高中化 3.3 原子晶体与分子晶体规范训练 鲁科版选修3

第三节原子晶体与分子晶体(时间：30分钟)考查点一原子晶体及其物理特性1．熔化时，必须破坏非极性共价键的是 ()。A．冰 B．金刚石C．铁 D．二氧化硅解析熔化时必须破坏共价键的是原子晶体，非极性共价键常存在于非金属单质中。尽管二氧化硅也是原子晶体，但Si—O共价键是极性键。答案B2．氮化硅是一种新合成的超硬、耐磨、耐高温的材料。下列对氮化硅的叙述中，正确的是 ()。A．氮化硅是分子晶体B．氮化硅是原子晶体C．氮化硅是离子晶体D．氮化硅化学式为Si4N3解析从构成元素上看，氮化硅应该是共价化合物，共价化合物形成的晶体有两种可能——分子晶体和原子晶体，再由超硬、耐磨、耐高温等特点考虑，其应该属于原子晶体。从两种元素的常见价态看，氮化硅的化学式应为Si3N4。答案B考查点二原子晶体的结构特征3．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是 ()。A．6个120° B．5个108°C．4个109.5° D．6个109.5°答案D考查点三原子晶体熔点高低、硬度大小的比较方法4．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/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0分析表中的数据，判断下列叙述正确的是 ()。①构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②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③构成原子晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大④构成原子晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大A．①② B．③④ C．①③ D．②④解析原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。答案D5．通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/kJ·mol－1460360436431176347请回答下列问题：(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“＞”或“＜”)。SiC____________Si；SiCl4____________SiO2。(2)下图立方体中心的“●”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“●”表示出与之紧邻的硅原子。(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Si(s)＋4HCl(g)该反应的反应热ΔH＝________kJ·mol－1。解析(1)SiC和晶体Si皆为原子晶体，由于碳化硅晶体中的Si—C键的键能大于硅晶体中Si—Si键的键能，故SiC的熔点比Si高；SiCl4为分子晶体，SiO2为原子晶体，故SiCl4的熔点比SiO2低。(2)晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围，这4个硅原子位于四面体的四个顶点上，被包围的硅原子处于正四面体的中心。(3)根据题目所给反应式，需要断裂的旧化学键键能之和为4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1＝2312kJ·mol－1，形成的新化学键键能之和为4×431kJ·mol－1＋2×176kJ·mol－1＝2076kJ·mol－1，所以ΔH＝236kJ·mol－1。答案(1)＞＜(2)如下图(3)236考查点四分子晶体及其组成6．下列各组物质各自形成的晶体，均属于分子晶体的化合物的是 ()。A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2解析A中HD是单质不是化合物。C中SiO2是原子晶体，不是分子晶体。D中Na2S是离子晶体，不是分子晶体。答案B7．下列晶体中由原子直接构成的单质有 ()。A．硫 B．生铁C．金刚石 D．金属镁解析硫、金刚石、金属镁均为单质，但硫单质是由S8分子构成的，属于分子晶体；生铁是合金；金刚石是原子晶体，是由碳原子直接构成的单质；金属镁属于金属晶体，由金属阳离子和自由电子构成。答案C考查点五分子晶体的物理性质特点8．下列性质适合于分子晶体的是 ()。A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31℃，液态不导电，水溶液导电C．难溶于CS2，熔点1128℃，沸点4446℃D．熔点97.81℃，质软导电，密度0.97g·cm－3解析构成分子晶体的作用力弱决定了熔、沸点低，硬度小等性质。分子晶体液态都不导电，其水溶液有可能导电。答案B考查点六分子晶体熔点高低的比较方法9．下列有关分子晶体熔点的高低叙述中，正确的是 ()。A．Cl2＞I2B．SiCl4＞CCl4C．N2＞O2D．C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3解析A、B、C、D选项中均无氢键，且都为分子晶体，物质结构相似，相对分子质量大的熔点高，故A、C错误，B正确；D中相对分子质量相同的同分异构体，支链越多，熔点越低，故D错误。答案B考查点七不同类型晶体熔点高低比较方法10．下列化合物按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 ()。A．SiO2CsClCBr4CF4B．SiO2CsClCF4CBr4C．CsClSiO2CBr4CF4D．CF4CBr4CsClSiO2解析物质熔点的高低与晶体的类型有关，一般来说：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，即SiO2＞CsCl＞CBr4、CF4。当晶体的类型相同时，原子晶体与原子半径有关；离子晶体与离子的半径和离子所带的电荷数有关；分子晶体当组成和结构相似时，与相对分子质量的大小有关，一般来说，相对分子质量大的熔点高，即CBr4＞CF4。答案A11．Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，R与Q同族，Y和Z的离子与Ar原子的电子层结构相同且Y的原子序数小于Z。(1)Q的最高价氧化物，其固态属于____________晶体，俗名为____________。(2)R的氢化物分子的空间构型是____________；属于________分子(填“极性”或“非极性”)它与X形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式是____________。(3)X的常见氢化物的空间构型是____________；它的另一氢化物X2H4是一种火箭燃料的成分，其电子式是____________。(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是________________和________________；Q与Y形成的分子的电子式是____________，属于____________分子(填“极性”或“非极性”)。解析本题综合考查物质结构知识。根据题设条件可推知Q为C，R为Si，X为N，Y为S，Z为Cl。(1)C的最高价氧化物为CO2，固态时是分子晶体，其俗名为干冰。(2)Si的氢化物为SiH4，根据CH4的空间构型可知SiH4的空间构型为正四面体，SiH4分子中正负电荷重心重合，属于非极性分子。Si最外层有4个电子，N最外层有5个电子，它们形成化合物时，Si为＋4价，N为－3价，其化学式为Si3N4。(3)N的常见氢化物为NH3，其空间构型为三角锥形。根据N、H原子的成键原则，可得N2H4的结构简式为H2N—NH2，根据其结构简式可推写出其电子式。(4)C与S可形成CS2，根据CO2的结构可写出CS2的电子式并知其为非极性分子。C与Cl形成CCl4分子。答案(1)分子干冰(2)正四面体非极性Si3N4(3)三角锥形(4)CS2CCl4eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))··××C××··eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))非极性12．铜单质及其化合物在很多领域有重要用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外电子排布式为________。(2)右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为________。(3)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是________(填字母)。A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)Cu2O的熔点比Cu2S的________(填“高”或“低”)，请解释原因_________________________________________________________________。解析(1)电子排布为结构化学中的重点。特别是24号、29号等存在半满和全满状态的元素。Cu2＋应先写出Cu原子的电子排布，然后从外向内失去2个电子。(2)对O2－个数的计算，面上的按eq\f(1,2)算，顶点上按eq\f(1,8)算，棱上按eq\f(1,4)算，体心按1个算，可得O2－个数为：eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×2＋eq\f(1,4)×4＋1＝4(个)。(3)H2O中氧原子采用sp3杂化，SO42－中的氧不是。CuSO4应是离子晶体，不是分子晶体。(4)NH3中是N原子提供孤对电子，Cu2＋提供空轨道，形成配位键，而NF3中N