高中化学第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体课后练习含解析新人教版选择性必修第二册

第二节　分子晶体与共价晶体课后篇素养形成必备知识基础练1.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是 (　　)A.共价晶体硬度通常比分子晶体大B.共价晶体的熔点较高C.有些分子晶体的水溶液能导电D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体答案D解析由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体比分子晶体的熔点高,硬度大;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl;干冰(固态CO2)是分子晶体,D错误。2.下列晶体中,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成共价键三维骨架结构的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　A.C60 B.冰C.金刚石 D.水晶答案C解析C60和冰都是分子晶体,A、B两项均不符合题意;金刚石和水晶都是共价晶体,在金刚石中,每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构,C项符合题意;在水晶中,每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构,但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连,D项不符合题意。3.如图是冰的晶胞示意图,冰以此为单位向空间延伸,则冰中的每个水分子均摊氢键(　　)A.2个 B.4个C.8个 D.12个答案A解析每个水分子中的氧原子可以分别与另外两个水分子中的氢原子形成2个氢键;每个水分子含有的两个氢原子也可以分别与另外两个水分子中的氧原子形成2个氢键;由于每个氢键都为两个水分子所共有,因而每个水分子均摊氢键数为4×=2。4.根据下列性质判断,属于共价晶体的是(　　)A.熔点为2 700 ℃,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点为3 550 ℃,不导电,质硬,难溶于水和无机溶剂C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800 ℃,熔化时能导电D.熔点为-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电答案B解析因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合,共价键的作用比较强,使共价晶体熔点高、硬度大,B项符合共价晶体的特征。5.下列各组物质的熔点按由高到低的次序排列,其中熔点高低均与键能大小有关的是(　　)A.钠、干冰B.金刚石、晶体硅C.碘化氢、溴化氢D.二氧化硅、二氧化硫答案B解析干冰为分子晶体,熔点较低,是由于分子间作用力弱,而不是因为键能小,A错误;晶体硅、金刚石都为共价晶体,原子半径CHBr,C错误;二氧化硫形成的是分子晶体,其熔点低是由于分子间作用力小,熔点低不是由键能引起的,D错误。6.(1)CO能与金属Fe形成化合物Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于　　　　　晶体。 (2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,如ClF3、BrF3,常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的　　　　(填“高”或“低”)。 (3)下图为CO2分子晶体结构的一部分。观察图示可知,每个CO2分子周围有　　　　　个与之紧邻的CO2分子;该结构单元平均占有　　　　个CO2分子。 答案(1)分子　(2)低　(3)12　4解析(1)由化合物熔点为253K,沸点为376K可知,其熔、沸点较低,所以为分子晶体。(2)组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越高,所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。关键能力提升练7.(双选)下列物质的沸点顺序正确的是(　　)A.CH4HCl答案AD解析同主族元素形成的气态氢化物的分子结构和性质相似,且相对分子质量随着原子序数增大而增大。一般情况下,范德华力随着相对分子质量的增大而增大,但由于氨、水和HF分子间分别可以形成氢键,所以其沸点在同主族元素氢化物中最高,故B、C两项错误,A、D正确。8.干冰晶胞结构如图所示,即8个CO2分子占据立方体的顶点,且在6个面的中心又各有1个CO2分子。在每个CO2分子周围距离a(其中a为立方体棱长)的CO2分子有(　　)A.4个 B.8个C.12个 D.6个答案C解析根据题图,以顶点CO2分子为研究对象,在每个CO2分子周围距离其a的CO2分子,即每个面心上的CO2分子,共有8×3×=12个,故C正确。9.BeCl2熔点较低,易升华,可溶于醇和醚,其化学性质与AlCl3相似,BeBr2与BeCl2晶体类型相同。由此可推测BeCl2(　　)A.熔融态不导电B.水溶液呈中性C.熔点比BeBr2高D.不与NaOH溶液反应答案A解析由BeCl2熔点较低、易升华、可溶于醇和醚可知BeCl2晶体为分子晶体,分子晶体在熔融状态下不导电,A项正确;根据BeCl2的化学性质与AlCl3相似,由于AlCl3溶液中的Al3+能发生水解:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,使溶液显酸性,可知BeCl2水溶液应显酸性,B错误;BeCl2和BeBr2形成的晶体都是分子晶体,且二者结构相似,故熔、沸点随着相对分子质量的增大逐渐升高,C错误;由AlCl3能与NaOH溶液反应可知BeCl2也能与NaOH溶液反应,D错误。10.(双选)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(　　)A.构成共价晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高B.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C.构成共价晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大D.构成共价晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大答案BD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。11.石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体(结构如图)。下列有关说法正确的是(　　)A.固态时,碳的各种单质的晶体类型相同B.石墨烯中含有极性共价键C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏氢键D.石墨烯具有导电性答案D解析碳形成的晶体有多种,如石墨、金刚石、C60等,其中金刚石为共价晶体,C60为分子晶体,A错误;石墨烯中含有的C—C为非极性共价键,B错误;石墨晶体中不存在氢键,C错误;石墨烯具有石墨的性质,具有导电性,D正确。12.碳元素和硅元素在化学中占有极其重要的地位。(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为　　　　　　,微粒间存在的作用力是　　　　　　　　,SiC和晶体Si的熔点高低顺序是　　　　。 (2)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不能形成π键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成π键:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。SiO2属于　　　　　晶体,CO2属于　　　　晶体,所以熔点CO2　　　　SiO2(填“”)。 (3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成微粒分别是　　　　　　　　　　　　　　　(用“原子”或“分子”回答),熔化时克服的微粒间的作用力分别是　　　　　　　　　　　　。 答案(1)sp3　共价键　SiC>Si(2)Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p轨道“肩并肩”重叠程度较小,故不能形成稳定的π键　共价　分子　< (3)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力解析(1)晶体硅中一个硅原子与周围4个硅原子相连形成正四面体结构,所以硅原子的杂化方式是sp3;因为Si—C的键长小于Si—Si的键长,所以熔点高低是碳化硅>晶体硅。(2)SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,所以熔点高低是SiO2>CO2。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体,构成微粒为原子,熔化时破坏共价键;CO2为分子晶体,由分子构成,CO2分子间以分子间作用力结合。13.下表是元素周期表中短周期的一部分,表中所列字母分别代表一种元素。(1)上述元素形成的单质中熔点最高的可能是　　　　(填字母);dh4比gh4稳定,其原因是　 　。 (2)f和a所形成的简单物质的沸点在f相应主族元素的同类型化合物中比较高,其原因是　。 (3)f的简单氢化物属于　　　　晶体,a与d形成的化合物da4的空间结构是　　　　,它的晶体属于　　　　晶体。 (4)c、i、j可组成离子化合物cxij6,其晶胞结构如图所示,阳离子c+(用表示)位于正方体棱的中点和正方体内部;阴离子i(用表示)位于该正方体的顶点和面心。该化合物的化学式是　　　　。 答案(1)d　碳的原子半径比硅的原子半径小,C—Cl的键能比Si—Cl的键能大(2)水分子之间可以形成氢键(3)分子　正四面体　分子(4)Na3AlF6解析(1)根据各元素在周期表中的位置,结合物质熔点规律可知,d(碳元素)形成的单质熔点最高。CCl4比SiCl4稳定,原因是碳的原子半径比硅的原子半径小,C—Cl的键能比Si—Cl的键能大。(2)氧的简单氢化物H2O的沸点比同主族其他元素的简单氢化物沸点高,原因是水分子间可以形成氢键。(3)f的简单氢化物(一般指水)属于分子晶体;a与d形成的da4化合物为CH4,其分子的空间结构是正四面体,属于分子晶体。(4)在晶胞中,含有阴、阳离子的数目比为(4×)∶(4×+1)=1∶3,则化学式可表示为Na3AlF6。学科素养拔高练14.碳及其化合物的用途广泛,碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机化合物,同时自身可以形成多种单质。(1)C60分子形成的晶体中,在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子,则一个C60晶胞的质量约为　　　　　。 (2)干冰和冰是两种常见的分子晶体,下列关于这两种晶体的比较正确的是　　　　。 a.晶体的密度:干冰>冰b.晶体的熔点:干冰>冰c.晶体的空间利用率:干冰>冰d.晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石晶胞的结构如图所示,立方BN的结构与金刚石相似,在BN晶体中,B原子周围最近的N原子所构成的空间结构为　　　　　　　,一个BN晶胞中N原子数目为　　　　。 (4)碳与孔雀石共热可以得到金属铜,金属铜采用面心立方最密堆积,即在晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子,则Cu晶体中与一个Cu原子距离最近的铜原子数为　　　　　　。已知Cu晶体的密度为ρ g·cm-3,Cu的相对原子质量为M,阿伏加德罗常数为NA,则Cu的原子半径为　　　　　　　 cm。 答案(1) g(2)ac(3)正四面体　4(4)12　解析(1)C60形成的分子晶体,在晶胞的顶点和面心均含有一个C60分子,故每个晶胞中含有4个C60分子,故一个C60晶胞的质量为240个碳原子的质量,即约为g。(2)干冰晶体中CO2分子间只存在范德华力,其结构是分子密堆积;而冰晶体中存在氢键,由于氢键具有方向性,冰中水分子不是密堆积,故密度:干冰>冰;熔点:冰>干冰;空间利用率:干冰>冰。(3)在BN晶体中B原子与N原子交替出现,故每个B原子周围有4个N原子,每个N原子周围也有4个B原子,形成正四面体结构;在金刚石晶胞中共有碳原子个数为8×+6×+4=8,故在BN晶胞中B原子和N原子各4个。(4)由于铜采用面心立方最密堆积,与一个铜原子距离最近的铜原子数为12;每个晶胞中含有4个铜原子,且面对角线上的3个铜原子相切,设铜原子半径为r,则有(2r)3×ρ=,故r=cm。 原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃>3 5003 0002 7001 7101 4101 211硬度109.59.576.56.0