人教版 (2019)选择性必修2分子晶体与共价晶体课时练习

这是一份人教版 (2019)选择性必修2分子晶体与共价晶体课时练习，共11页。试卷主要包含了下列有关晶体的叙述不正确的是等内容，欢迎下载使用。
①SiO2和SO3 ②金刚石和白磷 ③CO2和SO2
④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫黄和单质碘
A.①②③ B.④⑤⑥
C.③④⑥D.①③⑤
2.干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物,它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A.二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量
B.C—O的键能比Si—O的键能小
C.干冰为分子晶体,二氧化硅为共价晶体
D.干冰易升华,二氧化硅不能
3.根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是( )
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,难溶于水和有机溶剂
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
4.下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度
C.SiH4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p⁃p π键
5.下列有关晶体的叙述不正确的是( )
A.金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体,形成的最小的环都是六元环
B.含1 ml C的金刚石中C—C的数目是2NA,1 ml SiO2晶体中Si—O的数目是4NA
C.干冰在熔化时,晶体中的共价键不会断裂
D.SiO2晶体是共价晶体,所以晶体中不存在分子,SiO2不是它的分子式
6.二氧化硅有晶体和无定形两种形态,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外,SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似,其结构单元如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.方英石晶体中存在着SiO4结构单元
B.1 ml Si形成2 ml Si—O
C.图示结构单元中实际占有18个硅原子
D.方英石晶体中,Si—O之间的夹角为90°
7.金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构,硬度为9.5,熔点为2 700 ℃,其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.该晶体属于共价晶体,熔点比金刚石高
B.C位于Si构成的正四面体空隙中
C.C—Si的键长为a pm,则晶胞边长为22a pm
D.金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6
8.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是( )
A.11BN 和10BN的化学性质相似
B.该晶体具有良好的导电性
C.该晶胞中含有14个B原子,4个N原子
D.B原子周围等距且最近的B原子数为6
9.高压下氮气会聚合生成高聚氮,这种高聚氮晶体的立体网状结构如图所示。已知N—N的键能为160 kJ·ml-1,而N≡N的键能为945 kJ·ml-1。则下列有关说法不正确的是( )
A.高聚氮转化为氮气的过程中发生了化学变化
B.高聚氮晶体属于共价晶体
C.高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=1∶3
D.高聚氮可能会被用作炸药或高能材料
10.金刚石结构如图所示,晶体Si、立方SiC具有类似金刚石结构。
下列说法错误的是( )
A.熔点:金刚石>晶体Si
B.晶体Si晶胞中含有8个Si
C.金刚石的晶体中碳原子数与C—C键数之比为1∶2
D.立方SiC晶胞顶点从1号位分别平移至2号位和3号位,所得晶胞中Si位置相同
11.氮化碳部分结构如图所示,其中β⁃氮化碳的硬度超过金刚石,成为首屈一指的超硬材料。下列有关氮化碳的说法错误的是( )
A.β⁃氮化碳属于共价晶体,其化学键比金刚石的更稳定
B.氮化碳晶体的熔点比金刚石高
C.β⁃氮化碳的化学式为C3N4,其中氮显-3价,碳显+4价
D.该晶体与金刚石结构相似,都是原子间以非极性键形成的空间网状结构
12.氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料,属于共价晶体,主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。
下列描述错误的是( )
A.基态铝原子的价层电子排布为3s23p1
B.制备AlON的原料NH3中N原子采取sp2杂化
C.AlON和水晶的化学键类型相同
D.AlON和水晶的晶体类型相同
13.回答下列问题。
(1)已知Ge单晶具有金刚石型结构,Ge单晶的熔点比金刚石 (填“高”或“低”)。
(2)晶胞有两个基本要素:
①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为12,0,12,C为12,12,0。则D原子的坐标参数为 。
②已知Ge单晶的晶胞参数(即图中立方体的边长)a=565.76 pm(1 pm=10-12 m),NA近似为6.02×1023,其密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
14.请回答下列问题。
(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是 。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成,该半导体材料的化学式是 ,其晶体结构类型为 。
(2)C、N元素形成的新材料具有如图a所示结构,该晶体的化学式为 。该晶体硬度超过金刚石,其原因是 。
(3)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图b所示,该晶体属于 晶体。
(4)图c是氮化镓的晶胞结构:氮化镓中镓原子的杂化方式为 ,氮原子的配位数为 。
(5)立方相氮化硼结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为a cm,立方相氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子。
15.请按要求填空。
(1)C、N元素形成的材料具有如图所示的结构,该晶体的化学式为 。
(2)氮化碳和氮化硅晶体结构相似, 是新型的非金属高温陶瓷材料,它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。
①氮化硅的硬度 (填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是 。
②已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连,同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式: 。
(3)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与晶体硅相似。在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原子构成的空间结构为 ,GaN属于 晶体。
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16.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.硼酸具有片层状结构,层与层之间、H3BO3单元间都以范德华力连接
B.立方氮化硼结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中每个氮原子周围有4个硼原子
C.BF3与HF反应后再用氨气中和得到NH4BF4,1 ml NH4BF4含有配位键的数目为NA
D.NH3与BF3都是由极性键构成的极性分子
17.某科研小组受民间中医启发,发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为ⅤA族元素,该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。
(1)氮原子的价电子排布为 ,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)立方氮化硼晶体(BN)是一种超硬材料,有优异的耐磨性,其晶胞如图所示。
①立方氮化硼是 晶体,晶体中氮原子的杂化轨道类型为 ,硼原子的配位数为 。
②立方氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为 。
(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361.5 pm。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。阿伏加德罗常数的值为NA)。
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1.选C 属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子,晶体中不存在化学键。
2.选C 干冰和SiO2所属晶体类型不同,干冰为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,SiO2为共价晶体,熔化时破坏化学键,所以熔点较高。
3.选B 共价晶体一般不导电,难溶于水和有机溶剂,熔、沸点较高,B项符合题目要求。
4.选C 化合物中键能越大,该物质越稳定,由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,故可判断稳定性:C2H6>Si2H6,A项正确;SiC与金刚石均为空间网状的共价晶体,二者成键和结构均相似,均具有很高的硬度,B项正确;根据H-具有较强还原性,可知还原性:SiH4>CH4,C项错误;由于原子半径:Si>C,Si原子间难形成p⁃p π键,故决定了Si原子间很难形成双键,D项正确。
5.选A 金刚石形成的最小的环是由六个碳原子形成的六元环,二氧化硅中最小的环是由6个氧原子和6个硅原子组成的十二元环,故A错误; 干冰熔化时只破坏分子间作用力,共价键不会断裂,故C正确。
6.选A 由方英石结构示意图,知方英石晶体中存在着SiO4的结构单元,A项正确;1 ml Si形成4 ml Si—O,B项错误;题图所示的结构单元实际占有的硅原子数:8×18+6×12+4=8个,C项错误;方英石晶体中存在着SiO4的结构单元,说明Si—O之间的夹角为109°28',D项错误。
7.选B 金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构,SiC属于共价晶体,C—Si的键长大于C—C的,故熔点比金刚石低,A错误;距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4,且四个Si原子构成正四面体结构,所以C位于Si构成的四面体空隙中,B正确;C—Si的长度为晶胞体对角线长度的14,设晶胞棱长为x,则14×3x=a pm,所以x=a pm34=43a3 pm,C错误;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原子位于面心,由于顶角碳原子为8个晶胞共有,则C原子周围等距且最近的C原子数为12,D错误。
8.选A 11B和10B互为同位素,11B和10B的化学性质相似,故 11BN和10BN的化学性质相似,A正确;该晶体为立方氮化硼晶体,属于由共价键形成的共价晶体,没有良好的导电性,B错误;由“均摊法”知,B原子位于晶胞的8个顶角和6个面心,该晶胞中含B:8×18+6×12=4(个),N原子都在晶胞内,有4个N原子,C错误;B原子周围等距且最近的B原子数为12,D错误。
9.选C 高聚氮转化为氮气的过程中有新物质生成,发生了化学变化,A项正确;高聚氮晶体中原子间以共价键结合并形成立体网状结构,所以高聚氮为共价晶体,B项正确;高聚氮晶体中每个氮原子与其他三个氮原子形成单键,而每个N—N为两个氮原子共有,所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=2∶3,C项错误;由高聚氮的结构及N—N的键能较小,而N≡N的键能很大可知,高聚氮转化为N2会放出大量的热,可能会被用作炸药或高能材料,D项正确。
10.选D 碳碳键的键长比硅硅键的键长短,键能大,故A正确;利用均摊法,可得一个金刚石晶胞中有8个C原子,所以一个晶体硅晶胞中含有8个Si,故B正确;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个C—C,则1 ml碳原子构成的金刚石中共有2 ml C—C,故C正确;1号与2号原子相同,但1号与3号原子不同,故D错误。
11.选D A项中,N原子半径小于C原子,键长:C—NP>As。(2)①立方氮化硼晶体超硬,具有优异的耐磨性,推测立方氮化硼晶体为共价晶体;立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构,硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构,因此晶体中氮原子的杂化轨道类型为sp3;硼原子的配位数为4。②硼原子最外层有3个电子,形成4个共价键,所以含有1个配位键,故硼原子与氮原子之间共价键与配位键的数目之比为3∶1。(3)金刚石晶胞中有8个碳原子,则BN晶胞中也有8个原子,硼原子、氮原子各4个。BN的摩尔质量为25 g·ml-1,一个晶胞的质量为4NA×25 g,除以一个晶胞的体积(361.5×10-10)3 cm3,即为晶体的密度。
答案:(1)2s22p3 N>P>As (2)①共价 sp3杂化 4
②3∶1 (3)4 4 25×4(361.5×10-10)3×NA