人教版高中数学选修三32分子晶体与原子晶体习题2.docx
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人教版高中数学选修三32分子晶体与原子晶体习题2
高中化学学习材料
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课时作业14 分子晶体与原子晶体
一、选择题(共44分)
1.关于SiO2晶体的叙述中,正确的是( )
A.通常状况下,60gSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)
B.60gSiO2晶体中,含有2NA个Si—O键
C.晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D.SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子
解析:
60gSiO2晶体即1molSiO2,晶体中含有Si—O键数目为4mol(每个硅原子、氧原子分别含有4个、2个未成对电子,各拿出一个单电子形成Si—O共价键),含4NA个Si—O键;SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子,只是硅、氧原子个数比为1:
2。
在SiO2晶体中,每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构,硅原子处于该正四面体的中心,而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。
答案:
C
2.下列晶体性质的比较中,正确的是( )
A.熔点:
单质硫>磷>晶体硅
B.沸点:
NH3>H2O>HF
C.硬度:
白磷>冰>二氧化硅
D.熔点:
SiI4>SiBr4>SiCl4
解析:
硫与磷是分子晶体,晶体硅是原子晶体,其中晶体硅的熔点远高于硫与磷的熔点,A项错误;氟化氢、水、氨都是分子晶体,其沸点高低与分子间作用力大小有关,因为这三种物质之中都存在氢键,且水分子间氢键最强,氨分子间氢键最弱,故水的沸点最高,氨的最低,B项错误;二氧化硅是原子晶体,硬度大,白磷和冰都是分子晶体,硬度较小,C项错误;卤化硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存在氢键,故相对分子质量越大,熔点越高,D项正确。
答案:
D
3.最近科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的原子晶体。
下列关于该CO2晶体的叙述中,不正确的是( )
A.该晶体中C、O原子个数比为1:
2
B.该晶体中O—C—O的键角为180°
C.该晶体的熔、沸点高,硬度大
D.该晶体中C、O原子最外层都满足8电子稳定结构
解析:
由SiO2原子晶体的结构,可以得出CO2原子晶体的结构。
将CO2由分子晶体转化为原子晶体,其C、O组成比不变,只是化学键和原子排列发生变化,故A项正确;该晶体是以C原子为中心的四面体结构,故O—C—O键角不可能为180°,B项错误;由于晶体中C—O键键长比Si—O键键长短,故该晶体熔、沸点高,硬度大,C项正确;晶体中每个C原子通过4个单键与O原子相连达到8电子稳定结构,而每个O原子也通过2个单键与C原子相连达到8电子稳定结构,故D项正确。
答案:
B
4.干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物,它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A.二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量
B.C、O键键能比Si、O键键能小
C.干冰为分子晶体,二氧化硅为原子晶体
D.干冰易升华,二氧化硅不能
解析:
干冰和SiO2所属晶体类型不同,干冰为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力;SiO2为原子晶体,熔化时破坏化学键,所以熔点较高。
答案:
C
5.下列物质的晶体直接由原子构成的一组是( )
①CO2 ②SiO2 ③晶体Si ④白磷 ⑤氨基乙酸 ⑥固态He
A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥
C.②③⑥D.①②⑤⑥
解析:
CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体,其晶体由分子构成,稀有气体He由单原子分子构成;SiO2、晶体Si属于原子晶体,其晶体直接由原子构成。
答案:
C
6.下列有关物质的结构和性质的叙述错误的是( )
A.水是一种非常稳定的化合物,这是由于水中存在氢键
B.由极性键形成的分子可能是非极性分子
C.水和冰中都含有氢键
D.分子晶体中一定存在范德华力,可能有共价键
解析:
A项H2O中,O具有很强的得电子能力,因此与H形成的共价键很稳定,不容易被破坏,这与水中存在氢键无关,氢键影响的是物质的物理性质,则A错;大多数分子晶体中存在共价键,但稀有气体中就无共价键的存在,故D正确。
答案:
A
7.据报道:
用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”,再用一个射频电火花喷射出氮气,可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜,该碳氮化合物比金刚石更坚硬,则下列分析正确的是( )
A.该碳氮化合物呈片层状结构
B.该碳氮化合物呈立体网状结构
C.该碳氮化合物C—N键键长比金刚石中C—C键键长长
D.该碳氮化合物中存在分子间作用力
解析:
因碳氮化合物硬度比金刚石还大,说明该碳氮化合物为原子晶体,故是立体网状结构。
与金刚石相比,C原子半径大于N原子半径,所以C—N键键长小于C—C键键长。
答案:
B
8.有X、Y、Z、W、M五种短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族;X+与M2-具有相同的电子层结构;离子半径Z2->W-;Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。
下列说法中,正确的是( )
A.X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B.由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低
C.元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D.元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
解析:
X+与M2-具有相同的电子层结构且均属于短周期元素,可推知X为钠元素,M为氧元素,由此可知Z为硫元素;X、Y、Z、W属于同周期元素,由离子半径:
Z2->W-,可推知W为氯元素;Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料,不难判断,Y为硅元素。
Na与O两种元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物,故A项错误;虽然HCl、H2S、H2O的相对分子质量依次减小,但因H2O分子间存在氢键,沸点高于HCl和H2S,故B项错误;单质Si属于原子晶体,单质S和Cl2属于分子晶体,故C项错误;O3和Cl2都具有强氧化性,可作为水处理的消毒剂,故D项正确。
答案:
D
9.金刚石是典型的原子晶体,下列关于金刚石的说法中错误的是( )
A.晶体中不存在独立的“分子”
B.碳原子间以共价键相结合
C.金刚石是硬度最大的物质之一
D.化学性质稳定,即使在高温下也不会与氧气发生反应
解析:
在金刚石中,碳原子间以共价键结合成空间立体网状结构,不存在具有固定组成的分子。
由于碳的原子半径比较小,碳和碳之间的共价键键能高,所以金刚石的硬度很大。
故A、B、C三项均正确。
但是由于金刚石是碳的单质,所以它可以在空气或氧气中燃烧生成CO2,故D错。
答案:
D
10.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2045℃ ④几乎不溶于水 ⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A.①②③B.②③④
C.④⑤D.②⑤
解析:
①指的是Al2O3的分类,⑤指的是刚玉的种类,这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。
答案:
B
11.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。
下列关于C3N4晶体的说法正确的是( )
A.C3N4是分子晶体
B.C3N4晶体中,C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长
C.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子,而每个氮原子连接3个碳原子
D.C3N4晶体中微粒间通过分子间作用力结合
解析:
根据C3N4的性质可知其为原子晶体;C—N键为极性共价键,由于原子半径:
r(N) 答案: C 二、填空题(共56分) 12.(12分)现有几种物质的熔点数据如下表所示: A组 B组 C组 金刚石: >3550℃ Li: 181℃ HF: -83℃ 晶体硅: 1410℃ Na: 98℃ HCl: -114℃ 晶体硼: 2573℃ K: 63℃ HBr: -87℃ 二氧化硅: 1723℃ Rb: 39℃ HI: -51℃ 根据上表回答下列问题: (1)A组属于________晶体,其熔化时克服的微粒间作用力是________。 (2)B组晶体的共同物理性质是________(填序号)。 ①有金属光泽 ②有导电性 ③有导热性 ④有延展性 (3)C组中HF熔点反常是由于________。 解析: A组熔点都很高,为原子晶体,原子晶体熔化时破坏的是共价键;B组均为金属晶体,故具有金属的物理通性;C组都是分子晶体,且组成和结构相似,相对分子质量越大,熔点越高,HF的相对分子质量最小,熔点却比HCl高,由分子熔点的反常可以联想到氢键,HF熔化时,除了破坏分子间作用力外还要破坏氢键,所需能量更多,导致熔点较高。 答案: (1)原子 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间能形成氢键,其熔化时需要消耗的能量更多 13.(16分)回答下列各题: (1)①H2~H2、②H2O~H2O、③CH3OH~H2O、④CCl4~H2O,上述各对分子之间只存在范德华力的有________,存在氢键的有________。 (填序号) (2)在物质①苯、②NH3、③C3H8、④ 、⑤对羟基苯甲醛、⑥CH3CH2OH中,能形成分子间氢键的有______,能形成分子内氢键的有________,不能形成氢键的有________。 (填序号) (3)在晶体①NaCl、②干冰、③金刚石、④金属钠中,其构成微粒之间的作用力分别是________、________、________、________。 其中熔点最高的是______,最低的是________(填序号)。 (4)冰融化时,要克服H2O分子间的________和________。 硫粉溶于CS2时依靠它们之间的________作用。 (5)在NCl3、PCl3、AsCl3、SbCl3中沸点最低的是________;在KF、KCl、KBr、KI中,熔点最高的是________。 解析: (1)根据氢键形成的条件,X—H…Y,X、Y必须为电负性大的非金属,如N、O、F;且Y上应有孤电子对,由此可以判断②③可以形成氢键。 (2)与 (1)解法相似。 (3)各晶体依次为离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体,然后判断微粒间作用力强弱。 根据各晶体性质,熔点最高的一般为原子晶体;最低的一般为分子晶体。 (4)H2O中存在氢键,故冰融化需克服范德华力和氢键;S溶于CS2依靠范德华力。 (5)结构和组成相似的分子在不存在氢键时,相对分子质量越大,沸点越高,故NCl3沸点最低。 离子晶体中,晶格能(第四节会学到)越大,沸点越高,因半径F- 答案: (1)①④ ②③ (2)②⑤⑥ ④ ①③ (3)离子键 范德华力 共价键 金属键 ③ ② (4)范德华力 氢键 范德华力 (5)NCl3 KF 14.(12分)据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。 已知: ①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构;②N—N键的键能为167kJ·mol-1。 请回答下列问题: (1)N60分子组成的晶体为________晶体,其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”),原因是________。 (2)1molN60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942kJ·mol-1),表明稳定性N60________(填“>”“<”或“=”)N2。 (3)由 (2)列举N60的用途(举一种): ________。 解析: (1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。 (2)因每个氮原子形成三个N—N键,每个N—N键被2个N原子共用,故1molN60中存在N—N键: 1mol×60×3×=90mol。 发生的反应为N60===30N2,故ΔH=90×167kJ·mol-1-30×942kJ·mol-1=-13230kJ·mol-1<0,为放热反应,表明稳定性N2>N60。 (3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。 答案: (1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体,且N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高 (2)13230 < (3)N60可作高能炸药(其他答案合理也可) 15.(16分)有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素,原子序数E E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且I1(E) X为周期表前四周期中电负性最小的元素,Z的原子序数为28。 请回答下列问题(答题时如需表示具体元素,请用相应的元素符号): (1)写出QT的电子式________,基态Z原子的核外电子排布式为________。 (2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有________等两种。 (3)化合物甲由T、X两元素组成,其晶胞如下图,则甲的化学式为________。 (4)化合物乙的晶胞如下图,乙由E、Q两元素组成,硬度超过金刚石。 ①乙的晶体类型为______,其硬度超过金刚石的原因是______。 ②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为__________。 解析: 由题意知,E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。 (1)CO2、NO为等电子体,电子式相似,故NO的电子式为 ,基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。 (2)Q的简单氢化物NH3极易溶于T的简单氢化物H2O,其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。 (3)由化合物甲的晶胞可知,甲的化学式为KO2。 (4)①由化合物乙的晶胞可知,乙的化学式为C3N4,属于原子晶体,其硬度超过金刚石的原因是C—N键的键长小于C—C键,键能大于C—C键。 ②C3N4晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为sp3。 答案: (1) 1s22s22p63s23p63d84s2 (2)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键 (3)KO2 (4)①原子晶体 C—N键的键长小于C—C键,键能大于C—C键 ②sp3
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