分子晶体与共价晶体(B级能力练)(解析版)

第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体（限时：35分钟）一、选择题1．现在已能在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2原子晶体的说法中正确的是A．CO2的原子晶体中存在范德华力，每1molCO2原子晶体中含有2NAπ键B．在一定条件下，CO2原子晶体转化为CO2分子晶体是物理变化C．熔点：金刚石>原子晶体CO2D．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原子与两个C原子相结合【答案】D【详解】A．原子晶体中不存在分子间作用力，只存在共价键，CO2晶体转化为原子晶体后不存在π键，只存在σ键，A错误；B．两者的晶体类型不同，CO2原子晶体转化为CO2分子晶体时存在化学键的断裂和生成，属于化学变化，B错误；C．由于氧原子的半径小于碳原子的半径，故C—O键键长小于C—C键键长，故键能C—O强于C—C，故共价键强弱：C—O＞C—C，所以熔点应该是原子晶体CO2＞金刚石，C错误；D．由题意知CO2原子晶体与SiO2结构相似，每个C周围结合4个O，每个O周围结合2个C，D正确。故答案选D。2．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法不正确的是A．氮化硼晶体有较高的熔沸点B．该晶体具有良好的导电性C．该晶胞中含有4个B原子，4个N原子D．N原子周围等距且最近的N原子数为12【答案】B【详解】A．氮化硼晶体为原子晶体，原子晶体具有较高的熔沸点，A正确；B．该晶体结构中无自由移动的电子，不具有导电性，B错误；C．由图可知，该晶胞含4个N原子，B原子位于晶胞的顶点和面心上，故B原子的数量为8×+6×=4个，C正确；D．由晶胞示意图，1个N原子与4个B原子成键，1个B原子可以和3个N原子成键，这些N原子距中心N原子等距离且最近，总数为12个，D正确；答案选B。3．下列说法正确的是(代表阿伏加德罗常数的值)A．在含键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为B．碳化硅晶体中含有个碳化硅分子C．金刚石晶体中，碳原子数与键数目之比为1：2D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体【答案】C【详解】A．中含有键，所以在含键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为，故A错误；B．碳化硅晶体属于共价晶体，碳化硅晶体中没有分子，故B错误；C．金刚石晶体中，1个碳原子形成4个共价键，1个键含有2个C原子，所以碳原子数与键数之比为1：2，故C正确；D．晶体硅属于共价晶体，晶体氖是分子晶体，个D错误；选C。4．美国加州Livermore国家实验室物理学家Choong—Shik和他的同事们，在40Gpa的高压容器中，用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体可能具有的结构或性质是A．该晶体属于共价晶体 B．硬度与金刚石相近C．熔点较低 D．硬度较小【答案】A【分析】由题干信息可知，一定条件下可将二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体，故推测该晶体为共价晶体（或原子晶体），由此分析解题：【详解】A．由分析可知，该晶体属于共价晶体，A正确；B．由于其晶体结构与石英晶体即SiO2晶体相似，与金刚石不同，故硬度与石英晶体相近，B错误；C．由分析可知，该晶体为原子晶体(或共价晶体)，具有较高的熔点，C错误；D．由分析可知，该晶体为原子晶体(或共价晶体)，硬度较大，D错误；故答案为：A。5．氮化碳部分结构如图所示，其中氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是A．氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构C．氮化碳的化学式为其中氮显-3价，碳显+4价D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键结合形成的空间网状结构【答案】D【详解】A．N原子半径小于C原子，键长：键<C-C键，故键比键更稳定，故A正确；B．晶体中N、C原子间形成单键，1个N原子分别与3个C原子形成共用电子对，N原子最外层电子数为，1个C原子分别与4个N原子形成共用电子对，C原子最外层电子数为，故B正确；C．晶体结构图中虚线部分是晶体的基本结构单元，正方形顶点的C原子被4个正方形所共有，边上的C原子被2个正方形所共有，故实际含有的C原子数为，N原子数为4，化学式为，因为N元素的电负性比C元素的大，故N显负价(-3)，C显正价(+4)，故C正确；D．金刚石晶体中只含非极性键，晶体中只含极性键，故D错误；故选：D。6．下列说法中错误的是（）A．从CH4、NH、SO为正四面体结构，可推测PH、PO也为正四面体结构B．12g金刚石晶体中，平均含有2NAC—C键C．水的沸点比硫化氢的高，是因为H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键D．某气态团簇分子结构如图所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE【答案】D【详解】A．从CH4、NH、SO为正四面体结构，根据同族元素的性质和等电子原理可推测PH、PO也为正四面体结构，故A正确；B．金刚石是空间网状正四面体结构，一个碳原子与周围四个碳原子相连，两个碳原子形成一个共价键，因此1个碳原子有2个C—C键，12g金刚石即物质的量为1mol的晶体中，平均含有2NAC—C键，故B正确；C．H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键，因此水的沸点比硫化氢的高，故C正确；D．该气态团簇分子中含有4个E和4个F，因此其分子式为E4F4或F4E4，故D错误。综上所述，答案为D。7．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，其原因可能是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【答案】A【详解】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，选项A正确；B、碳、氮原子构成网状结构的晶体，碳氮键比金刚石中碳碳键更短，选项B错误；C、氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多，不是熔点高的原因，选项C错误；D、碳、氮单质的化学性质均不活泼，与最外层电子数有关，不是熔点高的原因，选项D错误；答案选A。8．硫和氮是两种常见的“明星元素”，其化合物是现代无机化学研究的最为活跃的领域之一.如图是已经合成的某硫氮化合物的分子结构，下列说法错误的是A．该物质的分子式为SN B．该物质的熔沸点较低C．该物质的分子中不含非极性键 D．N的电负性比S的电负性强【答案】AC【详解】A．由图可知，分子中含4个N原子、4个S原子，则该物质的分子式为S4N4，故A错误；B．该化合物为分子晶体，熔沸点较低，故B正确；C．分子中含有的S-S键为非极性键，故C错误；D．N的非金属性比S强，则N的电负性比S的电负性强，故D正确；故答案为AC。9．已知的熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是A．晶体中碳原子和硅原子均采用杂化B．硅单质的熔点高于2700℃C．距离硅原子最近的硅原子数为4D．若晶胞参数为，则该晶体的密度为【答案】BC【详解】A．SiC晶体中碳原子周围有4个硅原子，而硅原子有4个碳原子，均采用sp3杂化，A说法正确；B．共价键的键长越短，键能越大，则熔沸点越高，C-Si键键长比Si-Si键键长短，硅单质的熔点低于2700℃，B说法错误；C．距离硅原子最近其距离相等的硅原子数为12，C说法错误；D．若晶胞参数为apm，则该晶体的密度为=，D说法正确。答案为BC。二、非选择题10．I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。(1)在一个晶胞中，含有硼原子_______个，氮原子_______个。(2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是___cm，DE原子之间的距离是____cm。(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子为________。(4)氮化硼晶胞的俯视投影图是_______。(5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为_______g/cm3(用代数式表示)。II.在硅酸盐中，SiO四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。(6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为_______，化学式为_______。【答案】44b1:3或【分析】结合晶胞示意图、确定原子的相对位置关系、进行计算；用均摊法计算晶胞密度、硅酸盐的化学式；【详解】I(1)硼原子位于晶胞内，氮原子位于顶点和面心，则在一个晶胞中，含有硼原子4个，个。(2)己知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为N与B之间，最短距离为晶胞体对角线的，则是cm，DE原子即晶体中两个距离最近的B原子，二者之间的距离为晶胞的棱长的，即是cm。(3)己知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则由E原子的位置知，E的原子分数坐标为。(4)由晶胞示意图知，氮化硼晶胞的俯视投影图是b。(5)1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个，则晶胞的质量为，氮化硼晶胞参数为γcm，则晶胞体积为，晶胞密度即晶体的密度为。II(6)观察图可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，所以每个四面体中的硅原子数是1，氧原子数是，即Si与O的原子数之比为1:3；化学式为或。11．根据所学物质结构知识，回答下列问题：(1)氮元素是植物生长所需的元素，常见氮肥有铵盐(NH4+)、尿素()等，NH4+中H-N-H键角_______(填“＞”“＜”或“＝”)。中N-C-N键角。(2)硫元素和人类的生存与发展联系密切，在战国时期，我国的炼丹家们就开始了对硫单质及含硫化合物的研究应用。硫单质有多种同素异形体，其中一种单质分子(S8)的结构为，其熔点和沸点要比二氧化硫的高很多，主要原因为___________。气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为____形，实验测得三种氧化物的熔沸点如下，推测固态三氧化硫的分子式为____________。P4O10三氧化硫Cl2O7熔点613K289K182K沸点633K317K355K(3)在气体分析中，常用CuCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：2CuCl+2CO+2H2O=Cu2Cl2·2CO·2H2O；Cu2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，其结构如图所示：①H2O中氧原子的杂化方式为_____________；②该配合物中，CO作配体时配位原子是C而不是O的原因是______________。【答案】＜两者均为分子晶体且结构相似，S8相对分子质量比SO2大，范德华力强，所以S8的熔点和沸点较高平面三角S3O9或(SO3)3sp3电负性：C＜O，C对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对【分析】本题综合考查分子的空间构型，分子晶体的熔沸点的影响因素及其应用，杂化轨道的判断和等电子体原理的运用，总体难度不大。【详解】(1)由于与CH4互为等电子体，故中H-N-H键角为10928’，而中由于中心原子C原子上无孤电子对，故N-C-N键角为120，故答案为：<；(2)由于单质分子(S8)的结构为和二氧化硫均为分子晶体，故其熔点和沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力又主要取决于相对分子质量，因为S8的相对分子质量比二氧化硫大很多，决定了其熔沸点比二氧化硫的高很多，气态三氧化硫以单分子形式存在，由于SO3中心S原子无孤对电子，故采用sp2杂化，故其分子的立体构型为平面三角形，由表中可知，三氧化硫的熔点介于P4O10和Cl2O7，故说明其相对分子质量介于284与183之间，故固态三氧化硫的分子式为S3O9，故答案为：两者均为分子晶体且结构相似，S8相对分子质量比SO2大，范德华力强，所以S8的熔点和沸点较高；平面三角；S3O9或(SO3)3；(3)①由于H2O中心O有两对孤电子对，两个键，故氧原子的价层电子对数为4，故其的杂化方式为sp3，故答案为：sp3；②由于O的电负性大于C的电负性，导致C原子对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对与铜离子形成配位键，故答案为：电负性：C＜O，C对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对。12．已知：A、B、C、D、E、F六种元素核电荷数依次增大，属元素周期表中前四周期的元素。其中A原子核外有三个未成对电子；B和E可形成离子化合物B2E，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的；F原子核外最外层电子数与B相同，其余各层均充满。请根据以上信息，回答下列问题：⑴A、B、C、D的第一电离能由小到大的顺序为________（用元素符号表示）。⑵E与D的同族短周期元素可形成一种化合物X，X是常见的有机溶剂，X分子的空间构型是________。⑶F原子的核外电子排布式是____________，F的高价离子与A的简单氢化物形成的配离子的化学式为________。⑷A、F形成某种化合物的晶胞结构如图所示，则其化学式为________（黑色球表示F原子）。⑸A、C形成的化合物具有高沸点和高硬度，是一种新型无机非金属材料，其晶体中所含的化学键类型为________。【答案】Na＜Al＜Si＜N直线形1s22s22p63s23p63d104s1[Cu(NH3)4]2+Cu3N共价键【分析】已知：A、B、C、D、E