2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)第2課時共價晶體與分子晶體練習(xí)含解析魯科版選修2

PAGEPAGE12第2課時共價晶體與分子晶體課后篇素養(yǎng)形成夯實(shí)基礎(chǔ)輕松達(dá)標(biāo)1.(2024江蘇啟東中學(xué)高二檢測)干冰、碘易升華是由于()A.干冰分子、碘分子是非極性分子B.鍵能小C.化學(xué)性質(zhì)不活潑D.分子間的作用力較弱答案D解析干冰和碘均屬于分子晶體,升華時只須要克服較弱的分子間作用力。2.(2024云南昭通永善其次中學(xué)高二期末)科學(xué)家發(fā)覺的一種新分子具有空心的類似足球的結(jié)構(gòu),分子式為C60,下列說法正確的是()A.C60是一種新型的化合物B.C60和石墨都是碳的同素異形體C.C60中雖然沒有化學(xué)鍵,但其固體為分子晶體D.C60的相對分子質(zhì)量為720g·mol-1答案B解析C60是單質(zhì),故A不正確;C60和石墨是碳的同素異形體,故B正確;C60中存在共價鍵,是分子晶體,故C不正確;C60的相對分子質(zhì)量是720,故D不正確。3.(2024江蘇前黃高級中學(xué)高二檢測)金剛石具有硬度大、熔點(diǎn)高等特點(diǎn),大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示,下列推斷正確的是()A.金剛石中C—C鍵的鍵角均為109°28',所以金剛石和CH4的晶體類型相同B.金剛石的熔點(diǎn)高與C—C鍵的鍵能無關(guān)C.金剛石中碳原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)目之比為1∶2D.金剛石的熔點(diǎn)高,所以在打孔過程中不須要進(jìn)行澆水冷卻答案C解析選項(xiàng)A,金剛石是共價晶體,CH4是分子晶體,二者的晶體類型不同;選項(xiàng)B,金剛石熔化過程中C—C鍵斷裂,因C—C鍵的鍵能大,斷裂時須要的能量多,故金剛石的熔點(diǎn)很高;選項(xiàng)D,金剛石的熔點(diǎn)高,但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度,如不澆水冷卻鉆頭,會導(dǎo)致鉆頭熔化。4.(2024四川綿陽南山中學(xué)高二檢測)SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4相像,對其進(jìn)行下列推想,不正確的是()A.SiCl4晶體是分子晶體B.常溫、常壓下SiCl4是氣體C.SiCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子D.SiCl4的熔點(diǎn)高于CCl4答案B解析由于SiCl4具有分子結(jié)構(gòu),所以屬于分子晶體。影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是分子間作用力的大小,在SiCl4分子間、CCl4分子間只有范德華力,SiCl4的相對分子質(zhì)量大于CCl4的相對分子質(zhì)量,所以SiCl4的分子間作用力大,熔、沸點(diǎn)比CCl4高。在常溫、常壓下SiCl4是液體。CCl4分子是正四面體結(jié)構(gòu),SiCl4與CCl4的分子結(jié)構(gòu)相像,也是正四面體結(jié)構(gòu),故SiCl4是含極性鍵的非極性分子。5.(2024山東濰坊二中高二月考)二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),如圖所示。下列關(guān)于二氧化硅晶體的說法中正確的是()A.1molSiO2晶體中含2molSi—O鍵B.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意8電子結(jié)構(gòu)D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8答案C解析A選項(xiàng)錯誤,SiO2晶體中,1個硅原子與四周4個氧原子形成Si—O鍵,所以1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵;B選項(xiàng)錯誤,晶體中1個硅原子與四周4個氧原子形成共價鍵,1個氧原子與四周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;C選項(xiàng)正確,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意8電子結(jié)構(gòu);D選項(xiàng)錯誤,SiO2晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12,其中6個為硅原子,6個為氧原子。6.(2024遼寧育才中學(xué)高二檢測)下列物質(zhì)按熔、沸點(diǎn)由高到低依次排列正確的一組是()A.HF、HCl、HBr、HIB.F2、Cl2、Br2、I2C.H2O、H2S、H2Se、H2TeD.CI4、CBr4、CCl4、CF4答案D解析對于結(jié)構(gòu)和組成相像的分子晶體,其熔、沸點(diǎn)隨著相對分子質(zhì)量的增大而上升,但HF分子、H2O分子之間都存在氫鍵,熔、沸點(diǎn)反常。所以A中應(yīng)為HF>HI>HBr>HCl;B中應(yīng)為I2>Br2>Cl2>F2;C中應(yīng)為H2O>H2Te>H2Se>H2S;只有D正確。7.1999年美國《科學(xué)》雜志報(bào)道:在40GPa高壓下,用激光器加熱到1800K,人們勝利制得了共價晶體干冰,下列推斷中不正確的是()A.共價晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),有很大的硬度B.共價晶體干冰易汽化,可用作制冷材料C.共價晶體干冰的硬度大,可用作耐磨材料D.每摩爾共價晶體干冰中含4molC—O鍵答案B解析既然干冰是共價晶體,所以可類比共價晶體SiO2,具有熔點(diǎn)高、硬度大、耐磨等性質(zhì)。每摩爾SiO2中有4molSi—O鍵,所以D項(xiàng)也正確。8.(2024遼寧大連二十四中高二檢測)(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;在SiC中,每個C原子四周最近的C原子數(shù)目為;若晶胞的邊長為apm,則金剛砂的密度表達(dá)式為。

(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。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硅原子之間的距離為(用代數(shù)式表示即可)cm。

答案(1)共價晶體12(2)4正四面體解析(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,硬度大,屬于共價晶體;在SiC中,每個碳原子四周最近的碳原子數(shù)目為12;該晶胞中C原子個數(shù)為8×+6×=4,Si原子個數(shù)為4,晶胞邊長為a×10-10cm,體積V=(a×10-10cm)3,ρ=。(2)類比圖乙的晶體結(jié)構(gòu)可知,在GaN晶體中,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。一個晶體Si的晶胞中含有Si原子的數(shù)目是8×+6×+4=8,依據(jù)晶胞的密度ρg·cm-3=可知,V=cm3=cm3,晶胞的邊長a=cm,在晶胞中最近的兩個Si原子之間的距離為晶胞體對角線長的,即cm。提升實(shí)力跨越等級1.(2024北京第四中學(xué)高二檢測)如圖為冰的一種骨架形式,依此為單位向空間延長,請問該冰中的每個水分子具有的氫鍵個數(shù)為()A.2 B.4 C.8 D.12答案A解析每個水分子與四個方向的其他四個水分子形成氫鍵,因此每個水分子具有的氫鍵個數(shù)為4×=2。2.(2024江蘇靖江高級高二檢測)干冰晶體的晶胞是面心立方結(jié)構(gòu),如圖所示,即每8個CO2分子構(gòu)成立方體,且在6個面的中心又各占據(jù)1個CO2分子,在每個CO2四周距離a(其中a為立方體棱長)的CO2有()A.4個 B.8個C.12個 D.6個答案C解析如圖在隨意一個立方體頂點(diǎn)的CO2分子四周距離a的CO2分子為每個相鄰面心上的CO2分子,共有8×(3×)=12個。3.在硼酸[B(OH)3]分子中,每個B原子與3個羥基相連,其晶體具有與石墨相像的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是()A.sp,范德華力B.sp2,范德華力C.sp2,氫鍵D.sp3,氫鍵答案C解析石墨晶體中C原子為sp2雜化,層與層之間以范德華力結(jié)合,硼酸[B(OH)3]分子中,B原子也為sp2雜化,但由于B(OH)3中每個B原子與3個羥基相連,羥基間能形成氫鍵,故同層分子間的主要作用力為氫鍵。4.(雙選)(2024江蘇徐州第一中學(xué)高二月考)晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中可重復(fù)出現(xiàn)的基本的結(jié)構(gòu)單元,C60晶胞結(jié)構(gòu)如下圖所示,下列說法正確的是()A.C60的摩爾質(zhì)量是720B.C60與苯互為同素異形體C.一個C60晶胞中有4個C60分子D.每個C60分子四周與它距離最近且相等的C60分子有12個答案CD解析C60的相對分子質(zhì)量是12×60=720,所以摩爾質(zhì)量為720g·mol-1,選項(xiàng)A錯誤;由同種元素形成的不同種單質(zhì)互為同素異形體,而苯是由碳、氫元素形成的化合物,選項(xiàng)B錯誤;C60分子構(gòu)成的晶胞為面心立方晶胞,依據(jù)均攤法可知,在一個C60晶胞中含有C60分子的個數(shù)為8×+6×=4,選項(xiàng)C正確;依據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知,以晶胞中隨意頂點(diǎn)上的C60分子為探討對象,與它距離最近且相等的C60分子分布在立方體的面心上,每個頂點(diǎn)上的C60分子被8個立方體共用,有12個面與之相連,所以每個C60分子四周與它距離最近且相等的C60分子有12個,選項(xiàng)D正確。5.(雙選)(2024海南華僑中學(xué)高二檢測)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,下列關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是()A.六方相氮化硼與石墨一樣可以導(dǎo)電B.立方相氮化硼只含有σ鍵C.兩種晶體均為分子晶體D.六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為三角形答案BD解析A項(xiàng),六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子,所以不導(dǎo)電,錯誤;B項(xiàng),立方相氮化硼中只含有σ鍵,正確;C項(xiàng),立方相氮化硼是共價晶體,錯誤;D項(xiàng),由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知,層內(nèi)每個硼原子與相鄰3個氮原子構(gòu)成三角形,正確。6.請回答下列問題:(1)下列物質(zhì)改變,只與范德華力有關(guān)的是。

a.干冰熔化b.乙酸汽化c.石英熔融d.溶于水e.碘溶于四氯化碳(2)某石蕊分子結(jié)構(gòu)如下圖所示:①石蕊分子所含元素中,基態(tài)原子2p軌道有兩個未成對電子的是(填元素符號);由其中兩種元素形成的三角錐構(gòu)型的一價陽離子是(填化學(xué)式)。

②該石蕊易溶解于水,分析可能的緣由是。

(3)已知:①Cu2+的核外電子排布式為;

②X難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑,其晶體類型為;

③M中所含元素的電負(fù)性由大到小依次為,N原子以軌道與O原子形成σ鍵。

④上述反應(yīng)中斷裂和生成的化學(xué)鍵有(填序號)。

a.離子鍵 b.配位鍵c.金屬鍵 d.范德華力e.共價鍵(4)白磷(P4)是磷的一種單質(zhì),它屬于分子晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖。已知該晶體的密度為ρg·cm-3,晶胞的邊長為acm,則阿伏加德羅常數(shù)為(用含ρ、a的式子表示)mol-1。

答案(1)ae(2)①C、OC、H3O+②該石蕊分子中含有—OH和—NH2,均能與H2O分子間形成氫鍵;由結(jié)構(gòu)知,該分子為極性分子,依據(jù)相像相溶原理,易溶于極性溶劑水(3)①1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9②分子晶體③O>N>C>Hsp2雜化④be(4)解析(1)干冰熔化只破壞范德華力;乙酸汽化破壞范德華力和氫鍵;石英熔融破壞共價鍵;分子間不存在氫鍵,溶于水破壞范德華力,但與水分子間形成氫鍵;碘溶于四氯化碳只破壞范德華力,故只有a、e符合要求。(2)①2p軌道有兩個未成對電子的原子價電子排布式為2s22p2、2s22p4,故為C和O。C和H形成C,H和O形成H3O+,N和H形成N,其中C和H3O+為三角錐形,N為正四面體形。②從與H2O分子間能否形成氫鍵及“相像相溶”兩個角度解答。(3)②由X難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑可知,其為分子晶體。③分子中N原子形成3個σ鍵和1個π鍵,故N原子雜化類型為sp2雜化;同周期由左向右,元素電負(fù)性增大,電負(fù)性:O>N>C,由H與非金屬元素C形成的化合物中H表現(xiàn)出正價可推知,電負(fù)性:C>H。④該反應(yīng)中斷裂苯環(huán)上連接的—OH中的O—H鍵及—OH中氫原子與氮原子之間的氫鍵,形成Cu←O、Cu←N配位鍵,故選b、e。(4)每個白磷晶胞中含有P4的個數(shù)為8×+6×=4,每個晶胞質(zhì)量為4×,體積為a3cm3,故=ρg·cm-3,NA=mol-1。7.請回答下列問題:(1)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是。某種半導(dǎo)體材料由Ga和As兩種元素組成,該半導(dǎo)體材料的化學(xué)式是,其晶體結(jié)構(gòu)類型可能為。

(2)C、N元素形成的新材料具有如下圖所示結(jié)構(gòu),該晶體的化學(xué)式為。該晶體硬度將超過目前世界上最硬的金剛石,其緣由是。

(3)Al2O3在肯定條件下可制得AlN,其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,該晶體屬于晶體。

(4)下圖是氮化鎵的晶胞結(jié)構(gòu):氮化鎵中鎵原子的雜化方式為,氮原子的配位數(shù)為。

(5)立方相氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相像,硬度與金剛石相當(dāng),晶胞邊長為acm,立方相氮化硼晶胞中含有個氮原子、個硼原子。

答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1GaAs共價晶體(2)C3N4C3N4與金剛石都是共價晶體,C—N鍵鍵長比C—C鍵鍵長短,鍵能大(3)共價(4)sp34(5)44解析(1)Ga與Al同主族,位于第4周期ⅢA族,從而可得其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1。由于Ga和As組成的物質(zhì)是半導(dǎo)體材料,不是離子化合物,Ga最外層有3個電子,As最外層有5個電子,兩者以共價鍵形成GaAs,屬于共價晶體。(2)該晶胞中含C原子數(shù)=8×+4×=3,N原子數(shù)為4,故該晶體化學(xué)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。(4)每個Ga原子與4個N原子形成共價鍵,這4個N原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu);每個N原子與4個Ga原子形成共價鍵,這4個Ga原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu),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。(5)金剛石晶胞是立方體結(jié)構(gòu),其中每個頂點(diǎn)各有1個碳原子,每個面心各有1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×+6×+4=8,因此一個立方相氮化硼晶胞中應(yīng)當(dāng)含有4個N原子和4個B原子。貼近生活拓展創(chuàng)新在我國南海300~500m海底深處沉積物中存在著大量的“可燃冰”,其主要成分為甲烷水合物。請回答下列問題:(1)甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法正確的是(填字母序號)。

甲烷晶胞A.甲烷晶胞中的小球只代表一個C原子B.晶體中1個CH4分子有12個緊鄰的CH4分子C.CH4熔化時需克服共價鍵D.1個CH4晶胞中含有8個CH4分子E.CH4是非極性分子(2)水在不同的溫度和壓強(qiáng)條件下可以形成多種不同結(jié)構(gòu)的晶體,冰晶體結(jié)構(gòu)有多種。其中冰-Ⅶ的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示。①水分子的空間構(gòu)型是形,水分子能與H+形成配位鍵,其緣由是在氧原子上有,應(yīng)用價電子對互斥理論推想H3O+的形態(tài)為。

②上述冰晶體中每個水分子與四周個水分子以氫鍵結(jié)合。

③試驗(yàn)測得冰中氫鍵的作用能為18.5kJ·mol-1,而冰的熔化熱為5.0kJ·mol-1,這說明。

④冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞(其晶胞結(jié)構(gòu)如圖,其中空心球所示原子位于立方體的頂點(diǎn)或面心,實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi))類似。每個冰晶胞平均占有個水分子,冰晶胞與金剛石晶胞微粒排列方式相像的緣由是。

(3)氨氣極易溶于水的緣由之一是與氫鍵有關(guān)。請推斷:NH3溶于水后,形成的NH3·H2O的合理結(jié)構(gòu)是(填字母)。

答案(1)BE(2)①角孤電子對