高二化学选修3第三章第二节分子晶体与原子晶体

第1页共7页课时跟踪检测（十）分子晶体与原子晶体1．下列物质固态时一定是分子晶体的是()A．酸性氧化物B．碱性氧化物C．含氧酸D．非金属单质解析：选C利用举特例法解题。A项，SiO2为酸性氧化物，属于原子晶体；B项，Na2O、CaO等碱性氧化物属于离子晶体；D项，金刚石、晶体硅等非金属单质属于原子晶体。2．下列说法中错误的是()A．干冰与二氧化硅晶体熔化时，所克服的微粒间相互作用不相同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解析：选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；C、Si、O是非金属元素，但金刚石、晶体硅、二氧化硅都是原子晶体，C项不正确。3．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．该碳氮化合物中C—N键长比金刚石的C—C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：选B由题意知，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键长小于C—C键长。4．如图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键()A．2B．4C．8D．12解析：选A每个水分子与四个方向的其他4个水分子形成氢键，因此每个水分子具有的氢键个数为4×12＝2。第2页共7页5．下列说法正确的是()A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂B．原子晶体中，共价键越强，熔点越高C．分子晶体中，共价键键能越大，分子晶体的熔、沸点越高D．分子晶体中，分子间作用力越大，该物质越稳定解析：选BA项，冰熔化时，破坏分子间作用力(主要是氢键)，分子内的H—O键不发生断裂；C项，分子晶体中，分子间作用力越强，分子晶体的熔、沸点越高，与分子内共价键的键能大小无关；D项，分子晶体中，分子内共价键的键能越大，该分子越稳定。6．下列性质符合分子晶体的是()A．熔点1070℃，易溶于水，水溶液能导电B．熔点10.31℃，液体不导电，水溶液能导电C．熔点97.81℃，质软，能导电，密度是0.97g·cm－3D．熔点63.65℃，熔化时能导电，水溶液也能导电解析：选BA项中的熔点太高，C项中能导电的说法不符合题意，D项中熔化时能导电的说法也不符合题意。7．在下列三种晶体：①金刚石，②晶体硅，③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是()A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③解析：选A由于碳的原子半径小于硅的原子半径，因此，共价键键长：C—C键＜C—Si键＜Si—Si键，而共价的键长越短，键能越大，所以题中三种物质的熔点从高到低的顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅。8．二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图。下列有关说法正确的是()A．方英石晶体中存在着SiO4结构单元B．1molSi形成2molSi—O键C．图示结构单元中实际占有18个硅原子D．方英石晶体中，Si—O键之间的夹角为90°解析：选A由方英石结构示意图，知方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确；1molSi形成4molSi—O键，B项错误；题图所示的结构单元实际占有的硅原子数：8×18＋6×12＋4＝8个，C项错误；方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O键之间的夹角为109°28′，D项错误。第3页共7页9．(1)如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子；该结构单元平均占有________个CO2分子。(2)在40GPa高压下，用激光器加热到1800K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相似，下列说法正确的是________。A．原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D．原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应E．每摩尔原子晶体干冰中含有4molC—O键解析：(1)题给CO2分子晶体的一部分，取任一顶点的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶点的三个面心上的CO2分子，共3个；而该顶点被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：3×8/2＝12个；在此结构中，8个CO2分子处于顶点，6个CO2分子处于面心。所以，该结构单元平均占有的CO2分子数为：8×18＋6×12＝4；(2)该题应从SiO2的结构和性质来判断。答案：(1)124(2)BDE10．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：(1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。(2)在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有__________个C原子在同一平面。解析：(1)由石墨烯的结构可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为13×6＝2。(2)由金刚石的结构可知，每个C可参与形成4条C—C键，其中任意两条边(共价键)可以构成2个六元环。根据组合知识可知四条边(共价键)任选其中两条有6组，6×2＝12。因此每个C原子连接12个六元环。六元环中C原子采取sp3杂化，为空间六边形结构，最多有4个C原子位于同一平面。答案：(1)32(2)124第4页共7页1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()①SiO2和SO3②金刚石和白磷③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和单质碘A．①②③B．④⑤⑥C．③④⑥D．①③⑤解析：选C属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘，属于原子晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体单原子分子组成，晶体中不存在化学键。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：NH3H2OHFC．硬度：白磷冰二氧化硅D．熔点：SiI4SiBr4SiCl4解析：选D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、冰、氨都是分子晶体，三种物质之中都存在氢键，水在常温下是液体，氟化氢、氨常温下是气体，则水的沸点最高，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。3．干冰和二氧化硅晶体同属第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：选C干冰和二氧化硅晶体尽管同属第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。原子晶体微粒间以较强的共价键结合，其熔、沸点较高，而分子晶体以较弱的分子间作用力结合，熔、沸点较低。4．SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是()A．SiCl4晶体是分子晶体B．常温、常压下SiCl4是气体C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D．SiCl4的熔点高于CCl4第5页共7页解析：选B由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力较大，熔、沸点应该比CCl4高。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。5．下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是()A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构C．稀有气体的晶体属于原子晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力D．立体构型为正四面体结构的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，有可能为60°解析：选C稀有气体的晶体属于分子晶体，存在分子间作用力，不存在共价键，C项符合题意。6．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是()A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子解析：选D二氧化硅是原子晶体，为空间网状结构，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶点，A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si原子和6个O原子形成一个12元环(最小环)，D正确，B、C错误。7．下列说法中正确的是()①金刚石晶体中的最小碳原子环由6个碳原子构成②金刚石晶体中的碳原子是sp3杂化的③1molSiO2晶体中含2molSi—O键④金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应A．①②B．②③C．③④D．①④解析：选A在金刚石晶体中的最小环为六元环，为空间六边形，由六个碳原子构成，①正确；金刚石晶体中每个碳原子形成4个共价键，是sp3杂化，②正确；在SiO2晶体中1个硅原子与四个氧原子形成4个共价键，所以1molSiO2晶体中含4molSi—O键，③错误；金刚石的化学性质很稳定，但在高温下可以和氧气反应生成CO2，④错误。第6页共7页8．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：选C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。9．硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为________________。(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小约为____________。(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出)，并进行必要的标注。(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点：物质SiO2SiCl4SiF4熔点/℃1710－70.5－90.2简要解释熔点产生差异的原因：①SiO2和SiCl4：________________________________________________________；②SiCl4和SiF4：_______________________________________________________。解析：(2)晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体结构，所以Si—Si键之间的夹角大小约为109°28′。(3)图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中插入一个氧原子，所以只要在每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同，其熔点具有很大的差别，一般原子晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。答案：(1)1s22s22p63s23p2(2)109°28′第7页共7页(3)如图所示：(4)①SiO2是原子晶体，微粒间作用力为共价键。SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4②SiCl4和SiF4均为