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化学选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体测试题
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这是一份化学选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体测试题,共12页。试卷主要包含了单选题,多选题,结构与性质等内容,欢迎下载使用。
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.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
2.下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是
A.SiO2的晶体结构中,每个Si原子与2个O原子直接相连
B.通常状况下,1mlSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D.1ml金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
3.某无机化合物的二聚分子结构如图,该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素,分子中所有原子最外层都达到8电子稳定结构。关于该化合物的说法不正确的是
A.化学式是Al2Cl6
B.不存在离子键和非极性共价键
C.在固态时所形成的晶体是分子晶体
D.在熔融状态下能导电
4.下列有关物质结构与性质的说法中,不正确的是
A.通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大
B.根据石墨易传热、能导电的性质,可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子
C.X射线衍射实验可以“看到”原子的内部结构
D.研究材料结构与性质的关系,有助于新材料的研发
5.下列配合物的水溶液中加入硝酸银不能生成沉淀的是
A.B.
C.D.
6.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C60晶胞结构如下图所示,下列说法正确的是
A.C60摩尔质量是720
B.C60与苯互为同素异形体
C.C60晶体中仅存在范德华力
D.每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
7.图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构,是共价晶体
C.水分子间通过键形成冰晶体
D.冰融化后,水分子之间的空隙增大
8.下列性质描述符合分子晶体的是
A.能溶于,熔点112.8℃,沸点444.6℃
B.熔点2853℃,液态不导电,水溶液也不导电
C.熔点1070℃,易溶于水,熔融态能导电
D.熔点97.81℃,质软导电,密度为
9.X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是
A.晶体的熔点高于晶体的熔点
B.固态是分子晶体
C.ZW是共价晶体,其硬度比Z晶体的大
D.Z、W是同一主族的元素,Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体
10.20世纪,科学家发现并证明碳有新的单质分子(晶体的晶胞结构如图所示)存在,后来科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。下列说法错误的是
A.晶体中每个分子周围与它距离最近且相等的分子有80个
B.熔点比较:晶体<金刚石
C.金刚石、、管状碳和洋葱状碳互为同素异形体
D.12g金刚石中含有共价键的数目为
11.根据量子力学计算,氮化碳有五种结构,其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料,已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是
A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构
B.氮化碳中碳元素显价,氮元素显价
C.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连
D.氮化碳的分子式为
12.钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育,再经打磨,能放射出闪烁的光芒,钻石就是经过打磨的金刚石。已知金刚石的结构如图所示,由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中,其中形成最小的环所需碳原子数及任意两个键间的夹角是
A.6个 120°B.5个 108°C.4个 109°28′D.6个 109°28′
13.根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断,下列有关说法错误的是
注:熔点在条件下测定。A.是分子晶体B.单质B是共价晶体
C.加热能升华D.单质B和晶体类型相同
二、多选题
14.在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构,其原因是
A.共价键具有饱和性B.共价键具有方向性
C.二氧化硅是化合物D.二氧化硅是由非金属元素原子构成的
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物;甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体;K是红棕色气体;丙的浓溶液具有强氧化性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.K、L、M形成的晶体都是分子晶体
B.X和Z形成的分子晶体中一定不存在非极性键
C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D.由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键
三、结构与性质
16.我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(用R代表)。回答下列问题:
(1)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_______,不同之处为_______(填标号)。
A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型
(2)中阴离子中的σ键总数为_______个。分子中的大键可用符号表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为),则中的大键应表示为_______。
(3)图中虚线代表氢键,其表示式为、_______、_______。
(4)R的晶体密度为,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为_______。
17.有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素,原子序数。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能,其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态,且与具有相同的原子数和价电子数。X为周期表前四周期中电负性最小的元素,Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素,请用相应的元素符号):
(1)写出的电子式:_______,基态Z原子的核外电子排布式为_______。
(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有_______、_______。
(3)化合物甲由T、X两元素组成,其晶胞如下图所示,则甲的化学式为_______。
(4)化合物乙的晶胞如下图所示,乙由E、Q两元素组成,硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为_______,其硬度超过金刚石的原因是_______。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为_______。
18.共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体,因其具有高熔、沸点,硬度大,耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设为阿伏加德罗常数的值。
(1)晶体硅是良好的半导体材料,被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示),晶体硅的1个晶胞中含_______个Si原子,在晶体硅的空间网状结构中最小环为_______元环,每个最小环独立含有_______个Si原子,含1mlSi原子的晶体硅中键的数目为_______。
(2)金刚砂()也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示),在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题:
①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_______(均用化学式表示)。
②在金刚砂的结构中,一个硅原子结合了_______个碳原子,其中的键角是_______。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,其中一个最小的环上独立含有_______个键。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在中,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为_______;若金刚砂的密度为,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为_______pm(用代数式表示即可)。
19.单质硼有无定形和结晶形两种,参考如表所示数据回答下列问题:
(1)晶体硼属于___________晶体,理由是___________。
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示),该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有一个翻原子。通过观察图形及推算,得出此结构单元是由个___________硼原子构成的,其中B-B键的键角为___________,该结构单元共含有___________个B-B键。
物质
单质B
熔点/℃
190
2300
沸点/℃
182.7
57.6
2500
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/℃
>3500
1412
2573
沸点/℃
5100
2628
2823
硬度
10
7.0
9.5
参考答案:
1.C
【详解】根据题图,以顶点CO2分子为研究对象,在该CO2分子周围距离为a的CO2分子有4×3=12个均处于面心位置,C正确,故选C。
2.C
【详解】A.SiO2的晶体结构中,每个Si原子与4个O原子直接相连,A错误;
B.SiO2属于共价晶体,不存在SiO2分子,B错误;
C.金刚石的网状结构中,每个碳原子与周围的4个成键碳原子共同组成正四面体结构,每个碳原子都是SP3杂化,键角109°28′,由共价键形成的最小环上有6个碳原子,C正确;
D.金刚石中每个C原子与另外四个C原子形成4个C-C键,每个C-C键为两个C原子共享,因此属于每个C原子的成键数目是,1ml金刚石中含有个C原子,故含有个C-C键,D错误;
故选C。
3.D
【详解】A.将二聚分子变成单分子,得BA3化学式,根据两种元素都处于第三周期,可能是PCl3 或AlCl3,而在PCl3所有原子已达稳定结构,形成二聚分子是不可能的,所以只可能是AlCl3,该化合物的化学式是Al2Cl6,A正确;
B.该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,不存在离子键,只存在Cl-Al键,Cl与Cl之间没有形成非极性共价键,所以也不存在非极性共价键, B正确;
C.该化合物是无机化合物的形成的二聚分子,属于共价化合物,是分子晶体, C正确;
D.该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,不存在离子键,也不是离子化合物,在熔融状态下不能导电,D错误;
故选D。
4.C
【详解】A.物质的键能越大越稳定,N2性质稳定,是因为N2分子中氮氮三键键能很大,故A正确;
B.物质存在自由移动的电子或离子所以能导电,石墨能导电,说明石墨晶体中有自由移动的电子,故B正确;
C.X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体,故C错误;
D.由结构决定性质,研究物质结构,能理解其性质,有助于新材料的研发,故D正确;
故选:C。
5.B
【详解】A.由化学式可知,配合物[C(NH3)4Cl2]Cl的内界为[C(NH3)4Cl2]+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故A不符合题意;
B.由化学式可知,配合物[C(NH3)3Cl3]中氯离子与三价钴离子形成配位键,不易电离,则配合物的水溶液中加入硝酸银不能生成氯化银沉淀,故B符合题意;
C.由化学式可知,配合物[C(NH3)6]Cl3中内界为[C(NH3)6]3+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故C不符合题意;
D.由化学式可知,配合物[C(NH3)4Cl]Cl2中内界为[C(NH3)4Cl]2+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故D不符合题意;
故选B。
6.D
【详解】A.C60的摩尔质量为720g/ml,A错误;
B.由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,而苯是碳氢形成的化合物,B错误;
C.C60属于分子晶体,晶体中不仅存在范德华力,还存在碳与碳之间的共价键,C错误;
D.根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象,与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上,每个C60分子被8个立方体共用,有12个面与之相连,所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个,D正确;
答案选D。
7.A
【详解】A.如图所示,每个水分子可以与另外四个水分子之间形成氢键,从而形成四面体结构,A正确;
B.冰晶体属于分子晶体,B错误;
C.冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,C错误;
D.冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性,故水分子间由氢键连接后,分子间空隙变大,而冰融化成水后,体积减小,水分子之间空隙减小,D错误;
故选A。
8.A
【详解】A.能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃,单质硫是分子晶体,A正确;
B.熔点2853℃,液态不导电,水溶液也不导电,熔点高,不符合分子晶体的特点,液态时导电,是由于液态时,存在离子,符合离子晶体特点 ,B错误;
C.分子晶体是由分子构成,许多物质在常温下呈气态或液态,其溶解性遵守“相似相溶”原理,熔点1070°C,与分子晶体的特点严重不符,C错误;
D.金属钠熔点为97.81°C,质软、导电、密度0.97g/cm-3,金属钠为金属晶体,D错误;
故选A。
9.D
【分析】氢原子的核外只有一个电子,X为H元素;地壳中含量前两位的元素是氧、硅,故Y和Z分别是O和Si,金刚石是自然界中硬度最大的物质,W为C元素。
【详解】A.晶体是冰,含氢键,熔点高于,A正确;
B.固态是,构成微粒为分子,属于分子晶体,B正确;
C.的结构与金刚石相似,为共价晶体,碳的原子半径小于硅,的硬度比晶体硅的大,C正确;
D.、是分子晶体,则Si、C与元素O形成的晶体不一定是共价晶体,D错误;
故选D。
10.A
【详解】A.以晶胞顶角上的为例,与之距离最近且相等的分子在该点所在面的面心上,所以这样的分子共有个,A错误;
B.金刚石属于共价晶体,属于分子晶体,因此金刚石的熔点比晶体的高,B正确;
C.金刚石、、管状碳和洋葱状碳,都是由碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,C正确;
D.金刚石中每个碳原子参与形成4个共价键,但每个共价键为2个碳原子所共有,所以12g金刚石中含有共价键的数目为,D正确;
故选:A。
11.D
【详解】A.根据题图结构可知,每个碳原子周围有四个共价键,每个氮原子周围有三个共价键,碳原子最外层有4个电子,形成四个共价键后成8电子稳定结构,氮原子最外层有5个电子,形成三个共价键后也是8电子稳定结构,A正确;
B.由于元素的非金属性,所以形成共价键时,共用电子对偏向N,偏离C,所以氮化碳中碳元素显价,氮元素显价,B正确;
C.根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连,C正确;
D.由于氮化碳是共价晶体,不存在分子,因此没有分子式,D错误;
故选D。
12.D
【详解】根据金刚石的晶体结构特点可知,最小环上碳原子数为6个,每个碳原子与相连的4个碳原子形成正四面体结构,因而任意两个键的夹角为109°28′,故选:D。
13.D
【详解】A.由表中数据可知,四氯化硅是熔、沸点较低的分子晶体,故A正确;
B.由表中数据可知,单质B是熔、沸点很高的共价晶体,故B正确;
C.由表中数据可知,氯化铝的沸点比熔点低,所以氯化铝加热能发生升华,故C正确;
D.由表中数据可知,单质B是熔、沸点很高的共价晶体,氯化铝是熔、沸点较低的分子晶体,两者晶体类型不同,故D错误;
故选D。
14.AB
【详解】由于共价键具有方向性和饱和性导致SiO2中Si和O必须按照一定的方向和一定的数目比例进行结合,故导致在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构,且不是所有化合物、所有非金属元素原子构成的物质都是原子未排列成紧密堆积结构;
综上所述答案为AB。
15.BC
【分析】X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,乙是常见的气体。由K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,可知K为NO2、丙为HNO3,NO2和H2O、O2按一定比例反应最终生成HNO3,则乙为O2、L为H2O;甲是常见的固体,则甲为C,C与浓硝酸在加热条件下反应生成NO2、H2O和CO2,即M为CO2,则X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,据此分析解答。
【详解】A.根据上述分析可知K为NO2,L为H2O,M为CO2,这三种物质都是由分子通过分子间作用力形成分子晶体,A正确;
B.X为H元素,Z为N元素,X和Z形成的分子晶体可以N2H4,在N2H4分子中存在N-N非极性键,B错误;
C.X为H元素,Y为C元素,X、Y组成的化合物可以是有机高分子化合物,其沸点远大于H2O,C错误;
D.X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸,氨基酸分子中只含有共价键,D正确;
故合理选项是BC。
16.(1) ABD C
(2) 5
(3)
(4)(或)
【解析】(1)
中键数为3,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为,立体结构为三角锥形;中键数为4,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为,立体结构为正四面体形;和中均含极性共价键和配位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。
(2)
由图中的结构可知中的键数为5;中的5个原子参与形成大键,每个原子中参与形成大键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大键的电子数为,中大键应表示为。
(3)
当H与N、O、F相连时,可以与相邻分子的N、O、F相连,所以还可以形成的氢键有:和;
(4)
晶体的密度为,晶胞的体积为,晶胞的质量为,则,。
17.(1)
(2) 这两种氢化物均为极性分子 分子之间能形成氢键
(3)
(4) 共价晶体 键的键长小于键,键能大于键
【分析】由题意知,X为周期表前四周期中电负性最小的元素,则X为K元素;Z的原子序数为28,则Z为Ni元素;E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能I1(E)(1)
、具有相同的原子数和价电子数,电子式相似,故的电子式为,基态Ni原子的核外电子排布式为。
(2)
Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。
(3)
由化合物甲的晶胞可知,K原子位于顶点和面心,则K原子数为4,O2原子团位于棱心和体心,则O2原子团数为4,即K原子和O2原子团的个数之比为1:1,则甲的化学式为。
(4)
①由化合物乙的晶胞可知,乙的化学式为其硬度大,属于共价晶体,其硬度超过金刚石的原因是键的键长小于键,键能大于键。
②晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为杂化。
18.(1) 8 6
(2) 4 109°28′ 1 12
【详解】(1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体,晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为,根据结构分析,可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环,每个硅原子被12个环共用,因此每个最小环独立含有Si原子的数目为,每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键,每2个Si原子共用1个键,即含1mlSi原子的晶体硅中键的数目为。
(2)①共价晶体中,共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高,因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是。
②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子,形成正四面体结构,其键角是109°28′。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,一个最小环里共有6个键,1个键被6个环共用,因此一个最小的环上独立含有键的个数为。
④以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12;1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子,若金刚砂的密度为,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一,1个晶胞的体积为,因此最近的碳、硅原子之间的距离为。
19. 共价 晶体硼的熔、沸点高,硬度大 12 60° 30
【详解】(1)从题表可知,晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体建和金刚石之间,而金刚石和晶体建均为共价晶体,在元素周期表中B与C相邻、与处于对角线位置,则晶体硼也属于共价晶体。
(2)从题图可得出,每个顶点上的硼原子均为5个正三角形所共有,故分推到每个正三角形的硼原子数为,等个正三角形含有的硼原子数为,每个结构单元含有的硼原子数为,而每个键为2个正三角形所共有,则每个结构单元含键的个数为。
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.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
2.下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是
A.SiO2的晶体结构中,每个Si原子与2个O原子直接相连
B.通常状况下,1mlSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C.金刚石的网状结构中,由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D.1ml金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
3.某无机化合物的二聚分子结构如图,该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素,分子中所有原子最外层都达到8电子稳定结构。关于该化合物的说法不正确的是
A.化学式是Al2Cl6
B.不存在离子键和非极性共价键
C.在固态时所形成的晶体是分子晶体
D.在熔融状态下能导电
4.下列有关物质结构与性质的说法中,不正确的是
A.通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大
B.根据石墨易传热、能导电的性质,可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子
C.X射线衍射实验可以“看到”原子的内部结构
D.研究材料结构与性质的关系,有助于新材料的研发
5.下列配合物的水溶液中加入硝酸银不能生成沉淀的是
A.B.
C.D.
6.晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C60晶胞结构如下图所示,下列说法正确的是
A.C60摩尔质量是720
B.C60与苯互为同素异形体
C.C60晶体中仅存在范德华力
D.每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
7.图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B.冰晶体具有空间网状结构,是共价晶体
C.水分子间通过键形成冰晶体
D.冰融化后,水分子之间的空隙增大
8.下列性质描述符合分子晶体的是
A.能溶于,熔点112.8℃,沸点444.6℃
B.熔点2853℃,液态不导电,水溶液也不导电
C.熔点1070℃,易溶于水,熔融态能导电
D.熔点97.81℃,质软导电,密度为
9.X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是
A.晶体的熔点高于晶体的熔点
B.固态是分子晶体
C.ZW是共价晶体,其硬度比Z晶体的大
D.Z、W是同一主族的元素,Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体
10.20世纪,科学家发现并证明碳有新的单质分子(晶体的晶胞结构如图所示)存在,后来科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。下列说法错误的是
A.晶体中每个分子周围与它距离最近且相等的分子有80个
B.熔点比较:晶体<金刚石
C.金刚石、、管状碳和洋葱状碳互为同素异形体
D.12g金刚石中含有共价键的数目为
11.根据量子力学计算,氮化碳有五种结构,其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料,已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是
A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构
B.氮化碳中碳元素显价,氮元素显价
C.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连
D.氮化碳的分子式为
12.钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育,再经打磨,能放射出闪烁的光芒,钻石就是经过打磨的金刚石。已知金刚石的结构如图所示,由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中,其中形成最小的环所需碳原子数及任意两个键间的夹角是
A.6个 120°B.5个 108°C.4个 109°28′D.6个 109°28′
13.根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断,下列有关说法错误的是
注:熔点在条件下测定。A.是分子晶体B.单质B是共价晶体
C.加热能升华D.单质B和晶体类型相同
二、多选题
14.在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构,其原因是
A.共价键具有饱和性B.共价键具有方向性
C.二氧化硅是化合物D.二氧化硅是由非金属元素原子构成的
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物;甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体;K是红棕色气体;丙的浓溶液具有强氧化性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.K、L、M形成的晶体都是分子晶体
B.X和Z形成的分子晶体中一定不存在非极性键
C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D.由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键
三、结构与性质
16.我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(用R代表)。回答下列问题:
(1)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_______,不同之处为_______(填标号)。
A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型
(2)中阴离子中的σ键总数为_______个。分子中的大键可用符号表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为),则中的大键应表示为_______。
(3)图中虚线代表氢键,其表示式为、_______、_______。
(4)R的晶体密度为,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为_______。
17.有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素,原子序数。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能,其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态,且与具有相同的原子数和价电子数。X为周期表前四周期中电负性最小的元素,Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素,请用相应的元素符号):
(1)写出的电子式:_______,基态Z原子的核外电子排布式为_______。
(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有_______、_______。
(3)化合物甲由T、X两元素组成,其晶胞如下图所示,则甲的化学式为_______。
(4)化合物乙的晶胞如下图所示,乙由E、Q两元素组成,硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为_______,其硬度超过金刚石的原因是_______。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为_______。
18.共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体,因其具有高熔、沸点,硬度大,耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设为阿伏加德罗常数的值。
(1)晶体硅是良好的半导体材料,被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示),晶体硅的1个晶胞中含_______个Si原子,在晶体硅的空间网状结构中最小环为_______元环,每个最小环独立含有_______个Si原子,含1mlSi原子的晶体硅中键的数目为_______。
(2)金刚砂()也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示),在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题:
①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_______(均用化学式表示)。
②在金刚砂的结构中,一个硅原子结合了_______个碳原子,其中的键角是_______。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,其中一个最小的环上独立含有_______个键。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在中,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为_______;若金刚砂的密度为,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为_______pm(用代数式表示即可)。
19.单质硼有无定形和结晶形两种,参考如表所示数据回答下列问题:
(1)晶体硼属于___________晶体,理由是___________。
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示),该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有一个翻原子。通过观察图形及推算,得出此结构单元是由个___________硼原子构成的,其中B-B键的键角为___________,该结构单元共含有___________个B-B键。
物质
单质B
熔点/℃
190
2300
沸点/℃
182.7
57.6
2500
金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/℃
>3500
1412
2573
沸点/℃
5100
2628
2823
硬度
10
7.0
9.5
参考答案:
1.C
【详解】根据题图,以顶点CO2分子为研究对象,在该CO2分子周围距离为a的CO2分子有4×3=12个均处于面心位置,C正确,故选C。
2.C
【详解】A.SiO2的晶体结构中,每个Si原子与4个O原子直接相连,A错误;
B.SiO2属于共价晶体,不存在SiO2分子,B错误;
C.金刚石的网状结构中,每个碳原子与周围的4个成键碳原子共同组成正四面体结构,每个碳原子都是SP3杂化,键角109°28′,由共价键形成的最小环上有6个碳原子,C正确;
D.金刚石中每个C原子与另外四个C原子形成4个C-C键,每个C-C键为两个C原子共享,因此属于每个C原子的成键数目是,1ml金刚石中含有个C原子,故含有个C-C键,D错误;
故选C。
3.D
【详解】A.将二聚分子变成单分子,得BA3化学式,根据两种元素都处于第三周期,可能是PCl3 或AlCl3,而在PCl3所有原子已达稳定结构,形成二聚分子是不可能的,所以只可能是AlCl3,该化合物的化学式是Al2Cl6,A正确;
B.该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,不存在离子键,只存在Cl-Al键,Cl与Cl之间没有形成非极性共价键,所以也不存在非极性共价键, B正确;
C.该化合物是无机化合物的形成的二聚分子,属于共价化合物,是分子晶体, C正确;
D.该化合物是无机化合物的二聚分子,属于共价化合物,不存在离子键,也不是离子化合物,在熔融状态下不能导电,D错误;
故选D。
4.C
【详解】A.物质的键能越大越稳定,N2性质稳定,是因为N2分子中氮氮三键键能很大,故A正确;
B.物质存在自由移动的电子或离子所以能导电,石墨能导电,说明石墨晶体中有自由移动的电子,故B正确;
C.X射线衍射实验能够测出物质的内部结构,根据微粒是否有规则的排列可区分晶体与非晶体,故C错误;
D.由结构决定性质,研究物质结构,能理解其性质,有助于新材料的研发,故D正确;
故选:C。
5.B
【详解】A.由化学式可知,配合物[C(NH3)4Cl2]Cl的内界为[C(NH3)4Cl2]+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故A不符合题意;
B.由化学式可知,配合物[C(NH3)3Cl3]中氯离子与三价钴离子形成配位键,不易电离,则配合物的水溶液中加入硝酸银不能生成氯化银沉淀,故B符合题意;
C.由化学式可知,配合物[C(NH3)6]Cl3中内界为[C(NH3)6]3+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故C不符合题意;
D.由化学式可知,配合物[C(NH3)4Cl]Cl2中内界为[C(NH3)4Cl]2+、外界为氯离子,则配合物的水溶液中加入硝酸银能生成氯化银沉淀,故D不符合题意;
故选B。
6.D
【详解】A.C60的摩尔质量为720g/ml,A错误;
B.由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体,而苯是碳氢形成的化合物,B错误;
C.C60属于分子晶体,晶体中不仅存在范德华力,还存在碳与碳之间的共价键,C错误;
D.根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象,与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上,每个C60分子被8个立方体共用,有12个面与之相连,所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个,D正确;
答案选D。
7.A
【详解】A.如图所示,每个水分子可以与另外四个水分子之间形成氢键,从而形成四面体结构,A正确;
B.冰晶体属于分子晶体,B错误;
C.冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,C错误;
D.冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性,故水分子间由氢键连接后,分子间空隙变大,而冰融化成水后,体积减小,水分子之间空隙减小,D错误;
故选A。
8.A
【详解】A.能溶于CS2,熔点112.8℃,沸点444.6℃,单质硫是分子晶体,A正确;
B.熔点2853℃,液态不导电,水溶液也不导电,熔点高,不符合分子晶体的特点,液态时导电,是由于液态时,存在离子,符合离子晶体特点 ,B错误;
C.分子晶体是由分子构成,许多物质在常温下呈气态或液态,其溶解性遵守“相似相溶”原理,熔点1070°C,与分子晶体的特点严重不符,C错误;
D.金属钠熔点为97.81°C,质软、导电、密度0.97g/cm-3,金属钠为金属晶体,D错误;
故选A。
9.D
【分析】氢原子的核外只有一个电子,X为H元素;地壳中含量前两位的元素是氧、硅,故Y和Z分别是O和Si,金刚石是自然界中硬度最大的物质,W为C元素。
【详解】A.晶体是冰,含氢键,熔点高于,A正确;
B.固态是,构成微粒为分子,属于分子晶体,B正确;
C.的结构与金刚石相似,为共价晶体,碳的原子半径小于硅,的硬度比晶体硅的大,C正确;
D.、是分子晶体,则Si、C与元素O形成的晶体不一定是共价晶体,D错误;
故选D。
10.A
【详解】A.以晶胞顶角上的为例,与之距离最近且相等的分子在该点所在面的面心上,所以这样的分子共有个,A错误;
B.金刚石属于共价晶体,属于分子晶体,因此金刚石的熔点比晶体的高,B正确;
C.金刚石、、管状碳和洋葱状碳,都是由碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,C正确;
D.金刚石中每个碳原子参与形成4个共价键,但每个共价键为2个碳原子所共有,所以12g金刚石中含有共价键的数目为,D正确;
故选:A。
11.D
【详解】A.根据题图结构可知,每个碳原子周围有四个共价键,每个氮原子周围有三个共价键,碳原子最外层有4个电子,形成四个共价键后成8电子稳定结构,氮原子最外层有5个电子,形成三个共价键后也是8电子稳定结构,A正确;
B.由于元素的非金属性,所以形成共价键时,共用电子对偏向N,偏离C,所以氮化碳中碳元素显价,氮元素显价,B正确;
C.根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连,C正确;
D.由于氮化碳是共价晶体,不存在分子,因此没有分子式,D错误;
故选D。
12.D
【详解】根据金刚石的晶体结构特点可知,最小环上碳原子数为6个,每个碳原子与相连的4个碳原子形成正四面体结构,因而任意两个键的夹角为109°28′,故选:D。
13.D
【详解】A.由表中数据可知,四氯化硅是熔、沸点较低的分子晶体,故A正确;
B.由表中数据可知,单质B是熔、沸点很高的共价晶体,故B正确;
C.由表中数据可知,氯化铝的沸点比熔点低,所以氯化铝加热能发生升华,故C正确;
D.由表中数据可知,单质B是熔、沸点很高的共价晶体,氯化铝是熔、沸点较低的分子晶体,两者晶体类型不同,故D错误;
故选D。
14.AB
【详解】由于共价键具有方向性和饱和性导致SiO2中Si和O必须按照一定的方向和一定的数目比例进行结合,故导致在二氧化硅晶体中原子未排列成紧密堆积结构,且不是所有化合物、所有非金属元素原子构成的物质都是原子未排列成紧密堆积结构;
综上所述答案为AB。
15.BC
【分析】X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,乙是常见的气体。由K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,可知K为NO2、丙为HNO3,NO2和H2O、O2按一定比例反应最终生成HNO3,则乙为O2、L为H2O;甲是常见的固体,则甲为C,C与浓硝酸在加热条件下反应生成NO2、H2O和CO2,即M为CO2,则X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,据此分析解答。
【详解】A.根据上述分析可知K为NO2,L为H2O,M为CO2,这三种物质都是由分子通过分子间作用力形成分子晶体,A正确;
B.X为H元素,Z为N元素,X和Z形成的分子晶体可以N2H4,在N2H4分子中存在N-N非极性键,B错误;
C.X为H元素,Y为C元素,X、Y组成的化合物可以是有机高分子化合物,其沸点远大于H2O,C错误;
D.X为H元素,Y为C元素,Z为N元素,W为O元素,由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸,氨基酸分子中只含有共价键,D正确;
故合理选项是BC。
16.(1) ABD C
(2) 5
(3)
(4)(或)
【解析】(1)
中键数为3,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为,立体结构为三角锥形;中键数为4,中心原子孤电子对数为,价层电子对数为4,杂化轨道类型为,立体结构为正四面体形;和中均含极性共价键和配位键,故两种阳离子的相同之处为A、B、D,不同之处为C。
(2)
由图中的结构可知中的键数为5;中的5个原子参与形成大键,每个原子中参与形成大键的电子数为1(孤电子对不参与),故参与形成大键的电子数为,中大键应表示为。
(3)
当H与N、O、F相连时,可以与相邻分子的N、O、F相连,所以还可以形成的氢键有:和;
(4)
晶体的密度为,晶胞的体积为,晶胞的质量为,则,。
17.(1)
(2) 这两种氢化物均为极性分子 分子之间能形成氢键
(3)
(4) 共价晶体 键的键长小于键,键能大于键
【分析】由题意知,X为周期表前四周期中电负性最小的元素,则X为K元素;Z的原子序数为28,则Z为Ni元素;E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能I1(E)
、具有相同的原子数和价电子数,电子式相似,故的电子式为,基态Ni原子的核外电子排布式为。
(2)
Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。
(3)
由化合物甲的晶胞可知,K原子位于顶点和面心,则K原子数为4,O2原子团位于棱心和体心,则O2原子团数为4,即K原子和O2原子团的个数之比为1:1,则甲的化学式为。
(4)
①由化合物乙的晶胞可知,乙的化学式为其硬度大,属于共价晶体,其硬度超过金刚石的原因是键的键长小于键,键能大于键。
②晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为杂化。
18.(1) 8 6
(2) 4 109°28′ 1 12
【详解】(1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体,晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为,根据结构分析,可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环,每个硅原子被12个环共用,因此每个最小环独立含有Si原子的数目为,每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键,每2个Si原子共用1个键,即含1mlSi原子的晶体硅中键的数目为。
(2)①共价晶体中,共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高,因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是。
②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子,形成正四面体结构,其键角是109°28′。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,一个最小环里共有6个键,1个键被6个环共用,因此一个最小的环上独立含有键的个数为。
④以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12;1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子,若金刚砂的密度为,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一,1个晶胞的体积为,因此最近的碳、硅原子之间的距离为。
19. 共价 晶体硼的熔、沸点高,硬度大 12 60° 30
【详解】(1)从题表可知,晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体建和金刚石之间,而金刚石和晶体建均为共价晶体,在元素周期表中B与C相邻、与处于对角线位置,则晶体硼也属于共价晶体。
(2)从题图可得出,每个顶点上的硼原子均为5个正三角形所共有,故分推到每个正三角形的硼原子数为,等个正三角形含有的硼原子数为,每个结构单元含有的硼原子数为,而每个键为2个正三角形所共有,则每个结构单元含键的个数为。