2019高中化学 第三章 晶体结构与性质 第2节 分子晶体与原子晶体课时作业 新人教版选修3.doc

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1、1第三章第三章 第二节第二节 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体基 础 巩 固 一、选择题1下面关于 SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( C )A最小的环上，有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子B最小的环上，Si 和 O 原子数之比为 12C最小的环上，有 6 个 Si 原子和 6 个 O 原子D存在四面体结构单元，O 处于中心，Si 处于 4 个顶角解析：联想教材中 SiO2的晶体空间结构模型，每个硅原子与 4 个氧原子结合形成 4 个共价键，每个氧原子与 2 个硅原子结合形成 2 个共价键，其空间网状结构中存在四面体结构单元，硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的 4 个顶角

2、，故 D 项错误；金刚石的最小环上有 6 个碳原子，SiO2的晶体结构可将金刚石晶体结构中的碳原子用硅原子代替，每个 SiSi 键中“插入”一个氧原子，所以其最小环上有 6 个硅原子和 6 个氧原子，Si、O 原子个数比为 11，故 A、B 两项错误，C 项正确。2(双选)下列晶体性质的比较中，正确的是( AD )A熔点：金刚石碳化硅晶体硅B沸点：NH3H2OHFC硬度：白磷冰二氧化硅D熔点：SiI4SiBr4SiCl4解析：由 CC、CSi、SiSi 键的键能和键长可判断 A 项正确；由SiI4、SiBr4、SiCl4的相对分子质量可判断 D 项正确；沸点 H2OHFNH3，二氧化硅是原子晶

3、体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度小，B、C 项错误。3根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是( B )A熔点 2700，导电性好，延展性强B无色晶体，熔点 3550，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为 800，熔化时能导电D熔点56.6，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电解析：本题考查的是各类晶体的物理性质特征。A 项中延展性好，不是原子晶体的特征，因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使原子晶体质硬而脆，A 项不正确，B 项符合原子晶体的特征，C 项应该是离子晶体，D 项符合分子晶体的特征，所以应该选择 B 项。4碘的熔

4、、沸点低，其原因是( C )A碘的非金属性较弱BII 键的键能较小2C碘晶体属于分子晶体DII 共价键的键长较长解析：分子晶体的熔、沸点低，是因为分子晶体内部的分子间作用力小。5我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( B )A碳、氮原子构成平面结构的晶体B碳氮键比金刚石中的碳碳键更短C氮原子电子数比碳原子电子数多D碳、氮的单质的化学性质均不活泼解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一

5、种空间网状结构而不是平面结构，所以 A 选项是错误的。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此 B 选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以 C、D 选项也是错误的。6(2018浙江考前特训学考)下列说法正确的是( B )A二氧化硅与二氧化碳都是共价化合物，且晶体类型相同B氧气生成臭氧的过程中有化学键的断裂和生成C因为氮气的键能比氧气的键能大，所以氮气的沸点比氧气的高D硫与氖晶体均是由单原子构成的分子晶体解析：A、SiO2中 Si 与 O 形成共价键，CO2中

6、C 与 O 形成共价键，所以二者都是共价化合物，但是 SiO2形成的是原子晶体，CO2形成分子晶体，A 错误。B、所有化学反应过程都是反应物中化学键断裂后，重新组合生成产物，B 正确。C、N2与 O2的晶体都是分子晶体，二者沸点的高低取决于分子间作用力的相对大小，与分子中共价键的键能无关，C 错误。D、硫原子最外层没有达到稳定结构，所以晶体中必然是通过某种形式构成稳定的分子，再通过分子间作用力形成晶体，D 错误。正确答案 B。 7下列性质适合于分子晶体的是( C )熔点 1 070，易溶于水，水溶液导电熔点 10.31，液态不导电，水溶液导电能溶于 CS2，熔点 112.8，沸点 444.6熔

7、点 97.81，质软、导电，密度为 0.97 gcm3A BC D解析：分子晶体熔点较低，中物质熔点高，不是分子晶体，是金属钠的性质。8美国科学杂志曾报道：在 40 GPa 的高压下，用激光加热到 1800 K，人们成功制得了原子晶体 CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是( B )3A该原子晶体中含有极性键B该原子晶体易气化，可用作制冷材料C该原子晶体有很高的熔点D该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料解析：CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，但化学键依然为极性共价键，故 A 正确。CO2原子晶体具有高硬度、高熔点等特点，故 C、D 选项正确，B 项错误。9下列各组

8、物质发生状态变化时，所克服的微粒间的相互作用，属于同种类型的是( C )A金刚石和硫的熔化 B食盐和石蜡的熔化C碘和干冰的升华 D二氧化硅和氧化钠的熔化解析：金刚石是原子晶体，熔化时克服共价键，硫是分子晶体，熔化时克服范德华力；食盐是离子化合物，熔化时克服离子键，石蜡是非晶体，没有固定的熔沸点，熔化时克服范德华力；碘和干冰均为分子晶体，升华时克服的都是范德华力；二氧化硅是原子晶体，熔化时克服共价键，氧化钠是离子化合物，熔化时克服离子键。二、非选择题10(1)如图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个 CO2分子周围有_12_个与之紧邻且等距离的 CO2分子。在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒

9、引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为_镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成_，反应的化学方程式是_2MgCO22MgOC_。=点燃(2)下列三种晶体CO2，CS2，SiO2的熔点由高到低的顺序是_(用序号填空)，其原因是_SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以 SiO2熔点最高；CO2和 CS2组成和结构相似，且 CS2的相对分子质量大于 CO2的相对分子质量，所以 CS2的熔点高于 CO2_。解析：(1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置 8 个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以

10、看到有两个与坐标原点上的 CO2分子等距离的 CO2分子，但是这些 CO2分子与坐标原点上的 CO2分子的距离并不是最近的。与坐标原点上的 CO2分子最近的 CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，其距离应是前者的，每个 CO2分子周围共有 12 个这样的 CO2分22子。4(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只是克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。11(2018黑龙江哈尔滨高三模拟).下列有关晶体结构或性质的描述中正确的是_AD_

11、。AC60分子间只有范德华力，该晶体的晶胞为面心立方结构，属于分子密堆积B因金属性 KNa，故金属钾的熔点高于金属钠C金刚石与石墨晶体中，碳原子和 CC 键的比值相同D要使离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏这些较强的离子键.硼及其化合物应用广泛。回答下列问题：(1)基态 B 原子的价电子轨道表达式为_，其第一电离能位于同周期元素的第_7_位(按照由大到小顺序)。(2)常温常压下硼酸(H3BO3)晶体结构为层状，其二维平面结构如图 a。图 a 中原子的杂化方式有_sp2、sp3_。从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：_硼酸分子间通过氢键缔合，加热时部分氢键被破

12、坏_。(3)立方氮化硼(BN)是特殊的耐磨和切削材料，其晶胞结构与金刚石相似，如图 b 所示。1 mol BN 晶体中，共价键的个数为_4NA46.021023_。硼原子和氮原予所连接的最小环为_六_元环。晶胞有两个基本要素：原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图 b 所示，其中原子坐标参数 X 为(0,0,0)，Y 原子的坐标参数为(1/2,0,1/2)，则 Z 原子的坐标参数为_( ， )_。晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。己知最近的两个 B 原子的距3 43 43 4离a nm，阿伏加德罗常数值为NA，则立方氮化硼的密度5d_gcm3。(列出计算式即可)4 25NA 2a2 1

13、07解析：.A、C60分子间只有范德华力，该晶体的晶胞为面心立方结构，属于分子密堆积，故 A 正确；B因金属性 KNa，故金属钾的熔点低于金属钠，故 B 错误；C金刚石中每个碳原子形成四个 CC 键，每个碳碳键由两个碳原子共用；对于 1 单位碳原子，CC数1*4/2=2,所以金钢石晶体中碳原子个数与 CC 键数之比 1：2；石墨中，石墨是平面六边结构，每个碳与其他三个碳形成三个共价键，每个键被两个碳原子共用，一个碳原子占有 1/2 键，(碳原子与其他三个碳原子形成三个共价键)1/2*3=3/2，所以碳原子与碳-碳键比 1：3/2=2：3，金刚石与石墨晶体中，碳原子和 CC 键的比值不相同，故

14、C 错误；D.要使离子晶体由固态变成液态或气态，需要较多的能量破坏这些较强的离子键，故 D 正确；故选 AD。.(1)基态 B 原子的价电子轨道表达式为 ，其第一电离能位于同周期元素的第 7 位，比 Be 小；(2)图 a 中原子的杂化方式有 B 是 sp2，O 是 sp3，从氢键的角度解释硼酸在冷水中的溶解度小而加热时溶解度增大：硼酸分子间通过氢键缔合，加热时部分氢键被破坏；(3)1 mol BN 晶体中，共价键的个数为 4NA46.021023，硼原子和氮原子所连接的最小环为六元环。Z 原子的坐标参数为：( ， )；立方氮化硼的密度3 43 43 4d。4 25NA 2a2 107能 力

15、提 升 一、选择题1支持固态氨是分子晶体的事实是( C )A氮原子不能形成阳离子B铵离子不能单独存在C常温下，氨是气态物质D氨极易溶于水2目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球形”的 C60熔进“足球形”的 Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是( C )A是一种新型化合物B晶体属于分子晶体C是两种单质组成的混合物D相对分子质量为 2400解析：根据题意可知硅原子与碳原子之间形成了 SiC 键，因此形成的是一种新的化合物而不是混合物，故 A 正确，C 错误。因为题意中明确提到“二重构造”的球形分子，说明所形成的为分子晶体，且

16、分子式为 Si60C60，所以相对分子质量为 2400。故 B、D 皆正6确。3现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是( B )A该物质的分子式为 SNB该物质的分子中既有极性键又有非极性键C该物质具有很高的熔、沸点D该物质与化合物 S2N2互为同素异形体解析：题中图示表示是一种分子(不是晶胞)，故该化合物为分子晶体，分子式为S4N4。从分子结构图上可知，分子中存在 NS 极性键和 SS 非极性键。4目前，世界上已合成了几百种有机超导体，TCNQ 就是其中之一。TCNQ 的分子结构如下图所示。下列关于 TCNQ 的

17、说法中错误的是( B )A分子中所有的氮原子在同一平面内B属于原子晶体C化学式为 C12H4N4D该物质难溶于水解析：在 C=C 键中，C 原子的杂化轨道为 sp2杂化轨道，在 CN 键中 C 原子的杂化轨道为 sp 杂化轨道，sp2杂化轨道为平面三角形，sp 杂化轨道为直线形，故 TCNQ 分子中所有的原子都在同一平面内，当然分子中所有的氮原子都在同一平面内，A 正确；题干中讲 TCNQ 是分子，所以它所形成的晶体为分子晶体，B 不正确；由分子结构知其化学式为C12H4N4，C 正确；TCNQ 分子的对称性很好，是非极性分子，难溶于极性溶剂水中，D 正确。5最近，美国科学家成功地在高压下将

18、CO2转化为具有类似 SiO2结构的原子晶体，下列关于 CO2的原子晶体说法正确的是( D )ACO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体B在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化CCO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质D在 CO2的原子晶体中，每个碳原子周围结合 4 个氧原子，每个氧原子与 2 个碳原子相结合解析：同素异形体的研究对象是单质；CO2的不同晶体类型之间的转变过程中，化学键7发生了改变，故为化学变化；CO2的不同晶体具有不同的物理性质；CO2的原子晶体结构类似于 SiO2，故每个碳原子结合 4 个氧原子，每个氧原子结合 2 个碳原子。6已知 C3N4晶体具有比金

19、刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于 C3N4晶体的说法错误的是( D )A该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固B该晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子，每个氮原子连接 3 个碳原子C该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构D该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度是因为 NC 键比 CC 键的键能大，C3N4晶体原子间以 NC 极性键形成空间网状结构，故 D 项说法错误。7有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素，其中 X、Y、Z、W 同周期，Z、M 同主族；X与 M2具有相同的电子层结构；离

20、子半径：Z2W；Y 的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是( D )AX、M 两种元素只能形成 X2M 型化合物B由于 W、Z、M 元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低C元素 Y、Z、W 的单质晶体属于同种类型的晶体D元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂解析：X与 M2具有相同的电子层结构且均属于短周期元素，可推知 X 为钠元素，M为氧元素，由此可知 Z 为硫元素；X、Y、Z、W 属于同周期元素，由离子半径：Z2W，可推知 W 为氯元素；Y 的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，不难判断，Y为硅元素。Na 与 O 两种元

21、素可形成 Na2O 和 Na2O2两种化合物，故 A 项错误；虽然HCl、H2S、H2O 的相对分子质量依次减小，但因 H2O 分子间存在氢键，沸点高于 HCl 和H2S，故 B 项错误；单质 Si 属于原子晶体，单质 S 和 Cl2属于分子晶体，故 C 项错误；O3和 Cl2都具有强氧化性，可作为水处理的消毒剂，故 D 项正确。二、非选择题8(2018吉林实验中学一模)(1)GaF3的熔点高于 1 000 ，GaCl3的熔点为 77.9 ，其原因是_GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体_。(2)GaAs 的熔点为 1 238 ，密度为 gcm3，其晶胞结构如图所示。该晶体的类型为_原子晶

22、体_，Ga 与 As 以_共价_键键合。Ga 和 As 的摩尔质量分别为MGa gmol1和MAs gmol1，原子半径分别为rGa pm 和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则8GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_100%_。4 1030NAr3 Gar3 As 3MGAMAs解析：(1)GaF3的熔点高于 1 000，GaCl3的熔点为 77.9，其原因是 GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体，离子晶体的熔点高；(2)GaAs 的熔点为 1 238，熔点较高，以共价键结合形成属于原子晶体，密度为 gcm3，根据均摊法计算，As：8 6 4，Ga：414，故其晶胞中原子所占的1812体积 V14 (rr)1030，晶胞的体积 V2，故 GaAs 晶胞中原子433Ga3 As4MGaMAsNA的体积占晶胞体积的百分率为将 V1、V2带入计算得百分率100%4 43r 3Gar 3 As4MGaMAsNA。4 1030NAr 3Gar 3 As3MGaMAs 100%