32 分子晶体与共价晶体 课后习题新教材人教版高中化学选择性必修2.docx

32 分子晶体与共价晶体 课后习题新教材人教版高中化学选择性必修2.docx

《32 分子晶体与共价晶体 课后习题新教材人教版高中化学选择性必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《32 分子晶体与共价晶体 课后习题新教材人教版高中化学选择性必修2.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

32分子晶体与共价晶体课后习题新教材人教版高中化学选择性必修2

第二节　分子晶体与共价晶体

课后篇素养形成

夯实基础轻松达标

1.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是（　　）

A.共价晶体硬度通常比分子晶体大

B.共价晶体的熔点较高

C.有些分子晶体的水溶液能导电

D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体

答案D

解析由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体比分子晶体的熔点高,硬度大;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl;D选项中的干冰（固态CO2）是分子晶体,D错误。

2.下列晶体中,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成网状结构的是（　　）

A.C60B.冰C.金刚石D.水晶

答案C

解析C60和冰都是分子晶体,A、B两项均不符合题意;金刚石和水晶都是共价晶体,在金刚石中,每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构,C项符合题意;在水晶中,每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构,但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连,D项不符合题意。

3.我们可以将SiO2的晶体结构想象为:

在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。

根据SiO2晶体结构图,下列说法不正确的是（　　）

A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用

B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用

C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成

D.在晶体中存在石英分子,故“SiO2”可以叫做分子式

答案D

解析晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构,其中有一个位于正四面体的中心,另外四个位于四面体的顶点;SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子,而每个氧原子周围有两个硅原子,在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,“SiO2”仅表示石英中Si、O原子个数比,没有单个的SiO2分子。

4.AB型物质形成的晶体多种多样,下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体的是（　　）

A.①②③④B.②③⑤⑥

C.②③D.①④⑤⑥

答案C

解析①④⑤⑥构成的晶体为在一维、二维或三维空间中的结构,且在空间中微粒通过化学键相互连接,故它们不可能是分子晶体;而②③所示结构都不以化学键与其他结构结合,故可能为分子晶体。

5.如图是冰的晶胞示意图,冰以此为单位向空间延伸,则冰中的每个水分子均摊氢键（　　）

A.2个　　　　　　B.4个

C.8个　　　　　　D.12个

答案A

解析每个水分子中的氧原子上含有两对孤电子对,可以分别与另外两个水分子形成2个氢键;每个水分子含有两个氢原子,也可以分别与另外两个水分子形成2个氢键;不过每个氢键都为两个水分子所共有,因而每个水分子均摊氢键数为4×

=2。

6.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,难溶于水和无机溶剂

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

答案B

解析因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合,共价键的作用比较强,使共价晶体质硬而脆;B项符合共价晶体的特征。

7.X是核外电子数最少的元素,Y是地壳中含量最丰富的元素,Z在地壳中的含量仅次于Y,W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。

下列叙述错误的是（　　）

A.WX4是沼气的主要成分

B.固态X2Y是分子晶体

C.ZW是共价晶体

D.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”

答案D

解析氢原子的核外只有一个电子,X为氢元素;地壳中含量前两位的元素是氧、硅,故Y和Z分别是氧和硅;金刚石是自然界中硬度最大的物质,W元素是碳元素。

CH4是沼气的主要成分,A项正确;H2O形成的晶体为分子晶体,B项正确;SiC结构与金刚石相似,C项正确;水玻璃是Na2SiO3的水溶液,D项错误。

8.下列各组物质的熔点按由高到低的次序排列,其中熔点高低均与键能大小有关的是（　　）

A.钠、干冰B.金刚石、晶体硅

C.碘化氢、溴化氢D.二氧化硅、二氧化碳

答案B

解析干冰为分子晶体,熔点较低,是由于分子间作用力弱,而不是因为键能小,A错误;晶体硅、金刚石都为共价晶体,原子半径C

HI>HBr,C错误;二氧化碳形成的是分子晶体,其熔点低是由于分子间作用力小,熔点低不是由键能引起的,D错误。

9.碳元素的单质有多种,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:

回答下列问题:

（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为　　　　。

（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化方式分别为　　　　、　　　　。

（3）C60属于　　　　晶体,石墨属于　　　　晶体。

（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。

金刚石中只存在碳碳间的　　　　共价键,而石墨层内的碳碳之间不仅存在　　　　共价键,还有　　　　键。

答案

（1）同素异形体　

（2）sp3　sp2

（3）分子　混合　（4）σ　σ　π（或大π）

解析

（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们的组成相同,结构不同、性质不同,互为同素异形体。

（2）金刚石中每一个碳原子与相邻四个碳原子通过4个共价单键（碳原子采取sp3杂化）结合形成正四面体结构;石墨中的碳原子采用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,形成正六边形的平面层状结构。

（3）C60的构成微粒是C60分子,所以属于分子晶体;石墨层内原子间以共价键结合,层与层之间通过范德华力结合,所以石墨属于混合晶体。

（4）在金刚石中只存在碳碳之间的σ键;石墨层内的碳原子之间不仅存在σ键,还存在π键。

提升能力跨越等级

1.（双选）下列物质的沸点变化顺序正确的是（　　）

A.CH4

B.NH3

C.H2O>H2S>H2Se>H2Te

D.HF>HI>HBr>HCl

答案AD

解析同主族元素形成的气态氢化物的分子结构和性质相似,且相对分子质量随着原子序数增大而增大。

一般情况下,范德华力随着相对分子质量的增大而增大;但由于氨、水和HF分子间分别可以形成氢键,所以其沸点在同主族元素气态氢化物中最高,故B、C两项错误,A、D正确。

2.干冰晶胞结构如图所示,即8个CO2分子占据立方体的顶点,且在6个面的中心又各有1个CO2分子。

在每个CO2分子周围距离

a（其中a为立方体棱长）的CO2分子有（　　）

A.4个B.8个C.12个D.6个

答案C

解析根据题图,在每个CO2分子周围距离

a的CO2分子,即为每个面心上的CO2分子,共有8×3×

=12个,故C正确。

3.BeCl2熔点较低,易升华,可溶于醇和醚,其化学性质与AlCl3相似。

由此可推测BeCl2（　　）

A.熔融态不导电B.水溶液呈中性

C.熔点比BeBr2高D.不与NaOH溶液反应

答案A

解析由BeCl2熔点较低、易升华、可溶于醇和醚可知BeCl2晶体为分子晶体,分子晶体熔融状态下不导电,A项正确;根据BeCl2化学性质与AlCl3相似,由于AlCl3溶液中的Al3+能发生水解:

Al3++3H2O

Al（OH）3+3H+,使溶液显酸性,可知BeCl2水溶液应显酸性,B错误;BeCl2和BeBr2形成的晶体都是分子晶体,且二者结构相似,故熔、沸点随着相对分子质量的增大逐渐升高,C错误;由AlCl3能与NaOH溶液反应可知BeCl2也能与NaOH溶液反应,D错误。

4.（2020天津南开中学高二检测）已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。

下列关于该晶体的说法错误的是（　　）

A.氮化碳属于共价晶体,比金刚石的硬度更大

B.该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连,氮化碳的化学式为C3N4

C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构

D.该晶体与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构

答案D

解析氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成,因此该晶体应为共价晶体。

又因为C—C键键长大于C—N键键长,故C—N键的键能大于C—C键,硬度更大的是氮化碳,A项正确;每个C原子与4个N原子形成共价单键,每个N原子与3个C原子形成共价单键,C原子和N原子的最外层都达到8电子稳定结构,所以氮化碳的化学式为C3N4,N的非金属性强于C的非金属性,氮化碳中C显+4价,N显—3价,B和C均正确;氮化碳晶体原子间以N—C极性键形成空间网状结构,D不正确。

5.石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体（结构如图）。

下列有关说法正确的是（　　）

A.固态时,碳的各种单质的晶体类型相同

B.石墨烯中含有极性共价键

C.从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键

D.石墨烯具有导电性

答案D

解析碳形成的晶体有多种,如石墨、金刚石、C60等,其中金刚石为共价晶体,C60为分子晶体,A错误;石墨烯中含有的C—C键为非极性共价键,B错误;石墨晶体中,层与层之间的作用力为范德华力,从石墨中剥离出石墨烯需要破坏范德华力,C错误;石墨烯具有石墨的性质,具有导电性,D正确。

6.钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育,再经打磨,能放射出闪烁的光芒,钻石就是经过打磨的金刚石。

已知金刚石的网状结构如图所示,由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中,其中形成最小的环所需碳原子数及任意两个C—C键间的夹角是（　　）

A.6个　120°B.5个　108°

C.4个　109°28'D.6个　109°28'

答案D

解析根据金刚石的晶体结构特点可知,最小环上碳原子数为6个,每个碳原子与相连的4个碳原子形成正四面体结构,因而任意两个C—C键的夹角为109°28'。

7.C元素和Si元素在化学中占有极其重要的地位。

（1）SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为　　　　,微粒间存在的作用力是　　　　　　　　,SiC和晶体Si的熔点高低顺序是　　　　。

（2）C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。

CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不能形成π键。

从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成π键:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

SiO2属于　　　　晶体,CO2属于　　　　晶体,所以熔点CO2　　　　SiO2（填“<”“=”或“>”）。

（3）金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成微粒分别是　　　　　　　　　　　　　　　,熔化时克服的微粒间的作用力分别是　　　　　　　　　　　　。

答案

（1）sp3　共价键　SiC>Si

（2）Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p轨道肩并肩重叠程度较小,故不能形成稳定的π键　共价

分子　<

（3）原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力

解析

（1）晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连形成正四面体结构,所以硅原子的杂化方式是sp3;因为Si—C键的键长小于Si—Si键的键长,所以熔点高低是:

碳化硅>晶体硅。

（2）SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,所以熔点高低是:

SiO2>CO2。

（3）金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体,构成微粒为原子,熔化时破坏共价键;CO2为分子晶体,由分子构成,CO2分子间以分子间作用力结合。

8.下表是元素周期表中短周期的一部分,表中所列字母分别代表一种元素。

（1）上述元素形成的单质中熔点最高的可能是　　　　（填字母）;dh4比gh4稳定,其原因是　 

　。

（2）f和a所形成的物质的沸点在f相应主族元素的同类型化合物中比较高,其原因是　。

（3）f的简单氢化物属于　　　　晶体,a与d形成的化合物da4的空间结构是　　　　,它的晶体属于　　　　晶体。

（4）c、i、j可组成离子化合物cxij6,其晶胞结构如图所示,阳离子c+（用

表示）位于正方体棱的中点和正方体内部;阴离子i

（用

表示）位于该正方体的顶点和面心。

该化合物的化学式是　　　　。

答案

（1）d　碳的原子半径比硅的原子半径小,C—Cl键的键能比Si—Cl键的键能大

（2）水分子之间可以形成氢键

（3）分子　正四面体　分子

（4）Na3AlF6

解析

（1）根据各元素在周期表中的位置,结合物质熔点规律可知,d（碳元素）形成的单质熔点最高。

CCl4比SiCl4稳定,原因是碳的原子半径比硅的原子半径小,C—Cl键的键能比Si—Cl键的键能大。

（2）氧的简单氢化物H2O的沸点比同主族其他元素的简单氢化物沸点高,原因是水分子间可以形成氢键。

（3）f的简单氢化物（一般指水）属于分子晶体;a与d形成的da4化合物为CH4,其分子的空间结构是正四面体,属于分子晶体。

（4）在

晶胞中,含有阴、阳离子的数目比为（4×

）∶（4×

+1）=1∶3,则化学式可表示为Na3AlF6。

贴近生活拓展创新

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　　　　　　　,其晶体结构类型可能为　　　　　　　。

（2）C、N元素形成的新材料具有如右图所示结构,该晶体的化学式为　　　　　　　　。

该晶体硬度将超过目前世界上最硬的金刚石,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

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

（4）下图是氮化镓的晶胞结构:

氮化镓中镓原子的杂化方式为　　　　,每个氮原子共与　　　　个镓原子相结合。

（5）立方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,立方氮化硼晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　个硼原子。

答案

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1

GaAs　共价晶体

（2）C3N4　C3N4与金刚石都是共价晶体,C—N键键长比C—C键键长小,键能大

（3）共价　（4）sp3　4　（5）4　4

解析

（1）Ga与Al同主族,位于第4周期第ⅢA族,从而可知其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。

由于Ga和As组成的物质是半导体材料,故不是离子化合物,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×

+4×

=3,N原子数为4,故该晶体的化学式为C3N4。

由于C—N键键长比C—C键键长小,键能大,所以金刚石硬度比C3N4硬度小。

（4）每个Ga与4个N形成共价键,这四个N构成正四面体结构;每个N与4个Ga通过共价键结合,这四个Ga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。

（5）

由金刚石晶胞示意图可知,其中8个顶角共有8个碳原子,6个面共有6个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,如上图所示,所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×

+6×

+4=8,因此立方氮化硼晶胞中应该含有4个N原子和4个B原子。