高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体课后复习题

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体课后复习题，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（本题包括15小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．下列晶体中属于共价晶体且为单质的是（ ）
A．金属铜 B．金刚砂 C．金刚石 D．水晶
2．下列叙述中的距离属于键长的是（ ）
A．氨分子中两个氢原子间的距离
B．氯分子中两个氯原子间的距离
C．金刚石中任意两个相邻的碳原子核间的距离
D．氯化钠中相邻的氯离子和钠离子核间的距离
3．金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是（ ）
A．晶体中不存在独立的“分子” B．碳原子间以共价键相结合
C．是自然界中硬度最大的物质 D．金刚石不可能与氧气发生反应
4．有关共价晶体的叙述，错误的是（ ）
A．共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则
B．共价晶体不溶于一般的溶剂
C．共价晶体的熔点和硬度较高
D．共价晶体熔化时不破坏化学键
5．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是（ ）
A．NH4ClNH3↑+HCl B．NH3+CO2+H2O==NH4HCO3
C．2NaOH+Cl2==NaCl+NaClO+H2O D．2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
6．下列事实能说明刚玉（Al2O3）是一种共价晶体的是（ ）
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④几乎不溶于水 ⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③④ C．④⑤ D．②⑤
7．金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．金刚石中C—C键的键角均为109.5°，但金刚石和CH4的晶体类型不相同
B．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关
C．金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为2∶1
D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
8．氮氧化铝（AlON）属于共价晶体，是一种超强透明材料。下列描述错误的是（ ）
A．AlON和石英的化学键类型相同
B．电解熔融AlON可得到Al
C．AlON的N元素化合价为－1价
D．AlON和石英晶体类型相同
9．下列说法中正确的是（ ）
A．双原子分子中化学键键能越大，分子越稳定
B．双原子分子中化学键键长越长，分子越稳定
C．双原子分子中两个成键的原子间的距离叫键长
D．在双键中，σ键的键能要小于π键
10．氮化碳的部分结构如下图所示，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是（ ）
A．氮化碳属于分子晶体
B．氮化碳中C为+4价，N为－3价
C．氮化碳的化学式为C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
11．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是（ ）
A．磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体
B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键
D．磷化硼晶体在熔化时需克服分子间作用力
12．碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子与硅原子的位置是交替的，在下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是（ ）
①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅
A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③
13．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（ ）
①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高
③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大
④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
14．下列说法正确的是（ ）
A．124 g白磷中含有P—P键的个数为4NA
B．12 g石墨中含有C—C键的个数为2NA
C．12 g金刚石中含有C—C键的个数为2NA
D．60 g SiO2中含有Si—O键的个数为2NA
15．化学反应可视为旧键的断裂和新键的形成过程。化学键的键能是形成化学键时释放的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（单位：kJ·ml-1）：P—P：198 P—O：360 O==O：498，则反应P4(白磷)+3O2==P4O6的反应热ΔH为（ ）
A．－1 638 kJ·ml-1 B．1 638 kJ·ml-1
C．－126 kJ·ml-1 D．126 kJ·ml-1
二、非选择题（本题包括4小题）
16．已知某些共价键的键能如下表，试回答下列问题：
（1）H—H键的键能为什么比Cl—Cl键的键能大？ 。
（2）已知H2O在2 000 ℃时有5%的分子分解，而CH4在1 000 ℃时可能完全分解为C和H2，试解释其中的原因。 。
（3）试解释氮气为什么能在空气中稳定存在。 。
17．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图。请认真观察该模型后回答下列问题：
（1）二氧化硅晶体中最小环上有 个原子，晶体结构中存在以 原子为中心、 原子为顶点的正四面体结构。
（2）晶体中存在的作用力有 （填字母，下同）。
A．共价键 B．离子键 C．配位键 D．金属键
（3）美国LawreceLiremre国家实验室（LLNL）的和Cynn成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是 。
A．CO2的共价晶体和干冰互为同素异形体
B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为干冰是物理变化
C．CO2的共价晶体和干冰具有相似的物理性质
D．在CO2的共价晶体中，每个C原子结合4个O原子，每个O原子结合2个C原子
18．（1）金刚砂（SiC）的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为 ；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为 ；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为 。
（2）硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与 个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的立体结构为 。若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 cm（用代数式表示即可）。
19．氮化硼（BN）晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。
（1）关于这两种晶体的说法，正确的是 。
a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软
c．两种晶体中的B—N键均为共价键
d．两种晶体均为共价晶体
（2）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为 ，其结构与石墨相似却不导电，原因是 。
（3）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子，立方氮化硼的密度是 g·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为NA）。
参考答案及解析
1．C 【解析】金属铜属于金属晶体；金刚砂（SiC）、水晶（SiO2）属于共价晶体，但为化合物；金刚石是由碳原子形成的共价晶体，C正确。
2．C 【解析】键长是指形成共价键的两个原子核间的距离，仅仅说成是原子间的距离是错误的。A项，NH3分子中的两个H原子间不存在化学键，错误；B项，未指出是核间距离，错误；C项，金刚石中只要两个碳原子相邻，它们之间就有共价键，正确；D项，NaCl中的阴、阳离子之间形成离子键，没有键长。
3．D 【解析】金刚石是碳的单质，在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2。
4．D 【解析】共价晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性，所以共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则。
5．D 【解析】A项反应中无离子键形成，B项反应中无离子键断裂，且A、B中均无非极性键断裂和形成，C项中无非极性键形成，A、B、C错误。Na2O2中含离子键和非极性共价键，CO2含极性共价键，Na2CO3含离子键、极性共价键，O2含非极性键，D正确。
6．B 【解析】①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。
7．A 【解析】金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同，A正确；金刚石熔化过程中C—C键断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高，B错误；金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键键数之比为(4×eq \f(1,2))∶4＝1∶2，C错误；金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化，D错误。
8．B 【解析】AlON和石英均属于共价晶体，均只含有共价键，A正确；AlON属于共价晶体，只含有共价键，熔融时不导电，而Al2O3属于离子晶体，熔融时能导电，所以电解熔融Al2O3能得到Al，B错误；AlON中O为－2价，Al为+3价，所以N元素的化合价为－1价，C正确；AlON和石英均属于共价晶体，D正确。
9．A 【解析】共价键键能越大、键长越短时，分子越稳定，A正确，B错误；形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C错误；σ键的重叠程度大于π键，σ键的键能大于π键，D错误。
10．A 【解析】氮化碳是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，A错误；氮元素的电负性大于碳元素的，所以在氮化碳中氮元素显－3价，碳元素显+4价，B正确；晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元，正方形顶点的原子有eq \f(1,4)被占有，边上的原子有eq \f(1,2)被占有，可得晶体的化学式为C3N4，C正确；根据题图可知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，D正确。
11．C 【解析】由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶点和面心，数目为eq \f(1,8)×8＋6×eq \f(1,2)＝4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误。
12．A 【解析】这三种晶体都属于共价晶体，熔化时需破坏共价键，①金刚石中为C—C键，②晶体硅中为Si—Si键，③SiC中为Si—C键，由原子半径可知Si—Si键键长最大，C—C键键长最短，键长越短共价键越稳定，破坏时需要的热量越多，故熔点从高到低顺序为①③②。
13．D 【解析】共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。
14．C 【解析】由白磷的分子结构可知，124 g白磷即1 ml P4中的P—P键的个数为6NA；12 g石墨的物质的量n(C)＝1 ml，由石墨的晶体结构为平面正六边形可知，晶体中n(C)∶n(C—C)＝2∶3，故12 g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA；由SiO2的晶体结构可知，60 g SiO2即1 ml SiO2中含有Si—O键的个数为4NA。
15．A 【解析】反应中的键能包括：断裂1 ml P4和3 ml O2分子中共价键吸收的能量和形成1 ml P4O6分子中共价键放出的能量。由各物质的分子结构知1 ml P4含6 ml P—P键，3 ml O2含3 ml O==O键，1 ml P4O6含12 ml P—O键，化学反应的反应热ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。故ΔH＝(198 kJ·ml-1×6+498 kJ·ml-1×3)－360 kJ·ml-1×12＝－1 638 kJ·ml-1。
16．（1）H原子的半径比Cl原子的半径小，故H—H键的键长比Cl—Cl键的键长短，H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大
（2）H—O键的键能比H—C键的键能大，故H2O比CH4稳定
（3）N2分子中存在氮氮叁键，键能大，结构稳定，故氮气能在空气中稳定存在
【解析】解答本题可根据键参数与分子性质的关系分析：共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳定。
17．（1）12；Si；O（或Si） （2）A （3）D
【解析】（1）SiO2晶体中最小环上有6个Si原子和6个O原子，并形成以Si原子为中心、O原子（或Si原子）为顶点的正四面体结构。
（2）共价晶体中只存在共价键，且Si—O键为极性键，不是配位键。
（3）同素异形体的研究对象是单质；CO2的晶体类型发生转变说明已生成了新物质，故为化学变化；CO2的不同晶体具有不同的物理性质；CO2共价晶体类似于SiO2晶体，每个C原子结合4个O原子，每个O原子结合2个C原子。
18．（1）共价晶体；12；eq \f(4×40 g·ml－1,(a×10－10 cm)3×6.02×1023 ml－1)
（2）4；正四面体；eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(224,ρ·NA))
【解析】（1）金刚砂的硬度大，属于共价晶体；每个碳原子周围最近的碳原子数目为3×4＝12；该晶胞中C原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10-10 cm，体积V＝(a×10-10 cm)3，ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(4×40 g·ml－1,(a×10－10 cm)3×6.02×1023 ml－1)。
（2）根据物质的晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的立体结构为正四面体。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8，则根据晶胞的密度ρ＝eq \f(m,V)可知V＝eq \f(m,ρ)＝eq \f(\f(28×8,NA),ρ)＝eq \f(224,ρ·NA) cm3，晶胞的边长a＝eq \r(3,V)＝eq \r(3,\f(224,ρ·NA)) cm，在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的eq \f(1,4)，即 eq \f(\r(3),4)×eq \r(3,\f(224,ρ·NA)) cm。
19．（1）bc （2）平面三角形；层状结构中没有自由移动的电子
（3）4；4 ；
【解析】（1）立方相氮化硼晶体的硬度大小与是否含有σ键和π键无关，与晶体的结构有关，即立方相氮化硼晶体为共价晶体，硬度较大，a错误；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，根据石墨晶体可知其层和层之间是靠分子间作用力结合的，故其作用力小，质地较软，b正确；B和N都是非金属元素，两种晶体中的B—N键都是共价键，c正确；六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，属于混合型晶体，立方相氮化硼晶体为共价晶体，d错误。
（2）六方相氮化硼晶体与石墨晶体相似，同一层上的原子在同一平面内，根据六方相氮化硼晶体的晶胞结构可知，1个B原子与3个N原子相连，故为平面三角形结构；由于B最外层有3个电子都参与了成键，层与层之间没有自由移动的电子，故不导电。
（3）金刚石的晶胞是立方体，其中8个顶点上各有1个碳原子，6个面的面心上各有1个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示。金刚石的1个晶胞中含有的碳原子数为8×+6×+4=8，立方氮化硼的晶体结构与金刚石相似，因此立方氮化硼的1个晶胞中也应该含有4个N和4个B原子，其晶胞的质量为g，晶胞的体积是(361.5×10-10cm)3，立方氮化硼的密度为g·cm-3。原子晶体
金刚石
氮化硼
碳化硅
石英
硅
锗
熔点/℃
3 900
3 000
2 700
1 710
1 410
1 211
硬度
10
9.5
9.5
7
6.5
6.0
共价键
键能/kJ·ml-1
共价键
键能/kJ·ml-1
H—H
436
O—H
462.8
Cl—Cl
242.7
N≡N
946
C—H
413.4
H—Cl
431.8