高中化学人教版 (2019)选择性必修2分子晶体与共价晶体课后作业题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2分子晶体与共价晶体课后作业题，共28页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1.干冰熔点很低是由于( )
A.CO2是非极性分子
B.C=O的键能很小
C.CO2化学性质不活泼
D.CO2分子间的作用力较弱
2.下列各组物质各自形成晶体,其中均属于分子晶体的化合物是( )
A.NH3、HD、C10H18
B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5
D.CCl4、Na2S、H2O2
3.如图是甲烷晶体的晶胞结构,图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心),下列有关该晶体的说法正确的是( )
A.该晶体与HI的晶体类型不同
B.该晶体熔化时只需要破坏共价键
C.SiH4分子的稳定性强于甲烷
D.每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有12个
4.下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列,正确的一组是( )
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
5.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入1个氧原子。根据SiO2晶体结构图,下列说法不正确的是( )
A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用
B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用
C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成
D.SiO2晶体是由极性共价键和非极性共价键共同构成的
6.干冰晶体的结构如图所示,即每8个CO2构成立方体,且在6个面的中心又各占据1个CO2分子,在每个CO2周围距离22aa(其中a为立方体棱长)的CO2有( )
A.4个B.8个
C.12个D.6个
7.根据下表中给出的有关数据,判断下列说法错误的是( )
A.SiCl4是分子晶体
B.晶体硼是共价晶体
C.AlCl3是分子晶体,加热能升华
D.金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱
8.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式为3s23p1
B.制备AlON的原料N2中N原子采取sp2杂化
C.AlON和水晶的化学键类型相同
D.AlON的熔点比AlCl3的熔点高
9.T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用1个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代,形成碳的一种新型空间网状结构的晶体,如图所示(图中的表示碳原子形成的正四面体结构)。已知T-碳晶胞的边长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子
B.T-碳中C—C的最小夹角约为109°28'
C.T-碳属于共价晶体
D.T-碳的密度为12×32NA×(a×10-10)3 g·cm-3
10.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体。层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是( )
A.硼酸晶体属于分子晶体
B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C.分子中硼原子的杂化轨道类型为sp3
D.1 ml H3BO3晶体中含有2 ml氢键
11.如图是甲烷晶体的晶胞结构,图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心),下列有关该晶体的说法正确的是( )
A.该晶体与HI的晶体类型不同
B.该晶体熔化时只需要破坏共价键
C.SiH4的稳定性强于甲烷
D.与每个顶角上的甲烷分子距离最近的甲烷分子有12个
12.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的性质无差异
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.N原子周围等距且最近的N原子数为12
13.AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是( )
A.GaN的熔点高于AlN
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
二、非选择题
14.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NA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1 ml Si原子的晶体硅中Si—Si的数目为 。
(2)金刚砂(SiC)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、金刚石的熔点比较高的是 (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C—Si。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在SiC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ρ g·cm-3,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)。
15.水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体,冰晶体结构有多种,其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。
(1)水分子的空间结构是 。在酸性溶液中,水分子容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+),应用价层电子对互斥模型推测H3O+的空间结构为 。
(2)冰-Ⅶ的晶体结构中1 ml水分子形成 ml氢键。
(3)实验测得冰中氢键的键能为18.5 kJ·ml-1,冰的熔化热为5.0 kJ·ml-1,这说明 。
16.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。
(1)氮化硅晶体属于 晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子与N原子、Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式:
。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得到较高纯度的氮化硅。该反应的化学方程式为 。
(4)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,晶胞棱长为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 (只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的值为NA) g·cm-3。
标准答案
一、单选题
1.答案:D
2.答案:B
解析:分子晶体的构成微粒为分子,分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体,但HD为单质,故A项错误。PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体,且为化合物,故B项正确。C60属于分子晶体,但C60为单质,故C项错误。Na2S中含有离子键,不属于分子晶体,故D项错误。
3.答案:D
4.答案:D
5.答案:D
解析:由题图可知每个硅原子与四个氧原子相连,而每个氧原子与两个硅原子相连,在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,SiO2晶体仅由极性共价键构成,故D项错误。
6.答案:C
解析:如图在每个CO2周围距离22a的CO2即为每个面心上的CO2分子,共有8×3×12 =12个。
7.答案:D
解析:由表中数据可知,SiCl4的熔、沸点较低,属于分子晶体,故A项正确。晶体硼的熔、沸点很高,所以晶体硼是共价晶体,故B项正确。由表中数据可知,AlCl3的熔点比沸点高,所以AlCl3加热能升华,故C项正确。C原子半径小于Si原子半径,金刚石中的C—C键长比晶体硅中的Si—Si键长短,键能也大,故C—C比Si—Si强,故D项错误。
8.答案:B
解析:基态铝原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,价层电子排布式为3s23p1,故A项正确。氮气分子为直线形结构,氮原子的杂化方式为sp杂化,故B项错误。氮氧化铝(AlON)和水晶(SiO2)属于共价晶体,化学键都是共价键,故C项正确。氮氧化铝(AlON)属于共价晶体,氯化铝为共价化合物,属于分子晶体,所以AlON的熔点比AlCl3的熔点高,故D项正确。
9.答案:B
解析:1个金刚石晶胞中含有碳原子的数目为8×18+6×12+4=8,将每个C原子换成1个由4个碳原子组成的正四面体结构单元,则1个T-碳晶胞中含有的碳原子数目为8×4=32,故A项正确。T-碳中C—C的最小夹角为60°,故B项错误。T-碳中碳原子间以共价键结合成空间网状结构,属于共价晶体,故C项正确。1个T-碳晶胞中含碳原子的数目为32个,则该晶体的密度为12×32NA×(a×10-10)3 g·cm-3,故D项正确。
10.答案:A
解析:硼酸晶体中存在H3BO3分子,且该晶体中存在氢键,说明硼酸由分子构成,属于分子晶体,A正确;H3BO3分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关,与氢键无关,B错误;B原子只形成了3个单键,没有孤电子对,所以采取sp2杂化,C错误;根据图示,1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键被2个硼酸分子共用,所以平均1个硼酸分子含3个氢键,则1 ml H3BO3晶体中含有3 ml氢键,D错误。
11.答案:D
解析:甲烷晶体、HI晶体均属于分子晶体,A项错误;甲烷晶体属于分子晶体,熔化时只需要破坏分子间作用力,不需要破坏共价键,B项错误;C的非金属性比Si强,所以SiH4的稳定性弱于甲烷,C项错误;根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象,与它距离最近的甲烷分子有3×8×12=12个,D项正确。
12.答案:D
解析:11B和10B互为同位素,形成的化合物在化学性质上无差异,但其物理性质不同,A错误;该晶胞具有共价键三维骨架结构,BN为共价晶体,其中无可自由移动的电子,不具有良好的导电性,B错误;由题图可知,N原子位于晶胞的内部,该晶胞含4个N原子,B原子位于晶胞的顶角和面心,故B原子的个数为8×18+6×12=4,C错误;由晶胞示意图可知,1个N原子与4个B原子成键,这4个B原子又分别与4个N原子成键,除去该N原子本身,每个B原子周围有3个N原子与该N原子等距离且最近,则N原子周围等距且最近的N原子数为12,D正确。
13.答案:A
解析:因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体,由于Al原子的半径小于Ga,N—Al的键长小于N—Ga的键长,则N—Al的键能较大,键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高,故GaN的熔点低于AlN,A错误。不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键,故两种晶体中所有化学键均为极性键,B正确。金刚石中每个C原子形成4个共价键,C原子的价层电子对数为4,且无孤电子对,故C原子均采取sp3杂化,C原子的配位数是4;由于AlN、GaN成键结构与金刚石相似,则其晶体中所有原子均采取sp3杂化,其晶体中所有原子的配位数也均为4,C、D正确。
二、非选择题
14.答案:(1)8 6 12 2NA
(2)①C ②4 109°28' ③1 ④12 34×34×40NA·ρ×1010
解析: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ρ g·cm-3,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14,1个晶胞的体积为40NA×4ρ cm3,因此最近的碳、硅原子之间的距离为34×34×40NA·ρ×1010 pm。
15.答案:(1)V形 三角锥形
(2)2
(3)冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键
解析:(1)水分子中O原子的价层电子对数为4,孤电子对数为2,所以水分子为V形。H3O+中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,故H3O+为三角锥形。(2)由题图可知,每个水分子与四个方向的其他水分子形成氢键,每个氢键为两个水分子共有,因此每个水分子形成氢键的个数为2,则1 ml水分子可形成2 ml氢键。(3)冰中氢键的键能为18.5 kJ·ml-1,而冰的熔化热为5.0 kJ·ml-1,说明冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键。
16.答案:(1)共价
(2)Si3N4
(3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl
(4)4 4 25×4(361.5×10-10)3×NA
解析:(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子与N原子、Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,可推知氮化硅的化学式为Si3N4。(4)立方氮化硼的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数为8×18+6×12+4=8,则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子;由于晶胞棱长为361.5 pm,所以立方氮化硼的密度ρ= mV=25×4(361.5×10-10)3×NA g·cm-3。
物质
AlCl3
SiCl4
晶体硼
金刚石
晶体硅
熔点/℃
190
-60
2 300
3 550
1 410
沸点/℃
183
57
2 550
4 827
2 355