分子晶體與共價晶體(B級能力練)(解析版)

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價晶體（限時：35分鐘）一、選擇題1．現(xiàn)在已能在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的原子晶體，下列關(guān)于CO2原子晶體的說法中正確的是A．CO2的原子晶體中存在范德華力，每1molCO2原子晶體中含有2NAπ鍵B．在一定條件下，CO2原子晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體是物理變化C．熔點：金剛石>原子晶體CO2D．在CO2的原子晶體中，每個C原子周圍結(jié)合4個O原子，每個O原子與兩個C原子相結(jié)合【答案】D【詳解】A．原子晶體中不存在分子間作用力，只存在共價鍵，CO2晶體轉(zhuǎn)化為原子晶體后不存在π鍵，只存在σ鍵，A錯誤；B．兩者的晶體類型不同，CO2原子晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體時存在化學(xué)鍵的斷裂和生成，屬于化學(xué)變化，B錯誤；C．由于氧原子的半徑小于碳原子的半徑，故C—O鍵鍵長小于C—C鍵鍵長，故鍵能C—O強于C—C，故共價鍵強弱：C—O＞C—C，所以熔點應(yīng)該是原子晶體CO2＞金剛石，C錯誤；D．由題意知CO2原子晶體與SiO2結(jié)構(gòu)相似，每個C周圍結(jié)合4個O，每個O周圍結(jié)合2個C，D正確。故答案選D。2．我國科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法不正確的是A．氮化硼晶體有較高的熔沸點B．該晶體具有良好的導(dǎo)電性C．該晶胞中含有4個B原子，4個N原子D．N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為12【答案】B【詳解】A．氮化硼晶體為原子晶體，原子晶體具有較高的熔沸點，A正確；B．該晶體結(jié)構(gòu)中無自由移動的電子，不具有導(dǎo)電性，B錯誤；C．由圖可知，該晶胞含4個N原子，B原子位于晶胞的頂點和面心上，故B原子的數(shù)量為8×+6×=4個，C正確；D．由晶胞示意圖，1個N原子與4個B原子成鍵，1個B原子可以和3個N原子成鍵，這些N原子距中心N原子等距離且最近，總數(shù)為12個，D正確；答案選B。3．下列說法正確的是(代表阿伏加德羅常數(shù)的值)A．在含鍵的二氧化硅晶體中，氧原子的數(shù)目為B．碳化硅晶體中含有個碳化硅分子C．金剛石晶體中，碳原子數(shù)與鍵數(shù)目之比為1：2D．晶體硅、晶體氖均是由相應(yīng)原子直接構(gòu)成的共價晶體【答案】C【詳解】A．中含有鍵，所以在含鍵的二氧化硅晶體中，氧原子的數(shù)目為，故A錯誤；B．碳化硅晶體屬于共價晶體，碳化硅晶體中沒有分子，故B錯誤；C．金剛石晶體中，1個碳原子形成4個共價鍵，1個鍵含有2個C原子，所以碳原子數(shù)與鍵數(shù)之比為1：2，故C正確；D．晶體硅屬于共價晶體，晶體氖是分子晶體，個D錯誤；選C。4．美國加州Livermore國家實驗室物理學(xué)家Choong—Shik和他的同事們，在40Gpa的高壓容器中，用Nd：YbLiF4激光器將液態(tài)二氧化碳加熱到1800K，二氧化碳轉(zhuǎn)化為與石英具有相似結(jié)構(gòu)的晶體。估計該晶體可能具有的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)是A．該晶體屬于共價晶體 B．硬度與金剛石相近C．熔點較低 D．硬度較小【答案】A【分析】由題干信息可知，一定條件下可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為與石英具有相似結(jié)構(gòu)的晶體，故推測該晶體為共價晶體（或原子晶體），由此分析解題：【詳解】A．由分析可知，該晶體屬于共價晶體，A正確；B．由于其晶體結(jié)構(gòu)與石英晶體即SiO2晶體相似，與金剛石不同，故硬度與石英晶體相近，B錯誤；C．由分析可知，該晶體為原子晶體(或共價晶體)，具有較高的熔點，C錯誤；D．由分析可知，該晶體為原子晶體(或共價晶體)，硬度較大，D錯誤；故答案為：A。5．氮化碳部分結(jié)構(gòu)如圖所示，其中氮化碳的硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說法錯誤的是A．氮化碳屬于共價晶體，其化學(xué)鍵比金剛石的更穩(wěn)定B．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C．氮化碳的化學(xué)式為其中氮顯-3價，碳顯+4價D．該晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，都是原子間以非極性鍵結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)【答案】D【詳解】A．N原子半徑小于C原子，鍵長：鍵<C-C鍵，故鍵比鍵更穩(wěn)定，故A正確；B．晶體中N、C原子間形成單鍵，1個N原子分別與3個C原子形成共用電子對，N原子最外層電子數(shù)為，1個C原子分別與4個N原子形成共用電子對，C原子最外層電子數(shù)為，故B正確；C．晶體結(jié)構(gòu)圖中虛線部分是晶體的基本結(jié)構(gòu)單元，正方形頂點的C原子被4個正方形所共有，邊上的C原子被2個正方形所共有，故實際含有的C原子數(shù)為，N原子數(shù)為4，化學(xué)式為，因為N元素的電負性比C元素的大，故N顯負價(-3)，C顯正價(+4)，故C正確；D．金剛石晶體中只含非極性鍵，晶體中只含極性鍵，故D錯誤；故選：D。6．下列說法中錯誤的是（）A．從CH4、NH、SO為正四面體結(jié)構(gòu)，可推測PH、PO也為正四面體結(jié)構(gòu)B．12g金剛石晶體中，平均含有2NAC—C鍵C．水的沸點比硫化氫的高，是因為H2O分子間存在氫鍵，H2S分子間不能形成氫鍵D．某氣態(tài)團簇分子結(jié)構(gòu)如圖所示，該氣態(tài)團簇分子的分子式為EF或FE【答案】D【詳解】A．從CH4、NH、SO為正四面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)同族元素的性質(zhì)和等電子原理可推測PH、PO也為正四面體結(jié)構(gòu)，故A正確；B．金剛石是空間網(wǎng)狀正四面體結(jié)構(gòu)，一個碳原子與周圍四個碳原子相連，兩個碳原子形成一個共價鍵，因此1個碳原子有2個C—C鍵，12g金剛石即物質(zhì)的量為1mol的晶體中，平均含有2NAC—C鍵，故B正確；C．H2O分子間存在氫鍵，H2S分子間不能形成氫鍵，因此水的沸點比硫化氫的高，故C正確；D．該氣態(tài)團簇分子中含有4個E和4個F，因此其分子式為E4F4或F4E4，故D錯誤。綜上所述，答案為D。7．國外有人用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射N2，此時碳氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅硬，其原因可能是A．碳、氮原子構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 B．碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵更長C．氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多 D．碳、氮的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)均不活【答案】A【詳解】A、由晶體的性質(zhì)可知該晶體是原子晶體，C—N鍵的鍵長比金剛石中的C—C鍵的鍵長要短，且形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以這種化合物比金剛石堅硬，選項A正確；B、碳、氮原子構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，碳氮鍵比金剛石中碳碳鍵更短，選項B錯誤；C、氮原子最外層電子數(shù)比碳原子最外層電子數(shù)多，不是熔點高的原因，選項C錯誤；D、碳、氮單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑，與最外層電子數(shù)有關(guān)，不是熔點高的原因，選項D錯誤；答案選A。8．硫和氮是兩種常見的“明星元素”，其化合物是現(xiàn)代無機化學(xué)研究的最為活躍的領(lǐng)域之一.如圖是已經(jīng)合成的某硫氮化合物的分子結(jié)構(gòu)，下列說法錯誤的是A．該物質(zhì)的分子式為SN B．該物質(zhì)的熔沸點較低C．該物質(zhì)的分子中不含非極性鍵 D．N的電負性比S的電負性強【答案】AC【詳解】A．由圖可知，分子中含4個N原子、4個S原子，則該物質(zhì)的分子式為S4N4，故A錯誤；B．該化合物為分子晶體，熔沸點較低，故B正確；C．分子中含有的S-S鍵為非極性鍵，故C錯誤；D．N的非金屬性比S強，則N的電負性比S的電負性強，故D正確；故答案為AC。9．已知的熔點為2700℃，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是A．晶體中碳原子和硅原子均采用雜化B．硅單質(zhì)的熔點高于2700℃C．距離硅原子最近的硅原子數(shù)為4D．若晶胞參數(shù)為，則該晶體的密度為【答案】BC【詳解】A．SiC晶體中碳原子周圍有4個硅原子，而硅原子有4個碳原子，均采用sp3雜化，A說法正確；B．共價鍵的鍵長越短，鍵能越大，則熔沸點越高，C-Si鍵鍵長比Si-Si鍵鍵長短，硅單質(zhì)的熔點低于2700℃，B說法錯誤；C．距離硅原子最近其距離相等的硅原子數(shù)為12，C說法錯誤；D．若晶胞參數(shù)為apm，則該晶體的密度為=，D說法正確。答案為BC。二、非選擇題10．I.氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，其晶胞如圖所示。(1)在一個晶胞中，含有硼原子_______個，氮原子_______個。(2)已知氮化硼晶胞參數(shù)為γcm，則在此晶胞中，任意兩個原子之間的最短距離是___cm，DE原子之間的距離是____cm。(3)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標(biāo)。已知三個原子分數(shù)坐標(biāo)參數(shù)：A為(0，0，0)、B為(0，1，1)、C為(1，1，0)；則E原子為________。(4)氮化硼晶胞的俯視投影圖是_______。(5)設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則氮化硼晶體的密度為_______g/cm3(用代數(shù)式表示)。II.在硅酸鹽中，SiO四面體(如圖為俯視投影圖)通過共用頂角氧原子可形成鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)型式。(6)圖甲為一種無限長單鏈結(jié)構(gòu)的多硅酸根，其中Si與O的原子數(shù)之比為_______，化學(xué)式為_______?！敬鸢浮?4b1:3或【分析】結(jié)合晶胞示意圖、確定原子的相對位置關(guān)系、進行計算；用均攤法計算晶胞密度、硅酸鹽的化學(xué)式；【詳解】I(1)硼原子位于晶胞內(nèi)，氮原子位于頂點和面心，則在一個晶胞中，含有硼原子4個，個。(2)己知氮化硼晶胞參數(shù)為γcm，則在此晶胞中，任意兩個原子之間的最短距離為N與B之間，最短距離為晶胞體對角線的，則是cm，DE原子即晶體中兩個距離最近的B原子，二者之間的距離為晶胞的棱長的，即是cm。(3)己知三個原子分數(shù)坐標(biāo)參數(shù)：A為(0，0，0)、B為(0，1，1)、C為(1，1，0)；則由E原子的位置知，E的原子分數(shù)坐標(biāo)為。(4)由晶胞示意圖知，氮化硼晶胞的俯視投影圖是b。(5)1個氮化硼晶胞內(nèi)含有的氮原子和硼原子均為4個，則晶胞的質(zhì)量為，氮化硼晶胞參數(shù)為γcm，則晶胞體積為，晶胞密度即晶體的密度為。II(6)觀察圖可知，每個四面體通過兩個氧原子與其他四面體連接形成鏈狀結(jié)構(gòu)，所以每個四面體中的硅原子數(shù)是1，氧原子數(shù)是，即Si與O的原子數(shù)之比為1:3；化學(xué)式為或。11．根據(jù)所學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識，回答下列問題：(1)氮元素是植物生長所需的元素，常見氮肥有銨鹽(NH4+)、尿素()等，NH4+中H-N-H鍵角_______(填“＞”“＜”或“＝”)。中N-C-N鍵角。(2)硫元素和人類的生存與發(fā)展聯(lián)系密切，在戰(zhàn)國時期，我國的煉丹家們就開始了對硫單質(zhì)及含硫化合物的研究應(yīng)用。硫單質(zhì)有多種同素異形體，其中一種單質(zhì)分子(S8)的結(jié)構(gòu)為，其熔點和沸點要比二氧化硫的高很多，主要原因為___________。氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為____形，實驗測得三種氧化物的熔沸點如下，推測固態(tài)三氧化硫的分子式為____________。P4O10三氧化硫Cl2O7熔點613K289K182K沸點633K317K355K(3)在氣體分析中，常用CuCl的鹽酸溶液吸收并定量測定CO的含量，其化學(xué)反應(yīng)如下：2CuCl+2CO+2H2O=Cu2Cl2·2CO·2H2O；Cu2Cl2·2CO·2H2O是一種配合物，其結(jié)構(gòu)如圖所示：①H2O中氧原子的雜化方式為_____________；②該配合物中，CO作配體時配位原子是C而不是O的原因是______________。【答案】＜兩者均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，S8相對分子質(zhì)量比SO2大，范德華力強，所以S8的熔點和沸點較高平面三角S3O9或(SO3)3sp3電負性：C＜O，C對孤電子對的吸引力較弱，更容易給出孤電子對【分析】本題綜合考查分子的空間構(gòu)型，分子晶體的熔沸點的影響因素及其應(yīng)用，雜化軌道的判斷和等電子體原理的運用，總體難度不大?！驹斀狻?1)由于與CH4互為等電子體，故中H-N-H鍵角為10928’，而中由于中心原子C原子上無孤電子對，故N-C-N鍵角為120，故答案為：<；(2)由于單質(zhì)分子(S8)的結(jié)構(gòu)為和二氧化硫均為分子晶體，故其熔點和沸點高低取決于分子間作用力，分子間作用力又主要取決于相對分子質(zhì)量，因為S8的相對分子質(zhì)量比二氧化硫大很多，決定了其熔沸點比二氧化硫的高很多，氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，由于SO3中心S原子無孤對電子，故采用sp2雜化，故其分子的立體構(gòu)型為平面三角形，由表中可知，三氧化硫的熔點介于P4O10和Cl2O7，故說明其相對分子質(zhì)量介于284與183之間，故固態(tài)三氧化硫的分子式為S3O9，故答案為：兩者均為分子晶體且結(jié)構(gòu)相似，S8相對分子質(zhì)量比SO2大，范德華力強，所以S8的熔點和沸點較高；平面三角；S3O9或(SO3)3；(3)①由于H2O中心O有兩對孤電子對，兩個鍵，故氧原子的價層電子對數(shù)為4，故其的雜化方式為sp3，故答案為：sp3；②由于O的電負性大于C的電負性，導(dǎo)致C原子對孤電子對的吸引力較弱，更容易給出孤電子對與銅離子形成配位鍵，故答案為：電負性：C＜O，C對孤電子對的吸引力較弱，更容易給出孤電子對。12．已知：A、B、C、D、E、F六種元素核電荷數(shù)依次增大，屬元素周期表中前四周期的元素。其中A原子核外有三個未成對電子；B和E可形成離子化合物B2E，E原子核外的M層中只有兩對成對電子；C元素是地殼中含量最高的金屬元素；D單質(zhì)的熔點在同周期元素形成的單質(zhì)中是最高的；F原子核外最外層電子數(shù)與B相同，其余各層均充滿。請根據(jù)以上信息，回答下列問題：⑴A、B、C、D的第一電離能由小到大的順序為________（用元素符號表示）。⑵E與D的同族短周期元素可形成一種化合物X，X是常見的有機溶劑，X分子的空間構(gòu)型是________。⑶F原子的核外電子排布式是____________，F(xiàn)的高價離子與A的簡單氫化物形成的配離子的化學(xué)式為________。⑷A、F形成某種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則其化學(xué)式為________（黑色球表示F原子）。⑸A、C形成的化合物具有高沸點和高硬度，是一種新型無機非金屬材料，其晶體中所含的化學(xué)鍵類型為________?！敬鸢浮縉a＜Al＜Si＜N直線形1s22s22p63s23p63d104s1[Cu(NH3)4]2+Cu3N共價鍵【分析】已知：A、B、C、D、E