第二節(jié)分子晶體與共價晶體

第二節(jié)分子晶體與共價晶體必備知識基礎(chǔ)練1.下列關(guān)于共價晶體和分子晶體的說法不正確的是()A.共價晶體硬度通常比分子晶體大B.共價晶體的熔點較高C.有些分子晶體的水溶液能導電D.金剛石、水晶和干冰都屬于共價晶體2.下列晶體中,其中任何一個原子都被相鄰四個原子包圍,以共價鍵形成正四面體,并向空間伸展成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的是()A.C60 B.冰C.金剛石 D.水晶3.(2021·河北石家莊高二檢測)下列關(guān)于分子晶體的說法正確的是()A.分子晶體中的共價鍵有方向性,而分子間作用力無方向性B.在分子晶體中一定存在氫鍵C.冰和Br2都是分子晶體D.稀有氣體不能形成分子晶體4.(2022·吉林高二期末)下列關(guān)于SiO2和CO2的描述不正確的是()A.SiO2為共價晶體,CO2為分子晶體B.兩者中心原子采取的雜化方式不同C.SiO2和CO2都是非極性分子D.SiO2晶體的熔點比CO2晶體的高5.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于共價晶體的是()A.熔點為2700℃,導電性好,延展性強B.無色晶體,熔點為3550℃,不導電,質(zhì)硬,難溶于水和無機溶劑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.熔點為56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時不導電6.(2021·福建福州高二檢測)有關(guān)晶體的敘述中正確的是()A.在SiO2晶體中,最小的單元環(huán)是由6個硅原子組成的六元環(huán)B.在124g白磷(P4)晶體中,含P—P共價鍵個數(shù)為4NAC.金剛石的熔、沸點高于晶體硅,是因為C—C鍵能小于Si—SiD.12g金剛石中含C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為1∶27.下列各組物質(zhì)的熔點按由高到低的順序排列,其中熔點高低均與鍵能大小有關(guān)的是()A.鈉、干冰B.金剛石、晶體硅C.碘化氫、溴化氫D.二氧化硅、二氧化硫8.(1)CO能與金屬Fe形成化合物Fe(CO)5,該化合物熔點為253K,沸點為376K,其固體屬于晶體。

(2)F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物,如ClF3、BrF3,常溫下它們都是易揮發(fā)的液體。ClF3的熔、沸點比BrF3的(填“高”或“低”)。

(3)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分。觀察圖示可知,每個CO2分子周圍有個與之緊鄰的CO2分子;該結(jié)構(gòu)單元平均占有個CO2分子。

關(guān)鍵能力提升練以下選擇題中有1~2個選項符合題意。9.(2021·江蘇徐州高二檢測)一種新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高溫熱交換器。關(guān)于B4C的推斷正確的是()A.B4C分子是由4個硼原子和1個碳原子構(gòu)成的B.B4C是一種共價晶體C.B4C是一種分子晶體D.B4C晶體中存在離子鍵10.(2021·江蘇南京高二檢測)我們可以將SiO2的晶體結(jié)構(gòu)想象為在晶體硅的Si—Si共價鍵之間插入O原子。根據(jù)SiO2晶體結(jié)構(gòu)圖,下列說法不正確的是()A.石英晶體中每個Si原子通過Si—O極性鍵與4個O原子作用B.每個O原子也通過Si—O極性鍵與2個Si原子作用C.石英晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為1∶2,可用“SiO2”來表示石英的組成D.在晶體中存在石英分子,故能叫分子式11.下列物質(zhì)的沸點順序正確的是()A.CH4<SiH4<GeH4<SnH4B.NH3<PH3<AsH3<SbH3C.H2O>H2S>H2Se>H2TeD.HF>HI>HBr>HCl12.BeCl2熔點較低,易升華,可溶于醇和醚,其化學性質(zhì)與AlCl3相似,BeBr2與BeCl2晶體類型相同。由此可推測BeCl2()A.熔融態(tài)不導電B.水溶液呈中性C.熔點比BeBr2高D.不與NaOH溶液反應(yīng)13.下表是某些共價晶體的熔點和硬度,分析表中的數(shù)據(jù),判斷下列敘述正確的是()原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點>350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0A.構(gòu)成共價晶體的原子種類越多,晶體的熔點越高B.構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大,晶體的熔點越高C.構(gòu)成共價晶體的原子半徑越大,晶體的硬度越大D.構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小,晶體的硬度越大14.(2021·山東濟南高二檢測)請按要求填空:(1)C、N元素形成的新材料具有如圖所示的結(jié)構(gòu),該晶體的化學式為。

(2)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,是新型的非金屬高溫陶瓷材料,它們的硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定。①氮化硅的硬度(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是;

②已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連,同時每個原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請寫出氮化硅的化學式:。

(3)第ⅢA、ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導體材料,其晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似。在GaN晶體中,每個Ga原子與個N原子相連,與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為,GaN屬于晶體。

學科素養(yǎng)拔高練15.碳及其化合物的用途廣泛,碳元素不僅能形成豐富多彩的有機化合物,而且還能形成多種無機化合物,同時自身可以形成多種單質(zhì)。(1)C60分子形成的晶體中,在晶胞的頂點和面心均含有一個C60分子,則一個C60晶胞的質(zhì)量約為。

(2)干冰和冰是兩種常見的分子晶體,下列關(guān)于這兩種晶體的比較正確的是(填字母)。

a.晶體的密度:干冰>冰b.晶體的熔點:干冰>冰c.晶體的空間利用率:干冰>冰d.晶體中分子間相互作用力類型相同(3)金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)如圖所示,立方BN的結(jié)構(gòu)與金剛石相似,在BN晶體中,B原子周圍最近的N原子所構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為,一個BN晶胞中N原子數(shù)目為。

(4)碳與孔雀石共熱可以得到金屬銅,金屬銅采用面心立方最密堆積,即在晶胞的頂點和面心均含有一個Cu原子,則Cu晶體中與一個Cu原子距離最近的Cu原子數(shù)為。已知Cu晶體的密度為ρg·cm3,Cu的相對原子質(zhì)量為M,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則Cu的原子半徑為cm。

參考答案第二節(jié)分子晶體與共價晶體1.D由于共價晶體中粒子間以共價鍵結(jié)合,而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合,故共價晶體比分子晶體的熔點高、硬度大;有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動的離子而導電,如H2SO4、HCl;干冰(固態(tài)CO2)是分子晶體,D錯誤。2.CC60和冰都是分子晶體,A、B兩項均不符合題意;金剛石和水晶都是共價晶體,在金剛石中,每個碳原子周圍都有四個等距離的碳原子與之形成正四面體結(jié)構(gòu),C項符合題意;在水晶中,每個硅原子與四個氧原子以共價鍵相連形成正四面體結(jié)構(gòu),但是每個氧原子只與兩個硅原子直接相連,D項不符合題意。3.C分子晶體中的共價鍵有方向性,而分子間作用力中的氫鍵也有方向性,故A錯誤;在分子晶體中不一定存在氫鍵,如甲烷分子間及分子內(nèi)都不存在氫鍵,故B錯誤;冰和Br2均由分子構(gòu)成,均屬于分子晶體,故C正確;稀有氣體構(gòu)成微粒是單原子分子,可形成分子晶體,故D錯誤。4.C二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共價晶體,二氧化碳是由二氧化碳分子形成的分子晶體,二氧化硅晶體的熔點高于二氧化碳,故A、D正確,C錯誤;二氧化硅晶體中每個硅原子周圍有4個氧原子,則硅原子的雜化方式為sp3雜化,二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數(shù)為2,孤電子對數(shù)為0,碳原子的雜化方式為sp雜化,B正確。5.B因為共價晶體中原子與原子之間以共價鍵結(jié)合,共價鍵的作用比較強,使共價晶體熔點高、硬度大,B項符合共價晶體的特征。6.D在SiO2晶體中,由Si原子、O原子構(gòu)成的最小單元環(huán)是12元環(huán),每個最小環(huán)中含有6個硅原子和6個氧原子,故A錯誤;124g白磷(P4)晶體物質(zhì)的量=124g4×31g·mol-1=1mol,又因為1個P4分子中含6個P—P共價鍵,所以124g白磷(P4)晶體中,含P—P共價鍵的個數(shù)為6NA,故B錯誤;C—C鍵能大于Si—Si,所以金剛石的熔、沸點高于晶體硅,故C錯誤;金剛石晶體中,1個碳原子形成4個共價鍵,每個共價鍵連有2個C原子7.B干冰為分子晶體,熔點較低,是由于分子間作用力弱,而不是因為鍵能小,A錯誤;晶體硅、金剛石都為共價晶體,原子半徑C<Si,原子半徑越小,共價鍵鍵能越大,則熔點越高,B正確;HI、HBr為同主族元素所形成的分子晶體,分子的相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,晶體的熔點越高,故熔點:HI>HBr,C錯誤;二氧化硫形成的是分子晶體,其熔點低是由于分子間作用力弱,熔點低不是由鍵能引起的,D錯誤。8.答案(1)分子(2)低(3)124解析(1)由化合物熔點為253K、沸點為376K可知,其熔、沸點較低,所以為分子晶體。(2)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大,熔、沸點越高,所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低。9.BB4C由非金屬元素組成,可用于制作切削工具和高溫熱交換器,說明熔點高,應(yīng)為共價晶體,不存在單個分子,構(gòu)成微粒為原子,碳、硼原子之間以共價鍵結(jié)合。10.D晶體硅的結(jié)構(gòu)是五個硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu),其中有一個硅原子位于正四面體的中心,另外四個位于正四面體的頂點,故SiO2的結(jié)構(gòu)為每個硅原子周圍有四個氧原子,而每個氧原子周圍有兩個硅原子,在晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為1∶2,“SiO2”僅表示石英的組成,故沒有單個的SiO2分子。11.AD同主族元素形成的氣態(tài)氫化物的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似,且相對分子質(zhì)量隨著原子序數(shù)增大而增大。一般情況下,范德華力隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大,但由于氨、水和HF分子間分別可以形成氫鍵,所以其沸點在同主族元素氫化物中最高,故B、C兩項錯誤,A、D正確。12.A由BeCl2熔點較低、易升華、可溶于醇和醚可知BeCl2晶體為分子晶體,分子晶體在熔融狀態(tài)下不導電,A正確;根據(jù)BeCl2的化學性質(zhì)與AlCl3相似,由于AlCl3溶液中的Al3+能發(fā)生水解:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,使溶液顯酸性,可知BeCl2水溶液應(yīng)顯酸性,B錯誤;BeCl2和BeBr2形成的晶體都是分子晶體,且二者結(jié)構(gòu)相似,故熔、沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大逐漸升高,C錯誤;由AlCl3能與NaOH溶液反應(yīng)可知BeCl2也能與NaOH溶液反應(yīng),D錯誤。13.BD共價晶體的熔、沸點和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價鍵,構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,對應(yīng)共價晶體的熔、沸點越高,硬度越大。14.答案(1)C3N4(2)①小于硅原子半徑大于碳原子半徑,氮碳形成的共價鍵鍵長比氮硅形成的共價鍵鍵長短,故氮碳形成的共價鍵的鍵能大,氮化碳的硬度大②Si3N4(3)4正四面體形共價解析(1)根據(jù)題給晶胞的結(jié)構(gòu)可知含有碳原子數(shù)目=8×18+4×12=3,氮原子數(shù)目為4,則化學式為C3N(2)①氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,它們的硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定,這說明二者形成的晶體都是共價晶體,由于硅原子半徑大于碳原子半徑,氮碳形成的共價鍵鍵長比氮硅形成的共價鍵鍵長短,鍵能大,所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度;②N的最外層電子數(shù)為5,要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),需要形成3個共價鍵,Si的最外層電子數(shù)為4,要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),需要形成4個共價鍵,所以氮化硅的化學式為Si3N4。(3)GaN的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,則GaN屬于共價晶體,每個Ga原子與4個N原子相連,與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。15.答案(1)28806(3)正四面體4(4)123解析(1)C60形成的分子晶體,在晶胞的頂點和面心均含有一個C60分子,故每個晶胞中含有4個C60分子,故一個C60晶胞的質(zhì)量為240個碳原子的質(zhì)量,即約為28806(2)干冰晶體中CO2分子間只存在范德華力,其結(jié)構(gòu)是分子密堆積;而