2024-2025學(xué)年高中化學(xué)課時(shí)分層作業(yè)11分子晶體與原子晶體含解析新人教版選修3

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十一)分子晶體與原子晶體(建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]1．下列有關(guān)分子晶體的說(shuō)法中正確的是()A．分子內(nèi)均存在共價(jià)鍵B．分子間肯定存在范德華力C．分子間肯定存在氫鍵D．其結(jié)構(gòu)肯定不能由原子干脆構(gòu)成B[稀有氣體元素組成的晶體中，不存在由多個(gè)原子組成的分子，而是原子間通過(guò)范德華力結(jié)合成晶體，所以不存在任何化學(xué)鍵，且分子為單原子分子，故A、D項(xiàng)錯(cuò)誤。分子間作用力包括范德華力和氫鍵，范德華力存在于全部的分子晶體中，而氫鍵只存在于含有與電負(fù)性較強(qiáng)的N、O、F原子結(jié)合的氫原子的分子間或者分子內(nèi)，所以B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．下列關(guān)于原子晶體和分子晶體的說(shuō)法不正確的是()A．原子晶體硬度通常比分子晶體大B．原子晶體的熔點(diǎn)較高C．分子晶體中有的水溶液能導(dǎo)電D．金剛石、水晶和干冰都屬于原子晶體D[由于原子晶體中粒子間以共價(jià)鍵結(jié)合，而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合，故原子晶體比分子晶體的熔點(diǎn)高，硬度大。有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電，如H2SO4、HCl。D選項(xiàng)中的干冰(固態(tài)CO2)是分子晶體，D錯(cuò)誤。]3．下列晶體中，其中任何一個(gè)原子都被相鄰四個(gè)原子包圍，以共價(jià)鍵形成正四面體，并向空間伸展成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的是()A．C60 B．冰C．金剛石 D．水晶C[C60和冰都是分子晶體，A、B項(xiàng)均不符合題意；金剛石和水晶都是原子晶體，在金剛石中，每個(gè)碳原子四周都有四個(gè)等距離的碳原子與之形成正四面體結(jié)構(gòu)，C項(xiàng)符合題意；在水晶中，每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相連形成正四面體結(jié)構(gòu)，但是每個(gè)氧原子只與兩個(gè)硅原子干脆相連，D項(xiàng)不符合題意。]4．干冰和二氧化硅晶體同是第ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)卻差別很大。其緣由是()A．二氧化硅相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳相對(duì)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C[干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體，熔化時(shí)破壞分子間作用力；SiO2為原子晶體，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵，所以二氧化硅熔點(diǎn)很高。]5．美國(guó)《科學(xué)》雜志曾報(bào)道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們勝利制得了原子晶體CO2，下列對(duì)該物質(zhì)的推斷肯定不正確的是()A．該原子晶體中含有極性鍵B．該原子晶體易汽化，可用作制冷材料C．該原子晶體有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)D．該原子晶體硬度大，可用作耐磨材料B[CO2由分子晶體變?yōu)樵泳w，其成鍵狀況也發(fā)生了改變，由原來(lái)的C=O變?yōu)镃—O，但化學(xué)鍵依舊為極性共價(jià)鍵，故A項(xiàng)正確。由于晶體類型及分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)也發(fā)生了改變，CO2原子晶體具有高硬度、高熔、沸點(diǎn)等特點(diǎn)，故C、D選項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]6．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．干冰與二氧化硅晶體熔化時(shí)，所克服的粒子間相互作用力不相同B．C2H5OH與C2H5Br相比，前者的相對(duì)分子質(zhì)量遠(yuǎn)小于后者，而沸點(diǎn)卻遠(yuǎn)高于后者，其緣由是前者的分子間存在氫鍵C．非金屬單質(zhì)只能形成分子晶體D．金剛石熔化時(shí)斷裂共價(jià)鍵C[干冰熔化時(shí)破壞范德華力，二氧化硅、金剛石等原子晶體熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵，A、D項(xiàng)正確；乙醇的分子間易形成氫鍵，故其沸點(diǎn)高于C2H5Br，B項(xiàng)正確；Si、C是非金屬元素，但金剛石、晶體硅都是原子晶體，C項(xiàng)不正確。]7．某化學(xué)愛(ài)好小組在學(xué)習(xí)分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔點(diǎn)，記錄如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點(diǎn)/℃801712190－68782依據(jù)這些數(shù)據(jù)分析，他們認(rèn)為屬于分子晶體的是()A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部B[分子晶體中，分子與分子之間以分子間作用力相互作用，而分子間作用力較小，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔點(diǎn)較低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔點(diǎn)均很高，不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4的熔點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，所以B項(xiàng)正確。]8．下列物質(zhì)的熔點(diǎn)均按由高到低的次序排列，其中是由于鍵能由大到小的是()A．鈉、干冰B．金剛石、晶體硅C．碘化氫、溴化氫D．二氧化硅、二氧化碳B[干冰為分子晶體，熔點(diǎn)較低，是由于分子間作用力弱，而不是因?yàn)殒I能小，A錯(cuò)誤；晶體硅、金剛石都為原子晶體，原子半徑C＜Si，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵能越大，則熔點(diǎn)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(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，晶體的熔點(diǎn)越高，則熔點(diǎn)：HI>HBr，而鍵能：HBr>HI，C錯(cuò)誤；二氧化碳是分子晶體，其分子間作用力小，不是由鍵能引起的熔點(diǎn)低，D錯(cuò)誤。]9．常溫下硫單質(zhì)主要以S8形式存在，加熱時(shí)S8會(huì)轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2等，當(dāng)蒸氣溫度達(dá)到750℃時(shí)主要以S2形式存在，下列說(shuō)法正確的是()A．S8轉(zhuǎn)化為S6、S4、S2屬于物理改變B．不論哪種硫分子，完全燃燒時(shí)都生成SO2C．常溫條件下單質(zhì)硫?yàn)樵泳wD．把硫單質(zhì)在空氣中加熱到750℃即得S2B[S8、S6、S4、S2屬于不同的分子，它們之間的轉(zhuǎn)化為化學(xué)改變；常溫條件下單質(zhì)硫?yàn)榉肿泳w；硫單質(zhì)在空氣中加熱到750℃時(shí)被氧化，生成硫的氧化物，得不到S210．有下列物質(zhì)：①水晶，②冰醋酸，③氧化鈣，④白磷，⑤晶體氬，⑥氫氧化鈉，⑦鋁，⑧金剛石，⑨過(guò)氧化鈉，⑩碳化鈣，?碳化硅，?干冰，?過(guò)氧化氫。依據(jù)要求填空。(1)屬于原子晶體的化合物是________。(2)干脆由原子構(gòu)成的分子晶體是________。(3)由極性分子構(gòu)成的晶體是________，屬于分子晶體的單質(zhì)是________。(4)在肯定條件下，能導(dǎo)電且不發(fā)生化學(xué)改變的是________，受熱熔化后化學(xué)鍵不發(fā)生改變的是________，受熱熔化需克服共價(jià)鍵的是________。[答案](1)①?(2)⑤(3)②?④⑤(4)⑦②④⑤??①⑧?11.二氧化硅晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示，請(qǐng)仔細(xì)視察該模型后回答下列問(wèn)題：(1)二氧化硅晶體中最小環(huán)上有________個(gè)原子，晶體結(jié)構(gòu)中存在以________原子為中心、________原子為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)。(2)晶體中每個(gè)硅原子為________個(gè)最小環(huán)共有，每個(gè)最小環(huán)平均擁有________個(gè)硅原子、________個(gè)氧原子。(3)晶體中存在的有________。A．共價(jià)鍵B．離子鍵C．配位鍵 D．范德華力[解析]二氧化硅晶體中，最小環(huán)上有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，并形成以硅原子為中心、氧原子(或硅原子)為頂點(diǎn)的正四面體結(jié)構(gòu)。因?yàn)槊總€(gè)硅原子被12個(gè)最小環(huán)共有，平均每個(gè)最小環(huán)擁有的硅原子數(shù)為6×eq\f(1,12)＝eq\f(1,2)個(gè)，由化學(xué)式SiO2可知，擁有氧原子數(shù)為eq\f(1,2)×2＝1個(gè)。原子晶體中只存在共價(jià)鍵，且Si—O鍵為極性鍵，不是配位鍵。[答案](1)12SiO(或Si)(2)12eq\f(1,2)1(3)A12．C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅的相像，其中C原子的雜化方式為________，微粒間存在的作用力是_________________，SiC和晶體Si的熔、沸點(diǎn)凹凸依次是________。(2)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相像，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成π鍵。從原子半徑大小的角度分析，C、O原子間能形成π鍵，而Si、O原子間不能形成π鍵的緣由是__________。SiO2屬于________晶體，CO2屬于________晶體，所以熔點(diǎn)：CO2________SiO2(填“<”“＝”或“>”)。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CO24種晶體的組成微粒種類分別是__________________，熔化時(shí)克服的微粒間的作用力分別是____________。[解析](1)SiC與晶體硅結(jié)構(gòu)相像，晶體硅中一個(gè)硅原子與四周四個(gè)硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以雜化方式是sp3，則SiC晶體中C原子雜化方式為sp3；因?yàn)镾i—C的鍵長(zhǎng)小于Si—Si，所以熔、沸點(diǎn)凹凸依次：SiC＞Si。(2)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的π鍵。SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體，所以熔點(diǎn)：SiO2>CO2。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，組成微粒為原子，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵；CO2為分子晶體，由分子構(gòu)成，以分子間作用力(范德華力)結(jié)合。[答案](1)sp3共價(jià)鍵SiC＞Si(2)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p-p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成穩(wěn)定的π鍵原子分子<(3)原子、原子、原子、分子共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力(或范德華力)[實(shí)力提升練]13.如圖是冰的晶胞示意圖，冰以此為單位向空間延長(zhǎng)，則冰中的每個(gè)水分子含有氫鍵()A．2個(gè) B．4個(gè)C．8個(gè) D．12個(gè)A[每個(gè)水分子含有兩對(duì)孤電子對(duì)，可以分別與另外兩個(gè)水分子形成2個(gè)氫鍵；每個(gè)水分子含有兩個(gè)氫原子，也可以分別與另外兩個(gè)水分子形成2個(gè)氫鍵；不過(guò)每個(gè)氫鍵都為兩個(gè)水分子所共有，因而每個(gè)水分子含有氫鍵為4×eq\f(1,2)＝2個(gè)。]14．依據(jù)下表中的有關(guān)數(shù)據(jù)分析，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點(diǎn)/℃190－682573＞35501410沸點(diǎn)/℃17857283248272355A.SiCl4是分子晶體B．晶體硼是原子晶體C．AlCl3是分子晶體，加熱能升華D．金剛石中的C—C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵弱D[SiCl4、AlCl3的熔、沸點(diǎn)低，都是分子晶體，AlCl3的沸點(diǎn)低于其熔點(diǎn)，即在未熔化的溫度下它就能升華，故AlCl3加熱能升華，A、C項(xiàng)正確；晶體硼的熔、沸點(diǎn)高，所以晶體硼是原子晶體，B項(xiàng)正確；C原子的半徑比Si原子的半徑小，金剛石中的C—C鍵的鍵長(zhǎng)比晶體硅中的Si—Si鍵的鍵長(zhǎng)短，故金剛石中的C—C鍵的鍵能比晶體硅中的Si—Si鍵的鍵能大，則金剛石中的C—C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]15．經(jīng)結(jié)構(gòu)探討證明，硼酸晶體中B(OH)3單元結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ所示。各單元中的氧原子通過(guò)O—H…O氫鍵連結(jié)成層狀結(jié)構(gòu)，其片層結(jié)構(gòu)及鍵長(zhǎng)、層間距數(shù)據(jù)如圖Ⅱ所示。層與層之間以微弱的分子間力相結(jié)合構(gòu)成整個(gè)硼酸晶體。圖ⅠB(OH)3結(jié)構(gòu)圖ⅡB(OH)3連接的片層結(jié)構(gòu)(1)H3BO3是一元弱酸，寫出它在水中發(fā)生電離的電離方程式_________________________。(2)依據(jù)結(jié)構(gòu)推斷下列說(shuō)法正確的是________。a．硼酸晶體有滑膩感，可作潤(rùn)滑劑b．H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)c．含1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵d．H3BO3分子中硼原子最外層為8e－穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[解析](1)硼酸為一元弱酸，在水溶液里，和水電離出的氫氧根離子形成配位鍵，其電離方程式：H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋；(2)a.硼酸(H3BO3)是一種片層狀結(jié)構(gòu)白色晶體，片層狀結(jié)構(gòu)晶體有滑膩感，可作潤(rùn)滑劑，故a正確；b.分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B—O、H—O共價(jià)鍵有關(guān)，熔、沸點(diǎn)與氫鍵有關(guān)，故b錯(cuò)誤；c.1個(gè)硼酸分子形成了6個(gè)氫鍵，但每個(gè)氫鍵是2個(gè)硼酸分子共用的，所以平均含3個(gè)氫鍵，則含有1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵，故c正確；d.硼原子最外層只有3個(gè)電子，與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，因此B原子不是8e－穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故d錯(cuò)誤。[答案](1)H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋(2)ac16．金剛石是原子晶體，含有的最小環(huán)是六元環(huán)(如A圖)，每個(gè)碳原子連接________個(gè)六元環(huán)，如B圖是金剛石的晶胞，若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長(zhǎng)為a，依據(jù)硬球接觸模型，碳原子在晶胞中的空間占有率________(不要求計(jì)算過(guò)程)。AB[解析]在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接4個(gè)碳原子，連接的4個(gè)C原子中每個(gè)C原子形成3個(gè)