化学人教版选修3课时作业3-2分子晶体与原子晶体

第二节分子晶体与原子晶体课时作业13分子晶体与原子晶体时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共44分)1．下列有关晶体结构的叙述中，不正确的是(D)A．冰晶体中，每个水分子与周围最近的4个水分子通过氢键相吸引，并形成四面体B．干冰晶体中，每个晶胞平均含有8个氧原子C．金刚石晶体中，碳原子与C—C键之比为12D．二氧化硅晶体中，最小环是由6个硅原子组成的六元环解析：二氧化硅晶体中，最小环是由6个硅原子和6个氧原子组成的十二元环。2．下列晶体性质的比较中，正确的是(D)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。3．下表是某些原子晶体的熔点和硬度。原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0分析表中的数据，判断下列叙述正确的是(B)A．构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高B．构成原子晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高C．构成原子晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大D．构成原子晶体的原子的相对原子质量越大，晶体的硬度越大解析：原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。4．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(C)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。5．氮化硼是一种新合成的无机材料，它是一种超硬耐磨、耐高温、抗腐蚀的物质。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所克服的粒子间的作用力类型相同的是(C)A．氯化钠和金刚石 B．冰和干冰C．晶体硅和水晶 D．硼和苯解析：氮化硼超硬耐磨、耐高温，它必是一种原子晶体，熔化时破坏共价键。A中的氯化钠是离子化合物，不含共价键；C中的两种物质均为原子晶体，熔化时均破坏共价键；B中的两种物质都是分子晶体，熔化时都破坏分子间作用力；D中硼是原子晶体，苯是分子晶体。6．下列有关物质的结构和性质的叙述错误的是(A)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。7．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(B)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。8．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(D)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，可作为水处理中的消毒剂，故D项正确。9．某化学兴趣小组，在学习了分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录如下：氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔点/℃801712190－68782沸点/℃14651418178571600根据表中数据分析，属于分子晶体的是(B)A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部解析：分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相结合，而分子间作用力较弱，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低。表中NaCl、MgCl2、CaCl2的熔、沸点很高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低，应为分子晶体，所以B项正确，A、C、D项错误。10．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是(B)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。11．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(C)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。二、填空题(共56分)12．(12分)(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于分子晶体。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是ad(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)某种半导体材料由Ga和As两种元素组成，该半导体材料的化学式是GaAs，其晶体结构类型可能为原子晶体。解析：(1)Fe(CO)5的熔、沸点都较低，应为分子晶体。(2)固态CO2常温下是气体，是由分子间作用力形成的分子晶体，a正确；CH4分子中含极性共价键，但空间结构是正四面体分子，属于非极性分子，b错误；CH4、CO2均属于分子晶体，分子晶体熔点高低由分子间作用力的大小决定，与化学键强弱无关，c错误；CH4分子中碳原子形成了4个σ键，属于sp3杂化，CO2分子中碳原子与2个氧原子形成了2个σ键且无孤电子对，属于sp杂化，d正确。(3)Ga是第ⅢA族的金属元素、Ga的最高正价为＋3价，As是第ⅤA族的非金属元素，最低负价为－3价，根据化合物中正、负化合价代数和为0，可知二者组成的化合物化学式为GaAs，对应晶体属于原子晶体。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①④，存在氢键的有②③。(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②⑤⑥，能形成分子内氢键的有④，不能形成氢键的有①③。(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离子键、范德华力、共价键、金属键。其中熔点最高的是③，最低的是②(填序号)。(4)冰融化时，要克服H2O分子间的范德华力和氢键。硫粉溶于CS2时依靠它们之间的范德华力作用。(5)在NCl3、PCl3、AsCl3、SbCl3中沸点最低的是NCl3；在KF、KCl、KBr、KI中，熔点最高的是KF。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。14．(12分)四种短周期元素的性质或结构信息如表所示，请回答下列问题。(1)A原子的最外层电子排布式为3s23p4，D原子核外共有14个电子。(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是H2S(填分子式)；分子较稳定的是HCl(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SiO2(填分子式)，原因是CO2形成的晶体属于分子晶体，SiO2属于原子晶体。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，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，为硅。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1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键等两种。(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KO2。(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乙的晶体类型为原子晶体，其硬度超过金刚石的原因是C—N键的键长小于C—C键，键能大于C—C键。②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为sp3。解析：由题意知，E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。(1)CO