人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体巩固练习

第二节　分子晶体与共价晶体

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.已知HCl的沸点为-85 ℃,则HI的沸点可能为(　　)。

A.-167 ℃ B.-87 ℃

C.-35 ℃ D.50 ℃

答案:C

解析:氯化氢、碘化氢为结构相似的分子晶体,分子晶体的熔、沸点高低与分子间作用力有关,而两者的分子间作用力与相对分子质量成正比,碘化氢的相对分子质量大于氯化氢的相对分子质量,所以碘化氢的分子间作用力强于氯化氢的分子间作用力,碘化氢的熔、沸点高于氯化氢的熔、沸点,A、B项错误,常温下,碘化氢为气体,所以其沸点低于0℃,C项正确,D项错误。

2.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是 (　　)。

A.NH3、P4、C10H8

B.PCl3、CO2、H2SO4

C.SO2、SiO2、P2O5

D.CCl4、H2O、Na

答案:B

解析:P4(白磷)为单质,不是化合物,A项错误;SiO2为共价晶体,C项错误;Na是单质,D项错误。

3.当碘升华时,下列各项不发生变化的是(　　)。

A.分子间距离

B.分子间作用力

C.聚集状态

D.分子内共价键

答案:D

解析:碘升华时,分子间距离变大,A项不符合题意; 碘属于分子晶体,碘升华时需要克服分子间作用力,B项不符合题意;碘升华时,由固态变为气态,聚集状态变化,C项不符合题意;升华时碘分子中的化学键没有变化,即分子内共价键没有变化,D项符合题意。

4.据报道,在 40 GPa 高压下,用激光加热到1 800 K,人们成功制得了某种CO2 的晶体,其结构类似于SiO2的结构,下列有关推断中错误的是(　　)。

A.该晶体不可用作制冷剂

B.该晶体硬度大,可用作耐磨材料

C.该晶体有很高的熔点

D.该晶体中每个碳原子形成 2 个碳氧双键

答案:D

解析:其结构类似于 SiO2的结构,说明此CO2 晶体属于共价晶体。共价晶体具有很高的熔点、沸点,故共价晶体CO2有很高的熔点、沸点,共价晶体CO2不可用作制冷剂,A、C项正确;共价晶体硬度大,所以共价晶体CO2的硬度大,可用作耐磨材料,B项正确;共价晶体CO2的结构类似SiO2,碳原子和氧原子间应为单键,1个C原子形成4个C—O,D项错误。

5.氮化碳的硬度比金刚石的大,其结构如图所示。下列有关氮化碳的说法不正确的是(　　)。

A.氮化碳属于共价晶体

B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价

C.氮化碳的化学式为C3N4

D.每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连

答案:B

解析:根据氮化碳的硬度比金刚石的大判断,可知氮化碳属于共价晶体,A项正确;氮的非金属性比碳的非金属性强,氮化碳中碳显+4价,氮显-3价,B项错误;晶体结构模型中虚线框出的部分(正方形)是晶体的最小结构单元,该正方体形顶点的原子被4个正方形共用,边上的原子被2个正方形共用,则其含有的碳原子数为4×+4×=3,氮原子数为4,故氮化碳的化学式为C3N4,C项正确;每个碳原子形成4个共价键,每个碳原子与4个氮原子相连;每个氮原子形成3个共价键,每个氮原子与3个碳原子相连,D项正确。

6.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　)。

①SiO2和SO3　②晶体硼和HCl　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　

⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和碘

A.①②③ B.④⑤⑥

C.③④⑥ D.①③⑤

答案:C

解析:属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成,稀有气体为单原子分子,分子间不存在化学键。

二、能力提升

1.AB型化合物形成的晶体结构多种多样。下图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是(　　)。

A.①③ B.②⑤

C.⑤⑥ D.③④⑤⑥

答案:B

解析:从结构上看:①③④⑥构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的,不符合分子晶体的结构特点,而②和⑤的结构没有这种特点,不能再以化学键与其他原子结合,该结构可以看成一个分子,所以可能是分子晶体。

2.(双选)二氧化硅晶体是空间立体网状结构,如图所示:

下列关于二氧化硅晶体的说法中,正确的是(　　)。

A.1 mol SiO2晶体中Si—O为2 mol

B.二氧化硅晶体的分子式是SiO2

C.晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构

D.晶体中最小环上的原子数为12

答案:CD

解析:由二氧化硅晶体结构图可知,1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个Si—O,1molSiO2含有1mol硅原子,故1molSiO2晶体中含有的Si—O为4mol,A项错误;每个硅原子周围连有4个氧原子,每个氧原子周围连有2个硅原子,Si、O原子个数比为1∶2,化学式为SiO2,SiO2不是分子式,因为共价晶体中不存在分子,B项错误;经过上面分析可知,在SiO2晶体中,硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构,故C项正确;由结构图可以看出,晶体中最小环上的原子数为12,其中包括6个硅原子和6个氧原子,D项正确。

3.(双选)已知SiC的熔点为2 700 ℃,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。

A.SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化

B.硅单质的熔点高于2 700 ℃

C.距离硅原子最近的硅原子数为4

D.若晶胞参数为a pm,则该晶体的密度为 g·cm-3

答案:BC

解析:SiC晶体中碳原子周围有4个硅原子,而硅原子周围有4个碳原子,均采用sp3杂化,A项正确。共价晶体中共价键的键长越短,键能越大,则熔、沸点越高,C—Si键长比Si—Si键长短,硅单质的熔点低于2700℃,B项错误。距离硅原子最近且距离相等的硅原子数为12,C项错误。若晶胞参数为apm,则该晶体的密度为g·cm-3,D项正确。

4.(1)在我国南海300~500 m海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”,其主要成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷,因而得名。甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是

　　　　(填字母)。 

A.甲烷晶胞中的球只代表一个C原子

B.晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子

C.甲烷晶体熔化时需克服共价键

D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子

E.CH4是非极性分子

(2)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的晶体结构如下图所示。

①水分子的空间结构是　　　　形,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+的形状为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJ·mol-1,而冰的融化热为5.0 kJ·mol-1,这说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃),则x、y、z的大小关系是　　　　,其判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)BE　(2)①V　三角锥形　②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　(3)x>z>y　水分子间可以形成氢键,H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量,故沸点:H2O>H2Se>H2S

解析:(1)CH4是分子晶体,熔化时克服范德华力。晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子,并不是一个C原子。以该甲烷晶胞分析,位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个,而这3个甲烷分子在面上,因此每个都被两个晶胞共用,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×=12个。该晶胞中甲烷分子的个数为8×+6×=4。CH4分子为正四面体结构,C原子位于正四面体的中心,结构对称,CH4是非极性分子。

(2)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+的价层电子对数为4,含有1对孤电子对,故H3O+为三角锥形。②冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol-1,而冰的融化热为5.0kJ·mol-1,说明冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键,并且液态水中仍存在氢键。

(3)水分子间存在氢键,H2Se与H2S分子间不存在氢键,但H2Se的相对分子质量大于H2S的相对分子质量,H2Se分子间的范德华力大于H2S分子间的范德华力。