高中化 3.3 原子晶體與分子晶體規(guī)范訓(xùn)練 魯科版選修3

第三節(jié)原子晶體與分子晶體(時(shí)間：30分鐘)考查點(diǎn)一原子晶體及其物理特性1．熔化時(shí)，必須破壞非極性共價(jià)鍵的是 ()。A．冰 B．金剛石C．鐵 D．二氧化硅解析熔化時(shí)必須破壞共價(jià)鍵的是原子晶體，非極性共價(jià)鍵常存在于非金屬單質(zhì)中。盡管二氧化硅也是原子晶體，但Si—O共價(jià)鍵是極性鍵。答案B2．氮化硅是一種新合成的超硬、耐磨、耐高溫的材料。下列對氮化硅的敘述中，正確的是 ()。A．氮化硅是分子晶體B．氮化硅是原子晶體C．氮化硅是離子晶體D．氮化硅化學(xué)式為Si4N3解析從構(gòu)成元素上看，氮化硅應(yīng)該是共價(jià)化合物，共價(jià)化合物形成的晶體有兩種可能——分子晶體和原子晶體，再由超硬、耐磨、耐高溫等特點(diǎn)考慮，其應(yīng)該屬于原子晶體。從兩種元素的常見價(jià)態(tài)看，氮化硅的化學(xué)式應(yīng)為Si3N4。答案B考查點(diǎn)二原子晶體的結(jié)構(gòu)特征3．在金剛石的晶體中，含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上任意兩個(gè)C—C鍵間的夾角是 ()。A．6個(gè)120° B．5個(gè)108°C．4個(gè)109.5° D．6個(gè)109.5°答案D考查點(diǎn)三原子晶體熔點(diǎn)高低、硬度大小的比較方法4．下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是 ()。①構(gòu)成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大A．①② B．③④ C．①③ D．②④解析原子晶體的熔點(diǎn)和硬度與構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能有關(guān)，而原子間的共價(jià)鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān)。答案D5．通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可用于估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)，化學(xué)反應(yīng)的ΔH等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差?；瘜W(xué)鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能/kJ·mol－1460360436431176347請回答下列問題：(1)比較下列兩組物質(zhì)的熔點(diǎn)高低(填“＞”或“＜”)。SiC____________Si；SiCl4____________SiO2。(2)下圖立方體中心的“●”表示硅晶體中的一個(gè)原子，請?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用“●”表示出與之緊鄰的硅原子。(3)工業(yè)上高純硅可通過下列反應(yīng)制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(s)＋4HCl(g)該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝________kJ·mol－1。解析(1)SiC和晶體Si皆為原子晶體，由于碳化硅晶體中的Si—C鍵的鍵能大于硅晶體中Si—Si鍵的鍵能，故SiC的熔點(diǎn)比Si高；SiCl4為分子晶體，SiO2為原子晶體，故SiCl4的熔點(diǎn)比SiO2低。(2)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，每個(gè)硅原子都被相鄰的4個(gè)硅原子包圍，這4個(gè)硅原子位于四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上，被包圍的硅原子處于正四面體的中心。(3)根據(jù)題目所給反應(yīng)式，需要斷裂的舊化學(xué)鍵鍵能之和為4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1＝2312kJ·mol－1，形成的新化學(xué)鍵鍵能之和為4×431kJ·mol－1＋2×176kJ·mol－1＝2076kJ·mol－1，所以ΔH＝236kJ·mol－1。答案(1)＞＜(2)如下圖(3)236考查點(diǎn)四分子晶體及其組成6．下列各組物質(zhì)各自形成的晶體，均屬于分子晶體的化合物的是 ()。A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2解析A中HD是單質(zhì)不是化合物。C中SiO2是原子晶體，不是分子晶體。D中Na2S是離子晶體，不是分子晶體。答案B7．下列晶體中由原子直接構(gòu)成的單質(zhì)有 ()。A．硫 B．生鐵C．金剛石 D．金屬鎂解析硫、金剛石、金屬鎂均為單質(zhì)，但硫單質(zhì)是由S8分子構(gòu)成的，屬于分子晶體；生鐵是合金；金剛石是原子晶體，是由碳原子直接構(gòu)成的單質(zhì)；金屬鎂屬于金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子構(gòu)成。答案C考查點(diǎn)五分子晶體的物理性質(zhì)特點(diǎn)8．下列性質(zhì)適合于分子晶體的是 ()。A．熔點(diǎn)1070℃，易溶于水，水溶液能導(dǎo)電B．熔點(diǎn)10.31℃，液態(tài)不導(dǎo)電，水溶液導(dǎo)電C．難溶于CS2，熔點(diǎn)1128℃，沸點(diǎn)4446℃D．熔點(diǎn)97.81℃，質(zhì)軟導(dǎo)電，密度0.97g·cm－3解析構(gòu)成分子晶體的作用力弱決定了熔、沸點(diǎn)低，硬度小等性質(zhì)。分子晶體液態(tài)都不導(dǎo)電，其水溶液有可能導(dǎo)電。答案B考查點(diǎn)六分子晶體熔點(diǎn)高低的比較方法9．下列有關(guān)分子晶體熔點(diǎn)的高低敘述中，正確的是 ()。A．Cl2＞I2B．SiCl4＞CCl4C．N2＞O2D．C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3解析A、B、C、D選項(xiàng)中均無氫鍵，且都為分子晶體，物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量大的熔點(diǎn)高，故A、C錯(cuò)誤，B正確；D中相對分子質(zhì)量相同的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔點(diǎn)越低，故D錯(cuò)誤。答案B考查點(diǎn)七不同類型晶體熔點(diǎn)高低比較方法10．下列化合物按其晶體的熔點(diǎn)由高到低排列正確的是 ()。A．SiO2CsClCBr4CF4B．SiO2CsClCF4CBr4C．CsClSiO2CBr4CF4D．CF4CBr4CsClSiO2解析物質(zhì)熔點(diǎn)的高低與晶體的類型有關(guān)，一般來說：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，即SiO2＞CsCl＞CBr4、CF4。當(dāng)晶體的類型相同時(shí)，原子晶體與原子半徑有關(guān)；離子晶體與離子的半徑和離子所帶的電荷數(shù)有關(guān)；分子晶體當(dāng)組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，與相對分子質(zhì)量的大小有關(guān)，一般來說，相對分子質(zhì)量大的熔點(diǎn)高，即CBr4＞CF4。答案A11．Q、R、X、Y、Z為前20號元素中的五種，Q的低價(jià)氧化物與X單質(zhì)分子的電子總數(shù)相等，R與Q同族，Y和Z的離子與Ar原子的電子層結(jié)構(gòu)相同且Y的原子序數(shù)小于Z。(1)Q的最高價(jià)氧化物，其固態(tài)屬于____________晶體，俗名為____________。(2)R的氫化物分子的空間構(gòu)型是____________；屬于________分子(填“極性”或“非極性”)它與X形成的化合物可作為一種重要的陶瓷材料，其化學(xué)式是____________。(3)X的常見氫化物的空間構(gòu)型是____________；它的另一氫化物X2H4是一種火箭燃料的成分，其電子式是____________。(4)Q分別與Y、Z形成的共價(jià)化合物的化學(xué)式是________________和________________；Q與Y形成的分子的電子式是____________，屬于____________分子(填“極性”或“非極性”)。解析本題綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識。根據(jù)題設(shè)條件可推知Q為C，R為Si，X為N，Y為S，Z為Cl。(1)C的最高價(jià)氧化物為CO2，固態(tài)時(shí)是分子晶體，其俗名為干冰。(2)Si的氫化物為SiH4，根據(jù)CH4的空間構(gòu)型可知SiH4的空間構(gòu)型為正四面體，SiH4分子中正負(fù)電荷重心重合，屬于非極性分子。Si最外層有4個(gè)電子，N最外層有5個(gè)電子，它們形成化合物時(shí)，Si為＋4價(jià)，N為－3價(jià)，其化學(xué)式為Si3N4。(3)N的常見氫化物為NH3，其空間構(gòu)型為三角錐形。根據(jù)N、H原子的成鍵原則，可得N2H4的結(jié)構(gòu)簡式為H2N—NH2，根據(jù)其結(jié)構(gòu)簡式可推寫出其電子式。(4)C與S可形成CS2，根據(jù)CO2的結(jié)構(gòu)可寫出CS2的電子式并知其為非極性分子。C與Cl形成CCl4分子。答案(1)分子干冰(2)正四面體非極性Si3N4(3)三角錐形(4)CS2CCl4eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))··××C××··eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))非極性12．銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外電子排布式為________。(2)右圖是銅的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個(gè)數(shù)為________。(3)膽礬CuSO4·5H2O可寫成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：下列說法正確的是________(填字母)。A．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化B．在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去(4)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)Cu2O的熔點(diǎn)比Cu2S的________(填“高”或“低”)，請解釋原因_________________________________________________________________。解析(1)電子排布為結(jié)構(gòu)化學(xué)中的重點(diǎn)。特別是24號、29號等存在半滿和全滿狀態(tài)的元素。Cu2＋應(yīng)先寫出Cu原子的電子排布，然后從外向內(nèi)失去2個(gè)電子。(2)對O2－個(gè)數(shù)的計(jì)算，面上的按eq\f(1,2)算，頂點(diǎn)上按eq\f(1,8)算，棱上按eq\f(1,4)算，體心按1個(gè)算，可得O2－個(gè)數(shù)為：eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×2＋eq\f(1,4)×4＋1＝4(個(gè))。(3)H2O中氧原子采用sp3雜化，SO42－中的氧不是。CuSO4應(yīng)是離子晶體，不是分子晶體。(4)NH3中是N原子提供孤對電子，Cu2＋提供空軌道，形成配位鍵，而NF3中N