2020-2021学年第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与原子晶体第3课时练习题

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知识点1 分子晶体及其结构、性质特征
1．分子晶体具有某些特征的本质原因是( )
A．组成晶体的基本粒子是分子
B．熔融时不导电
C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合
D．熔点一般比原子晶体低
2．下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是( )
A．固态氢 B．固态氖
C．磷 D．三氧化硫
3．下列说法正确的是( )
A．原子晶体中只存在非极性共价键
B．因为HCl的相对分子质量大于HF，所以HCl的熔点高于HF
C．干冰升华时，分子内共价键不会发生断裂
D．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
知识点2 原子晶体及其结构性质特点
4．干冰和二氧化硅晶体同属第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．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C===O键键能比Si—O键键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不易升华
5．在x ml石英晶体中，含有Si—O键数是( )
A．x ml B．2x ml
C．3x ml D．4x ml
6．最近，美国科学家成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是( )
A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体
B．在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C．CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D．在CO2的原子晶体中，每个碳原子周围结合4个氧原子，每个氧原子与2个碳原子相结合
7．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物(C3N4)的薄膜，该碳氮化合物比金刚石还坚硬，则下列说法正确的是( )
A．该碳氮化合物呈片层状结构
B．该碳氮化合物呈立体网状结构
C．该碳氮化合物中C—N键键长大于金刚石中C—C键键长
D．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小
练方法技巧
分子晶体熔、沸点高低的比较方法
8．下列分子晶体，关于熔、沸点高低的叙述中，正确的是( )
A．Cl2>I2
B．CCl4>SiCl4
C．NH3>PH3
D．C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3
9．水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是( )
A．范德华力 B．共价键
C．氢键 D．相对分子质量
原子晶体硬度大小、熔点高低的比较方法
10．我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( )
A．碳、氮原子构成平面结构的晶体
B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更短
C．氮原子电子数比碳原子电子数多
D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼
练高考真题
11．(2010·浙江理综，8)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径：Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是( )
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
12.(2010·山东理综，32改编)碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。
(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过__________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠____________________结合在一起。
(2)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4＋处于立方晶胞顶点，Ba2＋处于晶胞中心，O2－处于晶胞棱边中心。该化合物化学式为________，每个Ba2＋与________个O2－配位。
练综合拓展
13．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________。
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同系物 D．同位素
(2)固态时，C60属于________(填“离子”、“原子”或“分子”)晶体，C60分子中含有双键的数目是________。
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 ml硅晶体中含有硅硅单键的数目约是______NA个。
(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
14.
(1)右图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距离的CO2分子。
在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干
冰，出现的现象为__________________________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式是_____________________________________________________。
(2)下列三种晶体①CO2 ②CS2 ③SiO2的熔点由高到低的顺序是
___>________>________(用序号填空)，其原因是____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．四种短周期元素的性质或结构信息如下表，请根据信息回答下列问题。
(1)A原子的最外层电子排布式为___________________________________________，
D原子共有__________种不同运动状态的电子。
(2)写出C单质与强碱反应的离子方程式_____________________________________
________________________________________________________________________，
B与C形成的化合物溶于水后，溶液的pH________7(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是____________；分子较稳定的是__。(填分子式)
(4)E、D同主族，位于短周期。它们的最高价氧化物中熔点较低的是________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第3课时 习题课
1．C [分子晶体相对于其他晶体来说，熔、沸点较低，硬度较小，其本质原因是其基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说是比较弱的。]
2．B
3．C [原子晶体中可能存在非极性共价键，也可能存在极性共价键，如SiO2、SiC等，A不正确；HF晶体中存在氢键，熔点高于HCl晶体，B不正确；干冰升华是物理变化，分子间作用力被破坏，但分子内共价键不断裂，C正确；金属元素和非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物，也可能是共价化合物，如AlCl3等，D不正确。]
4．C 5.D
6．D [同素异形体的研究对象是单质；CO2的不同晶体类型之间的转变过程中，化学键发生了改变，故为化学变化；CO2的不同晶体具有不同的物理性质；CO2的原子晶体结构类似于SiO2，故每个碳原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个碳原子。]
7．B [由题意知，碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是立体网状结构；因为碳原子半径大于氮原子半径，所以C—N键的键长小于C—C键的键长。故B正确。]
8．C [A、B项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于分子结构相似的情况，存在氢键的熔、沸点高；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链多的熔、沸点低。]
9．C
10．B [由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，所以A选项是错误的。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，因此B选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。]
11．D [X＋与M2－具有相同的电子层结构且均属于短周期元素，可推知X为钠元素，M为氧元素，由此可知Z为硫元素；X、Y、Z、W属于同周期元素，由离子半径：Z2－>W－，可推知W为氯元素；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，不难判断，Y为硅元素。Na与O两种元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，故A项错误；虽然HCl、H2S、H2O的相对分子质量依次减小，但因H2O分子间存在氢键，沸点高于HCl和H2S，故B项错误；单质Si属于原子晶体，单质S和Cl2属于分子晶体，故C项错误；O3和Cl2都具有强氧化性，可作为水处理的消毒剂，故D项正确。]
12．(1)sp2 分子间作用力(或范德华力)
(2)BaPbO3 12
解析 (1)石墨晶体是混合型晶体，同一层内碳原子之间以共价键结合成正六边形结构，层与层之间通过范德华力结合，故碳纳米管中碳原子的杂化方式为sp2杂化，层与层之间靠范德华力结合。
(2)1个晶胞中有1个Ba2＋，Pb4＋的个数为8×eq \f(1,8)＝1，O2－的个数为12×eq \f(1,4)＝3，故化学式为BaPbO3。每个Ba2＋与12个O2－配位。
13．(1)B (2)分子 30 (3)2 (4)2
解析 (1)所给三种物质都只由碳元素组成，故它们互为同素异形体。
(2)C60中只含碳元素，且不具有向空间无限伸展的网状结构，所以为分子晶体；C60的分子中总的价电子数为：60×4＝240，由图示可知已成键的价电子数为60×3，所以可形成的双键数为：eq \f(60×4－60×3,2)＝30。
(3)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳原子形成一个单键，故每个碳原子相当于形成(eq \f(1,2)×4)个单键，则1 ml硅中可形成2 ml硅硅单键。
(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献eq \f(1,3)个碳原子，所以每个正六边形占有eq \f(1,3)×6＝2(个)碳原子。
14．(1)12 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成 2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
(2)③ ② ① SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2
解析 (1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO2分子等距离的CO2分子，但是这些CO2分子与坐标原点上的CO2分子的距离并不是最近的。与坐标原点上的CO2分子最近的CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，其距离应是前者的eq \f(\r(2),2)，每个CO2分子周围共有12个这样的CO2分子。
(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只需克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
15．(1)3s23p4 14
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑ 小于
(3)H2S HCl
(4)CO2 CO2属于分子晶体，SiO2属于原子晶体
解析 常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2，能形成两种二元含氧酸的元素是硫。M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7，电子排布式应是1s22s22p63s23p5，是氯。单质能溶于强酸和强碱的是铝。原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2个，结合其单质和氧化物的特点，电子排布式应是1s22s22p63s23p2，是硅。
元素
A
B
C
D
性质
或结
构信
息
单质常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸
原子的M层有1个未成对的p电子。核外p电子总数大于7
单质曾被称为“银色的金子”。与锂形成的合金常用于航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱
原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2个。单质和氧化物均为空间网状晶体，具有很高的熔、沸点