2024-2025学年新教材高中化学第3章不同聚集状态的物质与性质第2节几种简单的晶体结构模型第2课时共价晶体与分子晶体分层作业鲁科版选择性必修2

分层作业17共价晶体与分子晶体A级必备学问基础练题组1.共价晶体1.碳化硅(SiC)常用于电炉的耐火材料。关于SiC说法正确的是()A.熔点比金刚石高B.硬度比晶体硅小C.熔化时破坏共价键D.属于分子晶体2.下列关于二氧化硅晶体的说法中不正确的是()A.1molSiO2晶体中含2molSi—O键B.晶体中Si、O原子个数比为1∶2C.晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子稳定结构D.晶体中最小环上的原子数为123.有一种氮化硼晶体的结构与金刚石相像,其晶胞如图所示。氮化硼晶胞的俯视投影图是()4.(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为;在SiC中,每个C原子四周最近的C原子数目为;若晶胞的边长为apm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则金刚砂的密度表达式为。

(2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示,若该硅晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为(用代数式表示即可)cm。

题组2.分子晶体5.分子晶体在通常状况下不具有的性质是()A.晶体微粒是分子B.固态或熔融态时均能导电C.晶体内微粒间以分子间作用力结合D.熔点和沸点一般低于共价晶体和离子晶体6.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是()A.干冰和冰都是由分子密积累形成的晶体B.冰中存在氢键,每个水分子四周有4个紧邻的水分子C.干冰比冰的熔点低,常压下易升华D.干冰中只存在范德华力不存在氢键7.硅与氢结合能形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等,与氯、溴结合生成SiCl4、SiBr4,SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4四种物质的沸点由高到低的依次为()A.SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4B.SiBr4、SiCl4、SiH4、Si2H6C.SiBr4、SiCl4、Si2H6、SiH4D.Si2H6、SiH4、SiCl4、SiBr48.(1)某石蕊分子结构如下图所示:请回答下列问题:①石蕊分子所含元素中,基态原子2p轨道有两个未成对电子的是(填元素符号);由其中两种元素形成的物质空间结构为三角锥形的一价阳离子是(填离子符号)。

②该石蕊易溶解于水,分析可能的缘由是

。

(2)已知:①Cu2+的核外电子排布式为。

②X难溶于水、易溶于有机溶剂,其晶体类型为。

③M中所含元素的电负性由大到小依次为,X中N原子以轨道与O原子形成σ键。

④上述反应中断裂和生成的化学键有(填字母)。

a.离子键 b.配位键c.金属键 d.范德华力e.共价键(3)白磷(P4)是磷的一种单质,它属于分子晶体,其晶胞结构如下图。已知该晶体的密度为ρg·cm-3,晶胞的边长为acm,则阿伏加德罗常数为(用含ρ、a的式子表示)mol-1。题组3.晶体的困难性9.碳有多种同分异构体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示,下列说法不正确的是()A.在石墨烯晶体中,每个正六元环拥有的共价键和碳原子数比例为3∶2B.石墨晶体中的碳原子全部是碳碳单键C.金刚石晶体中,碳原子接受sp3杂化D.石墨在水平层的导电性比竖直方向导电性好10.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相像,具有层状结构,可做高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下列关于这两种晶体的说法正确的是()A.六方相氮化硼中氮原子为sp3杂化B.六方相氮化硼只含有σ键C.两种晶体均为分子晶体D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为三角形B级关键实力提升练以下选择题中,有1~2个选项符合题意。11.依据下表中对应物质的熔点,推断下列说法中错误的是()物质Na2ONaClAlF3AlCl3熔点/℃9208011292190物质BCl3Al2O3CO2SiO2熔点/℃-1072073-571723A.铝的化合物的晶体中只有离子晶体B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶体C.同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体D.熔融态的AlF3可以导电12.正硼酸(H3BO3)是一种层状结构白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是()A.正硼酸晶体属于分子晶体B.分子中硼原子最外层为8e-稳定结构C.H3BO3分子的稳定性与氢键有关D.含1molH3BO3的晶体中有6mol氢键13.氮氧化铝(AlON)是新型透亮高硬度防弹铝材料,硬度是石英玻璃的4倍。一种制备AlON的反应为CO2+AlCl3+NH3AlON+CO+3HCl。下列说法正确的是()A.CO2分子中σ键与π键数目之比为1∶1B.AlON为共价晶体C.NH3晶体接受紧密积累原理D.AlON在熔融状态可以导电14.如图,C60是由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。科研人员用电子计算机模拟出类似C60的新物质N60,下列有关N60的叙述正确的是()A.N60分子中含有σ键和π键B.N60属于共价晶体C.N60分子是非极性分子D.N60的熔点比C60的低15.我国的激光技术在世界上处于领先地位,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、氮原子结合成氮碳化合物薄膜,氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为数一数二的超硬新材料,其中β-氮化碳的结构如图。下列有关氮化碳的说法错误的是()A.氮化碳属于共价晶体B.氮化碳的化学式为C3N4C.碳、氮原子均实行sp3杂化D.1mol氮化碳中含有4molN—C键16.碳元素的单质有多种形式,如图依次是C60、石墨和金刚石晶胞的结构图:回答下列问题:(1)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为、。(2)C60属于晶体,石墨属于晶体。

(3)在金刚石晶体中,碳原子数与化学键数之比为;在石墨晶体中,平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为,该晶体中碳原子数与共价键数之比为。(4)石墨晶体中,层内C—C键的键长为142pm,而金刚石中C—C键的键长为154pm。推想金刚石的熔点(填“>”“<”或“=”)石墨的熔点。

C级学科素养拔高练17.(2024成都月考)Ⅰ.硒是人体须要的重要微量元素之一,参与体内多种代谢。试回答下列问题:(1)硒元素的基态原子核外电子排布中成对电子与成单电子的个数比为;在同一周期中比它的第一电离能大的元素有种。

(2)SeO3与水反应可以生成H2SeO4。H2SeO4分子中心原子的轨道杂化方式为;固体H2SeO4存在作用力除范德华力、共价键外还有。

(3)固态SeO2(如图)是以锥体形的角氧相连接的聚合结构,每一个锥体带一个端氧原子。①同为分子晶体,SeO2的熔点为350℃而SO2的熔点为-75.5℃,缘由是

。②图中Se—O键较短的是(填“a”或“b”)。

Ⅱ.LiGaH4是一种和顺的还原剂,其可由GaCl3和过量的LiH反应制得:GaCl3+4LiHLiGaH4+3LiCl。(4)已知GaCl3的熔点为77.9℃,LiCl的熔点为605℃,两者熔点差异较大的缘由为

。

(5)GaCl3在270℃左右以二聚物存在,该二聚物的每个原子都满足8电子稳定结构,写出它的结构式:。

答案：1.C解析SiC属于共价晶体,熔化时破坏共价键,共价键为Si—C键,键长关系:C—C键<Si—C键<Si—Si键,故键能关系:C—C键>Si—C键>Si—Si键,则熔、沸点与硬度大小关系为:金刚石>碳化硅>晶体硅,故A、B、D均错误,C正确。2.A解析SiO2晶体中1个硅原子与四周4个氧原子形成4个Si—O键,故1molSiO2晶体含有Si—O键4mol,A错误;每个硅原子四周连有4个氧原子,每个氧原子四周连有2个硅原子,硅原子与氧原子个数比为1∶2,B正确;在SiO2晶体中,硅原子和氧原子最外层都达到8电子稳定结构,C正确;SiO2晶体中,晶体中最小的环为6个硅原子和6个氧原子形成的12元环,D正确。3.B解析氮化硼晶体的结构与金刚石相像,从图示可知,氮原子位于晶胞顶点和面心上,硼原子处在体对角线的14处,两个在离顶面较近的体对角线14处,且在相对位置;另外两个在离底面较近的体对角线4.答案(1)共价晶体124(2)3解析(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;在SiC中,每个碳原子四周最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×18+6×12=4,Si原子个数为4,晶胞边长为a×10-10cm,体积V=(a×10-10cm)3,ρ=(2)类比图乙的晶体结构可知,一个晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×18+6×12+4=8,依据密度的计算公式可知,V=28×8NAρcm3=224ρ·NA5.B解析分子晶体的构成微粒是分子,A正确;分子晶体在固态或熔融态时均以分子存在,不存在自由移动的离子,因此均不能导电,B错误;分子晶体内微粒间以分子间作用力结合,C正确;晶体内微粒间以范德华力结合,作用力较弱,熔点和沸点一般低于共价晶体和离子晶体,D正确。6.A解析干冰是由分子密积累形成的晶体,冰晶体中水分子间实行非紧密积累的方式,A错误;冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,故每个水分子四周只有4个紧邻的水分子,B正确;干冰熔化只需克服范德华力,冰熔化须要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华,C正确;干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力,不存在氢键也不能形成氢键,D正确。7.C解析SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr44种晶体均为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,分子晶体的沸点越高,所以沸点:SiBr4>SiCl4>Si2H6>SiH4。8.答案(1)①C、OH3O+②该石蕊分子中含有—OH和—NH2,均能与H2O分子间形成氢键;由结构知,该分子为极性分子,依据“相像相溶”原理,易溶于极性溶剂水(2)①1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)②分子晶体③O>N>C>Hsp2杂化④be(3)496解析(1)①2p轨道有两个未成对电子的原子价电子排布式为2s22p2、2s22p4,故为C和O。C和H形成CH3+,H和O形成H3O+,N和H形成NH4+,其中CH3+为平面三角形,H3O+为三角锥形,NH4+为正四面体形。(2)②由X难溶于水、易溶于有机溶剂可知,其为分子晶体。③同周期由左向右,元素电负性增大,电负性:O>N>C,由H与非金属元素C形成的化合物中H表现出正价可推知,电负性:C>H;X中N原子形成3个σ键和1个π键,故N原子杂化类型为sp2杂化。④该反应中断裂苯环上连接的—OH中的O—H键及—OH中氢原子与氮原子之间的氢键(不是化学键),形成Cu←O、Cu←N配位键,故选be。(3)每个白磷晶胞中含有P4的个数为8×18+6×12=4,每个晶胞质量为4×4×31g·mol-1NA,体积为a3cm3,故496g·mol9.B解析石墨烯晶体中,最小的环为六元环,每个碳原子连接3个C—C化学键,每个C—C化学键为两个碳原子共用,则每个六元环拥有的共价键个数为6×12=3,碳原子数为6×13=2,个数比例为3∶2,A正确;石墨晶体中层与层之间为分子间作用力,单层上的碳原子除形成单键外,还形成大π键,B错误;金刚石晶体中,每个碳原子形成4个σ键,接受sp3杂化,C正确;石墨烯在水平层形成大10.D解析六方相氮化硼中氮原子为sp2杂化,A错误;六方相氮化硼中含有π键,B错误;立方相氮化硼是共价晶体,C错误;由六方相氮化硼的晶体结构可知,层内每个硼原子与相邻3个氮原子构成三角形,D正确。11.AB解析由表中熔点可知,AlCl3、BCl3、CO2熔点很低,属于分子晶体,故A、B错;SiO2是共价晶体,与CO2晶体类型不同,故C正确;由表中数据推想AlF3为离子晶体,熔融状态可以导电,故D正确。12.A解析依据题意,正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子,是分子晶体,故A正确;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B错误;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C错误;一个H3BO3分子对应着6个氢键,一个氢键对应着2个H3BO3分子,因此含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键,故D错误。13.AB解析CO2的结构式为OCO,每个双键中有1个σ键与1个π键,则CO2分子中σ键与π键数目之比为1∶1,A正确;氮氧化铝(AlON)硬度高,硬度是石英玻璃的4倍,则AlON为共价晶体,B正确;NH3分子间存在氢键,氢键具有方向性,氨晶体不能接受紧密积累原理,C错误;AlON为共价晶体,在熔融状态不行以导电,D错误。14.C解析由于N原子最外层上有5个电子,其中3个成单电子,能够形成3个共价键,C60中每个C与四周的3个C形成共价键,即N60中也是每个N与四周的3个N形成共价键,则N60分子中没有双键,不含有π键,A错误;N60是由分子构成的晶体,属于分子晶体,B错误;N60分子是由非极性键(N—N)构成的对称分子,为非极性分子,C正确;分子晶体相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,所以N60的熔点比C60的高,D错误。15.D解析A项,依据题给信息,氮化碳是超硬新材料,符合共价晶体的典型物理性质,故A项正确;B项,晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元,正方形的顶点的原子占14,边上的原子占12,可得晶体的化学式为C3N4,故B项正确;C项,依据题图推断碳原子和氮原子的连接方式,碳、氮原子均实行sp3杂化,故C项正确;D项,1mol氮化碳中含有12molN16.答案(1)sp3杂化sp2杂化(2)分子混合型(3)1∶232∶3(4)<解析(1)金刚石中碳原子与相邻四个碳原