高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体综合训练题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体综合训练题，共15页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题
1．氮化硅(Si3N4)常用作飞船返回舱耐高温结构材料，其制备原理：3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。下列说法错误的是
A．原子核内有8个中子的碳原子：
B．基态硅原子核外电子有8种空间运动状态
C．推测Si3N4为分子晶体
D．N2分子所含σ键与π键的个数比为1:2
2．铼(Re)是生产飞机发动机叶片必不可少的材料。X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大且位于不同主族的短周期元素，其中X、Y、Z三种元素可与铼元素组成一种化合物(结构如图)，该化合物与X的单质反应可得到铼。Q是地壳中含量最丰富的金属元素，Z与W形成的化合物为共价晶体。下列说法不正确的是
A．元素第一电离能：
B．图中的阳离子与互为等电子体，具有相同的空间结构
C．Q的最高价氧化物对应水化物可以和强碱反应
D．熔点：W晶体小于W、Y形成的晶体
3．固态甘氨酸属于分子晶体，有3种不同晶体结构，其中一种结构如图所示(，，晶胞边长单位为nm)。下列说法正确的是
●甘氨酸分子
A．元素的第一电离能：O>N>C
B．甘氨酸分子中的键是由碳原子杂化的p轨道与氧原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的
C．该甘氨酸晶体的1个晶胞内含有2个甘氨酸分子
D．该甘氨酸晶体的密度为
4．已知金刚石、SiO2、石墨的结构模型分别为、、，白磷的分子的结构为，下列说法不正确的是
A．金刚石中碳原子与碳碳键的数目比为1：2
B．SiO2中硅原子与硅氧键的数目比为1：2
C．石墨中碳原子与碳碳键的数目比为2：3
D．白磷分子结构中键角都为60°
5．2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮的的键能为160kJ/ml(的键能为942kJ/ml)，晶体结构如图所示(已知每个N最外层电子均达到稳定层结构，晶体中没有配位键存在)。有关这种晶体下列说法不正确的是
A．每个氮原子的配位数为3
B．该晶体属于共价晶体
C．这种固体的可能潜在应用是做炸药
D．在高压下氮气发生聚合得到高聚氮，该反应为放热反应
6．“中国芯”的主要原料是单晶硅，制取纯硅的过程如图所示。下列说法正确的是
A．步骤①中的反应为
B．二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸
C．步骤②和③均属于置换反应
D．28g纯硅中含有4mlSi-Si键
7．磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构，单层黑磷叫黑磷烯，其结构如图1所示。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家研发了黑磷-石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。下列说法错误的是
A．黑磷与石墨都属于混合型晶体
B．黑磷区中P—P键能不完全相同
C．复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力为范德华力
D．黑磷烯中最小的环为六元环，每个环平均含有2个P原子
8．反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O可用于雕刻玻璃。下列说法正确的是
A．1mlSiO2含2mlSi-O键B．HF的电子式是
C．SiF4 晶体属于分子晶体D．H2O为非极性分子
9．下列化学用语或图示表达不正确的是
A．金刚石的晶体结构：
B．基态溴原子电子占据最高能级的电子云轮廓图：
C．乙炔的球棍模型：
D．的模型为
10．研究发现，火星大气及岩石中富含W、X、Y、Z四种原子序数递增的短周期主族元素，X原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的3倍，W、Z、Y元素的最高正价与其对应原子半径关系如下图，W最高价氧化物对应的水化物为弱酸。下列说法正确的是
A．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞W
B．简单气态氢化物的稳定性：X＞W＞Z
C．工业上电解熔融YX制备Y单质
D．X与W、Z形成的化合物中的化学键的类型和晶体类型相同
11．金刚砂(SiC)是重要的工业制品，可由反应制得：。SiC的晶体结构与金刚石类似，如图所示。下列说法错误的是
A．Si属于p区元素，在SiC中的化合价为＋4价
B．X可与氧气反应生成Y，Y分子的中心原子杂化方式为sp杂化
C．金刚石熔点比SiC晶体熔点高
D．Si位于第四周期ⅣA族
12．磷有多种同素异形体，其中白磷和黑磷(每一个层由曲折的磷原子链组成)的结构如图所示，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法中不正确的是
A．3.1g中含有的质子数为1.5
B．31g白磷与31g黑磷中含有的P—P键数目均为1.5
C．12.4g白磷与0.6ml在密闭容器中充分反应，生成的分子数小于0.4
D．6.82g白磷发生反应，转移的电子数为1.2
13．根据物质的组成和分类，下列晶体分类中正确的一组是
A．AB．BC．CD．D
14．某晶体的晶胞结构如图所示，黑球、白球均为分子。下列说法正确的是
A．的配位数为6B．该晶体属于共价晶体
C．其硬度决定于共价键D．1个晶胞中含有240个碳原子
15．干冰的晶胞如图。下列说法错误的是
A．C元素和O元素均位于元素周期表p区
B．每个晶胞中CO2分子数目为4
C．该晶体属于分子晶体
D．每个CO2分子周围紧邻等距的CO2分子数为4
二、填空题
16．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如下图所示：
(1)1 ml冰中有 ml“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，其电离方程式为 。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是 。
(3)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·ml-1)。已知冰的升华热是51 kJ·ml-1，则冰晶体中氢键的能量是 kJ·ml-1。
(4)氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是 (填字母)。
17．石墨晶体的结构与性质

(1)石墨晶体是一种 晶体，为 结构。
(2)层内每一个碳原子以共价键与另外 个碳原子结合，层间为 。
(3)层内六边形结构中，每一个六边形中含有 个碳原子， 个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为 。
(4)每个碳原子有 个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成 键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有 性。
(5)由于石墨晶体层间是以 相结合，在外力作用下，石墨晶体的层与层之间发生相对滑动，具有 性。
三、解答题
18．我国在新材料领域研究的重大突破，为“天宫”空间站的建设提供了坚实的物基础。“天宮”空间站使用的材料中含有B、C、N、P、Ni、Sb等元素，回答下列问题：
(1)下列不同状态的硼中，失去一个电子需要吸收能量最多的是 (填标号，下同)，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 。
A． B．
C． D．
(2)基态磷原子中自旋方向相反的电子数目相差 个。
(3)的熔沸点比的熔沸点高的原因为 。
(4)氟锑酸化学式为，酸性比纯硫酸强倍，称为超强酸，其与HF作用生成，则其阳离子的空间结构为 ，阴离子中心原子的杂化方式应该是 (填序号)。
A． B． C． D．
(5)由铁原子核形成的四种微粒，价电子排布图分别为：①、②、③、④，有关这些微粒的叙述，正确的是 。
A．微粒半径：①>②>③
B．得电子能力：②>①>③
C．微粒③价电子在简并轨道中单独分占，且自旋相同，故不能再继续失去电子
19．2023年杭州亚运会开幕式首次使用“零碳甲醇”作为主火炬塔燃料。
(1)CH3OH分子中O的杂化轨道类型为 。
(2)以CO2为原料加氢可以合成甲醇，该反应能量变化如图。
①第 步(填“1”或“2”)是上述反应的决速步。
②恒容时，下列措施中能使该平衡体系中增大且加快化学反应速率的是 (填字母)。
A．充入He(g)，使体系压强增大 B．升高温度
C．将H2O(g)从体系中分离出去 D．再充入H2
③干冰(CO2)的晶胞结构如图所示，若该晶胞边长为apm，则干冰晶体的密度为 。(已知：；NA表示阿伏加德罗常数的值)
(3)在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mlCO2(g)和2mlH2(g)，一定条件下发生反应：，测得CH3OH(g)浓度随时间的变化：
测得该条件下平衡时体系的压强为P，求该反应的 (物质的分压=总压×物质的量分数)。
(4)可催化的氢化，体系中产生和CO。现将一定比例的CO2、H2以一定流速通过催化剂，某温度下，得到的转化率、或CO的选择性[]与催化剂中NiO质量分数的关系图：
①曲线 (填“X”或“Y”)表示的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化。
②有利于提高选择性的反应条件是 (填标号)。
A．减小压强 B．使用更合适的催化剂 C．原料气中掺入适量的CO
选项
离子晶体
共价晶体
分子晶体
金属晶体
A．
NH4Cl
Ar
C6H12O6
生铁
B．
AlCl3
石墨
S
Hg
C．
CH3COONa
SiO2
C60
Fe
D．
Ba(OH)2
玛瑙
普通玻璃
Cu
时间/min
0
3
5
10
15
浓度
0
0.3
0.45
0.5
0.5
参考答案：
1．C
【详解】A．原子核内有8个中子的碳原子：，故A正确；
B．基态硅原子核外原子轨道数为8，所以电子有8种空间运动状态，故B正确；
C．氮化硅(Si3N4)常用作飞船返回舱耐高温结构材料，推测Si3N4为共价晶体，故C错误；
D．N2分子有氮氮三键，所含σ键数为1与π键数为2，个数比为1:2，故D正确；
故答案为：C。
2．A
【分析】X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大且位于不同主族的短周期元素，其中X、Y、Z三种元素可与铼元素组成一种化合物，该化合物与X的单质反应可得到铼，Q是地壳中含量最丰富的金属元素，则为Al，Z与W形成的化合物为共价晶体，Z为O、W为Si，X为H，结合化合物中Y的价键可知为N，右边的离子为铵根离子；综上分析可知X为H元素，Y为N元素，Z为O元素，Q为A1元素，W为Si元素；据此分析。
【详解】A．第一电离能：N>O>Si>Al，即Y>Z>W>Q，A错误；
B．阳离子为与互为等电子体，具有相同的空间结构，都为正四面体形，B正确；
C．铝的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，可以与强碱反应，C正确；
D．W晶体与W、Y形成的晶体都为共价晶体，共价晶体熔点与原子半径有关，N半径小于Si，则N-Si键键长小于Si-Si键，N-Si键键能大于Si-Si键，则熔点：W晶体小于W、Y形成的晶体，D正确；
故选A。
3．D
【详解】A．N的2p半满，能量更低，所以元素的第一电离能：N>O>C，A错误；
B．甘氨酸分子中的键是由碳原子未杂化的p轨道与氧原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，B错误；
C．甘氨酸属于分子晶体，1个晶胞内的甘氨酸分子数为，C错误；
D．根据甘氨酸组成可知其摩尔质量为，晶胞体积为，
故该甘氨酸晶体的密度为，D正确。
故选D。
4．B
【详解】A．在金刚石晶体中每个碳原子形成4个碳碳键，每个碳碳键被2个碳原子所共有，则晶体中碳原子与碳碳键的数目比为1：2，A正确；
B．二氧化硅晶体中每个硅原子能与4个氧原子形成硅氧键，晶体中硅原子与硅氧键的数目比为1：4，B错误；
C．石墨晶体中每个碳原子形成3个碳碳键，每个碳碳键被2个碳原子所共有，碳原子与碳碳键的数目比为1:(3×)=2：3，C正确；
D．由图可知，白磷分子为正四面体结构，键角都为60°，D正确；
故选B。
5．D
【详解】A．从N原子结构结合晶体结构模型分析，高聚氮晶体中每个N原子和另外3个N原子相连形成空间网状结构，属于原子晶体。所以配位数为3，故A正确；
B．原子晶体内部全部都是由共价键构成，属于共价晶体，故B正确；
C．由于高聚氮晶体中大量的N—N键，并且N—N的键能比N≡N的低得多，易破坏，所以高聚氮可能成为炸药，故C正确；
D．高聚氮转变成氮气会释放大量能量，所以高压下氮气发生聚合得到高聚氮是吸热反应，故D错误；
故选D。
6．C
【详解】A．步骤①中的反应为SiO2和焦炭在高温条件生成粗硅和CO，，故A错误；
B．二氧化硅是酸性氧化物，但其不溶于水也不能与水反应，故B错误；
C．步骤②,属于置换反应,③也属于置换反应，故C正确；
D．硅晶体中1mlSi与另外4mlSi形成Si-Si键，但是这个Si只占每个键的一半，所以1ml纯硅含有2mlSi-Si键，即28g纯硅中含有2mlSi-Si键，故D错误；
故答案为：C。
7．C
【详解】A．黑磷与石墨类似，也具有层状结构，单层黑磷叫黑磷烯，黑磷与石墨都属于混合型晶体，A项正确；
B．黑磷烯中P—P键的键长不完全相同，则黑磷区中P—P键能不完全相同，B项正确；
C．由图2可知，复合材料单层中，P原子与C原子之间的作用力为共价键，C项错误；
D．由图1可知，黑磷烯中最小的环为六元环，每个P原子被三个六元环共用，每个环平均含有P原子的个数为6×=2，D项正确；
答案选C。
8．C
【详解】A．二氧化硅中1个硅原子与4个氧原子形成4个硅氧键，则1ml二氧化硅中含有4ml硅氧键，故A错误；
B．氟化氢为只含有共价键的共价化合物，电子式为，故B错误；
C．由方程式可知，四氟化硅为熔沸点低的分子晶体，故C正确；
D．水分子为空间结构不对称的V形，属于极性分子，故D错误；
故选C。
9．B
【详解】A．金刚石为C原子通过共价键形成的空间网状结构，基本单元为正四面体，金刚石的结构可表示为：，故A正确；
B．Br原子最高能级为3p能级，3p能级上的电子云呈哑铃形，Br原子最高能级的电子云轮廓图：，故B错误；
C．用小球和小棍表示的模型为球棍模型，乙炔的球棍模型为，故C正确；
D．中S原子价层电子对个数为3+=4且含有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体形：，故D正确。
答案选B。
10．B
【分析】由W、X、Y、Z四种原子序数递增，W的最高正价为+2a且最高价氧化物对应的水化物为弱酸，推测W为第二周期C元素，则Z为Si元素，Y为Mg元素，由于X原子最外层电子数是Y原子最外层电子数的3倍，则X为O元素，从而得出W、X、Y、Z分别为C、O、Mg、Si，据此作答。
【详解】A．元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，硅酸的酸性小于碳酸，故最高价氧化物对应水化物的酸性：ZB．元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，因此简单气态氢化物的稳定性H2O>CH4>SiH4，B正确
C．由于MgO熔点过高，工业上一般电解熔点较低的熔融MgCl2制镁，C错误；
D．CO2为极性共价键形成的分子晶体，而SiO2属于极性共价键形成的共价晶体，两者晶体类型不同，D错误；
答案选B。
11．D
【详解】A．Si位于第三周期ⅣA族，属于p区，电负性Si＜C，所以SiC中Si元素的化合价为+4价，A正确；
B．根据原子守恒可知X为CO，CO与氧气反应生成的Y为CO2，CO2分子中中心C原子的价层电子对数为，有两个孤电子对，因此为sp杂化，B正确；
C．碳原子半径小于硅原子半径，则碳碳键键能大于碳硅键键能，导致金刚石熔点比SiC晶体熔点高，C正确；
D．Si为14号元素，位于第三周期ⅣA族，D错误；
故选D。
12．C
【详解】A．1个31P原子中含有15个质子，则3.1g31P即物质的量为0.1ml，含有的质子数为 1.5 NA，A正确；
B．白磷和黑磷分子中，每个P原子平均形成1.5个P-P键，则31g白磷与31g黑磷中含有的P-P键数目均为，B正确；
C．12.4g白磷物质的量为=0.1ml，与0.6mlH2在密闭容器中发生反应P4+6H24PH3，则充分反应生成的PH3分子数小于0.4 NA，C正确；
D．6.82g白磷为0.055ml，参加反应中，电子转移的数目为24×(5-0)e-=120e-，则0.055mlP4参加反应时转移的电子数为0.6NA，D不正确；
答案选C。
13．C
【详解】A．Ar是分子晶体，生铁是合金，不是金属晶体，故A错误；
B．AlCl3是分子晶体，石墨是混合晶体，故B错误；
C．CH3COONa是有醋酸根离子和钠离子组成的离子晶体，SiO2是由硅原子和氧原子组成的共价晶体，C60是分子晶体，Fe是金属阳离子和自由电子组成的金属晶体，故C正确；
D．玛瑙不是晶体，普通玻璃不是晶体，故D错误；
故答案选C。
14．D
【详解】A．以晶胞顶点的分子为例，这个晶胞中周围距离最近的分子有位于面心的3个分子，通过此顶点分子的晶胞有8个，而每个面心的分子被重复了2次，所以每个分子周围距离最近且相等的有=12个，的配位数为12，A错误；
B．该晶体由分子组成，属于分子晶体，B错误；
C．该晶体属于分子晶体，其硬度决定于分子间作用力，C错误；
D．1个晶胞中含有=4个分子，则含240个碳原子，D正确；
故选D。
15．D
【详解】A．C元素和元素均位于元素周期表区，A项正确；
B．每个晶胞中分子数目为=4，B项正确；
C．干冰属于分子晶体，C项正确；
D．由晶胞结构可知，每个分子周围紧邻等距的分子数为12，D项错误；
故选D。
16．(1)2
(2) H2O＋H2OH3O＋＋OH- 双氧水分子之间存在更多的氢键
(3)20
(4)b
【详解】（1）每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，而每个氢键为两个水分子共有，一个水分子只占到氢键的，故每个水分子形成的氢键数为=2， 1 ml冰中有2ml氢键。
（2）H2O电离生成的H＋与另一个H2O以配位键结合形成H3O＋，形成和氢氧根电子数相同的离子，故水分子电离方程式为：H2O＋H2OH3O＋＋OH-，在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是是双氧水分子间形成的氢键个数较多。
（3）
=20 kJ·ml-1。
（4）根据一水合氨的电离出铵根离子和氢氧根离子分析，一水合氨的结合方式为b。
17．(1) 混合型 二维网状
(2) 3 分子间作用力
(3) 2 3 2:3
(4) 4 大π 导电
(5) 分子间作用力 润滑
【详解】（1）石墨晶体是属于混合键型晶体，晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间，为二维网状结构。
（2）由图可知，层内每一个碳原子以共价键与另外3个碳原子结合，层间为分子间作用力。
（3）层内六边形结构中，每一个碳原子被三个六边形共用，每一个六边形中含有 个碳原子；碳碳键被两个碳原子共用，每一个六边形中含有个碳碳键，碳原子与碳碳键键数之比为2:3。
（4）碳原子的最外层电子数为4，每个碳原子有4个价电子，而每个碳原子仅用了3个价电子形成共价键，还有1个电子处于碳原子的2p轨道上。层内碳原子这些的2p轨道相互平行，相邻碳原子的p轨道相互重叠，形成大π键。这些p轨道中的电子可在整个层内运动，当施加外加电场时，可以沿电场方向运动，因而石墨具有导电性。
（5）由于石墨晶体层间是以分子间作用力相结合，在外力作用下，石墨晶体的层与层之间发生相对滑动，具有润滑性。
18．(1) A CD
(2)3
(3)BF3和BBr3都是分子晶体，BBr3的相对分子质量大于BF3，分子间作用力大于BF3
(4) V形 B
(5)A
【详解】（1）硼元素的原子序数为5，基态原子的电子排布式为1s22s22p1，轨道表示式为，激发态的轨道表示式为，硼原子失去1个电子相册B+的轨道表示式为，离子中2s轨道为稳定的全充满结构，较难再失去1个电子，激发态的轨道表示式为，激发态的能量高于基态，较易失去1个电子，所以失去1个电子需要吸收能量最多的是；电子由激发态跃迁回基态会释放能量形成发射光谱，则用光谱仪可捕捉到发射光谱的是和，故答案为：A；CD；
（2）磷元素的原子序数为15，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，则原子中自旋方向相反的电子数目相差3个，故答案为：3；
（3）三氟化硼和三溴化硼都是分子晶体，三溴化硼的相对分子质量大于三氟化硼，分子间作用力大于三氟化硼，所以熔沸点高于三氟化硼，故答案为：BF3和BBr3都是分子晶体，BBr3的相对分子质量大于BF3，分子间作用力大于BF3；
（4）离子中氟原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，则离子的空间构型为V形；离子中锑原子的价层电子对数为4，则锑原子的杂化方式为sp3杂化，故选B，故答案为：V形；B；
（5）由轨道表示式可知，①为基态铁原子、④为激发态铁原子、②为亚铁离子、③为铁离子；
A．同种元素，金属原子的原子半径大于阳离子的离子半径，阳离子的电荷数越大，离子半径越小，则微粒半径的大小顺序为①>②>③，故正确；
B．微粒的能量越低，越易得到电子，铁离子的3d轨道为稳定的半充满结构，能量最低，所以最易得到电子的微粒为铁离子，故错误；
C．铁离子的3d轨道上有电子，能继续失去电子形成高价态的铁元素，故错误；
故选A。
19．(1)杂化
(2) 1 D
(3)
(4) Y BC
【详解】（1）CH3OH分子中O形成了2个键、还有两对孤电子对，即价层电子对数为4，所以其杂化轨道类型为杂化；
（2）从图中可知：第1步的活化能更大，而活化能越大反应越慢，即第1步反应更慢，所以第1步是上述反应的决速步；
A．充入He(g)，使体系压强增大，但各反应物浓度未变，化学反应速率不变，故A错误；
B．从图中可知反应物能量更高，为放热反应，升高温度平衡左移，减小、化学反应速率增大，故B错误；
C．将从体系中分离出去，化学反应速率不会增大，故C错误；
D．再充入，平衡右移，增大，同时氢气浓度增大，化学反应速率增大，故D正确；
故答案为：D；
CO2位于顶点和面心，个数为，晶胞质量为，晶胞密度为
（3）据题中数据，列三段式：，气体总物质的量为2ml，平衡时体系的压强为P，求该反应的;
（4）CO2转化率不变的情况下，CH3OH的选择性下降，则CO的选择性必然上升，即曲线X表示CO的选择性、曲线Y表示CO2的转化率；
A．，减压平衡左移，CH3OH选择性降低，故A错误；
B．使用更合适的催化剂，对生成CH3OH的反应更有利，从而增大CH3OH选择性，故B正确；
C．原料气中掺入适量的CO，平衡逆向移动，增大CO2、H2浓度，平衡正向移动，从而增大CH3OH选择性，故C正确；
故答案为：BC。