人教版高中化学选修3同步练习（附答案+全解全析）：3.2　分子晶体与原子晶体.doc

1、 - 1 - 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体同步检测试题同步检测试题 练基础练基础 1美国科学杂志曾报道：在 40 GPa 的高压下，用激光加热到 1 800 K，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该原子晶体易气化，可用作制冷材料 C该原子晶体有很高的熔沸点 D该原子晶体的硬度大，可用作耐磨材料 2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是天然存在的硬度最大的物质 D化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应 3干冰和二氧化硅晶体同属第A 族元素的最高价氧化物，它们的熔

2、、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 BCO 键键能比 SiO 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 4二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示： 关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的是( ) A1 mol SiO2晶体中 SiO 键为 2 mol B二氧化硅晶体的分子式是 SiO2 C晶体中 Si、O 原子最外电子层都满足 8 电子结构 D晶体中最小环上的原子数为 8 5下列晶体性质的比较中，错误的是( ) A熔点：金刚石碳化硅晶体硅 - 2 - B沸点：NH3PH3 C硬度：白磷冰二氧化硅 D熔点：SiI4

3、SiBr4SiCl4 6氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质 熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是( ) AC60和金刚石 B晶体硅和水晶 C冰和干冰 D碘和金刚砂 7根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是( ) A熔点 2 700 ，导电性好，延展性强 B无色晶体，熔点 3 550 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为 800 ，熔化时能导电 D熔点56.6 ，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 8关于 SiO2晶体的叙述正确的是( ) A60 g SiO2晶体中含有 NA个分子(N

4、A表示阿伏加德罗常数的数值) B60 g SiO2晶体中，含有 2NA个 SiO 键 CSiO2晶体中与同一 Si 原子相连的 4 个 O 原子处于同一四面体的 4 个顶点 DSiO2晶体中，1 个 Si 原子和 2 个 O 原子形成 2 个共价键 提素养提素养 9据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似 C60的物质 N60，试推测下列有关 N60的说法正确的是( ) AN60易溶于水 BN60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 CN60的熔点高于 N2 DN60的稳定性比 N2强 10水分子间可通过氢键彼此结合而形成(H2O)n，在冰中 n 值为 5，即每个水分子被其 他 4 个水分子包

5、围形成变形四面体， 下图所示为(H2O)5单元， 由无限个这样的四面体通过氢键 构成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是( ) - 3 - A1 mol 冰中含有 4 mol 氢键 B1 mol 冰中含有 45 mol 氢键 C平均每个水分子只含有 2 个氢键 D平均每个水分子只含有5 4个氢键 11科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射 氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其 原因可能是( ) A碳、氮原子构成平面结构的晶体 B碳氮键键长比金刚石中的碳碳键键长更短 C氮原子电子数比碳原子电子数多 D碳、氮单

6、质的化学性质均不活泼 12下表数据是对应物质的熔点： 物质 熔点/ AlF3 1 291 AlCl3 190 BCl3 107 NCl3 40 (1)BCl3分子构型为平面三角形，则 BCl3分子为_(填“极性”或“非极性”，下 同)分子，其分子中的共价键类型为_键。 (2)BF3的熔点比 BCl3_(填“高”“低”或“无法确定”)；下列化学用语中，能 正确表示 BF3分子的是_(填编号)。 (3)氯化铝是_(填“离子”或“共价”)化合物，AlCl3属于_(填“强”或 “弱”)电解质， 它的晶体类型为_， AlCl3_(填“难”或“易”)溶于苯和 CCl4。 - 4 - 设计一个可靠的实验，判

7、断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是 _。 (4)AlCl3在 177.8 时升华，气态或熔融态以 Al2Cl6形式存在，则可推知 Al2Cl6在固态 属于_晶体，Al2Cl6中_(填“存在”或“不存在”)配位键。 13N 与 B、Al、Ga 均可以形成晶体，回答下列问题。 (1)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。 以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以 得到 BF3和 BN。 基态 B 原子的电子排布式为_，B 和 N 相比，电负性较大的是_，BN 中 B 元素的化合价为_。 在 BF3分子中，FBF 的键角是_，B 原子的杂化轨道类型为_，BF3 和过量 NaF 作用可

8、生成 NaBF4，BF 4的立体构型为_。 立方氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为 a cm，立方氮化硼晶 胞中含有_个氮原子、_个硼原子，立方氮化硼的密度是_g cm 3(只要 求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数为 NA)。 (2)C、N 元素形成的新材料具有如下图所示结构，该晶体的化学式为_。该晶体 硬度将超过目前世界上最硬的金刚石，其原因是 _ _。 (3)Al2O3在一定条件下可制得 AlN，其晶体结构如图所示，该晶体中 Al 的配位数是 _。 (4)下图是氮化镓的晶胞模型： - 5 - 氮化镓中镓原子的杂化方式为_，氮原子的配位数为_。 14碳化硅和立方氮化硼

9、的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼 硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。 请回答下列问题： (1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为_，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子 有_个；设晶胞边长为 a cm，密度为 b g cm 3，则阿伏加德罗常数可表示为_(用 含 a、b 的式子表示)。 (2)立方氮化硼晶胞中有_个硼原子，_个氮原子，硼原子的杂化类型为 _，若晶胞的边长为 a cm，则立方氮化硼的密度表达式为_g cm 3(设 N A为阿 伏加德罗常数的值)。 - 6 - 分子晶体与原子晶体分子晶体与原子晶体 1解析：CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发

10、生了变化，由 原来的 C=O 键变为 CO 键，但化学键依然为极性共价键，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 性质，不易气化，C、D 项正确，B 项错误。 答案：B 2解析：金刚石是碳原子间以共价键结合形成的空间网状结构的原子晶体，不存在单 个的分子。在天然存在的物质中，金刚石的硬度最大。在高温下金刚石可以与氧气反应生成 二氧化碳。 答案：D 3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 4解析：SiO2晶体中，1

11、 个硅原子与周围 4 个氧原子形成 SiO 键，所以 1 mol SiO2 晶体中 SiO 键为 4 mol，A 错误；晶体中 1 个硅原子与周围 4 个氧原子形成共价键，1 个氧 原子与周围 2 个硅原子形成共价键， SiO2表示晶体中 Si、 O 原子个数比为 1:2， 并不是分子式， B 错误；1 个硅原子分别与 4 个氧原子形成 4 对共用电子对，1 个氧原子分别与 2 个硅原子形 成 2 对共用电子对，所以 Si、O 原子最外电子层都满足 8 电子结构，C 正确；晶体中最小环上 硅与氧交替连接，SiO2晶体中最小环上的原子数为 12，其中 6 个硅原子，6 个氧原子，D 错 误。 答

12、案：C 5解析：A 项，三种物质都是原子晶体，因为 C 的原子半径小于 Si 的原子半径，所以 键长：CC 键CSi 键CSi 键SiSi 键，键能越大，原子 晶体的熔点越高，正确；B 项，NH3和 PH3都是分子晶体，但 NH3分子间存在氢键，故 NH3 的沸点较高，正确；C 项，二氧化硅是原子晶体，硬度较大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较 小，错误；D 项，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，正确。 答案：C 6解析：氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为原 子晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别

13、克服的是分子间作用力和共价键， A 项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C 项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服 的是分子间作用力和共价键，D 项错误。 答案：B - 7 - 7解析：A 项符合金属晶体的特征；B 项符合原子晶体的特征；C 项符合离子晶体的特 征；D 项符合分子晶体的特征。 答案：B 8解析：SiO2晶体为原子晶体，晶体中不存在单个分子，A 不正确；1 mol SiO2晶体含 有 SiO 键 4 mol，B 不正确；SiO2晶体中，与每个 Si 原子相连的 4 个 O 构成正四面体结构， O 原子位于顶点，Si 原子位于四面体的中心，C 正确；SiO2晶体中，1 个 Si

14、 原子和 4 个 O 原 子形成 4 个共价键，D 不正确。 答案：C 9解析：C60是一种单质，属于分子晶体，而 N60类似于 C60，所以 N60也是单质，属于 分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小、熔沸点较低。分子晶体相对分子质量 越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此 A、B 项错误， C 项正确；N2分子以 NN 结合，N60分子中只存在 NN，而 NN 比 NN 牢固得多，所 以 D 项错误。 答案：C 10解析：由图可知，每个水分子(处于四面体的中心)与 4 个水分子(处于四面体的四个 顶角)形成四个氢键，因为每个氢键都是由 2 个水分子共

15、同形成的，所以每个水分子形成的氢 键数为 41 22。 答案：C 11解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知，该晶体应该是一种原子晶体， 原子晶体的结构是一种空间网状结构而不是平面结构， A 错误； 氮原子的半径比碳原子的半径 小，二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的硬度应该比金刚石更高， B 正确；原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，C、D 错误。 答案：B 12答案：(1)非极性 极性 (2)低 bd (3)共价 强 分子晶体 难 在熔融状态下， 验证其是否导电，若不导电是共价化合物 (4)分子 存在 13解析：(1)B 原子的原子序数为

16、 5，所以基态 B 原子的电子排布式为 1s22s22p1；B 和 N 都属于第二周期，同周期自左向右电负性逐渐增大，所以 B 和 N 相比，电负性较大的是 N，B 最外层有 3 个电子，所以化合价是3 价。依据价层电子对互斥理论可计算出中心原 子的孤电子对数1 2(axb) 1 2(331)0，所以 BF3 分子为平面三角形结构，FBF 的键 角是 120 ，杂化轨道类型为 sp2；在 BF 4中中心原子的孤电子对数1 2(axb) 1 2(3141) 0，所以 BF 4的结构为正四面体。金刚石晶胞是立方体，其中 8 个顶角为 8 个碳原子，6 个面各有 6 个碳原子，立方体内部还有 4 个

17、碳原子，如图所示，所以金刚石的一个晶胞中含 - 8 - 有的碳原子数81 86 1 248，因此立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子。 由于立方氮化硼的一个晶胞中含有 4 个 N 和 4 个 B 原子，其质量是425 NA g，立方体的体积是 a3 cm3，因此立方氮化硼的密度是254 a3 NA g cm 3。 (2)该晶胞中含 C 原子数81 84 1 23，N 原子数为 4，故该晶体化学式为 C3N4。由 于 CN 键键长比 CC 键键长短，键能大，所以金刚石硬度比 C3N4硬度小。 (3)Al 原子的配位数是指 1 个 Al 原子周围邻近的 N 原子个数，由图示可

18、知，Al 的配位 数为 4。 (4)每个镓与 4 个 N 形成共价键，这四个 N 构成正四面体结构；每个 N 与 4 个 Ga 形成 共价键，这四个 Ga 构成正四面体结构，所以氮化镓中镓原子的杂化方式为 sp3杂化。氮原子 的配位数为 4。 答案：(1)1s22s22p1 N 3 价 120 sp2 正四面体形 4 4 425 a3 NA (2)C3N4 C3N4与金刚石都是原子晶体，CN 键键长比 CC 键键长短，键能大 (3)4 (4)sp3 4 14解析：(1)SiC 晶体中，每个 Si 原子与 4 个 C 原子形成 4 个 键，故 Si 采取 sp3杂 化，每个 Si 原子距最近的

19、C 原子有 4 个。SiC 晶胞中，碳原子数为 61 28 1 84 个，硅原 子位于晶胞内，SiC 晶胞中硅原子数为 4 个，1 个晶胞的质量为160 g mol 1 NA g，体积为 a3 cm3， 因此晶体密度：b g cm 3 160 g NA a3 cm3，故 NA 160 a3b mol 1。 (2)立方氮化硼晶胞中，含有 N 原子数为 61 28 1 84 个，B 原子位于晶胞内，立方氮 化硼晶胞中含硼原子 4 个。每个硼原子与 4 个氮原子形成 4 个 键，故硼原子采取 sp3杂化， 每个立方氮化硼晶胞的质量为100 NA g，体积为 a3 cm3，故密度为 100 a3 NA g cm 3。 答案：(1)sp3 4 160 a3b mol 1 (2)4 4 sp3 100 a3 NA