高二化学（人教版）试题 选择性必修二 课时跟踪检测（十八） 共价晶体

课时跟踪检测(十八)共价晶体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.①②③ B.④⑤⑥C.③④⑥ D.①③⑤2.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.二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量B.C—O的键能比Si—O的键能小C.干冰为分子晶体,二氧化硅为共价晶体D.干冰易升华,二氧化硅不能3.根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是()A.熔点为2700℃,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点为3550℃,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.熔点为-56.6℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电4.下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是()A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体,因此具有很高的硬度C.SiH4中Si的化合价为+4,CH4中C的化合价为-4,因此SiH4还原性小于CH4D.Si原子间难形成双键而C原子间可以,是因为Si的原子半径大于C,难形成p⁃pπ键5.下列有关晶体的叙述不正确的是()A.金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体,形成的最小的环都是六元环B.含1molC的金刚石中C—C的数目是2NA,1molSiO2晶体中Si—O的数目是4NAC.干冰在熔化时,晶体中的共价键不会断裂D.SiO2晶体是共价晶体,所以晶体中不存在分子,SiO2不是它的分子式6.二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,其结构单元如图所示。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—OC.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之间的夹角为90°7.金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构,硬度为9.5,熔点为2700℃,其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是()A.该晶体属于共价晶体,熔点比金刚石高B.C位于Si构成的正四面体空隙中C.C—Si的键长为apm,则晶胞边长为22apmD.金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为68.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是()A.11BN和10BN的化学性质相似B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子,4个N原子D.B原子周围等距且最近的B原子数为69.高压下氮气会聚合生成高聚氮,这种高聚氮晶体的立体网状结构如图所示。已知N—N的键能为160kJ·mol-1,而N≡N的键能为945kJ·mol-1。则下列有关说法不正确的是()A.高聚氮转化为氮气的过程中发生了化学变化B.高聚氮晶体属于共价晶体C.高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=1∶3D.高聚氮可能会被用作炸药或高能材料10.金刚石结构如图所示,晶体Si、立方SiC具有类似金刚石结构。下列说法错误的是()A.熔点:金刚石>晶体SiB.晶体Si晶胞中含有8个SiC.金刚石的晶体中碳原子数与C—C键数之比为1∶2D.立方SiC晶胞顶点从1号位分别平移至2号位和3号位,所得晶胞中Si位置相同11.氮化碳部分结构如图所示,其中β⁃氮化碳的硬度超过金刚石,成为首屈一指的超硬材料。下列有关氮化碳的说法错误的是()A.β⁃氮化碳属于共价晶体,其化学键比金刚石的更稳定B.氮化碳晶体的熔点比金刚石高C.β⁃氮化碳的化学式为C3N4,其中氮显-3价,碳显+4价D.该晶体与金刚石结构相似,都是原子间以非极性键形成的空间网状结构12.氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料,属于共价晶体,主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。下列描述错误的是()A.基态铝原子的价层电子排布为3s23p1B.制备AlON的原料NH3中N原子采取sp2杂化C.AlON和水晶的化学键类型相同D.AlON和水晶的晶体类型相同13.回答下列问题。(1)已知Ge单晶具有金刚石型结构,Ge单晶的熔点比金刚石(填“高”或“低”)。

(2)晶胞有两个基本要素:①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0),B为12,0,12,C为②已知Ge单晶的晶胞参数(即图中立方体的边长)a=565.76pm(1pm=10-12m),NA近似为6.02×1023,其密度为g·cm-3(列出计算式即可)。

14.请回答下列问题。(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是。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,其晶体结构类型为。

(2)C、N元素形成的新材料具有如图a所示结构,该晶体的化学式为。该晶体硬度超过金刚石,其原因是。

(3)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图b所示,该晶体属于晶体。

(4)图c是氮化镓的晶胞结构:氮化镓中镓原子的杂化方式为,氮原子的配位数为。

(5)立方相氮化硼结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为acm,立方相氮化硼晶胞中含有个氮原子、个硼原子。

15.请按要求填空。(1)C、N元素形成的材料具有如图所示的结构,该晶体的化学式为。

(2)氮化碳和氮化硅晶体结构相似,是新型的非金属高温陶瓷材料,它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。①氮化硅的硬度(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是。

②已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连,同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式:。

(3)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与晶体硅相似。在GaN晶体中,每个Ga原子与个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为,GaN属于晶体。

高阶思维训练16.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,如图所示。下列叙述正确的是()A.硼酸具有片层状结构,层与层之间、H3BO3单元间都以范德华力连接B.立方氮化硼结构与金刚石相似,立方氮化硼晶胞中每个氮原子周围有4个硼原子C.BF3与HF反应后再用氨气中和得到NH4BF4,1molNH4BF4含有配位键的数目为NAD.NH3与BF3都是由极性键构成的极性分子17.某科研小组受民间中医启发,发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为ⅤA族元素,该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。(1)氮原子的价电子排布为,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为。

(2)立方氮化硼晶体(BN)是一种超硬材料,有优异的耐磨性,其晶胞如图所示。①立方氮化硼是晶体,晶体中氮原子的杂化轨道类型为,硼原子的配位数为。

②立方氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为。

(3)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm。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。阿伏加德罗常数的值为NA)。

课时跟踪检测(十八)1.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。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子,晶体中不存在化学键。2.选C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为共价晶体,熔化时破坏化学键,所以熔点较高。3.选B共价晶体一般不导电,难溶于水和有机溶剂,熔、沸点较高,B项符合题目要求。4.选C化合物中键能越大,该物质越稳定,由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,故可判断稳定性:C2H6>Si2H6,A项正确;SiC与金刚石均为空间网状的共价晶体,二者成键和结构均相似,均具有很高的硬度,B项正确;根据H-具有较强还原性,可知还原性:SiH4>CH4,C项错误;由于原子半径:Si>C,Si原子间难形成p⁃pπ键,故决定了Si原子间很难形成双键,D项正确。5.选A金刚石形成的最小的环是由六个碳原子形成的六元环,二氧化硅中最小的环是由6个氧原子和6个硅原子组成的十二元环,故A错误;干冰熔化时只破坏分子间作用力,共价键不会断裂,故C正确。6.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,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之间的夹角为7.选B金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构,SiC属于共价晶体,C—Si的键长大于C—C的,故熔点比金刚石低,A错误;距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4,且四个Si原子构成正四面体结构,所以C位于Si构成的四面体空隙中,B正确;C—Si的长度为晶胞体对角线长度的14,设晶胞棱长为x,则14×3x=apm,所以x=apm34=43a3pm,C错误;以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子位于面心,由于顶角碳原子为8个晶胞共有8.选A11B和10B互为同位素,11B和10B的化学性质相似,故11BN和10BN的化学性质相似,A正确;该晶体为立方氮化硼晶体,属于由共价键形成的共价晶体,没有良好的导电性,B错误;由“均摊法”知,B原子位于晶胞的8个顶角和6个面心,该晶胞中含B:8×18+6×12=4(个),N原子都在晶胞内,有4个N原子,C错误9.选C高聚氮转化为氮气的过程中有新物质生成,发生了化学变化,A项正确;高聚氮晶体中原子间以共价键结合并形成立体网状结构,所以高聚氮为共价晶体,B项正确;高聚氮晶体中每个氮原子与其他三个氮原子形成单键,而每个N—N为两个氮原子共有,所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=2∶3,C项错误;由高聚氮的结构及N—N的键能较小,而N≡N的键能很大可知,高聚氮转化为N2会放出大量的热,可能会被用作炸药或高能材料,D项正确。10.选D碳碳键的键长比硅硅键的键长短,键能大,故A正确;利用均摊法,可得一个金刚石晶胞中有8个C原子,所以一个晶体硅晶胞中含有8个Si,故B正确;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个C—C,则1mol碳原子构成的金刚石中共有2molC—C,故C正确;1号与2号原子相同,但1号与3号原子不同,故D错误。11.选DA项中,N原子半径小于C原子,键长:C—N<C—C,故C—N比C—C更稳定,正确;B项中,氮化碳晶体的熔点比金刚石高,正确;C项中,晶体结构图中虚线部分是晶体的最小结构单元,正方形顶点的C原子被4个正方形所共有,边上的C原子被2个正方形所共有,故实际含有的C原子数为4×14+4×12=3,N原子数为4,化学式为C3N4,因为N元素的电负性比C元素的大,故N显负价(-3),C显正价(+4),正确;D项中,金刚石晶体中只含C—C非极性键,C3N4晶体中只含C—N极性键12.选B根据元素周期表位置可知,基态铝原子的价层电子排布为3s23p1,A正确;NH3分子中N为sp3杂化,B错误;二者均属于共价晶体,均只含有共价键,C、D正确。13.解析:(1)Ge单晶具有金刚石型结构,Ge单晶和金刚石均为共价晶体,原子半径越小,键能越大,熔、沸点越高,故Ge单晶熔点比金刚石低。(2)①根据晶胞结构分析,D位于右上前顶角,则D原子的坐标参数为(1,0,1)。②晶胞中,顶角粒子占18,面心粒子占12,内部粒子为整个晶胞所有,故一个晶胞中含有Ge的个数为8×18+6×12+4=8个,Ge单晶的体积V=a3pm3=(565.76×10-10)3cm38×736.02×1023×(565.76×答案:(1)低(2)①(1,0,1)②8×7314.解析:(1)Ga与Al同主族,位于第四周期ⅢA族,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。由于Ga和As组成的物质是半导体材料,不是离子化合物,Ga最外层有3个电子,As最外层有5个电子,两者以共价键形成GaAs,属于共价晶体。(2)该晶胞中含C原子数=8×18+4×12=3,N原子数为4,故该晶体化学式为C3N4。由于C—N的键长比C—C的键长短,键能大,所以金刚石硬度比C3N4硬度小。(4)每个Ga原子与4个N原子形成共价键,这4个N原子构成正四面体结构;每个N原子与4个Ga原子形成共价键,这4个Ga原子构成正四面体结构,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(5)金刚石晶胞是立方体结构,其中每个顶点各有1个碳原子,每个面心各有1个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×18+6×12+4=8,因此一个立方相氮化硼晶胞中应该含有4个N原子和4个答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)GaAs共价晶体(2)C3N4C3N4与金刚石都是共价晶体,C—N的键长比C—C的键长短,键能大(3)共价(4)sp34(5)4415.解析:(1)根据晶胞的结构可知含有碳原子数目=8×18+4×12=3,氮原子数目为4,则化学式为C3N4。(2)①氮化碳和氮化硅晶体结构相似,它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定,这说明二者形成的晶体都是共价晶体,由于硅原子半径大于碳原子半径,氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短,键能大,所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度;②N的最外层电子数为5,要满足8电子稳定结构,需要形成3个共价键,Si的最外层电子数为4,要满足8电子稳定结构,需要形成4个共价键,所以氮化硅的化学式为Si3N4。(3)GaN的晶体结构与晶体硅相似,则GaN属于共价晶体,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的答案:(1)C3N4(2)①小于硅原子半