高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 金属晶体与离子晶体第2课时课后测评

第2课时　过渡晶体与混合型晶体

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.下列数据对应物质的熔点,据此作出的下列判断中错误的是(　　)。

A.Al2O3晶体可能属于共价晶体

B.表中只有AlCl3和BCl3可能是分子晶体

C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体

D.AlF3晶体可能属于离子晶体

答案:B

解析:由表中数据可知:AlCl3、BCl3、CO2是共价化合物且可能均是分子晶体;SiO2是共价晶体;Al2O3的熔点较高,可能属于共价晶体;AlF3的熔点在离子晶体的范畴,可能属于离子晶体。

2.石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是(　　)。

①石墨中存在两种作用力;②石墨是混合型晶体;③石墨中的C为sp2杂化;④石墨中碳原子数和C—C数目之比为1∶2;⑤石墨和金刚石的硬度相同;⑥石墨层内导电性和层间导电性不同

A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤

C.②③⑥ D.①②③④

答案:C

解析:①不正确,石墨中存在三种作用力,分别是范德华力、共价键、类似金属键的作用力;②③正确;④不正确,石墨中碳原子数和C—C数目之比为2∶3;⑤不正确,石墨质软,金刚石的硬度大;⑥正确。

3.氧化铝是一种高硬度的化合物,熔点为2 054 ℃,沸点为2 980 ℃,常用于制造耐火材料。氧化铝中化学键的离子键百分数为41%。下列有关氧化铝的说法错误的是              (　　)。

A.氧化铝是介于离子晶体与共价晶体间的过渡晶体

B.氧化铝在高温下可电解制取金属铝,说明氧化铝具有离子晶体的性质

C.氧化铝中的化学键更偏向共价键,氧化铝晶体可当作共价晶体处理

D.氧化铝也可作为分子晶体存在

答案:D

解析:氧化铝熔点高、硬度大,没有小分子存在,不能作为分子晶体。

4.石墨烯是从石墨材料中剥离出来的由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。其结构如图:

下列有关说法正确的是(　　)。

A.石墨烯中碳原子的杂化方式为sp3杂化

B.石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子

C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键

D.石墨烯具有导电性

答案:D

解析:石墨烯是平面结构,碳原子的杂化方式为sp2杂化,A项错误;石墨烯中平均每个六元碳环含有2个碳原子,B项错误;从石墨中剥离石墨烯需要破坏范德华力,不破坏化学键,C项错误;石墨烯具有导电性,D项正确。

5.下列各组物质的晶体类型相同的是(　　)。

A.SO2、晶态SiO2、P2O5

B.PCl3、CO2、H2SO4

C.SiC、H2O、NH3

D.HF、CO2、Si

答案:B

解析:晶态SiO2、SiC、Si均为共价晶体,其他均为分子晶体。

6.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　　)。

A.sp,范德华力

B.sp2,范德华力

C.sp2,氢键

D.sp3,氢键

答案:C

解析:石墨晶体中C原子为sp2杂化,层与层之间以范德华力结合,硼酸[B(OH)3]分子中,B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。

二、能力提升

1.(双选)共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体中,含有上述两种作用力的是(　　)。

A.Na2O2 B.SiO2

C.石墨 D.金刚石

答案:AC

解析:过氧化钠中有离子键和共价键;石墨中存在共价键和范德华力;SiO2和金刚石中均只存在共价键。

2.石墨能与熔融金属钾作用,形成石墨间隙化合物,钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物,其化学式可写为CxK,其平面图形如图所示。x的值为(　　)。

A.8 B.12

C.24 D.60

答案:A

解析:可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元,每个钾原子被3个正六边形共用,则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×+1=3,该六边形内实际含有的碳原子数为24,故钾原子数与碳原子数之比为1∶8。

3.(双选)CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示),但CaC2晶体中由于哑铃形的存在,使晶胞沿一个方向拉长。则关于CaC2晶体的描述正确的是(　　)。

A.CaC2晶体的熔点较高、硬度也较大

B.与Ca2+距离最近的构成的多面体是正六面体

C.与Ca2+距离最近的有4个

D.如图的结构中共含有6个Ca2+和6个

答案:AC

解析:CaC2晶体属于离子晶体,有较高的熔点和较大的硬度,A项正确;因为晶胞沿一个方向拉长,故和Ca2+距离最近的只有4个(与拉长方向垂直的同一面上),构成的是正方形,B项错误,C项正确;该晶胞中含有Ca2+的个数为12×+1=4,含有的个数为8×+6×=4,D项错误。

4.观察下列模型并结合有关信息,判断下列说法不正确的是 (　　)。

A.HCN的结构式为H—C≡N,分子中含有2个σ键和2个π键

B.固态硫S8属于共价晶体

C.SF6是由极性键构成的非极性分子

D.单质硼属于共价晶体,结构单元中含有30个B—B

答案:B

解析:1个C≡N中含有1个σ键和2个π键,所以1个H—C≡N分子中含有2个σ键和2个π键,A项正确;S8属于分子晶体,B项错误;SF6是正八面体对称结构,是非极性分子,C项正确;硼晶体的结构单元中有12个B原子,每个原子形成5个B—B,而每个B—B为2个原子所共用,所以B—B个数为12×=30,D项正确。

5.(双选)美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60,首次制成了“纳米车”(如图所示),每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。下列说法正确的是(　　)。

A.我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动

B.“纳米车”的诞生,说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段

C.“纳米车”是一种分子晶体

D.C60的熔点比金刚石的熔点低

答案:BD

解析:根据题意,“纳米车”是肉眼不能看到的,A项错误;“纳米车”只是几个分子的“组装”体,并非晶体,C项错误;C60属于分子晶体,其熔点要比金刚石的熔点低得多,D项正确。

6.碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:

请回答下列问题:

(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为　　　　　　　　。 

(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为　　　、　　。 

(3)C60属于　　　　　　晶体,石墨属于　　　晶体。 

(4)C60的晶体结构类似于干冰,则每个C60晶胞的质量为　　　　　　g(用含NA的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

(5)金刚石晶胞中含有　　　　个碳原子。若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r=　　　　a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率　　　　　　　(不要求计算结果)。 

(6)硅晶体的结构与金刚石相似,1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是　　　　NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 

答案:(1)同素异形体　(2)sp3　sp2

(3)分子　混合型　(4)

(5)8　

(6)2

解析:(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素形成的单质,它们的组成相同,结构不同、性质不同,互为同素异形体。

(2)金刚石中1个碳原子与4个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式),构成正四面体;石墨中的碳原子采取sp2杂化方式,形成平面六元并环结构。

(3)C60中构成粒子是分子,所以属于分子晶体;石墨晶体中含有共价键、类似金属键的作用力和范德华力,所以石墨属于混合型晶体。

(4)C60晶体为面心立方结构,所以每个C60晶胞中有4个C60分子,所以一个C60晶胞质量=g=g。

(5)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有4个碳原子,面上有6个碳原子,顶点有8个碳原子,所以金刚石晶胞中碳原子数为4+6×+8×=8;若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则正方体的体对角线长度的就是C—C的键长,a=2r,所以r=a,碳原子在晶胞中的空间占有率=。

(6)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个单键,则1mol硅晶体中可形成2mol 硅硅单键。

7.磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。

回答下列问题:

(1)Li、C、P三种元素中,电负性最小的是　　　　　　　(用元素符号作答)。 

(2)基态磷原子价电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)氢化物PH3、CH4、NH3的沸点由高到低顺序为　　　　　　　　　　　　。 

(4)金属磷化物Rh2P(摩尔质量为237 g·mol-1)可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图所示。

已知晶胞参数为a nm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为　　　　,晶体的密度为　　　　　　(列出计算式,设NA为阿伏加德罗常数的值) g·cm-3。 

答案:(1)Li　(2)3s23p3

(3)NH3>PH3>CH4

(4)8　

解析:(1)非金属性越强电负性越大,三种元素中Li的非金属性最弱,所以电负性最小。

(2)P为15号元素,核外电子排布式为[Ne]3s23p3,价电子排布式为3s23p3。

(3)NH3分子间存在氢键,沸点最高,相对分子质量PH3大于CH4,所以PH3的沸点较高,沸点由高到低顺序为NH3>PH3>CH4。

(4)根据晶胞结构可知一个晶胞中有8个黑球、4个白球,晶体化学式为Rh2P,所以黑球表示Rh原子,白球表示P原子。以顶面面心P原子为例,该晶胞中有4个Rh原子距离其最近,该晶胞上方晶胞中还有4个,所以晶体中与P距离最近的Rh的数目为8;晶胞的体积为a3nm3=(a×10-7)3cm3,晶胞的质量为g,所以晶体的密度为g·cm-3。