《分子晶体与原子晶体》同步练习

《分子晶体与原子晶体》同步练习eq\o(\s\up7(时间：45分钟满分：100分),\s\do5())一、选择题(共44分)1．关于SiO2晶体的叙述中，正确的是()A．通常状况下，60gSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)B．60gSiO2晶体中，含有2NA个Si—O键C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点D．SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子解析：60gSiO2晶体即1molSiO2，晶体中含有Si—O键数目为4mol(每个硅原子、氧原子分别含有4个、2个未成对电子，各拿出一个单电子形成Si—O共价键)，含4NA个Si—O键；SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子，只是硅、氧原子个数比为1:2。在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。答案：C2．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：NH3>H2O>HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4解析：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、水、氨都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，因为这三种物质之中都存在氢键，且水分子间氢键最强，氨分子间氢键最弱，故水的沸点最高，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。答案：D3．最近科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的原子晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中，不正确的是()A．该晶体中C、O原子个数比为1:2B．该晶体中O—C—O的键角为180°C．该晶体的熔、沸点高，硬度大D．该晶体中C、O原子最外层都满足8电子稳定结构解析：由SiO2原子晶体的结构，可以得出CO2原子晶体的结构。将CO2由分子晶体转化为原子晶体，其C、O组成比不变，只是化学键和原子排列发生变化，故A项正确；该晶体是以C原子为中心的四面体结构，故O—C—O键角不可能为180°，B项错误；由于晶体中C—O键键长比Si—O键键长短，故该晶体熔、沸点高，硬度大，C项正确；晶体中每个C原子通过4个单键与O原子相连达到8电子稳定结构，而每个O原子也通过2个单键与C原子相连达到8电子稳定结构，故D项正确。答案：B4．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．二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量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：C5．下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固态HeA．①②③④⑤⑥ B．②③④⑥C．②③⑥ D．①②⑤⑥解析：CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；SiO2、晶体Si属于原子晶体，其晶体直接由原子构成。答案：C6．下列有关物质的结构和性质的叙述错误的是()A．水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键B．由极性键形成的分子可能是非极性分子C．水和冰中都含有氢键D．分子晶体中一定存在范德华力，可能有共价键解析：A项H2O中，O具有很强的得电子能力，因此与H形成的共价键很稳定，不容易被破坏，这与水中存在氢键无关，氢键影响的是物质的物理性质，则A错；大多数分子晶体中存在共价键，但稀有气体中就无共价键的存在，故D正确。答案：A7．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C—N键键长比金刚石中C—C键键长长D．该碳氮化合物中存在分子间作用力解析：因碳氮化合物硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，故是立体网状结构。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：B8．有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是()A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂解析：X＋与M2－具有相同的电子层结构且均属于短周期元素，可推知X为钠元素，M为氧元素，由此可知Z为硫元素；X、Y、Z、W属于同周期元素，由离子半径：Z2－>W－，可推知W为氯元素；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，不难判断，Y为硅元素。Na与O两种元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，故A项错误；虽然HCl、H2S、H2O的相对分子质量依次减小，但因H2O分子间存在氢键，沸点高于HCl和H2S，故B项错误；单质Si属于原子晶体，单质S和Cl2属于分子晶体，故C项错误；O3和Cl2都具有强氧化性，可作为水处理的消毒剂，故D项正确。答案：D9．金刚石是典型的原子晶体，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．金刚石是硬度最大的物质之一D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应解析：在金刚石中，碳原子间以共价键结合成空间立体网状结构，不存在具有固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳和碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很大。故A、B、C三项均正确。但是由于金刚石是碳的单质，所以它可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D错。答案：D10．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是()①Al2O3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2045℃④几乎不溶于水⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石A．①②③ B．②③④C．④⑤ D．②⑤解析：①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。答案：B11．已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法正确的是()A．C3N4是分子晶体B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长长C．C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子D．C3N4晶体中微粒间通过分子间作用力结合解析：根据C3N4的性质可知其为原子晶体；C—N键为极性共价键，由于原子半径：r(N)<r(C)，故C—N键的键长比C—C键的键长短；由碳、氮原子间以单键相结合，且根据化学式可知，一个碳原子可连接4个氮原子，同时一个氮原子可连接3个碳原子，故C项正确。答案：C二、填空题(共56分)12．(12分)现有几种物质的熔点数据如下表所示：A组B组C组金刚石：>3550℃Li：181℃HF：－83℃晶体硅：1410℃Na：98℃HCl：－114℃晶体硼：2573℃K：63℃HBr：－87℃二氧化硅：1723℃Rb：39℃HI：－51℃根据上表回答下列问题：(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是________。(2)B组晶体的共同物理性质是________(填序号)。①有金属光泽②有导电性③有导热性④有延展性(3)C组中HF熔点反常是由于________。解析：A组熔点都很高，为原子晶体，原子晶体熔化时破坏的是共价键；B组均为金属晶体，故具有金属的物理通性；C组都是分子晶体，且组成和结构相似，相对分子质量越大，熔点越高，HF的相对分子质量最小，熔点却比HCl高，由分子熔点的反常可以联想到氢键，HF熔化时，除了破坏分子间作用力外还要破坏氢键，所需能量更多，导致熔点较高。答案：(1)原子共价键(2)①②③④(3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消耗的能量更多13．(16分)回答下列各题：(1)①H2～H2、②H2O～H2O、③CH3OH～H2O、④CCl4～H2O，上述各对分子之间只存在范德华力的有________，存在氢键的有________。(填序号)(2)在物质①苯、②NH3、③C3H8、④、⑤对羟基苯甲醛、⑥CH3CH2OH中，能形成分子间氢键的有______，能形成分子内氢键的有________，不能形成氢键的有________。(填序号)(3)在晶体①NaCl、②干冰、③金刚石、④金属钠中，其构成微粒之间的作用力分别是________、________、________、________。其中熔点最高的是______，最低的是________(填序号)。(4)冰融化时，要克服H2O分子间的________和________。硫粉溶于CS2时依靠它们之间的________作用。(5)在NCl3、PCl3、AsCl3、SbCl3中沸点最低的是________；在KF、KCl、KBr、KI中，熔点最高的是________。解析：(1)根据氢键形成的条件，X—H…Y，X、Y必须为电负性大的非金属，如N、O、F；且Y上应有孤电子对，由此可以判断②③可以形成氢键。(2)与(1)解法相似。(3)各晶体依次为离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体，然后判断微粒间作用力强弱。根据各晶体性质，熔点最高的一般为原子晶体；最低的一般为分子晶体。(4)H2O中存在氢键，故冰融化需克服范德华力和氢键；S溶于CS2依靠范德华力。(5)结构和组成相似的分子在不存在氢键时，相对分子质量越大，沸点越高，故NCl3沸点最低。离子晶体中，晶格能(第四节会学到)越大，沸点越高，因半径F－<Cl－<Br－<I－，与K＋结合时，K＋与F－之间晶格能最大，故KF熔点最高。答案：(1)①④②③(2)②⑤⑥④①③(3)离子键范德华力共价键金属键③②(4)范德华力氢键范德华力(5)NCl3KF14．(12分)据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N键的键能为167kJ·mol－1。请回答下列问题：(1)N60分子组成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是________。(2)1molN60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942kJ·mol－1)，表明稳定性N60________(填“>”“<”或“＝”)N2。(3)由(2)列举N60的用途(举一种)：________。解析：(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。(2)因每个氮原子形成三个N—N键，每个N—N键被2个N原子共用，故1molN60中存在N—N键：1mol×60×3×eq\f(1,2)＝90mol。发生的反应为N60===30N2，故ΔH＝90×167kJ·mol－1－30×942kJ·mol－1＝－13230kJ·mol－1<0，为放热反应，表明稳定性N2>N60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。答案：(1)分子高N60、N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高(2)13230<(3)N60可作高能炸药(其他答案合理也可)15．(16分)有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E<Q<T<X<Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)<I1(T)<I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QTeq\o\al(＋,2)与ET2互为等电子体。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：(1)写出QTeq\o\al(＋,2)的电子式________，基态Z原子的核外电子排布式为________。(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有________等两种。(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如下图，则甲的化学式为________。(4)化合物乙的晶胞如下图，乙由E、Q两元素组成，硬度超过金刚石。①乙的晶体类型为______，其硬度超过金刚石的原因是______。②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为__________。解析：由题意知，E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。(1)CO2、NOeq\o\al(＋,2)为等电子体，电子式相似，故NOeq\o\al(＋,2)的电子式为，基态Ni原子的核外电子排布式为1s