人教版化学选修3第三章第2节《分子晶体与原子晶体》同步训练.docx
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人教版化学选修3第三章第2节《分子晶体与原子晶体》同步训练
2020年人教版化学选修3第三章第2节《分子晶体与原子晶体》同步训练
一、选择题
1.据报道,用10B合成的10B20有非常好的抗癌效果。
下列叙述正确的是()
A.10B和10B20互为同素异形体
B.B元素的质量数是10
C.10B的中子数和核外电子数相等
D.10B20晶体熔点高、硬度大
2.氮氧化铝(AlON)是一种空间网状结构,硬度大熔点高的透明材料,描述正确的是()
A.含有离子键B.属于原子晶体
C.既有离子键又有共价键D.属于离子晶体
3.氮化碳(C3N4)的硬度大于金刚石,则氮化碳中()
A.只有共价键B.可能存在离子
C.可能存在N≡ND.存在极性分子
4.下列物质中,均直接由原子构成的是:
①干冰晶体;②二氧化硅;③水蒸气;④金刚石;⑤单晶硅;⑥白磷;⑦硫磺;⑧液氨;⑨钠;⑩氖晶体()
A.②③④⑤
B.②③④⑤⑨⑩
C.②④⑤⑩
D.②④⑤⑥⑦⑨⑩
5.最近发现一种由M、N两种原子构成的气态团簇分子,如图所示。
实心球●表示N原子,空心球○表示M原子,则它的化学式为( )
A.M4N4
B.MN
C.M14N13
D.M4N5
6.下列物质属于共价分子,但不属于共价化合物的是()
A.SiO2B.CaOC.HDD.H2O
7.下列各组物质的晶体中,化学键类型和晶体类型均相同的是()
A.NH3和NH4ClB.HCl和H2O
C.KCl和KD.CO2和SiO2
8.在金刚石的晶体结构中含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上的碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角分别是()
A.6、120°B.5、108°C.4、109.5°D.6、109.5°
9.下列有关晶体的叙述不正确的是()
A.氯化钠和氯化铯晶体中,阴离子的配位数均为6
B.金刚石为空间网状结构,由碳原子以sp3杂化轨道形成共价键
C.金属钠的晶体采用体心立方堆积,每个晶胞含2个原子,配位数为8
D.干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻12个CO2分子
10.甲烷晶体的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是()
A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B.晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C.甲烷晶体熔化时需克服共价键
D.1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
11.下列关于二氧化硅的叙述中正确的是( )
A.硅原子和碳原子最外层电子数相同,二氧化硅和二氧化碳分子结构也相同
B.二氧化硅能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应,所以二氧化硅是两性氧化物
C.二氧化硅中硅元素为+4价,二氧化硅具有氧化性
D.在二氧化硅中,每个硅原子结合2个氧原子
12.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间均已单键结合,下列关于晶体说法正确的是()
A.C3N4晶体是分子晶体
B.C3N4晶体中,C-N键的键长比金刚石中C-C键的键长要长
C.C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子
D.C3N4晶体中微粒间通过离子键要长
13.下列说法正确的是()
A.熔点:
锂<钠<钾<铷<铯
B.由于HCl的分子间作用力比HI的强,故HC1比HI稳定
C.等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目相等
D.已知离子晶体AB的晶胞如图所示,则每个A+周围距离最近且等距的B-有8个
14.二氧化硅晶体是立体网状结构,其晶体模型如图所示。
下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是()
A.二氧化硅晶体最小环上含有12个原子
B.每个硅原子为4个最小环所共有
C.从晶体结构可知,1molSiO2拥有2molSi-O键
D.SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的
二、填空题
15.C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示其中的一层结构):
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为___________。
A.同分异构体B.同素异形体
C.同系物D.同位素
(2)硅晶体的结构跟金刚石相似,1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是____________
NA个。
二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入一个氧原子。
二氧化硅的空间网状结构中,硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是___________。
(3)石墨层状结构中,平均每个正六边形拥有的碳原子个数是个___________。
16.金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构,在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。
试回答:
(1)金刚砂属于________晶体。
金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。
(2)金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合________个碳原子,其中键角是________。
(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环,其中最小的环上有________个硅原子。
(4)碳、硅原子均采取________杂化。
17.
(1)下表列举了几种物质的性质,据此判断属于分子晶体的有________(填物质代号)。
物质
性质
X
熔点为1031℃,呈液态时不导电,在水溶液中能导电
Y
易溶于CCl4,熔点为11.2℃,沸点为44.8℃
Z
常温下为气态,极易溶于水,溶液的Ph>7
W
常温下为固体,加热变为紫红色蒸气,遇冷变为紫黑色固体
M
熔点为1070℃,易溶于水,在水溶液中能导电
N
熔点为97.81℃,质软,固体能导电,密度为0.97g·cm-3
(2)如图为干冰的晶胞结构示意图。
①将CO2分子视作质点,设晶胞边长为apm,则距离最近的两个CO2分子的距离为________pm。
②CO2、CS2晶体的沸点高低为________>________(填写相应物质的化学式)。
③干冰常压下极易升华,在工业上用作制冷剂________。
18.C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构):
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________。
A.同分异构体B.同素异形体C.同系物D.同位素
(2)固态时,C60属于___(填“离子”、“原子”或“分子”)晶体,C60分子中含有双键的数目是___。
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似,1mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是______NA个。
(4)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是________个。
参考答案
1.C
【解析】
A.10B是核素,10B20是单质,不可能互为同素异形体,A错误;
B.未指明是B元素的哪一种同位素,因此不能确定质量数,B错误;
C.10B的中子数和核外电子数均为5,C正确;
D.10B20晶体是分子晶体,熔点不可能高、硬度不可能大,D错误;
答案选C。
2.B
【解析】
氮氧化铝(AlON),全称是透明高硬度防弹铝材料,是一种空间网状结构,硬度大熔点高的透明材料,符合原子晶体的结构特点和性质特点,属于原子晶体,则晶体中含共价键而无离子键,B项正确;
答案选B。
3.A
【解析】
A.C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,则C3N4晶体是原子晶体,其中只有共价键,故A正确;
B.C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,则C3N4晶体是原子晶体,其中只有共价键,没有离子,故B错误;
C.C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合,则为原子晶体,每个C原子周围有4个N原子,每个N原子周围有3个C原子,形成空间网状结构,C-N键为共价键,没有N≡N,故C错误;
D.C3N4晶体中每个C原子周围有4个N原子,形成正四面体空间网状结构,没有极性,故D错误;
正确答案是A。
4.C
【解析】
①干冰晶体属于分子晶体,是由分子构成的;②二氧化硅属于原子晶体,是由硅原子和氧原子直接构成;③水蒸气是分子晶体,是由分子构成的;④金刚石属于原子晶体,是由碳原子直接构成;⑤单晶硅属于原子晶体,是由硅原子直接构成;⑥白磷属于分子晶体,是由分子构成的;⑦硫磺属于分子晶体,是由分子构成的;⑧液氨中存在氨气分子,是由分子构成的;⑨钠属于金属晶体,由金属阳离子和自由电子构成;⑩氖晶体中只含有氖原子,直接由原子构成的,故C正确。
5.C
【解析】
关键点是该物质为气态团簇分子,故属于分子晶体,与离子晶体、原子晶体不同,它不存在共用与均摊问题,因此该物质的化学式就是其分子式,由14个M原子和13个N原子组成,故应选C。
6.C
【解析】
A.SiO2是原子晶体,不属于共价分子,但是属于共价化合物,故A错误;
B.CaO是离子晶体,不属于共价分子,属于离子化合物,故B错误;
C.H和D都是氢元素的一种核素,是以共价键形成的共价分子,但是都属于氢元素,属于单质,不属于共价化合物,故C正确;
D.氯化氢分子是由氢原子和氯原子以共价键相结合形成的共价分子,属于共价化合物,故D错误;
答案选C。
7.B
【解析】
A.NH3是分子晶体,分子内含有共价键,NH4Cl中离子晶体,含有离子键、共价键,A错误;
B.HCl和H2O都是分子晶体,分子内存在共价键,B正确;
C.KCl是离子晶体,含有离子键,而K是金属晶体,含有金属键,C错误;
D.CO2是分子晶体,分子内含有共价键,而SiO2是原子晶体,原子间的化学键为共价键,D错误;
故合理选项是B。
8.D
【解析】
金刚石是原子晶体,在原子晶体里,原子间以共价键相互结合,形成三维的空间网状结构。
在金刚石晶体里,每个碳原子以四个共价键对称的与相邻的4个碳原子结合,碳原子采取sp3杂化方式形成共价键,所以碳原子与其周围的4个碳原子形成正四面体结构,所以6个键的夹角都是109°28′,故选D。
9.A
【解析】
A.氯化钠晶体中氯离子的配位数为6,氯化铯晶体中氯离子的配位数为8,则氯化钠和氯化铯晶体中氯离子的配位数不相同,A选项错误;
B.金刚石为空间网状结构,一个碳原子与4个碳原子形成共价键,所以碳原子采取sp3杂化,B选项正确;
C.金属钠的晶体采用体心立方堆积,所以每个晶胞含原子数为
,每个钠原子周围距离最近的钠原子有8个,所以配位数为8,C选项正确;
D.在干冰晶体中,每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子,D选项正确;
答案选A。
10.B
【解析】
A.晶胞中的球体代表的是1个甲烷分子,并不是1个碳原子,故A错误;
B.以该甲烷晶胞为单元,位于顶点的某1个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个,而这3个甲烷分子在面心上,因此每个都被共用2次,故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×
=12个,故B正确;
C.甲烷是分子晶体,熔化时需克服范德华力,故C错误;
D.甲烷晶胞属于面心立方晶胞,甲烷晶胞中的球体代表1个甲烷分子,该晶胞含有甲烷的分子个数为8×
+6×
=4,故D错误;
答案选B。
11.C
【解析】
A.在二氧化硅中,每个硅原子与4个氧原子结合,每个氧原子与2个硅原子结合,形成具有立体网状结构的晶体,不存在单个的二氧化硅分子,二氧化硅晶体中硅原子和氧原子数目比是1∶2,二氧化碳分子是直线型分子,结构不同,故A错误;
B.二氧化硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,没有生成盐,不属于碱性氧化物,与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,不可能是两性氧化物,故B错误;
C.在高温下,二氧化硅能与单质碳反应生成单质硅和一氧化碳,硅元素的化合价由+4价降低为0价,二氧化硅具有氧化性,故C正确;
D.在二氧化硅中,每个硅原子与4个氧原子结合,故D错误;
故选:
C。
12.C
【解析】
C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合,说明该物质是原子晶体,每个C原子连接4个N原子、每个N原子连接3个C原子。
A.分子晶体熔沸点较低、硬度较小,原子晶体硬度较大,该晶体硬度比金刚石大,说明为原子晶体,故A错误;
B.原子半径越大,原子间的键长越长,原子半径C>N,所以C3N4晶体中C−N键长比金刚石中C−C要短,故B错误;
C.该晶体中原子间均以单键结合,且每个原子都达到8电子稳定结构,所以每个C原子能形成4个共价键、每个N原子能形成3个共价键,故C正确;
D.离子晶体微粒之间通过离子键结合,原子晶体微粒间通过共价键结合,该晶体是原子晶体,所以微粒间通过共价键结合,故D错误;
答案选C。
13.D
【解析】
A.金属键越强其单质的熔点越高,金属键:
锂>钠>钾>铷>铯,则物质的熔点:
锂>钠>钾>铷>铯,A错误;
B.HCl比HI稳定是因为分子内的化学键H-Cl键比H-I键强,断裂消耗的能量高,与分子之间的作用力大小无关,B错误;
C.金刚石是立体网状结构,每个C原子与相邻的四个C原子形成四个共价键,每个共价键为2个C原子形成,所以属于1个C原子的C-C键数目为4×
=2,12g金刚石中含C原子的物质的量是1mol,则其中含有2molC-C键,石墨是层状结构,每个C原子与相邻的3个C原子形成3个共价键,每个共价键为2个C原子形成,所以属于1个C原子的C-C键数目为3×
=1.5,12g石墨中含有1.5molC-C键,可见等质量的金刚石和石墨晶体所含碳碳键的数目不相等,C错误;
D.A+位于晶胞的顶点上,B-位于晶胞内,通过一个顶点可形成8个晶胞,所以每个A+被8个B-所形成的立方体包围,B-亦被8个A+所形成的立方体包围,每个A+周围距离最近且等距的B-有8个,每个B-周围距离最近且等距的A+有8个,D正确;
故合理选项是D。
14.A
【解析】
A.二氧化硅晶体最小环上含有6个硅原子6个氧原子,共12个原子,故A正确;
B.二氧化硅晶体和金刚石晶体的结构类似,每个硅原子为12个最小环共有,故B错误;
C.1个Si与4个O形成Si-O键,则1molSi拥有4molSi-O键,故C错误;
D.SiO2晶体中只含极性共价键,不含非极性共价键,故D项错误。
故答案选:
A。
15.B262
【解析】
【分析】
(1)根据同素异形体的定义进行分析;
(2)晶体硅的结构与金刚石相似,存在以硅原子为中心和顶点的正四面体结构单元,每个硅原子形成4个Si—Si键,但一个Si—Si键为2个硅原子共有,故1个硅原子可形成2个Si—Si键,即1mol硅原子能形成2molSi—Si键,
(3)石墨中每个碳原子形成3个C—C键,故每个碳原子为3个六边形共用,每个六边形拥有碳原子个数为6×1/3=2个。
【详解】
(1)所给三种物质都是只由碳元素组成,但是结构不同,性质不同,故它们互为同素异形体。
综上所述,本题答案是:
B。
(2)由金刚石的结构模型可知,1个硅原子可以通过共价键与4个硅原子结合,所以1个硅原子拥有的硅硅单键数目为4/2=2,所以1mol硅中可形成2mol硅硅单键,数目为2NA个;金刚石中最小的碳原子环上有6个碳原子,6条边,每条边上插入一个氧原子,则二氧化硅晶体的最小环为十二元环,环上有6个氧原子;
综上所述,本题答案是:
2,6。
(3)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有,石墨中每个碳原子形成3个C—C键,故每个碳原子为3个六边形共用,每个六边形拥有碳原子个数为6×1/3=2个。
综上所述,本题答案是:
2。
16.原子低4109°28′3sp3
【解析】由于金刚砂是网状结构,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合,故金刚砂是原子晶体;硅原子半径比碳原子大,故金刚砂熔点低;硅和碳电子层结构、成键方式相同,均采取sp3杂化,硅原子周围有4个碳原子,键角为109°28′;组成的六元环中,有3个碳原子、3个硅原子。
17.X、Y、Z、W
CS2CO2CO2分子间作用力较弱,易克服分子间作用力,克服分子间作用力要吸热
【解析】
(1)分子晶体的熔沸点一般比较低,硬度较小,固态时不导电。
M的熔点高,肯定不是分子晶体;N是金属钠的性质;X、Y、Z、W均为分子晶体;
(2)①离顶点的CO2分子最近的是面心的CO2分子,二者的距离为面对角线的一半,即
pm;
②CO2、CS2都是分子晶体,CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量,其分子间作用力大于CO2的分子间作用力,故CS2的沸点高于CO2的沸点;
③干冰常压下极易升华,干冰分子间作用力是范德华力,作用力比较弱,升华吸热,使周围温度降低,在工业上用作制冷剂。
18.B分子3022
【解析】
【分析】
(1)同种元素的不同单质互称同素异形体,据此分析判断;
(2)根据晶体构成微粒判断晶体类型;由C60分子结构模型可以看出,每个碳原子与另三个碳原子成键,其中每个碳原子应有一个碳碳双键,据此分析解答;
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似,在晶体硅中1个硅原子与4个硅原子通过Si—Si键直接相连,每个硅原子含有2个Si—Si键,据此分析解答;
(4)根据石墨层状结构,利用均摊法分析计算。
【详解】
(1)同种元素的不同单质互称同素异形体,C60、金刚石和石墨是碳元素的不同单质,属于同素异形体,故答案为B;
(2)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体;由C60分子结构模型可以看出,每个碳原子与另三个碳原子成键,又知每个碳原子应形成四个共价键,由此可知每个碳原子应有一个碳碳双键,而每个碳碳双键都由2个碳原子构成,所以C60分子中含双键数应为60×
=30,故答案为分子;30;
(3)C、Si均属于第ⅣA元素,能形成4个共价键,在晶体硅中1个硅原子与4个硅原子通过Si—Si键直接相连,每个硅原子含有2个Si—Si键,则1mol硅晶体中含有Si—Si单键的数目约是2NA个,故答案为2;
(4)石墨层状结构中,每个碳原子被三个正六边形共用,所以平均每个正六边形占有的碳原子数=6×
=2,故答案为2。
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