶质的溶解度将(填“增大”或“减小”)。
(3)IBr在CCl4中的溶解度比Br2 ,其原因是(4)二聚甲酸解聚反应(HCOOH)2→2HCOOH,该反应需吸收60kJ·mol-1的能量,吸收能量的原因是。
234.在一定条件下,单质X和单质Y反应,生成化合物Z,Z与水作用可生成气体G和白色沉淀P(如下框图所示),已知气体G的相对分子质量为36.5。
请完成下列填空:(1)组成单质X和Y的元素分别属第族和第族(2)化合物Z形成的晶体属于晶体(3)每生成1mol的气体G,同时应得到mol的沉淀P(4)沉淀P经高温煅烧所得到的化合物K为,该化合物形成晶体(5)化合物K经反应可得到单质X,化合物K转化为单质X的化学方程式为。
235.右图为CO2分子晶体结构的一部分。
(1)观察图形,试说明每个CO2分子周围有______个与之紧邻等距的CO2分子;(2) 在一定温度下,测得干冰晶胞(即图示)的边长a=5.72×10-8cm,则该温度下干冰的密度为g/cm3。
(3) 试判断:①CO2、②CS2、③SiO2晶体的沸点由高到低排列的顺序是______>______>______(填写相应物质的编号)。
第四单元分子间作用力分子晶体208.A[说明]A选项的错误在于:由一种元素形成的原子晶体中只存在非极性共价键(如金刚石、硅晶体等),而由两种元素形成的原子晶体中就存在极性共价键(如二氧化硅、碳化硅等)209.D[说明]金属钠晶体中微粒间的作用力是金属键,氯化钠晶体中,微粒间的作用力是离子键,金刚石晶体中,微粒间的作用力是共价键,碘晶体中,微粒间的作用力是分子间作用力。
这几种作用力相比较,分子间作用力最弱。
210.BC[说明]二氧化碳是分子晶体,组成二氧化碳固体和二氧化碳气体的基本微粒都是二氧化碳分子,干冰气化时,只需要克服分子间的作用力,分子内的共价键不会发生变化。
211.C[说明]常温下SiCl4是液体,CCl4在常温下是液体,是大多数人都知道的常识,SiCl4和CCl4都是分子晶体,且SiCl4的分子量大于CCl4,所以分子间作用力大于CCl4,由此也可以推出常温下SiCl4是液体。
212.AD[说明]碘和干冰的升华以及苯和己烷的蒸发,克服的都是分子间作用力;二氧化硅的熔化克服的是共价键,生石灰和氯化钠的熔化克服的是离子键,铁的熔化克服的是金属键。
213.B[说明]食盐、氯化钾是离子晶体,铁是金属晶体,金刚石是原子晶体,它们的晶体中都没有单个的分子,不能证明分子间存在着分子间作用力。
214.A[说明]干冰是分子晶体,水晶、晶体硅、金刚石都是原子晶体215.D[说明]甲酸在低温时通过氢键形成双聚分子,温度升高时,双聚被破坏;氨分子和水分子易形成氢键;三氟甲烷由于氟强烈吸电子,使三氟甲烷中的氢带明显的正电荷,可以和丙酮形成氢键,放出能量,因此溶解时的热效应较大;SbH3和PH3都不能形成氢键,SbH3的沸点比PH3高是因为SbH3的分子量比PH3大,分子间作用力比PH3大。
216.B[说明]SO2是分子晶体,SiO2是原子晶体;CO2、H2O都是分子晶体,CO2、H2O分子中原子都是以共价键相结合;NaCl为离子晶体,晶体中只有离子键,HCl为分子晶体,HCl分子之间以分子间作用力结合,HCl分子中,氢原子和氯原子以共价键结合;CCl4为分子晶体,CCl4分子之间以分子间作用力结合,CCl4分子中,碳原子和氯原子以共价键结合;KCl为离子晶体,晶体中只有离子键。
217.A[说明]金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,不存在阴离子;金属钨的熔点高于原子晶体硅的熔点;分子晶体碘常温下为固态,而汞为液态。
218.C[说明]石英是原子晶体,食盐是离子晶体,硫磺是分子晶体,但不是化合物,是单质,只有干冰是属于分子晶体的化合物。
219.C[说明] HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,是因为氢原子和卤素原子间共价键的键能依次减小;NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低,是因为钠离子和卤素离子间的离子键依次减弱;H2S的熔沸点小于H2O的熔沸点,是因为水分子之间形成氢键,氢键的键能要大于分子间作用力;F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高,是因为卤素单质分子间作用力依次增大,与键能无关。
220.D[说明]酸性氧化物可以是原子晶体(如二氧化硅);非金属单质可以是原子晶体(如金刚石);碱性氧化物可以是离子晶体(如氧化镁等)。
221.B[说明]A选项中HD为单质(H和D为同种元素的不同原子);C选项中SiO2为原子晶体,D选项中Na2S为离子晶体。
222.C[说明] SiO2是原子晶体,NH4Cl是离子晶体,C单质是原子晶体或者混合型晶体,晶体中没有单个分子,它们的化学式只表示这几种物质的组成。
223.B[说明] 常温下,O2为气体,I2为固体,Hg为液体,熔点由低到高排列为:O2 Hg I2;Na、K、Rb晶体中的金属键依次减弱,熔点依次降低;SiC是原子晶体,NaCl 是离子晶体,SO2是分子晶体,熔点依次降低。
224.D[说明]在石墨层状晶体的每一层内,每个碳原子与周围的三个碳原子成键,而每个碳碳键为两个碳原子所共有,对应于每一个碳原子的碳碳键为3/2个,所以石墨晶体的每一层中碳原子数与C-C化学键数的比是2︰3225.A[说明]在水分子中,氢与氧以共价键结合,水分子之间存在氢键。