苏教版2019高二化学选择性必修第二册第3章+微粒间作用力与物质性质（单元测试）

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第3章 微粒间作用力与物质性质（满分：100分 时间：75分）一、选择题(本题共14小题，每小题3分，共42分。每小题只有一个选项符合题意)1．下列物质性质的变化规律，与化学键的强弱无关的是(　　)A．金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅B．Li、Na、K、Rb的熔点、沸点逐渐降低C．F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高D．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低【答案】C【解析】金刚石和硅都属于共价晶体，且结构相同，碳原子半径小于硅原子半径，碳碳键的键长小于硅硅键的键长，碳碳键的键能大于硅硅键的键能，金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅，与化学键的强弱有关，A不符合题意；Li、Na、K、Rb都属于金属晶体，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，金属键减弱，Li、Na、K、Rb的熔点、沸点逐渐降低，与化学键的强弱有关，B不符合题意；卤素单质都是分子晶体，熔点、沸点高低与分子间作用力有关，F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高，与化学键的强弱无关，C符合题意；NaF、NaCl、NaBr、NaI都是离子晶体，离子半径逐渐增大，离子所带电荷相等，晶格能逐渐减小，离子键逐渐减弱，NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低，与化学键的强弱有关，D不符合题意。2．下表所列有关晶体的说法中，错误的是(　　)【答案】C【解析】碘化钾属于离子晶体，阴、阳离子通过离子键结合，A正确；铜属于金属晶体，原子间通过金属键结合，B正确；石墨属于混合晶体，构成微粒为原子，晶体中存在共价键和范德华力，C错误；碘属于分子晶体，分子间通过范德华力结合，分子内碘与碘之间是共价键，D正确。3．下面有关晶体的叙述中，不正确的是(　　)A．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子B．氯化钠晶胞中，每个Na＋周围等距且紧邻6个Na＋C．1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键D．干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻12个CO2分子【答案】B【解析】金刚石网状结构中，每个碳原子含有4个共价键，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子，A正确；氯化钠晶胞中，每个钠离子周围距离最近的钠离子个数＝3×8/2＝12，B错误；二氧化硅晶体中1个硅原子形成4个Si—O键，1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键，C正确；二氧化碳晶体属于面心立方，每个二氧化碳分子周围紧邻二氧化碳分子个数＝3×8/2＝12，D正确。4．立方氮化硼硬度高，耐磨性好，在机械加工行业有广泛应用。制备立方氮化硼的一种方法为BCl3(g)＋NH3(g)===BN(s)＋3HCl(g)，下列说法错误的是(　 　)A．反应混合物中所有化学键均为共价键B．元素电负性大小为N>BC．BCl3和BN均为共价晶体D．形成BCl3时B原子先激发后杂化，其激发态外围电子轨道表示式为【答案】C【解析】四种物质均为非金属元素形成的化合物，B—Cl、N—H、B—N、H—Cl化学键均为共价键，A正确；同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强，同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱，元素电负性大小为N>B，B正确；立方氮化硼硬度高，耐磨性好，为共价晶体，而BCl3为分子晶体，C错误；BCl3中B原子形成3个共价键，为sp2杂化，其激发态外围电子轨道表示式为，D正确。5．下列有关分子晶体的说法正确的有(　　)①分子晶体的构成微粒是分子，都具有分子密堆积的特征②冰融化时，分子中H—O键发生断裂③分子晶体在水溶液中均能导电④分子晶体中，分子间作用力越大，通常熔点越高⑤分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点一定越高⑥所有的非金属氢化物都是分子晶体⑦所有分子晶体中既存在分子间作用力又存在化学键A．1个 B．2个C．3个 D．4个【答案】B【解析】冰中水分子间存在特殊分子间作用力氢键，所以水分子形成的固态的冰，不具有分子密堆积特征，①错误；冰融化时，是分子间作用力被破坏，不是H—O键断键，②错误；很多分子构成的物质都能形成分子晶体，但这些物质中有很多是非电解质，甚至既不是电解质也不是非电解质，其水溶液不能导电，例如葡萄糖、乙醇等，③错误；分子晶体在物态变化时，破坏的是分子间作用力，所以分子间作用力越大，分子晶体熔、沸点越高，④正确；同④的分析，分子晶体熔、沸点高低主要是分子间作用力大小决定，⑤错误；其他非金属元素与H元素形成的非金属氢化物的构成微粒均是分子，所以其固态结构均是分子晶体，⑥正确；稀有气体中的各种单质构成的晶体也是分子晶体，但这些晶体中不存在化学键，⑦错误。6．下列说法正确的是(　　)A．SiO2固体一定是晶体B．晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点C．铜为面心立方晶胞，每个晶胞中含有14个铜原子D．区分晶体与非晶体最可靠的方法是观察固体的原子光谱【答案】B【解析】二氧化硅有晶体和无定形两种，不一定是晶体，A错误；晶体具有固定的熔点，具有自范性，非晶体没有固定的熔点，不具有自范性，B正确；铜晶胞中顶点处的铜原子被8个晶胞共用，面心处的铜原子被两个晶胞共用，因此每个晶胞中含有4个铜原子，C错误；区分晶体与非晶体最可靠的方法是X射线衍射，D错误。7．某化学兴趣小组在学完分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：根据表中数据分析，属于分子晶体的是(　　)A．NaCl、MgCl2、CaCl2B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2、AlCl3D．NaCl、MgCl2、AlCl3、SiCl4、CaCl2【答案】B【解析】由表中氯化物熔、沸点可知，一般情况下，熔、沸点较低的是分子晶体，熔、沸点较高的是离子晶体。SiCl4、AlCl3的熔、沸点都很低，因此形成的晶体是分子晶体。NaCl、MgCl2、CaCl2的熔、沸点很高，所以形成的晶体应该是离子晶体，通过离子键结合，故B正确。8．下列关于晶体的说法正确的组合是(　　)①分子晶体中都存在共价键②在离子晶体中，阳离子和阴离子个数相等③金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低④离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中肯定没有离子键⑤SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合⑥共价键的极性由强到弱：H—I>H—Br>H—ClA．①②⑥ B．①②④C．③⑤⑥ D．③⑤【答案】D【解析】稀有气体形成的分子晶体，不存在共价键，①错误；在CaF2晶体中，Ca2＋和F－个数比为12，②错误；金刚石、SiC为共价晶体，C的原子半径小于硅，共价键能前者大于后者，熔点前者大于后者，NaF、NaCl为离子晶体，离子带电荷数相同，F－半径小于Cl－，前者晶格能大于后者，H2O、H2S为分子晶体，前者能形成分子间的氢键，分子间作用力前者大于后者，总的来说，熔点按共价晶体、离子晶体、分子晶体依次降低，③正确；离子晶体中一定有离子键，可能有共价键，分子晶体中肯定没有离子键，④错误；SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子以共价键相结合，⑤正确；非金属性I冰b．晶体的熔点：干冰>冰c．晶体中的空间利用率：干冰>冰d．晶体中分子间相互作用力类型相同(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的有________。a．金刚石和石墨的熔点都很高，所以金刚石和石墨都是共价晶体b．晶体中共价键的键长：金刚石中C—C<石墨中C—Cc．晶体的熔点：金刚石>石墨d．晶体中共价键的键角：金刚石>石墨e．金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中则存在共价键和范德华力(4)金刚石晶胞结构如图所示，立方BN结构与金刚石相似，在BN晶体中，B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为________，一个晶胞中N原子数目为____________。(5)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Cu原子的配位数为________。已知Cu晶体的密度为ρ g·cm－3，Cu的相对原子质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，则Cu的原子半径为________。[答案]　(1)eq \f(2 880,6.02×1023) g　 (2)ac　(3)e　(4)正四面体　4　(5)12　eq \f(\r(2),4)eq \r(3,\f(4M,ρNA)) cm[解析]　(1)C60属于分子晶体，即其晶胞的构成微粒为C60分子，则一个晶胞中含有C60分子数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，所以一个C60晶胞的质量为eq \f(4MC60,NA)＝eq \f(4×60×12,6.02×1023) g＝eq \f(2 880,6.02×1023) g。(2)水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，密度比水小，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，密度比水大，a正确；冰融化时氢键被破坏，干冰分子之间只存在范德华力，融化时破坏范德华力，氢键比范德华力强，故晶体的熔点：冰＞干冰，且0 ℃时，水已冻结成冰，而CO2仍为气体，由此可见冰的熔点比干冰高，b错误；水分子间存在氢键，且氢键有方向性，导致水分子形成冰时存在较大的空隙，干冰分子之间只存在范德华力，形成的分子晶体是密堆积，晶体中的空间利用率：干冰＞冰， c正确；干冰晶体中只有分子间作用力，冰的晶体中有分子间作用力和氢键，两种晶体中分子间相互作用力类型不同，d错误。(3)金刚石属于共价晶体，石墨属于混合晶体，a错误；碳碳双键的键长比碳碳单键的短，石墨中的化学键是大π键，其平均键长要小于金刚石的碳碳单键，b错误；键长越短，所含能量越高，所以石墨所含能量高，破坏化学键需要较多的能量，所以金刚石的熔点比石墨低，c错误；金刚石的键角为109°28′，石墨的键角为120°，d错误；金刚石晶体中只存在共价键，石墨晶体中，碳原子周围连有3个碳原子，这些碳原子之间连有σ键，这样无限扩展，每个6元环都有大π键，这些π电子可以在整个碳层面上活动，类似于金属键；每个碳原子层之间靠范德华力连接，所以石墨晶体中存在共价键和范德华力，e正确。(4)B的基态原子的核外价电子排布式为2s22p1，N的基态原子的核外价电子排布式为2s22p3，则B、N周围都可以有三个化学键，即B周围可以连接三个N原子，N原子周围有三个B原子，且题中已经告知BN的结构与金刚石相似，所以B原子周围最近的N原子所构成的立体图形为正四面体；从晶胞的结构来看，有四个“体心”(非正规体心)原子，且和其他原子不同，所以一个晶胞中，含有4个这样的原子，所以不管该原子是B还是N，N原子的数目都是4(共价晶体化学式的下标数字表示原子个数的最简比)。(5)金属铜的晶胞中，晶胞的顶点和面心均含有一个Cu原子，则Cu原子的配位数为12；一个晶胞含有Cu原子个数为8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＝4，设Cu的原子半径为r，则晶胞的棱长为eq \f(\r(2),2)×4r cm＝2eq \r(2)r cm，则有eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2\r(2)r))3×ρ＝eq \f(4M,NA)，解得r＝eq \f(\r(2),4)eq \r(3,\f(4M,ρNA)) cm。17．(16分)Al和Si在元素周期表金属和非金属分界线附近，其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。请回答下列问题：(1)AlCl3是化工生产中的常用催化剂，熔点为190 ℃，熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在，其中铝原子与氯原子形成的化学键类型是 。(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中应用广泛，AlN晶体与金刚石类似，每个Al原子与 个N原子相连，与同一个Al原子相连的N原子构成的空间结构为 。AlN属于 晶体。(3)Si和C同主族，Si、C和O成键情况如下：C和O之间可以通过双键形成CO2分子，而Si和O则不能像碳那样形成稳定分子的原因是 。(4)下列数据是对应物质的熔点，有关的判断错误的是 (填字母)。A．Na2O、AlF3是离子晶体；AlCl3、BCl3是分子晶体B．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体C．SiO2是共价晶体D．在上面涉及的共价化合物分子中各原子都形成8电子稳定结构[答案]　(1) 共价键(或σ键)　 (2) 4 正四面体 共价 　(3) C===O键的键能大于2倍的C—O键的键能，Si===O键的键能小于2倍的Si—O键的键能，所以Si和O成单键，而C和O以双键形成稳定分子 　(4) D [解析]　(1)AlCl3是化工生产中常用的催化剂，熔点为190 ℃，熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在，可以推出其分子为共价化合物，因此原子间形成的化学键为共价键。(2)纳米氮化铝(AlN)在绝缘材料中应用广泛，AlN晶体与金刚石类似，可以知道AlN为共价晶体，因此每个Al原子周围有4个N原子，且与同1个Al原子相连的4个N原子构成正四面体结构。(3)C和O之间可以通过双键形成CO2分子，而Si和O则不能像碳那样形成稳定分子的原因是C===O键的键能大于2倍的C—O键的键能，Si===O键的键能小于2倍的Si—O键的键能，所以Si和O成单键，而C和O以双键形成稳定分子。(4)Na2O、AlF3的熔点较高，是活泼的金属元素与活泼的非金属元素的原子之间通过离子键结合形成的离子晶体，AlCl3、BCl3的熔点较低，和分子晶体比较接近，且两种物质的组成元素的电负性相差都小于1.7，所以AlCl3、BCl3是由分子通过分子间作用力结合而形成的分子晶体，A正确；C、Si都是第ⅣA族的元素，它们形成的氧化物中，CO2的熔点较低，是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体，而SiO2熔点很高，是原子通过共价键结合形成的共价晶体，B正确；SiO2熔点很高，是原子通过共价键结合形成的共价晶体，C正确；BCl3分子中B原子最外层只有6个电子，没有形成8电子稳定结构，D错误。18．(16分)回答下列问题：(1)氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料，其晶胞结构如图所示，为长方体。写出与AlHeq \o\al(－,4)空间结构相同的一种分子： (填化学式)。NaAlH4晶体中，与AlHeq \o\al(－,4)紧邻且等距的Na＋有 个；NaAlH4晶体的密度为 g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。(2)①钛称之为21世纪金属，具有一定的生物功能。钙钛矿(CaTiO3)晶体是工业获取钛的重要原料。CaTiO3晶胞如图，晶胞参数为a nm，晶胞中Ti、Ca、O分别处于顶点、体心、面心位置。Ti与O间的最短距离为 nm，与Ti紧邻的O个数为 。 ②在CaTiO3晶胞结构的另一种表示形式中，Ti处于体心位置，则Ca处于 位置，O处于 位置。(3)①已知MgO与NiO的晶体结构(如图1所示)相同，其中Mg2＋和Ni2＋的离子半径分别为66 pm和69 pm。则熔点：MgO (填“>”“<”或“＝”)NiO，理由是 。②若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0，0，0)，B(1，1，0)，则C的坐标参数为 。③一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中(如图2所示)。已知O2－的半径为a m，每平方米上分散的该晶体的质量为 g[用a、NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)表示]。[答案]　(1) CH4(合理即可) 8 eq \f(1.08×1023,a3NA) 　 (2) eq \f(\r(2),2)a 12　顶点 棱心 (3) ＞ Mg2＋的半径比Ni2＋的小，MgO的离子键比NiO的强 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))eq \f(25\r(3),2a2NA)　[解析](1)AlHeq \o\al(－,4)空间结构为正四面体形，与其结构相同的分子有CH4、CCl4等；由图可知，NaAlH4晶体中与AlHeq \o\al(－,4)紧邻且等距的Na＋同层的有4个、上下层各有2个，故共有8个；该晶胞体积为(a×a×2a×10－21) cm3，该晶胞中Na＋个数为6×eq \f(1,2)＋4×eq \f(1,4)＝4，AlHeq \o\al(－,4)个数为8×eq \f(1,8)＋4×eq \f(1,2)＋1＝4，NaAlH4晶体的密度为eq \f(\f(54,NA)×4,2a3×10－21) g·cm－3＝eq \f(1.08×1023,a3NA) g·cm－3。(2)①Ti与O分别位于顶点和面心，所以Ti与O的最短距离为面对角线的eq \f(1,2)，面对角线长为eq \r(,2)a nm，则该距离为eq \f(\r(2),2)a nm；与Ti紧邻的O位于面心，且1个O被2个晶胞共用，则于Ti紧邻的O的个数为eq \f(1,2)×3×8＝12; ②根据化学式CaTiO3，面心占eq \f(1,2)、顶点占eq \f(1,8)、棱占eq \f(1,4)、体心占1，若Ti处于体心位置，Ca个数为1且与Ti等距，则Ca位于顶点，O位于棱心。(3)①离子晶体结构相同时，离子半径越小，离子键越强，Mg2＋的半径比Ni2＋的小，MgO的离子键比NiO的强，故熔点：MgO>NiO。②若NiO晶胞中离子坐标参数A为(0，0，0)，B(1，1，0)，C位于左侧面的面心，则C的坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1，\f(1,2)，\f(1,2)))；③在图2中的“单分子层”中可以画出二维重复单元，如。重复单元呈菱形，是相邻四个氧离子球中心的连线组成的，每个重复单元包含1个氧离子和1个镍离子，NiO的相对分子质量为75；重复单元所占的面积为(2a×eq \r(3)a) m2＝2eq \r(3)a2 m2，则每平方米上分散的该晶体的质量为eq \f(25\r(3),2a2NA) g。选项ABCD晶体名称碘化钾铜石墨碘组成晶体微粒名称阴、阳离子金属阳离子，自由电子原子分子晶体内存在的作用力离子键金属键共价键范德华力，共价键NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃1 4651 418178571 600C—OC===OSi—OSi===O键能/(kJ·mol－1)351745464640Na2ONaAlF3AlCl3920 ℃97.5 ℃1 291 ℃190 ℃Al2O3BCl3CO2SiO22 073 ℃－107 ℃－57 ℃1 723 ℃