2019-2020学年高中化学 课时分层作业11 分子晶体与原子晶体（含解析）新人教版选修3

课时分层作业(十一)分子晶体与原子晶体(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．下列有关分子晶体的说法中正确的是()A．分子内均存在共价键B．分子间一定存在范德华力C．分子间一定存在氢键D．其结构一定不能由原子直接构成B[稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，且分子为单原子分子，故A、D项错误。分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误。]2．下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是()A．原子晶体硬度通常比分子晶体大B．原子晶体的熔点较高C．分子晶体中有的水溶液能导电D．金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体D[由于原子晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故原子晶体比分子晶体的熔点高，硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如H2SO4、HCl。D选项中的干冰(固态CO2)是分子晶体，D错误。]3．下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是()A．C60B．冰C．金刚石D．水晶C[C60和冰都是分子晶体，A、B项均不符合题意；金刚石和水晶都是原子晶体，在金刚石中，每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构，C项符合题意；在水晶中，每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构，但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连，D项不符合题意。]4．干冰和二氧化硅晶体同是第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点却差别很大。其原因是()A．二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量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C[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，熔化时破坏共价键，所以二氧化硅熔点很高。]5．美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A．该原子晶体中含有极性键B．该原子晶体易汽化，可用作制冷材料C．该原子晶体有很高的熔点、沸点D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料B[CO2由分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C===O变为C—O，但化学键依然为极性共价键，故A项正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化，CO2原子晶体具有高硬度、高熔、沸点等特点，故C、D选项正确，B项错误。]6．下列说法错误的是()A．干冰与二氧化硅晶体熔化时，所克服的粒子间相互作用力不相同B．C2H5OH与C2H5Br相比，前者的相对分子质量远小于后者，而沸点却远高于后者，其原因是前者的分子间存在氢键C．非金属单质只能形成分子晶体D．金刚石熔化时断裂共价键C[干冰熔化时破坏范德华力，二氧化硅、金刚石等原子晶体熔化时破坏共价键，A、D项正确；乙醇的分子间易形成氢键，故其沸点高于C2H5Br，B项正确；Si、C是非金属元素，但金刚石、晶体硅都是原子晶体，C项不正确。]7．某化学兴趣小组在学习分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔点，记录如下：NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782根据这些数据分析，他们认为属于分子晶体的是()A．NaCl、MgCl2、CaCl2B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2D．全部B[分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔点均很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔点较低，应为分子晶体，所以B项正确。]8．下列物质的熔点均按由高到低的次序排列，其中是由于键能由大到小的是()A．钠、干冰B．金刚石、晶体硅C．碘化氢、溴化氢D．二氧化硅、二氧化碳B[干冰为分子晶体，熔点较低，是由于分子间作用力弱，而不是因为键能小，A错误；晶体硅、金刚石都为原子晶体，原子半径C＜Si，原子半径越小，共价键键能越大，则熔点越高，B正确；HI、HBr为同主族元素所形成的分子晶体，分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体的熔点越高，则熔点：HIHBr，而键能：HBrHI，C错误；二氧化碳是分子晶体，其分子间作用力小，不是由键能引起的熔点低，D错误。]9．常温下硫单质主要以S8形式存在，加热时S8会转化为S6、S4、S2等，当蒸气温度达到750℃时主要以S2形式存在，下列说法正确的是()A．S8转化为S6、S4、S2属于物理变化B．不论哪种硫分子，完全燃烧时都生成SO2C．常温条件下单质硫为原子晶体D．把硫单质在空气中加热到750℃即得S2B[S8、S6、S4、S2属于不同的分子，它们之间的转化为化学变化；常温条件下单质硫为分子晶体；硫单质在空气中加热到750℃时被氧化，生成硫的氧化物，得不到S2。]10．有下列物质：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。根据要求填空。(1)属于原子晶体的化合物是________。(2)直接由原子构成的分子晶体是________。(3)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。(4)在一定条件下，能导电且不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，受热熔化需克服共价键的是________。[答案](1)①⑪(2)⑤(3)②⑬④⑤(4)⑦②④⑤⑫⑬①⑧⑪11.二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体结构模型如图所示，请认真观察该模型后回答下列问题：(1)二氧化硅晶体中最小环上有________个原子，晶体结构中存在以________原子为中心、________原子为顶点的正四面体结构。(2)晶体中每个硅原子为________个最小环共有，每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。(3)晶体中存在的有________。A．共价键B．离子键C．配位键D．范德华力[解析]二氧化硅晶体中，最小环上有6个硅原子和6个氧原子，并形成以硅原子为中心、氧原子(或硅原子)为顶点的正四面体结构。因为每个硅原子被12个最小环共有，平均每个最小环拥有的硅原子数为6×112＝12个，由化学式SiO2可知，拥有氧原子数为12×2＝1个。原子晶体中只存在共价键，且Si—O键为极性键，不是配位键。[答案](1)12SiO(或Si)(2)12121(3)A12．C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是_________________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________。(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键的原因是__________。SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点：CO2________SiO2(填“”“＝”或“”)。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO24种晶体的组成微粒种类分别是__________________，熔化时克服的微粒间的作用力分别是____________。[解析](1)SiC与晶体硅结构相似，晶体硅中一个硅原子与周围四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方式是sp3，则SiC晶体中C原子杂化方式为sp3；因为Si—C的键长小于Si—Si，所以熔、沸点高低顺序：SiC＞Si。(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p­p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键。SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2CO2。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力(范德华力)结合。[答案](1)sp3共价键SiC＞Si(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p­p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键原子分子(3)原子、原子、原子、分子共价键、共价键、共价键、分子间作用力(或范德华力)[能力提升练]13.如图是冰的晶胞示意图，冰以此为单位向空间延伸，则冰中的每个水分子含有氢键()A．2个B．4个C．8个D．12个A[每个水分子含有两对孤电子对，可以分别与另外两个水分子形成2个氢键；每个水分子含有两个氢原子，也可以分别与另外两个水分子形成2个氢键；不过每个氢键都为两个水分子所共有，因而每个水分子含有氢键为4×12＝2个。]14．根据下表中的有关数据分析，下列说法错误的是()AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190－682573＞35501410沸点/℃17857283248272355A.SiCl4是分子晶体B．晶体硼是原子晶体C．AlCl3是分子晶体，加热能升华D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱D[SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能升华，故AlCl3加热能升华，A、C项正确；晶体硼的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B项正确；C原子的半径比Si原子的半径小，金刚石中的C—C键的键长比晶体硅中的Si—Si键的键长短，故金刚石中的C—C键的键能比晶体硅中的Si—Si键的键能大，则金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强，D项错误。]15．经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)3单元结构如图Ⅰ所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构，其片层结构及键长、层间距数据如图Ⅱ所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。图ⅠB(OH)3结构图ⅡB(OH)3连接的片层结构(1)H3BO3是一元弱酸，写出它在水中发生电离的电离方程式_________________________。(2)根据结构判断下列说法正确的是________。a．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂b．H3BO3分子的稳定性与氢键有关c．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键d．H3BO3分子中硼原子最外层为8e－稳定结构[解析](1)硼酸为一元弱酸，在水溶液里，和水电离出的氢氧根离子形成配位键，其电离方程式：H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋；(2)a.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，片层状结构晶体有滑腻感，可作润滑剂，故a正确；b.分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关，熔、沸点与氢键有关，故b错误；c.1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，故c正确；d.硼原子最外层只有3个电子，与氧原子形成3对共用电子对，因此B原子不是8e－稳定结构，故d错误。[答案](1)H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋(2)ac16．金刚石是原子晶体，含有的最小环是六元环(如A图)，每个碳原子连接________个六元环，如B图是金刚石的晶胞，若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算过程)。AB[解析]在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环；根据金刚石晶胞结构图可知，金刚石晶胞中含有的碳原子数为8×18＋6×12＋4＝8，所以共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳