【全优设计】2014年高中化学课时训练15原子晶体新人教版选修3

1、课时训练 15原子晶体1. 下列晶体中不属于原子晶体的是()A. 干冰B. 金刚砂C.金刚石D. 水晶答案:A2. 下 列晶体中 , 化学键种类相同, 晶体类型也相同的是()A.SO2 与 SiO2B.CO2 与 H2O2C.金刚石与HClD.CCl 4 与 SiC解析 : 题目中所给八种物质属分子晶体的是SO2、CO2、H2O2、HCl、CCl4, 属原子晶体的是SiO2、金刚石、 SiC, 只有 B 项符合。答案:B3. 下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是()A. 原子晶体硬度通常比分子晶体大B. 原子晶体的熔沸点较高C.分子晶体中有的水溶液能导电D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶

2、体解析 : 由于原子晶体中粒子间以共价键结合, 而分子晶体中分子间以分子间作用力结合, 故原子晶体比分子晶体的熔沸点高, 硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电 , 如 H2SO4、HCl。 D 选项中的干冰 (CO2) 是分子晶体 ,D 错。答案:D4. 碳化硅 (SiC) 晶体有类似金刚石的结构。其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较 , 正确的是 ()A. 熔点从高到低的顺序是 : 金刚石 >碳化硅 >晶体硅B. 熔点从高到低的顺序是: 金刚石 >晶体硅 >碳化硅C.三种晶体中的基本单元都是正四面体结构D.三种晶体都是原子晶体

3、且均为电的绝缘体解析 : 依题意 , 金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体, 且都应有类似金刚石的正四面体结构单元。因键长由长到短的顺序是Si Si>Si C>C C( 这可由原子半径来推断), 则键能为C C>Si C>Si Si, 所以破坏这些键时所需能量依次降低, 从而熔点依次降低。上述三种原1子晶体中晶体硅是半导体, 具有一定 的导电性。答案:AC5. 下列说法正确的是()A. 在含 4 mol Si O键的二氧化硅晶体中, 氧原子的数目为4NAB. 金刚石晶体中, 碳原子数与C C 键数之比为1 2C.30 g 二氧化硅晶体中含有0.5 NA个二氧化硅分子D.晶

4、体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体解析 : 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。答案:B6. 最近 , 美国 Lawr

5、eceLiremore国家实验室 (LLNL) 的 和 Cynn 成功地在高压下将 CO2转化为具有类似SiO2 结构的原子晶体, 下列关于 CO2的原子晶体说法正确的是()A.CO2 的原子晶体和分子晶体互为同素异形体B. 在一定条件下,CO2 原子晶体转化为分子晶体是物理变化C.CO2 的原子晶体和CO2 的分子晶体具有相同的物理性质D.在 CO2的原子晶体中, 每个 C原子周围结合4 个 O原子 , 每个 O原子与 2 个 C 原子相结合解析 : 同素异形体的研究对象是单质;CO2 的晶体类型的转变已生成了新物质, 故为化学变化;CO2 的不同晶体具有不同的物理性质 ;CO2 晶体类似于

6、 SiO2 晶体 , 属原子晶体 , 每个 C原子结合 4 个 O原子 , 每个 O原子结合 2 个 C原子。答案:D7. 下列各组物质中 , 熔点由高到低的是 ( ) A.H2O、 H2S、 H2SeB.GeH4、 SiH4、CH4C.CH4、 CH3CH3、 CH3CH2CH3D.晶体硅、碳化硅、金刚石解析 : A 项中的 H2O 分子之间能形成氢键,H 2O的熔点比另外两种高;H2S、 H2Se 中 H2Se 的相对2分子质量更大 , 分子间作用力大,H 2Se 的熔点比H2S 高,A 错误。 B 项中三种物质是组成和结构相似的分子晶体,GeH4、SiH 4、 CH4 相对分子质量依次减

7、小, 分子间作用力依次减小, 熔点依次降低 ,B 正确。 C 项也是组成和结构相似的分子晶体, 但相对分子质量依次增大, 因此熔点升高,C 错误。D 项是结构相似的原子晶体 , 键长 Si Si>Si C>CC, 键能 Si Si<Si C<C C,熔点依次升高 ,D 错误。答案:B8. 金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的原子晶体。在立方体中 , 若一碳原子位于立方体中心 , 则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上 ( 如下图中的小立方体 ) 。请问 , 图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少

8、, 它们分别位于大立方体的什么位置 ()A.12, 大立方体的12 条棱的中点B.8, 大立方体的8 个顶角C.6, 大立方体的6 个面的中心D.14, 大立方体的8 个顶角和6 个面的中心解析 : 与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻碳原子分别位于大立方体的12 条棱的中点 , 共12 个。如图所示:答案:A9. 某原子晶体A, 其空间结构中的一部分如图所示。A 与某物质B 反应生成C,其实质是在每个 AA 键中插入一个B 原子 , 则 C的化学式为 ()3A.ABB.A 5B4C.AB2D.A 2B5解析 : 由于处于中心的A 原子实际结合的 B 原子为× 4=2, 故 C 的化学

9、式为AB2( 如图 ) 。答案:C10. 科学家发现C60 分子由 60 个碳原子构成, 它的形状像足球( 图丙 ), 含有键 , 因此又叫足球烯。 1991 年科学家又发现一种碳的单质碳纳米管, 是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子( 图丁 ), 图甲、图乙分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。(1 ) 金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体, 它们在物理性质上存在较大的差异 , 其原因是。(2) 同条件下 , 足球烯、石墨分别和气体单质F2 反应时 , 化学性质活泼性的比较为足球烯比石墨( 填“活泼”“一样活泼”或“更不活泼” ), 理由是。

10、(3) 由图中石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中, 每个正六边形平均所占有的C 原子数与 C C键数之比为。(4) 在金刚石的网状结构中, 含有共价键形成的碳原子环, 其中最小的环上有个碳原子 ( 填数字 ), 每个碳原子上的任两个CC 键的夹角都是( 填角度 ) 。4(5) 燃氢汽车之所以尚未大面积推广, 除较经济的制氢方法尚未完全解决外, 还需解决 H2 的贮存问题 , 上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是。答案 : (1) 碳原子排列方式不同(2) 活泼足球烯含有键容易加成(3)2 3(4)6109°28'( 或 109.5 °)(5) 碳纳米管11.

11、金刚石和金刚砂 (SiC) 具有相似的晶体结构 , 在金刚砂的空间网状结构中 , 碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答下列问题。(1)金刚砂属于晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点。(2)在金刚砂的结构中, 一个硅原子周围结合个碳原子 , 键角是。(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环, 其中最小的环上有个硅原子。解析 : 根据题意可知金刚砂属于原子晶体, 由于 Si C键的键长大于C C键的键长 , 故 Si C键的键能小 , 金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。硅原子与碳原子交替以共价单键相结合, 且Si 、 C原子都形成四个单键, 故一个碳原子周围结合4 个硅原子 , 同时一个硅原子周围结合4

12、个碳原子。 由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列, 故键角为109°28' 。 类比金刚石中最小的原子环中有6 个碳 , 则在金刚砂中, 最小的环上应有3 个硅原子和3 个碳原子。答案 : (1) 原子低(2)4109°28'(3)312.X 、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R 是长周期元素。X原子的电子占据2 个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2 倍 ;Y 的基态原子有7 种不同运动状态的电子;Z 元素在地壳中含量最多 ;Q 是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全充满电子。请回答下列问题:( 答题时 ,X 、Y、 Z、 Q、 R

13、用所对应的元素符号表示)(1)R 的基态原子的电子排布式为。(2)X 、 Y、Z 三种元素第一电离能从大到小顺序为。(3) 已知 Y2Q2 分子存在如下所示的两种结构 ( 球棍模型 , 短线不一定代表单键 ):该分子中两个Y 原子之间的键型组合正确的是。5A. 仅 1 个 键B.1 个 键和 2 个 键C.1 个 键和 1 个 键D.仅 2 个 键该分子中Y 原子的杂化方式是。(4)X与 Y 元素可以形成一种超硬新材料, 其晶体部分结构如下图所示, 有关该晶体的说法正确的是。A. 该晶体属于分子晶体B. 此晶体的硬度比金刚石还大C.晶体的化学式是X3Y4D.晶体熔化时共价键被破坏, 没有克服范德华力和氢键解析 : 由题意可知X 为碳元素 ,Y 为氮元素 ,Z 为氧元素 ,Q 为氟元素 ,R 为 Cu 元素。(1)Cu 为 29 号元素 , 电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1 或 Ar3d 104s1。(2)C 、N、 O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(3) 由 N2F2 的两种结构可知 , 其结构式为和两个 N原子以双键形式成键, 存在 1 个 键和 1 个 键 ,C 项正确 ;N 原子以 sp2 杂化。(4) 观察图形可发现与C 原子相连的有4 个 N 原子 , 与 N 原子相连