高中化学人教版选修三课时作业3-2分子晶体与原子晶体

课时作业12分子晶体与原子晶体[练基础]1．美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A．该原子晶体中含有极性键B．该原子晶体易气化，可用作制冷材料C．该原子晶体有很高的熔沸点D．该原子晶体的硬度大，可用作耐磨材料2．下列关于金刚石的说法中，错误的是()A．晶体中不存在独立的分子B．碳原子间以共价键相结合C．是天然存在的硬度最大的物质D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应3．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是()A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量B．C—O键键能比Si—O键键能小C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体D．干冰易升华，二氧化硅不能4．二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示：关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的是()A．1molSiO2晶体中Si—O键为2molB．二氧化硅晶体的分子式是SiO2C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D．晶体中最小环上的原子数为85．下列晶体性质的比较中，错误的是()A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅B．沸点：NH3>PH3C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl46．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是()A．C60和金刚石B．晶体硅和水晶C．冰和干冰D．碘和金刚砂7．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是()A．熔点2700℃B．无色晶体，熔点3550℃C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃D．熔点－56.6℃8．关于SiO2晶体的叙述正确的是()A．60gSiO2晶体中含有NA个分子(NA表示阿伏加德罗常数的数值)B．60gSiO2晶体中，含有2NA个Si—O键C．SiO2晶体中与同一Si原子相连的4个O原子处于同一四面体的4个顶点D．SiO2晶体中，1个Si原子和2个O原子形成2个共价键[提素养]9．据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是()A．N60易溶于水B．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度C．N60的熔点高于N2D．N60的稳定性比N2强10．水分子间可通过氢键彼此结合而形成(H2O)n，在冰中n值为5，即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体，下图所示为(H2O)5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是()A．1mol冰中含有4mol氢键B．1mol冰中含有4×5mol氢键C．平均每个水分子只含有2个氢键D．平均每个水分子只含有eq\f(5,4)个氢键11．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、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是()A．碳、氮原子构成平面结构的晶体B．碳氮键键长比金刚石中的碳碳键键长更短C．氮原子电子数比碳原子电子数多D．碳、氮单质的化学性质均不活泼12．下表数据是对应物质的熔点：物质熔点/℃AlF31291AlCl3190BCl3－107NCl3－40(1)BCl3分子构型为平面三角形，则BCl3分子为________(填“极性”或“非极性”，下同)分子，其分子中的共价键类型为________键。(2)BF3的熔点比BCl3________(填“高”“低”或“无法确定”)；下列化学用语中，能正确表示BF3分子的是________(填编号)。(3)氯化铝是________(填“离子”或“共价”)化合物，AlCl3属于________(填“强”或“弱”)电解质，它的晶体类型为________，AlCl3________(填“难”或“易”)溶于苯和CCl4。设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是__________________________________。(4)AlCl3在177.8℃时升华，气态或熔融态以Al2Cl6形式存在，则可推知Al2Cl6在固态属于________晶体，Al2Cl6中________(填“存在”或“不存在”13．N与B、Al、Ga均可以形成晶体，回答下列问题。(1)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN。①基态B原子的电子排布式为________，B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________。②在BF3分子中，F—B—F的键角是______，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq\o\al(－,4)的立体构型为________。③立方氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为acm，立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。(2)C、N元素形成的新材料具有如下图所示结构，该晶体的化学式为________。该晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是________。(4)下图是氮化镓的晶胞模型：氮化镓中镓原子的杂化方式为________，氮原子的配位数为________。14．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acm，密度为bg·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acm，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)。课时作业12分子晶体与原子晶体1．解析：CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C=O键变为C—O键，但化学键依然为极性共价键，A项正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔沸点等性质也发生了变化。CO2原子晶体具有高硬度、高熔沸点等性质，不易气化，C、D项正确，B项错误。答案：B2．解析：金刚石是碳原子间以共价键结合形成的空间网状结构的原子晶体，不存在单个的分子。在天然存在的物质中，金刚石的硬度最大。在高温下金刚石可以与氧气反应生成二氧化碳。答案：D3．解析：干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为原子晶体，熔化时破坏化学键，所以熔点较高。答案：C4．解析：SiO2晶体中，1个硅原子与周围4个氧原子形成Si—O键，所以1molSiO2晶体中Si—O键为4mol，A错误；晶体中1个硅原子与周围4个氧原子形成共价键，1个氧原子与周围2个硅原子形成共价键，SiO2表示晶体中Si、O原子个数比为1:2，并不是分子式，B错误；1个硅原子分别与4个氧原子形成4对共用电子对，1个氧原子分别与2个硅原子形成2对共用电子对，所以Si、O原子最外电子层都满足8电子结构，C正确；晶体中最小环上硅与氧交替连接，SiO2晶体中最小环上的原子数为12，其中6个硅原子，6个氧原子，D错误。答案：C5．解析：A项，三种物质都是原子晶体，因为C的原子半径小于Si的原子半径，所以键长：C—C键<C—Si键<Si—Si键，故键能：C—C键>C—Si键>Si—Si键，键能越大，原子晶体的熔点越高，正确；B项，NH3和PH3都是分子晶体，但NH3分子间存在氢键，故NH3的沸点较高，正确；C项，二氧化硅是原子晶体，硬度较大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，错误；D项，卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，正确。答案：C6．解析：氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为原子晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。答案：B7．解析：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。答案：B8．解析：SiO2晶体为原子晶体，晶体中不存在单个分子，A不正确；1molSiO2晶体含有Si—O键4mol，B不正确；SiO2晶体中，与每个Si原子相连的4个O构成正四面体结构，O原子位于顶点，Si原子位于四面体的中心，C正确；SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D不正确。答案：C9．解析：C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小、熔沸点较低。分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此A、B项错误，C项正确；N2分子以N≡N结合，N60分子中只存在N—N，而N≡N比N—N牢固得多，所以D项错误。答案：C10．解析：由图可知，每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶角)形成四个氢键，因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的，所以每个水分子形成的氢键数为4×eq\f(1,2)＝2。答案：C11．解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知，该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体的结构是一种空间网状结构而不是平面结构，A错误；氮原子的半径比碳原子的半径小，二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的硬度应该比金刚石更高，B正确；原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，C、D错误。答案：B12．答案：(1)非极性极性(2)低bd(3)共价强分子晶体难在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合物(4)分子存在13．解析：(1)①B原子的原子序数为5，所以基态B原子的电子排布式为1s22s22p1；B和N都属于第二周期，同周期自左向右电负性逐渐增大，所以B和N相比，电负性较大的是N，B最外层有3个电子，所以化合价是＋3价。②依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)(3－3×1)＝0，所以BF3分子为平面三角形结构，F—B—F的键角是120°，杂化轨道类型为sp2；在BFeq\o\al(－,4)中中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)(3＋1－4×1)＝0，所以BFeq\o\al(－,4)的结构为正四面体。③金刚石晶胞是立方体，其中8个顶角为8个碳原子，6个面各有6个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示，所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8，因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N和4个B原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有4个N和4个B原子，其质量是eq\f(4×25,NA)g，立方体的体积是a3cm3，因此立方氮化硼的密度是eq\f(25×4,a3·NA)g·cm－3。(2)该晶胞中含C原子数＝8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,2)＝3，N原子数为4，故该晶体化学式为C3N4。由于C—N键键长比C—C键键长短，键能大，所以金刚石硬度比C3N4硬度小。(3)Al原子的配位数是指1个Al原子周围邻近的N原子个数，由图示可知，Al的配位数为4。(4)每个镓与4个N形成共价键，这四个N构成正四面体结构；每个N与4个Ga形成共价键，这四个Ga构成正四面体结构，所以氮化镓中镓原子的杂化方式为sp3杂化。氮原子的配位数为4。答案：(1)①1s22s22p1N＋3价②120°sp2正四面体形③44eq\f(4×25,a3·NA)(2)C3N4C3N4(3)4(4)sp3414．解析：(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，故Si采取sp3杂化，每个Si原子距最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,8)＝4个，硅原子位于晶胞内，SiC晶胞中硅原子数为4个，1个晶胞的质量为eq\f(160g·mol－1,NA)g，体积为a3cm3，