2025年高中化学第3章第2节 第2课时共价晶体与分子晶体分层作业鲁科版选择性必修2

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分层作业17　共价晶体与分子晶体A级必备知识基础练题组1.共价晶体1.碳化硅(SiC)常用于电炉的耐火材料。关于SiC说法正确的是(　　)A.熔点比金刚石高B.硬度比晶体硅小C.熔化时破坏共价键D.属于分子晶体2.下列关于二氧化硅晶体的说法中不正确的是(　　)A.1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键B.晶体中Si、O原子个数比为1∶2C.晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子稳定结构D.晶体中最小环上的原子数为123.有一种氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其晶胞如图所示。氮化硼晶胞的俯视投影图是(　　)4.(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为　　　　;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　　;若晶胞的边长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则金刚砂的密度表达式为　　　　　　　　。 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示,若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为　　　　　　　　　　(用代数式表示即可)cm。 题组2.分子晶体5.分子晶体在通常情况下不具有的性质是(　　)A.晶体微粒是分子B.固态或熔融态时均能导电C.晶体内微粒间以分子间作用力结合D.熔点和沸点一般低于共价晶体和离子晶体6.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是(　　)A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体B.冰中存在氢键,每个水分子周围有4个紧邻的水分子C.干冰比冰的熔点低,常压下易升华D.干冰中只存在范德华力不存在氢键7.硅与氢结合能形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等,与氯、溴结合生成SiCl4、SiBr4,SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4四种物质的沸点由高到低的顺序为(　　)A.SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4B.SiBr4、SiCl4、SiH4、Si2H6C.SiBr4、SiCl4、Si2H6、SiH4D.Si2H6、SiH4、SiCl4、SiBr48.(1)某石蕊分子结构如下图所示:请回答下列问题:①石蕊分子所含元素中,基态原子2p轨道有两个未成对电子的是　　　　　(填元素符号);由其中两种元素形成的物质空间结构为三角锥形的一价阳离子是　　　　(填离子符号)。 ②该石蕊易溶解于水,分析可能的原因是   　。 (2)已知:①Cu2+的核外电子排布式为　　　　　　　。 ②X难溶于水、易溶于有机溶剂,其晶体类型为　　　　　　　。 ③M中所含元素的电负性由大到小顺序为　　　　　　,X中N原子以　　　　轨道与O原子形成σ键。 ④上述反应中断裂和生成的化学键有　　　　　(填字母)。 a.离子键 b.配位键c.金属键 d.范德华力e.共价键(3)白磷(P4)是磷的一种单质,它属于分子晶体,其晶胞结构如下图。已知该晶体的密度为ρ g·cm-3,晶胞的边长为a cm,则阿伏加德罗常数为　　　(用含ρ、a的式子表示)mol-1。题组3.晶体的复杂性9.碳有多种同分异构体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.在石墨烯晶体中,每个正六元环拥有的共价键和碳原子数比例为3∶2B.石墨晶体中的碳原子全部是碳碳单键C.金刚石晶体中,碳原子采用sp3杂化D.石墨在水平层的导电性比竖直方向导电性好10.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可做高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下列关于这两种晶体的说法正确的是(　　)A.六方相氮化硼中氮原子为sp3杂化B.六方相氮化硼只含有σ键C.两种晶体均为分子晶体D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为三角形B级关键能力提升练以下选择题中,有1~2个选项符合题意。11.根据下表中对应物质的熔点,判断下列说法中错误的是(　　)A.铝的化合物的晶体中只有离子晶体B.表中只有BCl3和AlCl3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.熔融态的AlF3可以导电12.正硼酸(H3BO3)是一种层状结构白色晶体,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.正硼酸晶体属于分子晶体B.分子中硼原子最外层为8e-稳定结构C.H3BO3分子的稳定性与氢键有关D.含1 mol H3BO3的晶体中有6 mol氢键13.氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料,硬度是石英玻璃的4倍。一种制备AlON的反应为CO2+AlCl3+NH3AlON+CO+3HCl。下列说法正确的是(　　)A.CO2分子中σ键与π键数目之比为1∶1B.AlON为共价晶体C.NH3晶体采用紧密堆积原理D.AlON在熔融状态可以导电14.如图,C60是由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。科研人员用电子计算机模拟出类似C60的新物质N60,下列有关N60的叙述正确的是(　　)A.N60分子中含有σ键和π键B.N60属于共价晶体C.N60分子是非极性分子D.N60的熔点比C60的低15.我国的激光技术在世界上处于领先地位,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、氮原子结合成氮碳化合物薄膜,氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料,其中β-氮化碳的结构如图。下列有关氮化碳的说法错误的是(　　)A.氮化碳属于共价晶体B.氮化碳的化学式为C3N4C.碳、氮原子均采取sp3杂化D.1 mol氮化碳中含有4 mol N—C键16.碳元素的单质有多种形式,如图依次是C60、石墨和金刚石晶胞的结构图:回答下列问题:(1)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为　　　　　、　　　　。(2)C60属于　　　　　晶体,石墨属于　　　　　晶体。 (3)在金刚石晶体中,碳原子数与化学键数之比为　　　　　;在石墨晶体中,平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为　　　　　,该晶体中碳原子数与共价键数之比为　　　　　。(4)石墨晶体中,层内C—C键的键长为142 pm,而金刚石中C—C键的键长为154 pm。推测金刚石的熔点　　　　　(填“>”“碳化硅>晶体硅,故A、B、D均错误,C正确。2.A　解析 SiO2晶体中1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O键,故1molSiO2晶体含有Si—O键4mol,A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,硅原子与氧原子个数比为1∶2,B正确;在SiO2晶体中,硅原子和氧原子最外层都达到8电子稳定结构,C正确;SiO2晶体中,晶体中最小的环为6个硅原子和6个氧原子形成的12元环,D正确。3.B　解析 氮化硼晶体的结构与金刚石相似,从图示可知,氮原子位于晶胞顶点和面心上,硼原子处在体对角线的处,两个在离顶面较近的体对角线处,且在相对位置;另外两个在离底面较近的体对角线处,且在相对位置,而且上两个原子与下两个原子互相错开,即两个原子的连线呈交叉状。故氮化硼晶胞的俯视投影图是B。4.答案 (1)共价晶体　12　(2)解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;在SiC中,每个碳原子周围最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞边长为a×10-10cm,体积V=(a×10-10cm)3,ρ=。(2)类比图乙的晶体结构可知,一个晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×+6×+4=8,根据密度的计算公式可知,V=cm3=cm3,晶胞的边长a=cm,在晶胞中最近的两个Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的,即cm。5.B　解析 分子晶体的构成微粒是分子,A正确;分子晶体在固态或熔融态时均以分子存在,不存在自由移动的离子,因此均不能导电,B错误;分子晶体内微粒间以分子间作用力结合,C正确;晶体内微粒间以范德华力结合,作用力较弱,熔点和沸点一般低于共价晶体和离子晶体,D正确。6.A　解析 干冰是由分子密堆积形成的晶体,冰晶体中水分子间采取非紧密堆积的方式,A错误;冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子,B正确;干冰熔化只需克服范德华力,冰熔化需要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华,C正确;干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力,不存在氢键也不能形成氢键,D正确。7.C　解析 SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr44种晶体均为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,分子晶体的沸点越高,所以沸点:SiBr4>SiCl4>Si2H6>SiH4。8.答案 (1)①C、O　H3O+　②该石蕊分子中含有—OH和—NH2,均能与H2O分子间形成氢键;由结构知,该分子为极性分子,根据“相似相溶”原理,易溶于极性溶剂水(2)①1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)　②分子晶体③O>N>C>H　sp2杂化　④be(3)解析 (1)①2p轨道有两个未成对电子的原子价电子排布式为2s22p2、2s22p4,故为C和O。C和H形成C,H和O形成H3O+,N和H形成N,其中C为平面三角形,H3O+为三角锥形,N为正四面体形。②从与H2O分子间能否形成氢键及“相似相溶”原理两个角度解答。(2)②由X难溶于水、易溶于有机溶剂可知,其为分子晶体。③同周期由左向右,元素电负性增大,电负性:O>N>C,由H与非金属元素C形成的化合物中H表现出正价可推知,电负性:C>H;X中N原子形成3个σ键和1个π键,故N原子杂化类型为sp2杂化。④该反应中断裂苯环上连接的—OH中的O—H键及—OH中氢原子与氮原子之间的氢键(不是化学键),形成Cu←O、Cu←N配位键,故选be。(3)每个白磷晶胞中含有P4的个数为8×+6×=4,每个晶胞质量为4×,体积为a3cm3,故=ρg·cm-3,NA=mol-1。9.B　解析 石墨烯晶体中,最小的环为六元环,每个碳原子连接3个C—C化学键,每个C—C化学键为两个碳原子共用,则每个六元环拥有的共价键个数为6×=3,碳原子数为6×=2,个数比例为3∶2,A正确;石墨晶体中层与层之间为分子间作用力,单层上的碳原子除形成单键外,还形成大π键,B错误;金刚石晶体中,每个碳原子形成4个σ键,采用sp3杂化,C正确;石墨烯在水平层形成大π键,电子可以在水平层自由移动,层层之间为范德华力,D正确。10.D　解析 六方相氮化硼中氮原子为sp2杂化,A错误;六方相氮化硼中含有π键,B错误;立方相氮化硼是共价晶体,C错误;由六方相氮化硼的晶体结构可知,层内每个硼原子与相邻3个氮原子构成三角形,D正确。11.AB　解析 由表中熔点可知,AlCl3、BCl3、CO2熔点很低,属于分子晶体,故A、B错;SiO2是共价晶体,与CO2晶体类型不同,故C正确;由表中数据推测AlF3为离子晶体,熔融状态可以导电,故D正确。12.A　解析 根据题意,正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子,是分子晶体,故A正确;硼原子最外层只有3个电子,与氧原子形成3对共用电子对,因此B原子不是8e-稳定结构,故B错误;分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关,熔、沸点与氢键有关,故C错误;一个H3BO3分子对应着6个氢键,一个氢键对应着2个H3BO3分子,因此含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键,故D错误。13.AB　解析 CO2的结构式为OCO,每个双键中有1个σ键与1个π键,则CO2分子中σ键与π键数目之比为1∶1,A正确;氮氧化铝(AlON)硬度高,硬度是石英玻璃的4倍,则AlON为共价晶体,B正确;NH3分子间存在氢键,氢键具有方向性,氨晶体不能采用紧密堆积原理,C错误;AlON为共价晶体,在熔融状态不可以导电,D错误。14.C　解析 由于N原子最外层上有5个电子,其中3个成单电子,能够形成3个共价键,C60中每个C与周围的3个C形成共价键,即N60中也是每个N与周围的3个N形成共价键,则N60分子中没有双键,不含有π键,A错误;N60是由分子构成的晶体,属于分子晶体,B错误;N60分子是由非极性键(N—N)构成的对称分子,为非极性分子,C正确;分子晶体相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,所以N60的熔点比C60的高,D错误。15.D　解析 A项,根据题给信息,氮化碳是超硬新材料,符合共价晶体的典型物理性质,故A项正确;B项,晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元,正方形的顶点的原子占,边上的原子占,可得晶体的化学式为C3N4,故B项正确;C项,根据题图判断碳原子和氮原子的连接方式,碳、氮原子均采取sp3杂化,故C项正确;D项,1mol氮化碳中含有12molN—C键,故D项错误。16.答案 (1)sp3杂化　sp2杂化　(2)分子　混合型(3)1∶2　3　2∶3　(4)< 解析 (1)金刚石中碳原子与相邻四个碳原子形成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,形成平面六元环结构。(2)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体;石墨晶体有共价键、范德华力和类似金属键的作用力,所以石墨属于混合型晶体。(3)金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为4×=2,则碳原子数与化学键数之比为1∶2。石墨晶体中,平均每个最小的碳原子环所拥有的碳原子数和化学键数分别为6×=2和6×=3,每个碳原子平均拥有的共价键数为3×,则碳原子数与共价键数之比为2∶3。(4)石墨中的C—C键比金刚石中的C—C键键长短,键能大,故石墨的熔点高于金刚石的熔点。17.答案 (1)16∶1　3　(2)sp3　氢键(3)①固态SeO2发生聚合相对分子质量很大,范德华力大,熔点高　②b(4)LiCl属于离子晶体,晶体粒子间作用力为离子键,GaCl3为分子晶体,晶体粒子间的作用力为范德华力(5)解析 (1)硒元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,成对电子与成单电子的个数比为16∶1;同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大的趋势,但是As元素最外层处于半充满稳定状态,第一电离能大于Se,所以在同一周期中比硒的第一电离能大的元素有3种。(2)由于H2SO4中S的杂化方式为sp3,因此H2SeO4中Se的杂化方式也应为sp3;固体H2SeO4存在的作用力除范德华力、共价键外还有氢键。(3)②依据共价键饱和性可知,a为Se—O键,b为SeO键,b中含有π键,电子云重叠程度大,使得键长短。(5)结合二聚物和每个原子都满足8电子稳定结构的信息,可推测Ga的空轨道应该会与Cl的孤电子对成配位键。物质Na2ONaClAlF3AlCl3熔点/℃9208011 292190物质BCl3Al2O3CO2SiO2熔点/℃-1072 073-571 723