人教B版高中化学选择性必修2第3章晶体结构与性质分层作业15过渡晶体与混合型晶体习题含答案

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第三章　分层作业15　过渡晶体与混合型晶体
A级 必备知识基础练
1.下列有关石墨晶体的说法正确的是(　　)
A.由于石墨晶体能导电,所以它是金属晶体
B.由于石墨的熔点很高,所以它是共价晶体
C.由于石墨质软,所以它是分子晶体
D.石墨晶体是一种混合型晶体
2.下列关于晶体结构或性质的描述正确的是(　　)
A.共价晶体中共价键越强,熔点越高
B.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
C.金属阳离子只能存在于离子晶体中
D.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态
3.下列关于物质熔、沸点的比较正确的是(　　)
A.CCl4、MgCl2、Si3N4的熔点依次升高
B.Rb、K、Na、Li的沸点依次降低
C.晶体硅、碳化硅、金刚石的熔点依次降低
D.HF、HCl、HBr的沸点依次升高
4.下列性质能说明石墨具有分子晶体的性质的是(　　)
A.晶体能导电 B.熔点高
C.硬度小 D.燃烧产物是CO2
5.Al2O3的下列性质能用离子键键能解释的是(　　)
A.Al2O3可用作耐火材料
B.固态时不导电,熔融时能导电
C.Al2O3是两性氧化物
D.晶体Al2O3可以做宝石
6.下列说法正确的是(　　)
A.Na2O与Na2O2所含的化学键类型完全相同
B.离子晶体中一定存在共价键
C.分子晶体中共价键键能越大,该分子晶体的熔点越高
D.石墨晶体中有共价键、范德华力等几种电性作用
7.[2023浙江杭州学军中学高二期末]下列说法不正确的是(　　)
A.石墨晶体中存在共价键与分子间作用力,属于混合型晶体
B.纯金属中加入其他元素会改变规则的层状排列,能增大金属硬度
C.液晶是液体和晶体聚集而成的一种特殊的混合物
D.NaCl和SiC晶体熔化时,克服粒子间作用力的类型不相同
8.如图为一些晶体中的部分结构,它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨中的某一种。

(1)其中代表金刚石的是　　(填字母,下同),其中每个碳原子与　　个碳原子最近且距离相等,金刚石属于　　　　晶体。 
(2)其中代表石墨的是　　,其中每个六元环平均占有的碳原子数为　　。 
(3)其中表示NaCl的是　　,NaCl晶体中每个Na+周围与它最近且等距离的Na+有　　个。
(4)代表CsCl的是　　,它属于　　　　晶体,每个Cs+与　　个Cl-紧邻。 
(5)代表干冰的是　　,它属于　　　　晶体,每个CO2分子与　　　个CO2分子紧邻。
B级 关键能力提升练
9.[2023河北邢台二中高二期末]共价键、离子键、范德华力、氢键等都是微观粒子之间的不同作用力,下列物质在熔化时破坏的作用力相同的是(　　)
A.硼和金刚石
B.NaCl和AlN
C.干冰和冰
D.Fe和S
10.下列物质性质的变化规律正确的是(　　)
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐减弱
B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次增高
C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
D.金刚石的硬度大于晶体硅,其熔、沸点低于晶体硅
11.[2023河北唐山二中高二期末]有关晶体的结构如图所示,下列说法中不正确的是(　　)

A.在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个
B.在CaF2晶体中,每个晶胞平均占有4个Ca2+
C.在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键个数的比为1∶2
D.该气态团簇分子的分子式为EF或FE
12.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。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是(　　)

A.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含23s轨道的成分与13p轨道的成分
C.石墨属于混合型晶体,层与层之间存在范德华力;层内碳原子间存在共价键;石墨能导电,具有类似金属晶体的性质
D.石墨烯中平均每个六元碳环中含有3个碳原子
13.金属K与C60形成的一种低温超导材料的立方晶胞结构如图所示,晶胞棱长都为a pm,K原子位于晶胞的棱上与内部。下列说法正确的是(　　)

A.该材料的化学式为KC60
B.C60周围等距且最近的C60的个数为4
C.棱上K原子处在C60构成的八面体空隙中
D.C60与C60的最短距离是32a pm
14.类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料,在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景,研究表明,非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,其中一种二维平面结构如图所示。

回答下列问题:
(1)基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为　　　　　　。 
(2)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是   　。 
(3)g-C3N4晶体中存在的微粒间作用力有　　　　(填字母)。 
a.非极性键
b.极性键
c.π键
d.范德华力
(4)g-C3N4中,C原子的杂化轨道类型为　　　　,N原子的配位数为　　　　。 

答案：
1.D　解析 石墨能导电、熔点高、质软,是一种混合型晶体。
2.A　解析 共价晶体在熔化时需要破坏共价键,共价晶体中共价键越强,熔点越高,A正确;金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高,例如常温下汞为液体,硫为固体,B错误;金属阳离子可存在于离子晶体中,也存在于金属晶体中,C错误;分子晶体常温下不一定均呈液态或气态,例如硫为固体,D错误。
3.A　解析 一般来说,熔点为分子晶体<离子晶体<共价晶体,则熔点为CCl4SiC>Si,故C错误;HF分子间含有氢键,沸点最高,HCl、HBr不存在氢键,则沸点HF>HBr>HCl,故D错误。
4.C　解析 分子晶体一般具有硬度小、熔点低的特点,因此C项能说明石墨具有分子晶体的性质。石墨晶体能导电是碳原子未参与杂化的2p电子在电场作用下定向移动;熔点高是共价晶体的性质;燃烧产物是CO2只能说明石墨中含有碳元素,能燃烧是石墨的化学性质。
5.A　解析 Al2O3中Al3+和O2-所带电荷数都比较多,半径又都很小,因此Al2O3的离子键键能很大,熔点很高,故Al2O3可用作耐火材料。
6.D　解析 Na2O中只含离子键,Na2O2中既有离子键又有非极性键,所以化学键类型不相同,故A错误;离子晶体中不一定存在共价键,如NaCl为离子晶体,不存在共价键,故B错误;分子晶体的熔点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,故C错误;石墨层状结构中的碳原子与碳原子之间是以共价键相连,片层结构之间的作用力是范德华力,故D正确。
7.C　解析 液晶为由固态向液态转化过程中存在的取向有序的流体,既有液体的易流动性,还保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列,是一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态,C错误。
8.答案 (1)D　4　共价　(2)E　2　(3)A　12　(4)C　离子　8　(5)B　分子　12
解析 根据不同物质晶体的结构特点来分析各图形所代表的物质。NaCl晶胞是立方单元,每个Na+与6个Cl-紧邻,每个Cl-又与6个Na+紧邻,每个Na+周围与其最近且等距离的Na+有12个。CsCl晶体由Cs+、Cl-构成体心立方结构。干冰也是立方体结构,在立方体每个顶角和面心都有1个CO2分子,所以每个CO2分子在三维空间里与其紧邻的CO2分子有12个。金刚石中每个碳原子紧邻4个其他碳原子。石墨的片层结构中每个碳原子紧邻3个碳原子,即每个正六边形占有的碳原子数是6×13=2。
9.A　解析 金刚石和硼单质都属于共价晶体,熔化时破坏共价键;NaCl属于离子晶体,熔化时破坏离子键,AlN属于共价晶体,熔化时破坏共价键;干冰和冰都属于分子晶体,干冰分子间存在范德华力,冰中水分子间存在范德华力和氢键,熔化时干冰破坏范德华力,冰破坏范德华力和氢键,C不符合题意;Fe是金属晶体,熔化时破坏金属键,S单质是分子晶体,熔化时破坏分子间作用力。
10.C　解析 F2、Cl2、Br2、I2均为分子晶体,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,故它们的熔、沸点逐渐升高,A错误;NaF、NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,由于离子半径F- 11.D　解析 在NaCl晶体中,距Na+最近的Cl-有6个,所以钠离子的配位数是6,故A正确;在CaF2晶体中,Ca2+位于晶胞的顶角和面心,晶胞中含有Ca2+的个数为8×18+6×12=4,故B正确;在金刚石晶体中,每个碳原子形成4个共价键,每两个碳原子形成一个共价键,则每个碳原子形成的共价键平均为4×12=2,所以在金刚石晶体中,碳原子与碳碳键数之比为1∶2,故C正确;气态团簇分子不同于晶胞,气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子,则分子式为E4F4或F4E4,故D错误。
12.C　解析 石墨晶体中,层与层之间的作用力为范德华力,层内存在共价键,每个C原子形成3个σ键,且每个C原子为3个环共有。石墨晶体中,层与层之间的作用力为分子间作用力,从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力,A错误。石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含13s轨道的成分与23p轨道的成分,B错误。石墨属于混合型晶体,层与层之间存在范德华力;层内碳原子间存在共价键;石墨能导电,具有类似金属晶体的性质,C正确。每个C原子为3个环共有,则石墨烯中平均每个六元碳环中含有碳原子数为6×13=2,D错误。
13.C　解析 由晶胞结构可知,晶胞中位于顶角和面心的C60个数为8×18+6×12=4,位于棱上、体心和体内的钾原子的个数为12 ×14+1+8=12,则该材料的化学式为K3C60,故A错误;由晶胞结构可知,位于顶角的C60与位于面心的C60距离最近,则一个晶胞中有3个位于面心的C60与顶角C60等距且最近,顶角C60可以形成8个晶胞,每个面心C60为2个晶胞共有,所以C60周围等距且最近的C60的个数为3×82=12,故B错误;棱上K原子处在顶角和面心的C60构成的八面体空隙中,故C正确;由晶胞结构可知,C60与C60的最短距离是面对角线的12,则C60与C60的最短距离是22a pm,故D错误。
14.答案 (1)2∶1　
(2)N原子2p轨道处于半充满状态,比相邻的O原子更稳定,更难失电子;O、S同主族,S原子半径大于O原子半径,S原子更易失去电子　
(3)bcd　
(4)sp2　2、3
解析 (1)基态C原子的电子排布式为1s22s22p2,2p能级上两个电子为未成对电子,故成对电子数与未成对电子数之比为4∶2=2∶1。
(2)N原子为2p轨道半充满的稳定结构,比相邻的O更难失电子,故N的第一电离能比O的大;O、S同主族,S原子半径大于O原子半径,S原子更易失去电子,故O的第一电离能比S的大。
(3)g-C3N4具有和石墨相似的层状结构,C与N之间形成极性键,环中存在大π键,层间为范德华力,晶体中不存在非极性键。
(4)g-C3N4中C原子的杂化轨道类型为sp2。由题图可知,N原子周围的C原子有2个或3个,因此N原子的配位数为2、3。