2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2分子晶體與原子晶體課時(shí)評(píng)價(jià)含解析新人教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGE10-分子晶體與原子晶體(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括11小題,每小題4分,共44分)1.(2024·昆明高二檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是 ()A.分子晶體中肯定存在分子間作用力,不肯定存在共價(jià)鍵B.分子中含兩個(gè)氫原子的酸肯定是二元酸C.含有共價(jià)鍵的晶體肯定是分子晶體D.元素的非金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的活潑性肯定越強(qiáng)【解析】選A。稀有氣體形成的分子晶體中不存在共價(jià)鍵,其晶體屬于分子晶體肯定存在分子間作用力,A正確;能電離出2個(gè)氫離子的酸是二元酸,含有2個(gè)氫原子的不肯定是二元酸,如HCOOH屬于一元酸,H2O不為酸,B錯(cuò)誤;含有共價(jià)鍵的晶體不肯定是分子晶體,也可能是原子晶體或離子晶體,C錯(cuò)誤;非金屬性強(qiáng)的元素單質(zhì),性質(zhì)不肯定很活潑,如N的非金屬性強(qiáng),但氮?dú)庑再|(zhì)穩(wěn)定,D錯(cuò)誤。2.(2024·太原高二檢測(cè))如圖分別表示冰晶體、干冰晶體、金剛石晶體的結(jié)構(gòu),下列關(guān)于這些晶體的說(shuō)法正確的是 ()A.冰晶體中只存在范德華力和氫鍵兩種作用力B.沸點(diǎn):金剛石>干冰>冰C.冰晶體中的氧原子和金剛石中的碳原子均可形成四面體結(jié)構(gòu)D.干冰晶體中每個(gè)CO2四周距離相等且最近的CO2有10個(gè)【解析】選C。冰晶體中還存在H—O共價(jià)鍵,A錯(cuò)誤;金剛石是原子晶體,冰、干冰是分子晶體,所以金剛石的沸點(diǎn)最高,由于冰中存在氫鍵,故其沸點(diǎn)比干冰高,B錯(cuò)誤;依據(jù)冰晶體和金剛石晶體的結(jié)構(gòu)可知,冰晶體中1個(gè)O原子與鄰近的4個(gè)O原子可形成四面體結(jié)構(gòu),金剛石中1個(gè)C原子與鄰近的4個(gè)C原子可形成正四面體結(jié)構(gòu),C正確;每個(gè)CO2四周距離相等且最近的CO2有12個(gè),D錯(cuò)誤。3.(雙選)(2024·衡水高二檢測(cè))碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu)。其中碳原子和硅原子的位置是交替出現(xiàn)的。它與晶體硅和金剛石相比較,正確的是()A.熔點(diǎn)從高到低的依次是:金剛石>碳化硅>晶體硅B.熔點(diǎn)從高到低的依次是:金剛石>晶體硅>碳化硅C.三種晶體中的基本單元都是正四面體結(jié)構(gòu)D.三種晶體都是原子晶體且均為電的絕緣體【解析】選AC。依題意,金剛石、碳化硅和晶體硅都是原子晶體,且都應(yīng)有類似金剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元。因鍵長(zhǎng)由長(zhǎng)到短的依次是Si—Si>Si—C>C—C(可由原子半徑來(lái)推斷),則鍵能為C—C>Si—C>Si—Si,所以破壞這些鍵時(shí)所需能量依次降低,從而熔點(diǎn)依次降低。上述三種原子晶體中晶體硅是半導(dǎo)體,具有肯定的導(dǎo)電性。4.(2024·武漢高二檢測(cè))磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料。如圖為其晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元,其中每個(gè)原子最外層均滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 ()A.磷化硼的化學(xué)式為BP,其晶體屬于分子晶體B.磷化硼晶體的熔點(diǎn)高,且熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電C.磷化硼晶體中每個(gè)原子均參加形成4個(gè)共價(jià)鍵D.磷化硼晶體在熔化時(shí)需克服范德華力【解析】選C。由磷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)可知,P位于頂點(diǎn)和面心,數(shù)目為×8+6×=4,B位于晶胞內(nèi),數(shù)目為4,故磷化硼的化學(xué)式為BP,磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料,所以磷化硼晶體屬于原子晶體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;磷化硼屬于共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由磷化硼晶胞結(jié)構(gòu)可知,磷化硼晶體中每個(gè)原子均參加形成4個(gè)共價(jià)鍵,C項(xiàng)正確;磷化硼晶體為原子晶體,熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2024·衡陽(yáng)高二檢測(cè))六氟化硫分子為正八面體構(gòu)型(分子結(jié)構(gòu)如圖),難溶于水,在高溫下仍有良好的絕緣性,在電器工業(yè)方面具有廣泛用途。下列推想正確的是 ()A.SF6各原子均達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B.SF6易燃燒生成SO2C.SF6分子是含有極性鍵的非極性分子D.SF6是原子晶體【解析】選C。依據(jù)結(jié)構(gòu)可知,S原子最外層電子全都參加成鍵,則其原子最外層電子為12個(gè),不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),A錯(cuò)誤;SF6中S處于最高價(jià)態(tài)+6價(jià),-1價(jià)的氟不能被O2氧化,故SF6不能在O2中燃燒,B錯(cuò)誤;難溶于水,依據(jù)相像相溶原理可知,應(yīng)當(dāng)是非極性分子,C正確;SF6是分子晶體,D錯(cuò)誤。6.(2024·重慶高二檢測(cè))下列各物質(zhì)所形成的晶體中,屬于分子晶體且分子內(nèi)只含極性共價(jià)鍵的是 ()A.CO2B.O2C.NH4ClD.Ar【解析】選A。固體CO2(干冰)是分子晶體,分子內(nèi)只有極性的碳氧共價(jià)鍵。O2、Ar都屬于分子晶體,但O2中只有非極性共價(jià)鍵,Ar原子間沒(méi)有共價(jià)鍵。NH4Cl由N和Cl-組成,是離子化合物,不屬于分子晶體。7.(2024·滁州高二檢測(cè))下列能說(shuō)明固態(tài)氨是分子晶體的事實(shí)是 ()A.氮原子不能形成陽(yáng)離子B.銨根離子不能單獨(dú)存在C.常溫常壓下,氨是氣態(tài)物質(zhì)D.氨極易溶于水【解析】選C。分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低,故常溫常壓下氨呈氣態(tài),說(shuō)明固態(tài)氨屬于分子晶體。8.氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相,與石墨相像,具有層狀結(jié)構(gòu),可作高溫潤(rùn)滑劑。立方相氮化硼是超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法,正確的是 ()A.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵,所以硬度大B.六方相氮化硼層間作用力小,所以質(zhì)地軟C.兩種晶體中存在的作用力均為共價(jià)鍵D.兩種晶體均為分子晶體【解析】選B。立方相氮化硼只含有σ鍵,由于形成的是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以硬度大,故A錯(cuò)誤;六方相氮化硼層間以分子間作用力結(jié)合,作用力小,所以質(zhì)地軟,故B正確;六方相氮化硼層間存在分子間作用力,故C錯(cuò)誤;兩種晶體前者是混合晶體,后者是原子晶體,故D錯(cuò)誤。9.(2024·寧波高二檢測(cè))下列各組物質(zhì)的晶體中,化學(xué)鍵類型和晶體類型都相同的是 ()A.SO2和SiO2 B.CO2和H2OC.BN和HCl D.CCl4和KCl【解析】選B。A項(xiàng)中SO2和SiO2的化學(xué)鍵相同,都是極性共價(jià)鍵,但晶體類型不同,SO2晶體屬于分子晶體,SiO2晶體屬于原子晶體;B項(xiàng),CO2和H2O中的化學(xué)鍵都是極性共價(jià)鍵,且都屬于分子晶體;C項(xiàng)中BN和HCl的化學(xué)鍵相同,都為極性共價(jià)鍵,但晶體類型不同,BN晶體屬于原子晶體,HCl晶體屬于分子晶體;D項(xiàng),CCl4和KCl中的化學(xué)鍵不同,CCl4中為極性共價(jià)鍵,KCl中為離子鍵,且晶體類型也不同,CCl4晶體屬于分子晶體,KCl晶體屬于離子晶體。10.(2024·洛陽(yáng)高二檢測(cè))下列分子晶體的熔、沸點(diǎn)凹凸排序正確的是()A.Cl2>I2B.CCl4>SiCl4C.NH3>PH3D.C(CH3)4>CH3CH2CH2CH2CH3【解析】選C。鹵族元素單質(zhì)都是分子晶體,分子晶體熔沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比,單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量隨著原子序數(shù)增大而增大,所以熔沸點(diǎn)隨著原子序數(shù)增大而增大,所以熔、沸點(diǎn)Cl2<I2,A錯(cuò)誤;CCl4與SiCl4均為分子晶體,分子晶體熔沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比,形成分子晶體的分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高,所以熔、沸點(diǎn)CCl4<SiCl4,B錯(cuò)誤;組成與分子結(jié)構(gòu)相像的化合物中,存在氫鍵的化合物熔、沸點(diǎn)高,NH3中含有氫鍵,所以熔、沸點(diǎn):NH3>PH3,C正確;含有相等碳原子數(shù)的烷烴,支鏈多的熔、沸點(diǎn)低,所以熔、沸點(diǎn)C(CH3)4<CH3CH2CH2CH2CH3,D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·扶余高二檢測(cè))在20世紀(jì)90年頭末期,科學(xué)家發(fā)覺(jué)并證明碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來(lái)人們又相繼得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀(jì)初,科學(xué)家又發(fā)覺(jué)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子,大大豐富了碳元素單質(zhì)的家庭。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A.金剛石、C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳都不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)B.已知C(石墨,s)C(金剛石,s)ΔH>0,則石墨比金剛石穩(wěn)定C.C60晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,每個(gè)C60分子四周與它最近且等距離的C60分子有12個(gè)D.熔點(diǎn)比較:C60<C70<C90<金剛石【解析】選A。C60的結(jié)構(gòu)中存在碳碳雙鍵,可與H2發(fā)生加成反應(yīng),A錯(cuò)誤;石墨轉(zhuǎn)化為金剛石為吸熱反應(yīng),則石墨能量低,金剛石能量高,能量越高,越不穩(wěn)定,所以石墨比金剛石穩(wěn)定,B正確;以晶胞頂點(diǎn)上的C60為例,與之距離最近的分子在經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的面的面心上,所以這樣的分子也有12個(gè),C正確;C60、C70、C90為分子晶體,分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大,熔點(diǎn)越高,金剛石為原子晶體,在這四種物質(zhì)中熔點(diǎn)最高,熔點(diǎn)比較:C60<C70<C90<金剛石,D正確。11.關(guān)于SiO2晶體的敘述中,正確的是 ()A.通常狀況下,60gSiO2晶體中含有的分子數(shù)為NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù))B.60gSiO2晶體中,含有2NA個(gè)Si—O鍵C.晶體中與同一硅原子相連的4個(gè)氧原子處于同一四面體的4個(gè)頂點(diǎn)D.因?yàn)楣韬吞紝儆谕恢髯?所以SiO2晶體與CO2晶體類型相同【解析】選C。SiO2晶體是原子晶體,不存在分子,A錯(cuò)誤;1molSiO2晶體存在4molSi—O鍵,所以60gSiO2晶體即1molSiO2晶體含有4molSi—O鍵,故B錯(cuò)誤;晶體中一個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子,形成四面體結(jié)構(gòu),四個(gè)氧原子處于同一四面體的四個(gè)頂點(diǎn),C正確;SiO2晶體是原子晶體,CO2晶體是分子晶體,D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括2小題,共26分)12.(12分)碳元素的單質(zhì)有多種形式,下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖:回答下列問(wèn)題:(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式,它們互為_(kāi)_______。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_(kāi)____________、________。

(3)C60屬于________晶體。

(4)石墨晶體中,層內(nèi)C—C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm,而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其緣由是金剛石中只存在碳碳間的________共價(jià)鍵,而石墨層內(nèi)的碳碳之間不僅存在________共價(jià)鍵,還有________鍵。

【解析】(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式,它們的組成相同,結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同,互稱為同素異形體。(2)金剛石中一個(gè)碳原子與相鄰四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)單鍵(即碳原子實(shí)行sp3雜化方式),構(gòu)成正四面體,石墨中的碳原子采納sp2雜化軌道與相鄰的三個(gè)碳原子以σ鍵結(jié)合,形成正六邊形的平面層狀結(jié)構(gòu)。(3)C60中構(gòu)成微粒是分子,所以屬于分子晶體。(4)在金剛石中只存在碳碳之間的σ鍵;石墨層內(nèi)的碳碳之間不僅存在σ鍵,還存在π鍵。答案:(1)同素異形體(2)sp3sp2(3)分子(4)σσπ(或大π)13.(14分)(2024·合肥高二檢測(cè))(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,則金剛砂晶體類型為_(kāi)_________;在SiC中,每個(gè)C原子四周最近的C原子數(shù)目為_(kāi)_________;若晶胞的邊長(zhǎng)為apm,則金剛砂的密度表達(dá)式為_(kāi)_________________________。(2)硅的某種單質(zhì)的晶胞如圖乙所示。GaN晶體與該硅晶體相像。則GaN晶體中,每個(gè)Ga原子與__________個(gè)N原子相連,與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_________。若該硅晶體的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為_(kāi)_________cm(用代數(shù)式表示即可)。

【解析】(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,硬度大,屬于原子晶體;每個(gè)碳原子四周最近的碳原子數(shù)目為3×4=12;該晶胞中C原子個(gè)數(shù)為8×+6×=4,Si原子個(gè)數(shù)為4,晶胞邊長(zhǎng)為a×10-10cm,體積V=(a×10-10cm)3,ρ==。(2)依據(jù)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)可知,在GaN晶體中,每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連,與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)為正四面體。在晶體Si的晶胞中含有Si原子的數(shù)目是8×+6×+4=8,則依據(jù)晶胞的密度ρ=可知V===cm3,晶胞的邊長(zhǎng)a==cm,在晶胞中兩個(gè)最近的Si原子之間的距離為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的,即×cm。答案:(1)原子晶體12(2)4正四面體×(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括3小題,每小題5分,共15分)14.(2024·南充高二檢測(cè))國(guó)外有人用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,與此同時(shí)再用射頻電火花噴射N2,此時(shí)碳氮原子結(jié)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(jiān)硬,其緣由可能是 ()A.碳、氮原子構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體B.碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更長(zhǎng)C.氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多D.碳、氮的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)均不活潑【解析】選A。由晶體的性質(zhì)可知該晶體是原子晶體,C—N鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中的C—C鍵的鍵長(zhǎng)要短,且形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以這種化合物比金剛石堅(jiān)硬,A正確,B錯(cuò)誤;氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多,不是比金剛石更硬的緣由,C錯(cuò)誤;碳、氮單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑,與最外層電子數(shù)有關(guān),不是比金剛石更硬的緣由,D錯(cuò)誤。15.(2024·包頭高二檢測(cè))二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖所示。關(guān)于二氧化硅的下列說(shuō)法中,不正確的是 ()A.晶體中Si、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2B.晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為8C.晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為12D.晶體中Si、O原子最外層都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)【解析】選B。硅原子占有與其成鍵的每一個(gè)氧原子的1/2,完全占有的氧原子數(shù)為4×1/2=2,則晶體中Si、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2,A項(xiàng)說(shuō)法正確。視察結(jié)構(gòu)示意圖,可知晶體中最小原子環(huán)上的原子數(shù)為12,B項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤,C項(xiàng)說(shuō)法正確。晶體中,每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵后達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),每個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵后達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),D項(xiàng)說(shuō)法正確。16.(2024·太原高二檢測(cè))干冰晶體是面心立方結(jié)構(gòu),如圖所示,即每8個(gè)CO2構(gòu)成立方體,且在6個(gè)面的中心又各占據(jù)1個(gè)CO2分子,在每個(gè)CO2四周距離a(其中a為立方體棱長(zhǎng))的CO2有 ()A.4個(gè)B.8個(gè)C.12個(gè)D.6個(gè)【解析】選C。如圖在每個(gè)CO2四周距離a的CO2即為每個(gè)面心上的CO2分子,共有12個(gè)。二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)17.(1)立方氮化硼可利用人工方法在高溫高壓條件下合成,其硬度僅次于金剛石而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材料,因此它與金剛石統(tǒng)稱為超硬材料。BN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相像,其中B原子的雜化方式為_(kāi)___________________,微粒間存在的作用力是____________________。(2)用“>”“<”或“=”填寫(xiě)下列空格。①沸點(diǎn):H2S______H2O

②酸性:H2SO4______H2SeO4

③原子的核外電子排布中,未成對(duì)電子數(shù):24Cr____25Mn

④A、B元素的電子構(gòu)型分別為ns2np3、ns2np4,第一電離能:A________B

(3)SiO2晶體結(jié)構(gòu)片斷如下圖所示。SiO2晶體中:硅原子數(shù)目和Si—O鍵數(shù)目的比例為_(kāi)___________。

通常人們把拆開(kāi)1mol某化學(xué)鍵所汲取的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能?；瘜W(xué)鍵Si—OSi—SiOO鍵能/kJ·mol-1460176498Si(s)+O2(g)SiO2(s),該