高中化学人教版 (2019)选择性必修2金属晶体与离子晶体课后作业题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2金属晶体与离子晶体课后作业题，共8页。试卷主要包含了下列关于晶体的说法正确的组合是，下列说法不正确的是等内容，欢迎下载使用。
A.离子晶体 B.金属晶体
C.混合型晶体D.分子晶体
2.下列关于晶体的说法正确的组合是( )
①金刚石、SiC、NaF、NaCl、H2O、H2S晶体的熔点依次降低 ②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 ③硬度由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI ④SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合 ⑤分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
A.①②③B.①②④
C.③⑤D.①③
3.下列说法不正确的是( )
A.MgO中离子键的百分数为50%,则MgO不是纯粹的离子晶体,是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体
B.Na2O通常当作离子晶体来处理,因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体,在许多性质上与纯粹的离子晶体接近
C.Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体,当作离子晶体来处理;SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理
D.分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型
4.(2024·四川绵阳月考)已知下列晶体的部分性质,其晶体类型判断正确的是( )
5.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既要破坏化学键也会破坏范德华力
B.石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含23s轨道与13p轨道
C.石墨属于混合型晶体,层与层之间存在分子间作用力,层内碳原子间存在共价键
D.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
6.中科大陈乾旺教授等人发明合成金刚石的新方法,其化学原理是:①Na+CO2C(金刚石)+C(石墨)+Na2CO3(未配平),该方法比1955年人工首次制得金刚石的旧方法容易得多,其化学原理是:②C(石墨)(金刚石)。以下表述正确的是( )
A.金属钠晶体中存在阳离子,但没有离子键
B.金刚石与石墨结构相似,均为共价晶体
C.石墨晶体中,既有共价键,又有范德华力,但没有金属键
D.干冰晶体中,与1个CO2分子紧邻且等距的CO2分子有8个
7.(2024·揭阳一中高二月考)Ⅰ.现有5种固态物质:四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。
Ⅱ.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体:①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石
④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰,它们的熔点由高到低的顺序是 (填序号)。
(2)继C60后,科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象:
熔点:Si60>N60>C60,而破坏分子所需要的能量:N60>C60>Si60,其原因是 。
8.CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
(1)在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个C原子。
(2)在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
9.石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图a所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。若按ABCABC方式堆积而成,则如图b所示,图中用虚线标出了石墨的一个三方晶胞。回答下列问题:
(1)六方石墨晶体的密度为 g·cm-3(写出计算表达式,要求化简)。
(2)1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为 。
(3)锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。锂离子完全脱嵌时LiNiO2的层状结构会变得不稳定,用铝取代部分镍形成LiNi1-yAlyO2。可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用,其原因是 。
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10.(2024·江西赣州月考)金属铅的晶粒大小与熔点关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.铅与锗位于同主族且单质晶体类型相同
B.铅晶粒越大,其熔点越低
C.铅晶体中含阳离子,必含阴离子
D.铅晶体熔点高低与晶粒表面积大小有关
11.请回答下列问题。
(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如图甲所示,图中用虚线标出了石墨的一个晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为 。
(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,如图乙所示,1 ml石墨烯中含有的六元环个数为 ,下列有关石墨烯的说法正确的是 (填字母)。
a.晶体中碳原子间全部是碳碳单键
b.石墨烯中所有碳原子处于同一个平面内
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
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1.选C 石墨晶体中存在类似于金属键的化学键、范德华力、共价键,属于混合型晶体,MS2(二硫化钼)的结构与石墨结构相似,MS2晶体最可能是混合型晶体,故C正确。
2.选D 金刚石、SiC是共价晶体,原子半径越小,晶体熔点越高,金刚石的熔点高于碳化硅,NaF、NaCl是离子晶体,熔点比共价晶体的低,熔点:NaF>NaCl,H2O、H2S为分子晶体,但水分子之间存在氢键,熔点比硫化氢的高,所以晶体的熔点依次降低,故①正确;离子晶体中可能含有共价键,如氢氧化钠,分子晶体中肯定没有离子键,故②错误;F-、Cl-、Br-、I-的离子半径逐渐增大,所以离子键强度由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI,硬度由大到小的顺序:NaF>NaCl>NaBr>NaI,故③正确;SiO2晶体中每个硅原子与4个氧原子以共价键相结合,每个氧原子与2个硅原子以共价键相结合,故④错误;共价键键能越大,分子越稳定,与分子间作用力大小无关,故⑤错误。
3.选C Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,C项不正确。
4.选D 碳化铝,熔点2 100 ℃,熔融状态下不导电,晶体不导电,不是金属晶体,不是离子晶体,熔点高,也不是分子晶体,则只能是共价晶体,A不正确;溴化铝,熔点98 ℃,易溶于水,熔融状态下不导电,则不是离子晶体,不是金属晶体,也不是共价晶体,应属于分子晶体,B不正确;硼,熔点2 300 ℃,沸点2 550 ℃,硬度大,具有很高的熔、沸点和硬度,且不溶于常见溶剂,则其为共价晶体,C不正确;三氯化铁,易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,这是分子晶体所具有的典型特征,再参照其低熔点,所以它属于分子晶体,D正确。
5.选C 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,故A错误;石墨中的碳原子采取sp2杂化,每个sp2杂化轨道含13s轨道与23p轨道,故B错误;石墨晶体中的层与层之间存在分子间作用力,层内碳原子间存在共价键,故石墨属于混合型晶体,故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含有碳原子数为6×13 =2,故D错误。
6.选A 金属钠为金属晶体,由钠离子和自由电子之间形成金属键构成,因此金属钠晶体中存在阳离子,但没有离子键,A正确;金刚石中C原子之间以共价键结合为空间网状结构,属于共价晶体,石墨中C原子之间形成碳环层状结构,层和层之间有范德华力,属于混合型晶体,B错误;石墨晶体中,C原子之间形成共价键,层之间有范德华力,有自由电子在碳环之间移动(即有金属键),C错误;干冰是分子晶体,CO2分子位于立方体的顶点和面心上,所以干冰晶胞中,每个CO2分子周围有12个与之紧邻且等距的CO2分子,D错误。
7.解析:Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点,共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度,金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大;共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电,金属晶体具有良好的导电性;氖化学性质很稳定;石墨是层状结构的混合型晶体,具有滑腻感。
Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④,属于离子晶体的有②,属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说,熔点高低顺序为共价晶体>离子晶体>分子晶体;对于共价晶体,键长:Si—Si>Si—C>C—C,相应键能:Si—Si晶体硅。
(2)熔点与分子间作用力大小有关,而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
答案:Ⅰ.(1)四氯化硅 分子晶体 (2)锑 金属晶体 (3)氖
分子晶体 (4)硼 共价晶体 (5)石墨 混合型晶体
Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤ (2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力(或范德华力)越强,熔化所需的能量越多,故熔点:Si60>N60>C60;而破坏分子需断开化学键,元素原子半径越小,其形成的化学键越稳定,断键时所需能量越多,故破坏分子需要的能量多少顺序为N60>C60>Si60
8.解析:(1)每个C原子参与形成3个六元环,每个碳原子对六元环的贡献为13,则每个六元环占有6×13=2个C原子。(2)每个C原子周围形成4个共价键,最小的环为6元环,每个单键为3个环共有,则每个C原子连接4×3=12个六元环;根据数学知识,3个C原子可形成一个平面,而每个C原子都可构成1个正四面体,所以六元环中最多有4个C原子共面。
答案:分子 (1)3 2 (2)12 4
9.解析:(1)根据均摊原则,1个晶胞中含有4个C原子,C—C的键长为0.142 nm,则底面积为332×(0.142×10-7)2cm2,六方石墨晶胞的体积为332×(0.142×10-7)2×0.670 8×10-7 cm3 ,六方石墨晶体的密度为
4×12332×(0.142×10-7)2×0.670 8×10-7×NA g·cm-3≈
2.366×10243×NA g·cm-3。(2)根据均摊原则,1个三方石墨晶胞中碳原子的个数为4×112 +4×16 +2×12 +2×13 +2×16+3=6。(3)Ni的化合价有+2、+3、+4,而Al的化合价只有+3,如果Ni被氧化到+4价态,Li+可以完全脱嵌,形成NiO2,但有Al3+存在,必须有Li+形成电中性物质,所以用铝取代部分镍形成LiNi1-yAlyO2可防止锂离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用。
答案:(1)2.366×10243×NA (2)6 (3)脱嵌过程中Al不会变价,Li+不能完全脱嵌
10.选D 铅晶体是金属晶体,而锗晶体是共价晶体,类似金刚石类型,呈正四面体形,A项错误;图中纵坐标由大到小,即铅晶粒越大,其熔点越高,B项错误;铅晶体是金属晶体,由金属离子和自由电子靠金属键构成,含阳离子,不含阴离子,C项错误;铅晶粒表面积越大,颗粒越小,晶体熔点越低,D项正确。
11.解析:(1)由晶胞结构可知,石墨晶胞中处于顶点的8个碳原子被8个晶胞所共有,处于棱上的4个碳原子被4个晶胞所共有,处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有,晶胞内还有1个碳原子,根据均摊原则,则每个晶胞中含有的碳原子数为8×18 +4×14 +2×12 +1= 4。(2)由晶胞结构可知,石墨烯中6个碳原子构成1个环,每个碳原子被3个环所共有,根据均摊原则,每个环中含有的碳原子个数为6×13=2,则1 ml碳原子构成的环的个数为0.5NA;根据碳原子成键特点,石墨烯中每个碳原子与周围3个碳原子形成3个碳碳单键,故a正确;石墨烯为平面结构,晶体中所有碳原子处于同一个平面内,故b正确;石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,石墨烯是分子晶体,从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力,故c正确。
答案:(1)4 (2)0.5NA abc
选项
性质
晶体类型
A
碳化铝,黄色晶体,熔点2 100 ℃,熔融状态下不导电,晶体不导电
离子晶体
B
溴化铝,无色晶体,熔点98 ℃,易溶于水,熔融状态下不导电
共价晶体
C
硼,熔点2 300 ℃,沸点2 550 ℃,硬度大,不溶于常见溶剂
金属晶体
D
三氯化铁,沸点316 ℃,易溶于水,易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂
分子晶体
编号
信息
物质名称
晶体类型
(1)
熔点:120.5 ℃,沸点:271.5 ℃,易水解
(2)
熔点:630.74 ℃,沸点:1 750 ℃,导电
(3)
由分子间作用力结合而成,熔点很低,化学性质稳定
(4)
由共价键结合成空间网状结构的晶体,熔点:2 300 ℃,沸点:2 550 ℃,硬度大
(5)
由共价键结合成层状结构的晶体,熔点高、能导电,具有滑腻感