2020-2021高中化學三3.2分子晶體與原子晶體含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年高中化學人教版選修三課時作業(yè)：3.2分子晶體與原子晶體含解析課時作業(yè)12分子晶體與原子晶體[練基礎]1．美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了原子晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是（）A．該原子晶體中含有極性鍵B．該原子晶體易氣化，可用作制冷材料C．該原子晶體有很高的熔沸點D．該原子晶體的硬度大，可用作耐磨材料2．下列關于金剛石的說法中，錯誤的是(）A．晶體中不存在獨立的分子B．碳原子間以共價鍵相結合C．是天然存在的硬度最大的物質(zhì)D．化學性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下也不與氧氣發(fā)生反應3．干冰和二氧化硅晶體同屬第ⅣA族元素的最高價氧化物，它們的熔、沸點差別很大的原因是(）A．二氧化硅的相對分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對分子質(zhì)量B．C—O鍵鍵能比Si—O鍵鍵能小C．干冰為分子晶體，二氧化硅為原子晶體D．干冰易升華，二氧化硅不能4．二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結構，如圖所示:關于二氧化硅晶體的下列說法中，正確的是()A．1molSiO2晶體中Si—O鍵為2molB．二氧化硅晶體的分子式是SiO2C．晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結構D．晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為85．下列晶體性質(zhì)的比較中，錯誤的是（)A．熔點:金剛石〉碳化硅>晶體硅B．沸點：NH3>PH3C．硬度:白磷〉冰〉二氧化硅D．熔點：SiI4〉SiBr4>SiCl46．氮化硼是一種新合成的結構材料,它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，下列各組物質(zhì)熔化時所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時所克服的粒子間作用力相同的是()A．C60和金剛石B．晶體硅和水晶C．冰和干冰D．碘和金剛砂7．根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于原子晶體的物質(zhì)是()A．熔點2700℃，導電性好，延展性強B．無色晶體，熔點3550℃，不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C．無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電D．熔點－56.6℃,微溶于水,硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電8．關于SiO2晶體的敘述正確的是()A．60gSiO2晶體中含有NA個分子（NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值）B．60gSiO2晶體中,含有2NA個Si—O鍵C．SiO2晶體中與同一Si原子相連的4個O原子處于同一四面體的4個頂點D．SiO2晶體中,1個Si原子和2個O原子形成2個共價鍵[提素養(yǎng)]9．據(jù)報道，科研人員應用電子計算機模擬出來類似C60的物質(zhì)N60，試推測下列有關N60的說法正確的是（)A．N60易溶于水B．N60是一種分子晶體，有較高的熔點和硬度C．N60的熔點高于N2D．N60的穩(wěn)定性比N2強10．水分子間可通過氫鍵彼此結合而形成（H2O)n,在冰中n值為5，即每個水分子被其他4個水分子包圍形成變形四面體，下圖所示為(H2O）5單元，由無限個這樣的四面體通過氫鍵構成一個龐大的分子晶體，即冰。下列有關敘述正確的是（)A．1mol冰中含有4mol氫鍵B．1mol冰中含有4×5mol氫鍵C．平均每個水分子只含有2個氫鍵D．平均每個水分子只含有eq\f(5，4)個氫鍵11．科學家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射氮氣,此時碳、氮原子結合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱,這種化合物可能比金剛石更堅硬。其原因可能是(）A．碳、氮原子構成平面結構的晶體B．碳氮鍵鍵長比金剛石中的碳碳鍵鍵長更短C．氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多D．碳、氮單質(zhì)的化學性質(zhì)均不活潑12．下表數(shù)據(jù)是對應物質(zhì)的熔點:物質(zhì)熔點/℃AlF31291AlCl3190BCl3－107NCl3－40（1）BCl3分子構型為平面三角形，則BCl3分子為________(填“極性”或“非極性”,下同)分子，其分子中的共價鍵類型為________鍵。（2）BF3的熔點比BCl3________（填“高”“低”或“無法確定”)；下列化學用語中，能正確表示BF3分子的是________（填編號）。（3)氯化鋁是________（填“離子”或“共價”)化合物，AlCl3屬于________(填“強”或“弱”）電解質(zhì),它的晶體類型為________,AlCl3________(填“難"或“易”)溶于苯和CCl4。設計一個可靠的實驗，判斷氯化鋁是離子化合物還是共價化合物.你設計的實驗是__________________________________。(4)AlCl3在177.8℃時升華，氣態(tài)或熔融態(tài)以Al2Cl6形式存在，則可推知Al2Cl6在固態(tài)屬于________晶體，Al2Cl6中________（填“存在”或“不存在”)配位鍵.13．N與B、Al、Ga均可以形成晶體，回答下列問題。（1）氮化硼（BN）是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物,經(jīng)過一系列反應可以得到BF3和BN。①基態(tài)B原子的電子排布式為________，B和N相比,電負性較大的是________，BN中B元素的化合價為________.②在BF3分子中，F(xiàn)-B-F的鍵角是______，B原子的雜化軌道類型為________，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BFeq\o\al(－,4)的立體構型為________。③立方氮化硼結構與金剛石相似,硬度與金剛石相當,晶胞邊長為acm，立方氮化硼晶胞中含有________個氮原子、________個硼原子,立方氮化硼的密度是________g·cm－3（只要求列算式，不必計算出數(shù)值.阿伏加德羅常數(shù)為NA）。（2）C、N元素形成的新材料具有如下圖所示結構,該晶體的化學式為________。該晶體硬度將超過目前世界上最硬的金剛石，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)Al2O3在一定條件下可制得AlN，其晶體結構如圖所示,該晶體中Al的配位數(shù)是________。(4)下圖是氮化鎵的晶胞模型：氮化鎵中鎵原子的雜化方式為________，氮原子的配位數(shù)為________。14．碳化硅和立方氮化硼的結構與金剛石類似，碳化硅硬度僅次于金剛石，立方氮化硼硬度與金剛石相當,其晶胞結構如圖所示。請回答下列問題:(1)碳化硅晶體中,硅原子雜化類型為________，每個硅原子周圍與其距離最近的碳原子有______個；設晶胞邊長為acm,密度為bg·cm－3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為________（用含a、b的式子表示).（2)立方氮化硼晶胞中有______個硼原子，______個氮原子，硼原子的雜化類型為________，若晶胞的邊長為acm，則立方氮化硼的密度表達式為________g·cm－3（設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值).課時作業(yè)12分子晶體與原子晶體1．解析：CO2由固態(tài)時形成的分子晶體變?yōu)樵泳w，其成鍵情況也發(fā)生了變化，由原來的C=O鍵變?yōu)镃—O鍵，但化學鍵依然為極性共價鍵，A項正確。由于晶體類型及分子結構發(fā)生變化,物質(zhì)的熔沸點等性質(zhì)也發(fā)生了變化。CO2原子晶體具有高硬度、高熔沸點等性質(zhì)，不易氣化，C、D項正確，B項錯誤。答案：B2．解析：金剛石是碳原子間以共價鍵結合形成的空間網(wǎng)狀結構的原子晶體，不存在單個的分子.在天然存在的物質(zhì)中,金剛石的硬度最大。在高溫下金剛石可以與氧氣反應生成二氧化碳。答案:D3．解析:干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體,熔化時破壞分子間作用力;SiO2為原子晶體，熔化時破壞化學鍵,所以熔點較高.答案：C4．解析：SiO2晶體中，1個硅原子與周圍4個氧原子形成Si-O鍵,所以1molSiO2晶體中Si—O鍵為4mol，A錯誤；晶體中1個硅原子與周圍4個氧原子形成共價鍵，1個氧原子與周圍2個硅原子形成共價鍵，SiO2表示晶體中Si、O原子個數(shù)比為1：2，并不是分子式，B錯誤；1個硅原子分別與4個氧原子形成4對共用電子對，1個氧原子分別與2個硅原子形成2對共用電子對,所以Si、O原子最外電子層都滿足8電子結構，C正確;晶體中最小環(huán)上硅與氧交替連接，SiO2晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12，其中6個硅原子,6個氧原子,D錯誤。答案:C5．解析：A項，三種物質(zhì)都是原子晶體，因為C的原子半徑小于Si的原子半徑,所以鍵長：C—C鍵〈C—Si鍵〈Si-Si鍵，故鍵能：C—C鍵〉C—Si鍵〉Si-Si鍵,鍵能越大，原子晶體的熔點越高，正確；B項，NH3和PH3都是分子晶體，但NH3分子間存在氫鍵，故NH3的沸點較高，正確;C項，二氧化硅是原子晶體，硬度較大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，錯誤;D項，鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結構相似，分子間不存在氫鍵，故相對分子質(zhì)量越大，熔點越高，正確.答案：C6．解析:氮化硼是由兩種非金屬元素形成的化合物，根據(jù)該化合物的性質(zhì)可知其為原子晶體，微粒間作用力為共價鍵。C60和金剛石熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，A項錯誤；冰和干冰熔化時均克服的是分子間作用力，C項錯誤；碘和金剛砂熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵,D項錯誤。答案：B7．解析:A項符合金屬晶體的特征；B項符合原子晶體的特征；C項符合離子晶體的特征；D項符合分子晶體的特征.答案：B8．解析：SiO2晶體為原子晶體,晶體中不存在單個分子，A不正確；1molSiO2晶體含有Si-O鍵4mol，B不正確；SiO2晶體中,與每個Si原子相連的4個O構成正四面體結構，O原子位于頂點,Si原子位于四面體的中心，C正確;SiO2晶體中，1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，D不正確。答案：C9．解析：C60是一種單質(zhì)，屬于分子晶體,而N60類似于C60，所以N60也是單質(zhì)，屬于分子晶體，即具有分子晶體的一些性質(zhì)，如硬度較小、熔沸點較低。分子晶體相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。單質(zhì)一般是非極性分子，難溶于水這種極性溶劑,因此A、B項錯誤，C項正確;N2分子以N≡N結合，N60分子中只存在N—N，而N≡N比N—N牢固得多，所以D項錯誤。答案：C10．解析：由圖可知，每個水分子（處于四面體的中心）與4個水分子（處于四面體的四個頂角）形成四個氫鍵，因為每個氫鍵都是由2個水分子共同形成的,所以每個水分子形成的氫鍵數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2。答案：C11．解析：由“這種化合物可能比金剛石更堅硬”可知，該晶體應該是一種原子晶體,原子晶體的結構是一種空間網(wǎng)狀結構而不是平面結構，A錯誤；氮原子的半徑比碳原子的半徑小,二者所形成的共價鍵的鍵長要比碳碳鍵的鍵長短，所以該晶體的硬度應該比金剛石更高，B正確；原子的電子數(shù)和單質(zhì)的活潑性一般不會影響到所形成的晶體的硬度等,C、D錯誤。答案：B12．答案：（1)非極性極性（2)低bd(3）共價強分子晶體難在熔融狀態(tài)下，驗證其是否導電，若不導電是共價化合物（4）分子存在13．解析:（1）①B原子的原子序數(shù)為5，所以基態(tài)B原子的電子排布式為1s22s22p1；B和N都屬于第二周期，同周期自左向右電負性逐漸增大，所以B和N相比,電負性較大的是N，B最外層有3個電子，所以化合價是＋3價。②依據(jù)價層電子對互斥理論可計算出中心原子的孤電子對數(shù)＝eq\f(1，2）（a－xb)＝eq\f(1，2)(3－3×1）＝0,所以BF3分子為平面三角形結構，F(xiàn)—B—F的鍵角是120°，雜化軌道類型為sp2；在BFeq\o\al（－,4)中中心原子的孤電子對數(shù)＝eq\f（1，2）（a－xb）＝eq\f(1，2）(3＋1－4×1）＝0，所以BFeq\o\al(－，4）的結構為正四面體.③金剛石晶胞是立方體，其中8個頂角為8個碳原子，6個面各有6個碳原子,立方體內(nèi)部還有4個碳原子，如圖所示，所以金剛石的一個晶胞中含有的碳原子數(shù)＝8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1，2）＋4＝8,因此立方氮化硼晶胞中應該含有4個N和4個B原子。由于立方氮化硼的一個晶胞中含有4個N和4個B原子，其質(zhì)量是eq\f（4×25，NA）g,立方體的體積是a3cm3，因此立方氮化硼的密度是eq\f(25×4，a3·NA）g·cm－3。(2)該晶胞中含C原子數(shù)＝8×eq\f(1,8）＋4×eq\f（1，2)＝3，N原子數(shù)為4,故該晶體化學式為C3N4。由于C—N鍵鍵長比C—C鍵鍵長短,鍵能大，所以金剛石硬度比C3N4硬度小。(3）Al原子的配位數(shù)是指1個Al原子周圍鄰近的N原子個數(shù),由圖示可知，Al的配位數(shù)為4。(4）每個鎵與4個N形成共價鍵,這四個N構成正四面體結構；每個N與4個Ga形成共價鍵，這四個Ga構成正四面體結構，所以氮化鎵中鎵原子的雜化方式為sp3雜化。氮原子的配位數(shù)為4.答案：（1）①1s22s22p1N＋3價②120°