2024-2025学年新教材高中化学第三章晶体结构与性质2分子晶体与原子晶体课时评价含解析新人教版选择性必修第二册

PAGE10-分子晶体与原子晶体(40分钟70分)一、选择题(本题包括11小题,每小题4分,共44分)1.(2024·昆明高二检测)下列说法正确的是 ()A.分子晶体中肯定存在分子间作用力,不肯定存在共价键B.分子中含两个氢原子的酸肯定是二元酸C.含有共价键的晶体肯定是分子晶体D.元素的非金属性越强,其单质的活泼性肯定越强【解析】选A。稀有气体形成的分子晶体中不存在共价键,其晶体属于分子晶体肯定存在分子间作用力,A正确;能电离出2个氢离子的酸是二元酸,含有2个氢原子的不肯定是二元酸,如HCOOH属于一元酸,H2O不为酸,B错误;含有共价键的晶体不肯定是分子晶体,也可能是原子晶体或离子晶体,C错误;非金属性强的元素单质,性质不肯定很活泼,如N的非金属性强,但氮气性质稳定,D错误。2.(2024·太原高二检测)如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构,下列关于这些晶体的说法正确的是 ()A.冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力B.沸点:金刚石>干冰>冰C.冰晶体中的氧原子和金刚石中的碳原子均可形成四面体结构D.干冰晶体中每个CO2四周距离相等且最近的CO2有10个【解析】选C。冰晶体中还存在H—O共价键,A错误;金刚石是原子晶体,冰、干冰是分子晶体,所以金刚石的沸点最高,由于冰中存在氢键,故其沸点比干冰高,B错误;依据冰晶体和金刚石晶体的结构可知,冰晶体中1个O原子与邻近的4个O原子可形成四面体结构,金刚石中1个C原子与邻近的4个C原子可形成正四面体结构,C正确;每个CO2四周距离相等且最近的CO2有12个,D错误。3.(双选)(2024·衡水高二检测)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出现的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是()A.熔点从高到低的依次是:金刚石>碳化硅>晶体硅B.熔点从高到低的依次是: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且均为电的绝缘体【解析】选AC。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。因键长由长到短的依次是Si—Si>Si—C>C—C(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。上述三种原子晶体中晶体硅是半导体,具有肯定的导电性。4.(2024·武汉高二检测)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元,其中每个原子最外层均满意8电子稳定结构。下列有关说法正确的是 ()A.磷化硼的化学式为BP,其晶体属于分子晶体B.磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电C.磷化硼晶体中每个原子均参加形成4个共价键D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力【解析】选C。由磷化硼的晶胞结构可知,P位于顶点和面心,数目为×8+6×=4,B位于晶胞内,数目为4,故磷化硼的化学式为BP,磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,所以磷化硼晶体属于原子晶体,A项错误;磷化硼属于共价化合物,熔融状态下不能导电,B项错误;由磷化硼晶胞结构可知,磷化硼晶体中每个原子均参加形成4个共价键,C项正确;磷化硼晶体为原子晶体,熔化时需克服共价键,D项错误。5.(2024·衡阳高二检测)六氟化硫分子为正八面体构型(分子结构如图),难溶于水,在高温下仍有良好的绝缘性,在电器工业方面具有广泛用途。下列推想正确的是 ()A.SF6各原子均达8电子稳定结构B.SF6易燃烧生成SO2C.SF6分子是含有极性键的非极性分子D.SF6是原子晶体【解析】选C。依据结构可知,S原子最外层电子全都参加成键,则其原子最外层电子为12个,不是8电子稳定结构,A错误;SF6中S处于最高价态+6价,-1价的氟不能被O2氧化,故SF6不能在O2中燃烧,B错误;难溶于水,依据相像相溶原理可知,应当是非极性分子,C正确;SF6是分子晶体,D错误。6.(2024·重庆高二检测)下列各物质所形成的晶体中,属于分子晶体且分子内只含极性共价键的是 ()A.CO2B.O2C.NH4ClD.Ar【解析】选A。固体CO2(干冰)是分子晶体,分子内只有极性的碳氧共价键。O2、Ar都属于分子晶体,但O2中只有非极性共价键,Ar原子间没有共价键。NH4Cl由N和Cl-组成,是离子化合物,不属于分子晶体。7.(2024·滁州高二检测)下列能说明固态氨是分子晶体的事实是 ()A.氮原子不能形成阳离子B.铵根离子不能单独存在C.常温常压下,氨是气态物质D.氨极易溶于水【解析】选C。分子晶体的熔、沸点较低,故常温常压下氨呈气态,说明固态氨属于分子晶体。8.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,与石墨相像,具有层状结构,可作高温润滑剂。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。关于这两种晶体的说法,正确的是 ()A.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大B.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软C.两种晶体中存在的作用力均为共价键D.两种晶体均为分子晶体【解析】选B。立方相氮化硼只含有σ键,由于形成的是立体网状结构,所以硬度大,故A错误;六方相氮化硼层间以分子间作用力结合,作用力小,所以质地软,故B正确;六方相氮化硼层间存在分子间作用力,故C错误;两种晶体前者是混合晶体,后者是原子晶体,故D错误。9.(2024·宁波高二检测)下列各组物质的晶体中,化学键类型和晶体类型都相同的是 ()A.SO2和SiO2 B.CO2和H2OC.BN和HCl D.CCl4和KCl【解析】选B。A项中SO2和SiO2的化学键相同,都是极性共价键,但晶体类型不同,SO2晶体属于分子晶体,SiO2晶体属于原子晶体;B项,CO2和H2O中的化学键都是极性共价键,且都属于分子晶体;C项中BN和HCl的化学键相同,都为极性共价键,但晶体类型不同,BN晶体属于原子晶体,HCl晶体属于分子晶体;D项,CCl4和KCl中的化学键不同,CCl4中为极性共价键,KCl中为离子键,且晶体类型也不同,CCl4晶体属于分子晶体,KCl晶体属于离子晶体。10.(2024·洛阳高二检测)下列分子晶体的熔、沸点凹凸排序正确的是()A.Cl2>I2B.CCl4>SiCl4C.NH3>PH3D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3【解析】选C。卤族元素单质都是分子晶体,分子晶体熔沸点与其相对分子质量成正比,单质的相对分子质量随着原子序数增大而增大,所以熔沸点随着原子序数增大而增大,所以熔、沸点Cl2<I2,A错误;CCl4与SiCl4均为分子晶体,分子晶体熔沸点与其相对分子质量成正比,形成分子晶体的分子间作用力越大,熔沸点越高,所以熔、沸点CCl4<SiCl4,B错误;组成与分子结构相像的化合物中,存在氢键的化合物熔、沸点高,NH3中含有氢键,所以熔、沸点:NH3>PH3,C正确;含有相等碳原子数的烷烃,支链多的熔、沸点低,所以熔、沸点C(CH3)4<CH3CH2CH2CH2CH3,D错误。【补偿训练】(2024·扶余高二检测)在20世纪90年头末期,科学家发觉并证明碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初,科学家又发觉了管状碳分子和洋葱状碳分子,大大丰富了碳元素单质的家庭。下列有关说法错误的是 ()A.金刚石、C60、C70、管状碳和洋葱状碳都不能与H2发生加成反应B.已知C(石墨,s)C(金刚石,s)ΔH>0,则石墨比金刚石稳定C.C60晶体结构如图所示,每个C60分子四周与它最近且等距离的C60分子有12个D.熔点比较:C60<C70<C90<金刚石【解析】选A。C60的结构中存在碳碳双键,可与H2发生加成反应,A错误;石墨转化为金刚石为吸热反应,则石墨能量低,金刚石能量高,能量越高,越不稳定,所以石墨比金刚石稳定,B正确;以晶胞顶点上的C60为例,与之距离最近的分子在经过该点的面的面心上,所以这样的分子也有12个,C正确;C60、C70、C90为分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大,熔点越高,金刚石为原子晶体,在这四种物质中熔点最高,熔点比较:C60<C70<C90<金刚石,D正确。11.关于SiO2晶体的叙述中,正确的是 ()A.通常状况下,60gSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)B.60gSiO2晶体中,含有2NA个Si—O键C.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.因为硅和碳属于同一主族,所以SiO2晶体与CO2晶体类型相同【解析】选C。SiO2晶体是原子晶体,不存在分子,A错误;1molSiO2晶体存在4molSi—O键,所以60gSiO2晶体即1molSiO2晶体含有4molSi—O键,故B错误;晶体中一个硅原子和四个氧原子,形成四面体结构,四个氧原子处于同一四面体的四个顶点,C正确;SiO2晶体是原子晶体,CO2晶体是分子晶体,D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)12.(12分)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)中碳原子的杂化形式分别为_____________、________。

(3)C60属于________晶体。

(4)石墨晶体中,层内C—C键的键长为142pm,而金刚石中C—C键的键长为154pm。其缘由是金刚石中只存在碳碳间的________共价键,而石墨层内的碳碳之间不仅存在________共价键,还有________键。

【解析】(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们的组成相同,结构不同、性质不同,互称为同素异形体。(2)金刚石中一个碳原子与相邻四个碳原子形成4个共价单键(即碳原子实行sp3杂化方式),构成正四面体,石墨中的碳原子采纳sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六边形的平面层状结构。(3)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体。(4)在金刚石中只存在碳碳之间的σ键;石墨层内的碳碳之间不仅存在σ键,还存在π键。答案:(1)同素异形体(2)sp3sp2(3)分子(4)σσπ(或大π)13.(14分)(2024·合肥高二检测)(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原子四周最近的C原子数目为__________;若晶胞的边长为apm,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。GaN晶体与该硅晶体相像。则GaN晶体中,每个Ga原子与__________个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为__________。若该硅晶体的密度为ρg·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__________cm(用代数式表示即可)。

【解析】(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于原子晶体;每个碳原子四周最近的碳原子数目为3×4=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)依据物质的晶体结构可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的立体结构为正四面体。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×+6×+4=8,则依据晶胞的密度ρ=可知V===cm3,晶胞的边长a==cm,在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的,即×cm。答案:(1)原子晶体12(2)4正四面体×(20分钟30分)一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)14.(2024·南充高二检测)国外有人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N2,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,其缘由可能是 ()A.碳、氮原子构成网状结构的晶体B.碳氮键比金刚石中的碳碳键更长C.氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多D.碳、氮的单质化学性质均不活泼【解析】选A。由晶体的性质可知该晶体是原子晶体,C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要短,且形成网状结构,所以这种化合物比金刚石坚硬,A正确,B错误;氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多,不是比金刚石更硬的缘由,C错误;碳、氮单质的化学性质均不活泼,与最外层电子数有关,不是比金刚石更硬的缘由,D错误。15.(2024·包头高二检测)二氧化硅晶体是立体的网状结构,其结构如图所示。关于二氧化硅的下列说法中,不正确的是 ()A.晶体中Si、O原子个数比为1∶2B.晶体中最小原子环上的原子数为8C.晶体中最小原子环上的原子数为12D.晶体中Si、O原子最外层都满意8电子稳定结构【解析】选B。硅原子占有与其成键的每一个氧原子的1/2,完全占有的氧原子数为4×1/2=2,则晶体中Si、O原子个数比为1∶2,A项说法正确。视察结构示意图,可知晶体中最小原子环上的原子数为12,B项说法错误,C项说法正确。晶体中,每个Si原子形成四个共价键后达到了8电子稳定结构,每个氧原子形成2个共价键后达到了8电子稳定结构,D项说法正确。16.(2024·太原高二检测)干冰晶体是面心立方结构,如图所示,即每8个CO2构成立方体,且在6个面的中心又各占据1个CO2分子,在每个CO2四周距离a(其中a为立方体棱长)的CO2有 ()A.4个B.8个C.12个D.6个【解析】选C。如图在每个CO2四周距离a的CO2即为每个面心上的CO2分子,共有12个。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)17.(1)立方氮化硼可利用人工方法在高温高压条件下合成,其硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料,因此它与金刚石统称为超硬材料。BN的晶体结构与金刚石相像,其中B原子的杂化方式为____________________,微粒间存在的作用力是____________________。(2)用“>”“<”或“=”填写下列空格。①沸点:H2S______H2O

②酸性:H2SO4______H2SeO4

③原子的核外电子排布中,未成对电子数:24Cr____25Mn

④A、B元素的电子构型分别为ns2np3、ns2np4,第一电离能:A________B

(3)SiO2晶体结构片断如下图所示。SiO2晶体中:硅原子数目和Si—O键数目的比例为____________。

通常人们把拆开1mol某化学键所汲取的能量看成该化学键的键能。化学键Si—OSi—SiOO键能/kJ·mol-1460176498Si(s)+O2(g)SiO2(s),该