2024-2025学年高中化学第三章晶体结构与性质2-2原子晶体课时作业含解析新人教版选修3

PAGEPAGE7原子晶体一、选择题(每小题4分，共48分)1．下列说法正确的是(B)A．冰溶化时，分子中H—O键发生断裂B．原子晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高C．分子晶体中，共价键的键能越大，该晶体的熔、沸点就越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定解析：冰的溶化须要克服分子间作用力，该过程属于物理改变，H—O键没有断裂，A项错误；影响原子晶体熔、沸点的因素是键能，共价键的键长越短，键能越大，熔、沸点就越高，B项正确；影响分子晶体熔、沸点的因素一般是相对分子质量的大小，与共价键的键能无关，C项错误；分子的稳定性与分子间作用力无关，与共价键的键能有关，D项错误。2．干脆由原子构成的一组物质是(D)A．干冰、二氧化硅、金刚石B．氧化钠、金刚石、氯化氢C．碘、石墨、氯化钠 D．二氧化硅、金刚石、晶体硼解析：A项，干冰是由二氧化碳分子构成的，不是干脆由原子构成的，错误。B项，Na2O是由离子构成的，HCl是由分子构成的，错误。C项，I2为分子晶体，是由分子构成的，氯化钠是由离子构成的，错误。D项，二氧化硅、金刚石、晶体硼均为原子晶体，均干脆由原子构成，正确。3．有关晶体的下列说法中，正确的是(B)A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B．原子晶体中共价键越强，熔点越高C．冰熔化时分子中共价键发生断裂D．原子晶体中只存在极性共价键，不行能存在其他类型的化学键解析：分子间作用力的大小确定分子晶体的物理性质，而分子的稳定性则取决于化学键的强弱，故A项错误；冰熔化时克服分子间作用力和氢键，所以C项错误；D项，如晶体Si为原子晶体，存在非极性共价键，故D项错误。4．晶体AB型共价化合物，若原子最外层电子数之和为8，常是具有半导体性质的原子晶体。已知金刚石不导电而导热，锆石(ZrO2)不导电、不导热，却硬似钻石。近期发觉不良商贩用制耐热器的碳化硅制成假钻石，则识别它们的牢靠方法是(B)A．能在玻璃上刻划出痕迹的为金刚石B．很硬不导电而导热的是金刚石C．既可导电又可导热的是碳化硅D．不导电的为锆石解析：比玻璃硬度大的物质比较多，用刻划玻璃的方法不行靠，由题干知金刚石导热不导电，而锆石不导电也不导热，故选B。5.二氧化硅晶体是立体网状结构，其晶体模型如图所示。下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是(A)A．二氧化硅晶体最小环上含有12个原子B．每个硅原子为4个最小环所共有C．从晶体结构可知，1molSiO2拥有2molSi—O键D．SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的解析：二氧化硅晶体和金刚石晶体的结构类似，每个硅原子为6个最小环共有，B项错误；1个Si与4个O形成Si—O键，则1molSi拥有4molSi—O键，C项错误；SiO2晶体中只含极性共价键，不含非极性共价键，D项错误。6．氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种高强度透亮材料，下列叙述错误的是(B)A．AlON和SiO2所含化学键的类型相同B．电解熔融AlON可得到AlC．AlON中N元素的化合价为－1D．AlON和SiO2的晶体类型相同解析：AlON和SiO2均属于原子晶体，均只含有共价键，A、D项正确；AlON属于原子晶体，熔融时不导电，B项错误；AlON中O为－2价，Al为＋3价，所以N元素的化合价为－1，C项正确。7．下列推论正确的是(B)A．SiH4的沸点高于CH4，可推想PH3的沸点高于NH3B．NHeq\o\al(＋,4)为正四面体结构，可推想PHeq\o\al(＋,4)也为正四面体结构C．CO2晶体是分子晶体，可推想SiO2晶体也是分子晶体D．C2H6是碳链为直线形的非极性分子，可推想C3H8也是碳链为直线形的非极性分子解析：由于氨分子之间存在氢键，故其沸点比磷化氢的高；CO2是分子晶体，SiO2为原子晶体；丙烷的碳链不是直线形，而是锯齿形，且丙烷是极性分子。8．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(C)①SiO2和SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤解析：属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。解题时应留意化学键类型的推断。9．下列有关晶体结构的叙述正确的是(C)A．SiO2晶体中最小环上的原子个数为6B．在晶体中只要有阳离子就肯定有阴离子C．12g石墨烯(如图1)中含有六元环的个数为0.5×6.02×1023D．720gC60晶体中含有0.5×6.02×1023个晶胞(如图2)解析：A项，二氧化硅晶体结构中，每个硅原子结合4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子，最小环上有6个Si原子和6个O原子，所以共有12个原子，错误。B项，含有阳离子的晶体不肯定含有阴离子，错误。C项，12g石墨烯为1mol，石墨烯中平均每个六元环含有2个碳原子，则1mol石墨稀中含有六元环的个数为0.5×6.02×1023，正确。D项，C60为分子晶体，晶胞中含有C60的个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,720gC60晶体中含有6.02×1023个C60，所以720gC60晶体中含有0.25×6.02×1023个晶胞，错误。10．下列晶体性质的比较正确的是(A)A．熔点：金刚石>晶体硅>晶体锗>硫B．熔点：SiI4<SiBr4<SiCl4<SiF4C．沸点：H2S>H2O>HF>NH3D．硬度：金钢石>白磷>冰>水晶解析：A项，金刚石、晶体硅和晶体锗都是原子晶体，硫是分子晶体，且原子半径：C<Si<Ge，熔点：金刚石>晶体硅>晶体锗>硫；B项，SiI4、SiBr4、SiCl4和SiF4是组成和结构相像的分子晶体，相对分子质量：SiI4>SiBr4>SiCl4>SiF4，故熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4>SiF4；C项，H2O、HF和NH3都存在分子间氢键，H2O分子之间的氢键作用最强，NH3分子之间的氢键作用最弱，H2S分子之间只存在范德华力，故沸点：H2O>HF>NH3>H2S；D项，白磷和冰是分子晶体，硬度小，金刚石和水晶是原子晶体，硬度大。11．下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是(D)A．原子晶体的硬度通常比分子晶体大B．原子晶体的熔、沸点较高C．某些分子晶体的水溶液能导电D．金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体解析：A、B项，由于原子晶体中原子间以共价键结合，而分子晶体中分子与分子之间以分子间作用力结合，故原子晶体一般比分子晶体的熔、沸点高，硬度大。C项，某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项，干冰(CO2)是分子晶体。12．美国某国家试验室胜利地在高压条件下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体，下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是(D)A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体B．在肯定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理改变C．CO2的原子晶体和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原子四周结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合解析：A项，同分异构体是分子式相同、结构不同的不同分子，而CO2的原子晶体中不存在分子；B项，当CO2的原子晶体转化为分子晶体时，必需破坏晶体中的共价键，且有新化学键形成，所以是化学改变；C项，CO2的原子晶体和分子晶体结构不同，则其物理性质有很大差异；D项，结合SiO2晶体的结构，可推断D项正确。二、非选择题(共52分)13．(10分)单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答下列问题：金刚石晶体硅晶体硼熔点/℃>355014102573沸点/℃482723552823硬度107.09.5(1)晶体硼属于原子晶体，理由是晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，故晶体硼也为原子晶体。(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，每个顶点上各有1个B原子，则该结构单元由12个硼原子构成，其中B—B键的键角为60°。解析：(1)晶体硼属于原子晶体，因为晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，故晶体硼亦为原子晶体。(2)每个B原子被5个三角形所共有，所以每个三角形所含B原子数为3×eq\f(1,5)，该结构单元中有20个这样的三角形，所以B原子个数为eq\f(3,5)×20＝12。又因晶体硼中的三角形为正三角形，所以键角为60°。14．(12分)C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。(1)SiC的晶体结构与晶体硅相像，其中C原子的杂化方式为sp3，微粒间存在的作用力是共价键。SiC和晶体Si的熔、沸点凹凸依次是SiC>Si。(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相像，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键，试从原子半径大小的角度分析，其缘由是Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p－p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成π键。SiO2属于原子晶体，干冰属于分子晶体，所以熔点：干冰<(填“<”“＝”或“>”)SiO2。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、干冰四种晶体的构成微粒分别是原子、原子、原子、分子(填“原子”“分子”或“离子”)，熔化时克服的微粒间的作用力分别是共价键、共价键、共价键、分子间作用力。解析：(1)晶体硅中1个硅原子与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以其杂化方式是sp3，SiC的晶体结构与晶体硅相像，故C原子的杂化方式也是sp3；因为Si—C键的键长小于Si－Si键，所以熔、沸点：碳化硅>晶体硅。(2)SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，所以熔点：SiO2>干冰。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒均为原子，熔化时破坏共价键；干冰为分子晶体，由分子构成，CO2分子以分子间作用力相结合。15．(11分)四种短周期元素的性质或结构信息如表所示，请回答下列问题。元素ABCD性质或结构信息单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7单质曾被称为“银色的金子”，与锂形成的合金常用于制造航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2。单质和氧化物均为空间网状结构，具有很高的熔、沸点(1)A原子的最外层电子排布式为3s23p4，D原子核外共有14个电子。(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是H2S(填分子式)；分子较稳定的是HCl(填分子式)。(4)E、D同主族，均为短周期元素。它们的最高价氧化物晶体中熔点较高的是SiO2(填分子式)，缘由是CO2形成的晶体属于分子晶体，SiO2属于原子晶体。解析：单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2，能形成两种二元含氧酸的元素是硫，其最外层电子排布式为3s23p4。原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7，电子排布式应是1s22s22p63s23p5，则B是氯元素。单质能溶于强酸和强碱的是铝。原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，再结合D的其他信息，可知其电子排布式是1s22s22p63s23p2，为硅。16．(10分)张亭栋探讨小组受民间中医启发，发觉As2O3(俗称砒霜)对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是ⅤA族的元素，该族元素的化合物在探讨和生产中有很多重要用途。回答下列问题：(1)N、P、As的第一电离能由大到小的依次为N>P>As；As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)NH3的沸点比PH3高(填“高”或“低”)，缘由是NH3和PH3均为分子晶体，但NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力。(3)Na3AsO4中含有的化学键类型包括离子键、共价键；AsOeq\o\al(3－,4)的空间构型为正四面体形。(4)白磷(P4)晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图所示(小圆圈表示白磷分子)。已知晶胞的边长为acm，阿伏加德罗常数为NAmol－1，则该晶胞中含有的P原子的个数为16，该晶胞的密度为eq\f(496,a3NA)g·cm－3(用含NA、a的式子表示)。解析：(1)同主族元素从上到下第一电离能减小，所以N、P、As的第一电离能由大到小的依次为N>P>As；依据能量最低原则，As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。(2)NH3分子间存在较强的氢键作用，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，所以NH3的沸点比PH3高。(3)Na3AsO4是离子化合物，含有离子键，AsOeq\o\al(3－,4)中As与O之间是共价键，所以Na3AsO4中含有的化学键类型包括离子键、共价键；AsOeq