2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2-2原子晶體課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGEPAGE7原子晶體一、選擇題(每小題4分，共48分)1．下列說(shuō)法正確的是(B)A．冰溶化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂B．原子晶體中，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，通常熔點(diǎn)就越高C．分子晶體中，共價(jià)鍵的鍵能越大，該晶體的熔、沸點(diǎn)就越高D．分子晶體中，分子間作用力越大，則分子越穩(wěn)定解析：冰的溶化須要克服分子間作用力，該過(guò)程屬于物理改變，H—O鍵沒(méi)有斷裂，A項(xiàng)錯(cuò)誤；影響原子晶體熔、沸點(diǎn)的因素是鍵能，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔、沸點(diǎn)就越高，B項(xiàng)正確；影響分子晶體熔、沸點(diǎn)的因素一般是相對(duì)分子質(zhì)量的大小，與共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；分子的穩(wěn)定性與分子間作用力無(wú)關(guān)，與共價(jià)鍵的鍵能有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．干脆由原子構(gòu)成的一組物質(zhì)是(D)A．干冰、二氧化硅、金剛石B．氧化鈉、金剛石、氯化氫C．碘、石墨、氯化鈉 D．二氧化硅、金剛石、晶體硼解析：A項(xiàng)，干冰是由二氧化碳分子構(gòu)成的，不是干脆由原子構(gòu)成的，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，Na2O是由離子構(gòu)成的，HCl是由分子構(gòu)成的，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，I2為分子晶體，是由分子構(gòu)成的，氯化鈉是由離子構(gòu)成的，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，二氧化硅、金剛石、晶體硼均為原子晶體，均干脆由原子構(gòu)成，正確。3．有關(guān)晶體的下列說(shuō)法中，正確的是(B)A．晶體中分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B．原子晶體中共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C．冰熔化時(shí)分子中共價(jià)鍵發(fā)生斷裂D．原子晶體中只存在極性共價(jià)鍵，不行能存在其他類型的化學(xué)鍵解析：分子間作用力的大小確定分子晶體的物理性質(zhì)，而分子的穩(wěn)定性則取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；冰熔化時(shí)克服分子間作用力和氫鍵，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，如晶體Si為原子晶體，存在非極性共價(jià)鍵，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．晶體AB型共價(jià)化合物，若原子最外層電子數(shù)之和為8，常是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的原子晶體。已知金剛石不導(dǎo)電而導(dǎo)熱，鋯石(ZrO2)不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱，卻硬似鉆石。近期發(fā)覺(jué)不良商販用制耐熱器的碳化硅制成假鉆石，則識(shí)別它們的牢靠方法是(B)A．能在玻璃上刻劃出痕跡的為金剛石B．很硬不導(dǎo)電而導(dǎo)熱的是金剛石C．既可導(dǎo)電又可導(dǎo)熱的是碳化硅D．不導(dǎo)電的為鋯石解析：比玻璃硬度大的物質(zhì)比較多，用刻劃玻璃的方法不行靠，由題干知金剛石導(dǎo)熱不導(dǎo)電，而鋯石不導(dǎo)電也不導(dǎo)熱，故選B。5.二氧化硅晶體是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其晶體模型如圖所示。下列有關(guān)二氧化硅晶體的說(shuō)法正確的是(A)A．二氧化硅晶體最小環(huán)上含有12個(gè)原子B．每個(gè)硅原子為4個(gè)最小環(huán)所共有C．從晶體結(jié)構(gòu)可知，1molSiO2擁有2molSi—O鍵D．SiO2晶體是由極性共價(jià)鍵與非極性共價(jià)鍵共同構(gòu)成的解析：二氧化硅晶體和金剛石晶體的結(jié)構(gòu)類似，每個(gè)硅原子為6個(gè)最小環(huán)共有，B項(xiàng)錯(cuò)誤；1個(gè)Si與4個(gè)O形成Si—O鍵，則1molSi擁有4molSi—O鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；SiO2晶體中只含極性共價(jià)鍵，不含非極性共價(jià)鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．氮氧化鋁(AlON)屬于原子晶體，是一種高強(qiáng)度透亮材料，下列敘述錯(cuò)誤的是(B)A．AlON和SiO2所含化學(xué)鍵的類型相同B．電解熔融AlON可得到AlC．AlON中N元素的化合價(jià)為－1D．AlON和SiO2的晶體類型相同解析：AlON和SiO2均屬于原子晶體，均只含有共價(jià)鍵，A、D項(xiàng)正確；AlON屬于原子晶體，熔融時(shí)不導(dǎo)電，B項(xiàng)錯(cuò)誤；AlON中O為－2價(jià)，Al為＋3價(jià)，所以N元素的化合價(jià)為－1，C項(xiàng)正確。7．下列推論正確的是(B)A．SiH4的沸點(diǎn)高于CH4，可推想PH3的沸點(diǎn)高于NH3B．NHeq\o\al(＋,4)為正四面體結(jié)構(gòu)，可推想PHeq\o\al(＋,4)也為正四面體結(jié)構(gòu)C．CO2晶體是分子晶體，可推想SiO2晶體也是分子晶體D．C2H6是碳鏈為直線形的非極性分子，可推想C3H8也是碳鏈為直線形的非極性分子解析：由于氨分子之間存在氫鍵，故其沸點(diǎn)比磷化氫的高；CO2是分子晶體，SiO2為原子晶體；丙烷的碳鏈不是直線形，而是鋸齒形，且丙烷是極性分子。8．下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是(C)①SiO2和SO3②晶體硼和HCl③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A．①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤解析：屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃和碘。屬于原子晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。但晶體氖是由稀有氣體分子組成，稀有氣體為單原子分子，分子間不存在化學(xué)鍵。解題時(shí)應(yīng)留意化學(xué)鍵類型的推斷。9．下列有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(C)A．SiO2晶體中最小環(huán)上的原子個(gè)數(shù)為6B．在晶體中只要有陽(yáng)離子就肯定有陰離子C．12g石墨烯(如圖1)中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5×6.02×1023D．720gC60晶體中含有0.5×6.02×1023個(gè)晶胞(如圖2)解析：A項(xiàng)，二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子，同時(shí)每個(gè)氧原子結(jié)合2個(gè)硅原子，最小環(huán)上有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子，所以共有12個(gè)原子，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，含有陽(yáng)離子的晶體不肯定含有陰離子，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，12g石墨烯為1mol，石墨烯中平均每個(gè)六元環(huán)含有2個(gè)碳原子，則1mol石墨稀中含有六元環(huán)的個(gè)數(shù)為0.5×6.02×1023，正確。D項(xiàng)，C60為分子晶體，晶胞中含有C60的個(gè)數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4,720gC60晶體中含有6.02×1023個(gè)C60，所以720gC60晶體中含有0.25×6.02×1023個(gè)晶胞，錯(cuò)誤。10．下列晶體性質(zhì)的比較正確的是(A)A．熔點(diǎn)：金剛石>晶體硅>晶體鍺>硫B．熔點(diǎn)：SiI4<SiBr4<SiCl4<SiF4C．沸點(diǎn)：H2S>H2O>HF>NH3D．硬度：金鋼石>白磷>冰>水晶解析：A項(xiàng)，金剛石、晶體硅和晶體鍺都是原子晶體，硫是分子晶體，且原子半徑：C<Si<Ge，熔點(diǎn)：金剛石>晶體硅>晶體鍺>硫；B項(xiàng)，SiI4、SiBr4、SiCl4和SiF4是組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量：SiI4>SiBr4>SiCl4>SiF4，故熔點(diǎn)：SiI4>SiBr4>SiCl4>SiF4；C項(xiàng)，H2O、HF和NH3都存在分子間氫鍵，H2O分子之間的氫鍵作用最強(qiáng)，NH3分子之間的氫鍵作用最弱，H2S分子之間只存在范德華力，故沸點(diǎn)：H2O>HF>NH3>H2S；D項(xiàng)，白磷和冰是分子晶體，硬度小，金剛石和水晶是原子晶體，硬度大。11．下列關(guān)于原子晶體和分子晶體的說(shuō)法不正確的是(D)A．原子晶體的硬度通常比分子晶體大B．原子晶體的熔、沸點(diǎn)較高C．某些分子晶體的水溶液能導(dǎo)電D．金剛石、水晶和干冰都屬于原子晶體解析：A、B項(xiàng)，由于原子晶體中原子間以共價(jià)鍵結(jié)合，而分子晶體中分子與分子之間以分子間作用力結(jié)合，故原子晶體一般比分子晶體的熔、沸點(diǎn)高，硬度大。C項(xiàng)，某些分子晶體溶于水后能電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電，如H2SO4、HCl。D項(xiàng)，干冰(CO2)是分子晶體。12．美國(guó)某國(guó)家試驗(yàn)室勝利地在高壓條件下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的晶體，下列關(guān)于CO2的原子晶體的說(shuō)法正確的是(D)A．CO2的原子晶體和分子晶體互為同分異構(gòu)體B．在肯定條件下，CO2的原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體是物理改變C．CO2的原子晶體和分子晶體具有相同的物理性質(zhì)D．在CO2的原子晶體中，每個(gè)C原子四周結(jié)合4個(gè)O原子，每個(gè)O原子與2個(gè)碳原子結(jié)合解析：A項(xiàng)，同分異構(gòu)體是分子式相同、結(jié)構(gòu)不同的不同分子，而CO2的原子晶體中不存在分子；B項(xiàng)，當(dāng)CO2的原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體時(shí)，必需破壞晶體中的共價(jià)鍵，且有新化學(xué)鍵形成，所以是化學(xué)改變；C項(xiàng)，CO2的原子晶體和分子晶體結(jié)構(gòu)不同，則其物理性質(zhì)有很大差異；D項(xiàng)，結(jié)合SiO2晶體的結(jié)構(gòu)，可推斷D項(xiàng)正確。二、非選擇題(共52分)13．(10分)單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)/℃>355014102573沸點(diǎn)/℃482723552823硬度107.09.5(1)晶體硼屬于原子晶體，理由是晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體硅和金剛石之間，而金剛石和晶體硅均為原子晶體，故晶體硼也為原子晶體。(2)已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示)，每個(gè)頂點(diǎn)上各有1個(gè)B原子，則該結(jié)構(gòu)單元由12個(gè)硼原子構(gòu)成，其中B—B鍵的鍵角為60°。解析：(1)晶體硼屬于原子晶體，因?yàn)榫w硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體硅和金剛石之間，而金剛石和晶體硅均為原子晶體，故晶體硼亦為原子晶體。(2)每個(gè)B原子被5個(gè)三角形所共有，所以每個(gè)三角形所含B原子數(shù)為3×eq\f(1,5)，該結(jié)構(gòu)單元中有20個(gè)這樣的三角形，所以B原子個(gè)數(shù)為eq\f(3,5)×20＝12。又因晶體硼中的三角形為正三角形，所以鍵角為60°。14．(12分)C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相像，其中C原子的雜化方式為sp3，微粒間存在的作用力是共價(jià)鍵。SiC和晶體Si的熔、沸點(diǎn)凹凸依次是SiC>Si。(2)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2的化學(xué)式相像，但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成π鍵，試從原子半徑大小的角度分析，其緣由是Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p－p軌道肩并肩重疊程度較小，不能形成π鍵。SiO2屬于原子晶體，干冰屬于分子晶體，所以熔點(diǎn)：干冰<(填“<”“＝”或“>”)SiO2。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、干冰四種晶體的構(gòu)成微粒分別是原子、原子、原子、分子(填“原子”“分子”或“離子”)，熔化時(shí)克服的微粒間的作用力分別是共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力。解析：(1)晶體硅中1個(gè)硅原子與4個(gè)硅原子相連，呈正四面體結(jié)構(gòu)，所以其雜化方式是sp3，SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相像，故C原子的雜化方式也是sp3；因?yàn)镾i—C鍵的鍵長(zhǎng)小于Si－Si鍵，所以熔、沸點(diǎn)：碳化硅>晶體硅。(2)SiO2為原子晶體，干冰為分子晶體，所以熔點(diǎn)：SiO2>干冰。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為原子晶體，構(gòu)成微粒均為原子，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵；干冰為分子晶體，由分子構(gòu)成，CO2分子以分子間作用力相結(jié)合。15．(11分)四種短周期元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如表所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。元素ABCD性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息單質(zhì)在常溫下為固體，難溶于水，易溶于CS2。能形成兩種二元含氧酸原子的M層有1個(gè)未成對(duì)的p電子，核外p電子總數(shù)大于7單質(zhì)曾被稱為“銀色的金子”，與鋰形成的合金常用于制造航天飛行器。單質(zhì)能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿原子核外電子層上s電子總數(shù)比p電子總數(shù)少2。單質(zhì)和氧化物均為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很高的熔、沸點(diǎn)(1)A原子的最外層電子排布式為3s23p4，D原子核外共有14個(gè)電子。(2)寫(xiě)出C的單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)A、B兩元素的氫化物分子中鍵能較小的是H2S(填分子式)；分子較穩(wěn)定的是HCl(填分子式)。(4)E、D同主族，均為短周期元素。它們的最高價(jià)氧化物晶體中熔點(diǎn)較高的是SiO2(填分子式)，緣由是CO2形成的晶體屬于分子晶體，SiO2屬于原子晶體。解析：?jiǎn)钨|(zhì)在常溫下為固體，難溶于水，易溶于CS2，能形成兩種二元含氧酸的元素是硫，其最外層電子排布式為3s23p4。原子的M層有1個(gè)未成對(duì)的p電子，核外p電子總數(shù)大于7，電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s23p5，則B是氯元素。單質(zhì)能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的是鋁。原子核外電子層上s電子總數(shù)比p電子總數(shù)少2，再結(jié)合D的其他信息，可知其電子排布式是1s22s22p63s23p2，為硅。16．(10分)張亭棟探討小組受民間中醫(yī)啟發(fā)，發(fā)覺(jué)As2O3(俗稱砒霜)對(duì)白血病有明顯的治療作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)等都是ⅤA族的元素，該族元素的化合物在探討和生產(chǎn)中有很多重要用途?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)N、P、As的第一電離能由大到小的依次為N>P>As；As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。(2)NH3的沸點(diǎn)比PH3高(填“高”或“低”)，緣由是NH3和PH3均為分子晶體，但NH3分子間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，而PH3分子間僅有較弱的范德華力。(3)Na3AsO4中含有的化學(xué)鍵類型包括離子鍵、共價(jià)鍵；AsOeq\o\al(3－,4)的空間構(gòu)型為正四面體形。(4)白磷(P4)晶體屬于分子晶體，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示(小圓圈表示白磷分子)。已知晶胞的邊長(zhǎng)為acm，阿伏加德羅常數(shù)為NAmol－1，則該晶胞中含有的P原子的個(gè)數(shù)為16，該晶胞的密度為eq\f(496,a3NA)g·cm－3(用含NA、a的式子表示)。解析：(1)同主族元素從上到下第一電離能減小，所以N、P、As的第一電離能由大到小的依次為N>P>As；依據(jù)能量最低原則，As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。(2)NH3分子間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，而PH3分子間僅有較弱的范德華力，所以NH3的沸點(diǎn)比PH3高。(3)Na3AsO4是離子化合物，含有離子鍵，AsOeq\o\al(3－,4)中As與O之間是共價(jià)鍵，所以Na3AsO4中含有的化學(xué)鍵類型包括離子鍵、共價(jià)鍵；AsOeq