2024高中化学第三章晶体结构与性质第二节第2课时原子晶体课时作业含解析新人教版选修3

PAGE6-原子晶体A篇学问对点训练学问点一原子晶体及其物理性质1．有关原子晶体的叙述，错误的是()A．原子晶体中，原子不遵循紧密积累原则B．原子晶体中不存在独立的分子C．原子晶体的熔点和硬度较高D．原子晶体熔化时不破坏化学键答案D解析原子晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性，所以原子晶体中，原子不遵循紧密积累原则。原子晶体在熔化时破坏共价键。2．下列物质中，属于原子晶体的化合物是()A．水晶 B．晶体硅C．金刚石 D．干冰答案A解析晶体硅、金刚石属于单质，干冰属于分子晶体。3．下列关于金刚石的说法中，正确的是()A．晶体中存在独立的分子B．碳原子间以共价键相结合C．是硬度最大的物质D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应答案B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。在自然存在的物质中，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。4．下列物质熔点的比较正确的是()A．F2>Cl2>Br2 B．金刚石>P4>O2C．S>HBr>金刚石 D．I2>CH4>冰答案B解析A项中F2、Cl2、Br2均是组成和结构相像的分子晶体，由相对分子质量可知熔点：F2<Cl2<Br2，错误；晶体类型不同时，一般是原子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，在常温时P4为固体，O2为气体，所以B项正确；C项中金刚石的熔点最大，错误；D项中冰的熔点应大于CH4的熔点，错误。5．有下列几种晶体：A．水晶B．冰醋酸C．白磷D．金刚石E．晶体氩F．干冰(1)属于分子晶体的是__________(填字母，下同)，干脆由原子构成的分子晶体是______________。(2)属于原子晶体的化合物是__________。(3)干脆由原子构成的晶体是__________。(4)受热熔化时，化学键不发生改变的是__________，需克服共价键的是__________。(5)A、F的熔点由高到低的依次是________>________，其缘由是____________________________。答案(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCEFAD(5)AF水晶是原子晶体，干冰是分子晶体，原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只需克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多解析属于原子晶体的是金刚石和水晶；属于分子晶体的有氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体熔化需破坏化学键。学问点二典型原子晶体的结构分析6．下列关于SiO2晶体网状结构的叙述中正确的是()A．最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子B．最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2C．最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点答案C解析SiO2晶体中，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键，晶体中的硅氧四面体中Si处于中心、O处于4个顶点。最小的环是十二元环，环上有6个Si、6个O，Si、O原子数之比是1∶1。7．二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意8电子结构D．晶体中最小环上的原子数为8答案C解析ASiO2晶体中，1个硅原子与四周4个氧原子形成Si—O键，所以1molSiO2晶体中Si—O键为4mol×B晶体中1个硅原子与四周4个氧原子形成共价键，1个氧原子与四周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×C1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个硅原子共形成2对共用电子对，且有2对孤电子对，所以Si、O原子最外电子层都满意8电子结构√D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，其中有6个硅原子和6个氧原子×8．下列说法中正确的是()A．金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成B．Na2O2晶体中阴离子与阳离子数目之比为1∶1C．原子晶体中，金刚石硬度小于SiCD．水晶是由SiO2分子构成的晶体答案A解析金刚石中最小碳环为六元环；Na2O2晶体中阴离子与阳离子数之比为1∶2；原子半径Si>C，键长Si—C>C—C，键能C—C>Si—C，硬度金刚石>碳化硅；水晶是由Si和O原子构成的原子晶体。9．下列关于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．SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子答案C解析SiO2晶体是原子晶体，故不存在分子；60gSiO2晶体即1molSiO2，含有Si—O键数目为4mol；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。晶体中含有数目巨大的硅原子和氧原子，只是硅氧原子个数比为1∶2。10．C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)。(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为________。A．同分异构体 B．同素异形体C．同系物 D．同位素(2)固态时，C60属于________晶体(填“离子”“原子”或“分子”)，C60分子中含有双键的数目是________个。(3)硅晶体的结构跟金刚石相像，1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目是__________NA个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是__________。(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是__________。答案(1)B(2)分子30(3)26(4)2解析C60、金刚石、石墨都是由碳元素形成的不同单质，故属于同素异形体，C60晶体是由C60分子构成的，属分子晶体。在C60分子结构中，可先看作形成单键，若每个碳原子先形成三个单键，则最外层还有一个未成键电子，因此每两个碳之间还可以再形成一个共价键，所以C60中所含的双键数目为eq\f(60,2)＝30。一个Si原子可与其他四个Si原子形成4个Si—Si键，但形成一个Si—Si键须要2个硅原子，故平均一个Si可形成2个Si—Si键，在1mol晶体硅中含Si—Si键共2NA个。在晶体硅中，最小的环中含有6个硅原子，在每两个硅之间可插入一个氧，共可插入6个氧，故SiO2晶体中最小的环上有6个O原子。在石墨晶体中，每个C为3个正六边形共用，平均每个正六边形占有的碳原子数为eq\f(6,3)＝2。B篇综合提升训练11．下列晶体性质的比较中正确的是()A．熔点：金刚石>晶体硅>碳化硅B．沸点：HF>H2O>NH3C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4答案D解析A项中三种物质都是原子晶体，因原子半径r(C)<r(Si)，所以键长：C—C<C—Si<Si—Si，故键能：C—C>C—Si>Si—Si，键能越大，原子晶体的熔点越高，故熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅，A项错误；氟化氢、水、氨都是分子晶体，其沸点凹凸与分子间作用力大小有关，因为这三种物质分子之间都存在氢键，且H2O在常温下为液体，故水的沸点最高，NH3分子之间氢键最弱，氨的沸点最低，B项错误；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相像，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D项正确。12．依据下列性质推断，属于原子晶体的物质是()A．熔点2700℃，导电性好，延展性强B．无色晶体，熔点3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电D．熔点56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电答案B解析A项中延展性好，不是原子晶体的特征，因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有肯定的方向性，使原子晶体的质硬而脆，A项不正确；B项符合原子晶体的特征；C、D两项均不符合原子晶体的特征。所以应当选择B项。13．美国lawrencelivermore国家试验室(LLNL)的V·Lota·C·S·Y和H·Cynn胜利地在高压下将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()A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体B．在肯定的条件下，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和化学性质D．在CO2的原子晶体中，每一个C原子四周结合4个O原子，每一个O原子跟两个碳原子结合答案D解析A中，同分异构体是指分子式相同，结构不同的不同物质间的互称，而原子晶体的CO2不存在分子。CO2的原子晶体和分子晶体结构不同，则其物理性质和化学性质都有很大差异，当CO2由原子晶体转化为分子晶体时，必需破坏晶体中的共价键，所以是化学改变，B、C均错误。D中，结合SiO2晶体的结构，可推断D项正确。14．金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延长而得到的具有空间网状结构的原子晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它干脆相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子干脆相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置()A．12，大立方体的12条棱的中点B．8，大立方体的8个顶角C．6，大立方体的6个面的中心D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心答案A解析与小立方体顶角的四个碳原子干脆相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如下图所示。15．现有两组物质的熔点数据如表所示：A组B组金刚石：3550℃HF：－83℃晶体硅：1410℃HCl：－115℃晶体硼：2300℃HBr：－89℃二氧化硅：1710℃HI：－51℃依据表中数据回答下列问题。(1)A组属于__________晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是______________。(2)B组中HF熔点反常是由于__________________________。(3)B组晶体不行能具有的性质是__________。①硬度小②水溶液能导电③固体能导电④液体状态能导电答案(1)原子共价键(2)HF分子间能形成氢键，熔化时须要消耗的能量更多(3)③④解析A组熔点很高，是原子晶体，原子晶体熔化时破坏的是共价键；B组是分子晶体，且结构相像，一般是相对分子质量越大，熔点越高；HF的相对分子质量最小但熔点出现反常的缘由是HF分子间存在氢键，分子晶体在固态时和熔化状态时都不导电。16．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E<Q<T<X<Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)<I1(T)<I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充溢状态，且QTeq\o\al(＋,2)与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示详细元素，请用相应的元素符号)：(1)写出QTeq\o\al(＋,2)的电子式________________________________，基态Z原子的核外电子排布式为__________________。(2)Q的简洁氢化物极易溶于T的简洁氢化物，其主要缘由有__________________等两种。(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如图1，则甲的化学式为________。eq\o(\s\up7(),\s\do5(图1))eq\o(\s\up7(),\s\do5(图2))(4)化合物乙的晶胞如图2，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。①乙的晶体类型为________，其硬度超过金刚石的缘由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为________。答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2(2)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键(3)KO2(