原子晶体分子晶体练习

1 高二化学原子晶体分子晶体练习 4 12 1 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 2 下列物质呈固态时 一定属于分子晶体的是 A 非金属单质 B 非金属氧化物 C 含氧酸 D 金属氧化物 3 下列关于 SiO2晶体的叙述中正确的是 A 通常状况下 60 g SiO2晶体中含有的分子数为 NA NA表示阿伏加德罗常数的值 B 60 g SiO2晶体中 含有 2NA个 Si O 键 C 该晶体中与同一硅原子相连的 4 个氧原子处于同一四面体的 4 个顶点 D SiO2晶体中含有 1 个硅原子和 2 个氧原子 4 根据表中给出物质的熔点数据 AlCl3沸点为 182 7 判断下列说法错误的是 晶体NaClMgOSiCl4AlCl3晶体硼 熔点 8012 800 701802 500 A MgO 中的离子键比 NaCl 中的离子键强 B SiCl4晶体是分子晶体 C AlCl3晶体是离子晶体 D 晶体硼是原子晶体 5 下列说法中正确的是 A C60汽化和 I2升华克服的作用力不相同 B 甲酸甲酯和乙酸的分子式相同 它们的熔点相近 C NaCl 和 HCl 溶于水时 破坏的化学键都是离子键 D 常温下 TiCl4是无色透明液体 熔点 23 2 沸点 136 2 所以 TiCl4属于分子晶体 6 BeCl2熔点较低 易升华 溶于醇和醚 其化学性质与 AlCl3相似 由此可推测 BeCl2 A 熔融态不导电 B 水溶液呈中性 C 熔点比 BeBr2高 D 不与 NaOH 溶液反应 2 7 关于氢键的下列说法中正确的是 A 每一个水分子内含有两个氢键 B 冰 水和水蒸气中都存在氢键 C 水结成冰体积膨胀与氢键有关 D H2O 是一种非常稳定的化合物 这是由氢键所致 8 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 9 已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料 且构成该晶体的微粒间只以单键结合 下列关于该晶体的说 法错误的是 A 氮化碳属于原子晶体 比金刚石中的硬度更大 B 该晶体中每个碳原子与 4 个氮原子相连 每个氮原子与 3 个碳原子相连 氮化碳的化学式为 C3N4 C 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构 D 该晶体与金刚石相似 都是原子间以非极性键形成空间网状结构 10 下表是某些原子晶体的熔点和硬度 原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗 熔点 3 3503 0002 6001 7131 4151 211 硬度109 597 576 0 分析表中的数据 判断下列叙述正确的是 构成原子晶体的原子种类越多 晶体的熔点越高 构成原子晶体的原子间的共价键键能越大 晶体的熔点越高 构成原子晶体的原子的半径越大 晶体 的硬度越大 构成原子晶体的原子的半径越小 晶体的硬度越大 A B C D 11 下列物质的熔 沸点顺序判断不正确的是 A Li Na K Rb B F2 Cl2 Br2碳化硅 晶体硅 D NaCl KCl7 W常温下为固体 加热变为紫红色蒸气 遇冷变为紫黑色固体 M熔点为 1 170 易溶于水 水溶液导电 N熔点为 97 81 质软 导电 密度为 0 97 g cm 3 16 硅及其化合物的用途非常广泛 根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题 1 基态硅原子的核外电子排布式为 2 单质硅存在与金刚石结构类似的晶体 其中原子与原子之间以 相结合 其晶胞中共有 8 个原子 其中在面心位置贡献 个原子 晶体硅中的键角约为 3 下表列有三种物质 晶体 的熔点 4 物质 SiO2SiCl4SiF4 熔点 1 710 70 4 90 2 简要解释熔点产生差异的原因 SiO2和 SiCl4 4 SiC 晶体结构与金刚石相似 如图所示 其硬度仅次于金刚石 具有较强的耐磨性能 其中 C 原子的杂 化方式为 微粒间存在的作用力是 每个 Si 原子周围距离最近的 C 原子为 个 每个 Si 原子周围距离最近的 Si 原子为 个 17 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 请回答下列问题 1 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 CH4熔化时需克服共价键 D 1 个 CH4晶胞中含有 8 个 CH4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 的晶体结 构如下图所示 水分子的空间构型是 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 水分子能与 H 形成配位键 其原因是在氧原子上有 应用价电子对互斥理论推测 H3O 的形状为 上述冰晶体中每个水分子与周围 个水分子以氢键结合 该晶体中 1 mol 水 形成 mol 氢键 5 实验测得冰中氢键的作用能为 18 5 kJ mol 1 而冰的熔化热为 5 0 kJ mol 1 这说明 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞 其晶胞结构如图 其中空心球所示原子位于立方体的顶点 或面心 实心球所示原子位于立方体内 类似 每个冰晶胞平均占有 个水分子 冰晶胞与金刚石晶 胞微粒排列方式相似的原因是 18 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 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 中碳原子的杂化方式分别为 3 C60属于 晶体 石墨属于 晶体 4 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 5 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 其原因是金刚石中 只存在 C C 间的 共价键 而石墨层内的 C C 间不仅存在 共价键 还有 键 推测金刚石的熔点 填 或 石墨的熔点 6 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 NA为阿伏加德罗 常数的值 7 金刚石晶胞含有 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 6 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 19 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似 碳化硅硬度仅次于金刚石 立方氮化硼硬度与金刚石相当 其晶胞结构如图所示 请回答下列问题 1 碳化硅晶体中 硅原子杂化类型为 每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有 个 设 晶胞边长为 a cm 密度为 b g cm 3 则阿伏加德罗常数可表示为 用含 a b 的式子表示 2 立方氮化硼晶胞中有 个硼原子 个氮原子 硼原子的杂化类型为 若晶胞的 边长为 a cm 则立方氮化硼的密度表达式为 g cm 3 设 NA为阿伏加德罗常数的值 1 答案 B 2 答案 C 解析 非金属单质中的金刚石 非金属氧化物中的 SiO2均为原子晶体 金属氧化物通常为离子化合物 属 离子晶体 故 C 项正确 3 答案 C 解析 60 g SiO2晶体即 1 mol SiO2 晶体中含有 Si O 键数目为 4 mol 每个硅原子 氧原子分别含有 4 个 2 个未成对电子 各拿出一个单电子形成 Si O 共价键 含 4NA个 Si O 键 SiO2晶体中含有无数的硅原 子和氧原子 只是硅 氧原子个数比为 1 2 在 SiO2晶体中 每个硅原子和与其相邻且最近的 4 个氧原 子形成正四面体结构 硅原子处于该正四面体的中心 而 4 个氧原子处于该正四面体的 4 个顶点上 7 4 答案 C 解析 根据表中各物质的熔点判断晶体类型 NaCl 和 MgO 是离子化合物 形成离子晶体 故熔 沸点越 高 说明晶格能越大 离子键越强 A 项正确 SiCl4是共价化合物 熔 沸点较低 为分子晶体 硼为非 金属单质 熔 沸点很高 是原子晶体 B D 项正确 AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物 但其晶体熔 沸点较低 应属于分子晶体 5 答案 D 解析 C60 I2均为分子晶体 汽化或升华时均克服范德华力 B 中乙酸分子可形成氢键 其熔 沸点比甲 酸甲酯高 6 答案 A 解析 由题知 BeCl2熔点较低 易升华 溶于醇和醚 应属于分子晶体 所以熔融态不导电 对于组成相 似的分子晶体 相对分子质量越大 范德华力越大 其熔 沸点越高 因此 BeCl2的熔点比 BeBr2的低 BeCl2的化学性质与 AlCl3相似 根据 AlCl3能和 NaOH 溶液反应 则 BeCl2也可与 NaOH 溶液反应 AlCl3水溶液中由于铝离子水解而呈酸性 推知 BeCl2也具有此性质 7 答案 C 解析 A 项中水中的氢键存在于分子之间而不是存在于分子内部 错误 B 项中气态的水中不存在氢键 错误 C 项中水结成冰时 水分子大范围以氢键互相连接 形成疏松的晶体 造成体积膨胀 密度减小 正确 D 项中水的稳定性强是由于 O H 键的键能大 与氢键没关系 错误 8 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 在硼酸 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 9 答案 D 解析 氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成 因此该晶体应为原子晶体 又因为 C C 键键长大于 C N 键键长 故 C N 键的键能大于 C C 键 硬度更大的是氮化碳 A 项正确 每个 C 原子与 4 个 N 原子形成共价单键 每个 N 原子与 3 个 C 原子形成共价单键 C 原子和 N 原子的最外层都达到 8 电子稳 定结构 所以氮化碳的化学式为 C3N4 N 的非金属性大于 C 的非金属性 氮化碳中 C 显 4 价 N 显 3 价 B 和 C 均正确 氮化碳晶体原子间以 N C 极性键形成空间网状结构 D 项错误 10 答案 D 11 答案 D 8 解析 晶体熔 沸点高低取决于结构微粒间作用力的大小 即金属键 共价键 离子键 分子间作用力的 大小 离子晶体的熔 沸点与离子半径和离子所带电荷数有关 电荷数相同时 离子半径越小 晶体的熔 沸点越高 12 答案 B 解析 本题考查的是各类晶体的物理性质特征 A 项符合金属晶体的特征 B 项符合原子晶体的特征 C 项符合离子晶体的特征 D 项符合分子晶体的特征 13 答案 C 解析 A 项 例如金刚石由碳原子组成 B 项 例如 I2由 I2分子组成 D 项 例如金属 Cu 由 Cu2 和自由 电子组成 C 项中阴离子只能存在于离子化合物中 14 答案 B 解析 在二氧化硅晶体中 每个硅原子形成 4 个 Si O 键 故含有 4 mol Si O 键的二氧化硅晶体的物质 的量为 1 mol 即含有 2NA个氧原子 A 项错误 金刚石中每个碳原子均与另外 4 个碳原子形成共价键 且每两个碳原子形成一个 C C 键 故 1 mol 碳原子构成的金刚石中共有 2 mol C C 键 因此碳原子数与 C C 键数之比为 1 2 B 项正确 二氧化硅晶体中不存在分子 C 项错误 氖晶体是由单原子分子靠分 子间作用力结合在一起形成的 属于分子晶体 D 项错误 15 答案 X Y Z W 解析 分子晶体熔 沸点一般比较低 硬度较小 固态不导电 M 的熔点高 肯定不是分子晶体 N 是金 属钠的性质 X Y Z W 均为分子晶体 规律总结 分子晶体具有熔 沸点较低 硬度较小 固态 熔融态不导电等物理特性 所有在常温下呈气 态的物质 常温下呈液态的物质 除汞外 易升华的固体物质都属于分子晶体 16 答案 1 1s22s22p63s23p2 2 共价键 3 109 5 3 SiO2是原子晶体 微粒间作用力为共价键 SiCl4是分子晶体 微粒间作用力为范德华力 故 SiO2熔点 高于 SiCl4 4 sp3 共价键 4 12 解析 1 硅为第 3 周期 A 族元素 基态硅原子价电子排布式为 3s23p2 故其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2 2 金刚石中碳原子采取 sp3杂化 C C C 之间的夹角为 109 5 金刚石晶胞内部有 4 个碳原子 每个顶 点和面心各有 1 个碳原子 故金刚石晶胞中含碳原子个数为 4 8 6 8 个 晶体硅与金刚石结构 1 8 1 2 相似 故 Si 与 Si 原子之间以共价键相结合 Si Si Si 之间夹角为 109 5 且晶胞中有 8 个硅原子 其中 9 在面心位置贡献的硅原子有 6 3 个 1 2 3 SiO2与 SiCl4晶体类型不同 前者为原子晶体 原子之间以共价键结合 共价键作用力强 后者为分子 晶体 分子之间以范德华力结合 范德华力较弱 所以 SiO2熔点高于 SiCl4 4 碳化硅晶体中 每个碳原子和硅原子都采取 sp3杂化 与 4 个硅原子形成 4 个共价键 每个硅原子周围 距离最近的碳原子有 4 个 碳化硅晶胞中 若硅原子位于面心和顶点 则碳原子位于内部 故知每个硅原 子周围距离最近的硅原子有 12 个 17 答案 1 B 2 V 孤对电子 三角锥形 4 2 冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键 液态水中仍存在氢键 8 水中的 O 原子和金刚石中的 C 原子都为 sp3杂化 每个水分子可与相邻的 4 个水分子形成氢键 且氢键和共价键都具有方向性和饱和性 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 因此每个都被共用 2 次 故与 1 个甲烷分子紧邻的甲烷分子有 3 8 12 个 甲烷晶胞属于面心 1 2 立方晶胞 该晶胞中甲烷分子的个数为 8 6 4 个 1 8 1 2 2 水分子中 O 原子的价电子对数 4 孤电子对数为 2 所以水分子为 V 形分子 H2O 分子能与 6 2 2 H 形成配位键 其原因是在 O 原子上有孤对电子 H 有空轨道 H3O 价电子对数 4 含有 1 6 3 1 2 对孤对电子 故 H3O 为三角锥形 观察图示晶体结构可知 该水分子与周围 4 个水分子以氢键结合 每 2 个水分子间形成 1 个氢键 故 1 mol 水可形成 4 mol 0 5 2 mol 氢键 冰中氢键的作用能为 18 5 kJ mol 1 而冰熔化热为 5 0 kJ mol 1 说明冰熔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 每个冰晶胞平均含有水分子数为 4 6 8 8 H2O 分子中的 O 原子中形成 2 个 键 1 2 1 8 并含有 2 个孤对电子 金刚石中每个 C 原子含有 4 个 键且没有孤对电子 所以水中的 O 和金刚石中的 C 都是 sp3杂化 且水分子间的氢键具有方向性 每个水分子只可以与相邻的 4 个水分子形成氢键 导致 冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似 18 答案 1 同素异形体 2 sp3杂化 sp2杂化 3 分子 混合键型 4 1 2 3 2 3 5 或大 10 或 p p 6 7 8 2 880 NA 3 8 8 4 3 r3 a3 3 16 解析 1 金刚石 石墨 C60 碳纳米管等都是碳元素的单质形成的 它们的组成相同 结构不同 性质 不同 互为同素异形体 2 金刚石中碳原子与四个碳原子形成 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 3 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 金属键和范德华力 所以石墨属于混 合键型晶体 4 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 1 2 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 其比值为 1 3 1 2 2 3 5 在金刚石中只存在 C C 间的 键 石墨的层内 C C 间不仅存在 键 还存在 键 石墨中的 C C