2019-2020学年高中化学 第三章 物质的聚集状态与物质性质 第3节 原子晶体与分子晶体练习（含

原子晶体与分子晶体一、选择题1．下列有关原子晶体的叙述不正确的是()A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体B．1mol金刚石中的C—C键数是2NA,1molSiO2晶体中的Si—O键数是4NAC．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂D．SiO2晶体是原子晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式解析：金刚石和二氧化硅晶体的基本结构单元都是正四面体，A正确；金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成C—C单键，这个C原子对每个单键的贡献只有12，所以1molC原子形成的C—C键为4×12＝2(mol)，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O单键，则1molSiO2晶体中Si—O键为4mol，B正确；水晶是原子晶体，在熔化时，共价键断裂形成自由移动的Si、O原子，而分子晶体干冰熔化时，分子间作用力被破坏形成自由移动的CO2分子而C===O键不会断裂，所以C错；根据原子晶体的结构特点可知D正确。答案：C2．分子晶体具有的本质特征是()A．组成晶体的基本构成微粒是分子B．熔融时不导电C．晶体内微粒间以分子间作用力相结合D．熔点一般比原子晶体低解析：分子晶体的熔、沸点较低，硬度较小，导致这些性质特征的本质原因是基本构成微粒间的相互作用——范德华力及氢键相对于化学键来说是极其微弱的。答案：C3．下列晶体中，它们的熔点由低到高的顺序排列正确的是()①金刚石②氯化钠③干冰④汞A．④②③①B．③①②④C．④②①③D．③④②①解析：金刚石为原子晶体，氯化钠为离子晶体，二者通常状况下均为固体，熔点：金刚石氯化钠；干冰为分子晶体，汞为金属晶体，通常状况下CO2为气体，汞为液体，故熔点：汞干冰。答案：D4．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，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，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．该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长D．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小解析：由题意知，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是立体网状结构；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：B5．已知C3N4晶体的硬度比金刚石大，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是()A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的化学键更牢固B．该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D．该晶体与金刚石相似，都是相邻原子间以非极性共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体解析：由题意知C3N4晶体属于原子晶体，依据C、N在元素周期表中的位置及性质递变规律，可得C—N键比C—C键的键长短，键能大，A项正确。碳原子最外层有4个电子，可形成4个共价键，氮原子最外层有5个电子，可形成3个共价键，故C3N4晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，B项正确。在C3N4晶体中，每个原子的最外层都满足8电子结构，C项正确。C3N4晶体是碳氮原子间以极性共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体，D项错误。答案：D6．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．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量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：干冰和二氧化硅晶体尽管同属ⅣA族元素的最高价氧化物，但干冰是分子晶体，二氧化硅为原子晶体。干冰的熔、沸点取决于其分子间作用力的大小，而不是共价键键能的强弱；而二氧化硅的熔、沸点则由Si—O键键能的强弱所决定。答案：C7．干冰晶体是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各有1个CO2分子，在每个CO2周围距离为22a(其中a为立方体棱长)的CO2有()A．4个B．8个C．12个D．6个解析：在每个CO2周围距离为22a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有8×3×12＝12个。答案：C8.图为甲烷晶体的晶胞结构，下列有关说法正确的是()A．甲烷晶胞中的球体只代表一个碳原子B．晶体中1个CH4分子有12个紧邻的甲烷分子C．CH4晶体熔化时需克服其价键D．一个甲烷晶胞中含有8个CH4分子解析：甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力。晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个碳原子。以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某一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＝12(个)。甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞含有甲烷的分子个数为8×18＋6×12＝4(个)。综上所述，只有B项正确。答案：B9．美国LawrenceLiremore国家实验室(LLNL)的科学家成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体说法正确的是()A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体B．在一定条件下CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化C．CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质D．在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与两个C原子相结合解析：同素异形体的研究对象是单质；CO2的晶体类型发生转变，生成了新物质，为化学变化；CO2的不同晶体具有不同的物理性质，CO2原子晶体类似于SiO2晶体，每个C原子结合4个O原子，每个O原子结合2个C原子。答案：D二、非选择题10．下列物质：①水晶②冰醋酸③氧化钙④白磷⑤晶体氩⑥氢氧化钠⑦铝⑧金刚石⑨过氧化钠⑩碳化钙⑪碳化硅⑫干冰⑬过氧化氢(1)属于原子晶体的化合物________。(2)直接由原子构成的晶体________。(3)直接由原子构成的分子晶体________。(4)由极性分子构成的晶体是________，含有非极性键的离子晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(5)在一定条件下能导电而不发生破坏化学键的是________________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化时需克服共价键的是________。解析：属于原子晶体的是：金刚石(单质)、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有：氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)；属于离子晶体的有：CaO(离子键)、NaOH(既存在离子键又存在极性键)、Na2O2和CaC2(既存在离子键又存在非极性共价键)；铝属于金属晶体。金属导电过程不发生化学变化。晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键，而原子晶体、离子晶体、金属晶体熔化需破坏化学键。答案：(1)①⑪(2)①⑤⑧⑪(3)⑤(4)②⑬⑨⑩④⑤(5)⑦②④⑤⑫⑬①⑧⑪11．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/℃28522072714190(2.5×105Pa)沸点/℃360029801412182.47请参考上述数据回答下列问题：(1)工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解AlCl3的方法生产铝？___________________________________________________。(2)设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是___________________________________________________________。答案：(1)MgO的熔点比MgCl2高，AlCl3的熔点低，易升华，属于分子晶体，熔融时不导电(2)将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电而AlCl3不导电，故可证明MgCl2为离子晶体12．四种短周期元素的性质或结构信息如下表所示，请回答下列问题。元素性质或结构信息A单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸B原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7C单质曾被称为“银色的金子”，与锂形成的合金常用于制造航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱D原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2。单质和氧化物均为空间网状结构，具有很高的熔、沸点(1)A原子的最外层电子排布式为________，D原子核外共有________个电子。(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程式：________________。(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是______(填分子式)；分子较稳定的是________(填分子式)。(4)E、D同主族，均为短周期元素。它们的最高价氧化物晶体中熔点较高的是________________(填分子式)。(5)已知D的单质的晶体结构与SiC的晶体结构相似，其中C原子的杂化方式为____________，微粒间的作用力为________。SiC与D的单质的晶体的熔、沸点高低顺序是________________________(填化学式)。解析：单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2，能形成两种二元含氧酸的元素是硫。原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7，其电子排布式应是1s22s22p63s23p5，则B是氯元素。单质能溶于强酸和强碱的是铝。原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，再结合D的其他信息，可知其电子排布式是1s22s22p63s23p2，D为硅元素。晶体硅中1个硅原子与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以其杂化方式是sp3，SiC的晶体结构与晶体硅相似，故C原子的杂化方式也是sp3杂化；因为Si—C键的键长小于Si—Si键，所以熔、沸点：碳化硅晶体硅。答案：(1)3s23p414(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)H2SHCl(4)SiO2(5)sp3杂化共价键SiCSi