2024-2025學年高中化學第3章晶體結構與性質第2節(jié)分子晶體與原子晶體第2課時原子晶體課后限時作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE6-第2課時原子晶體(建議用時：35分鐘)學問點基礎訓練實力提升1.原子晶體構成微粒及其作用力1,2,6,8,9,1011,12,13，14,15,162.原子晶體結構特征及其性質3,4,5,7[基礎訓練]1．下列各組基態(tài)原子的電子排布式對應的元素中，能構成原子晶體的是()A．1s1和1s22s22p3B．1s22s22p2和1s22s22p63s23p2C．1s22s22p4和1s22s22p3D．1s22s22p4和1s22s22p63s23p3B解析A項，NH3是分子晶體；B項，SiC是原子晶體；C項，NO2等氮的氧化物都是分子晶體；D項，P4O10等磷的氧化物都是分子晶體。2．固體熔化時，必需破壞非極性共價鍵的是()A．冰 B．晶體硅C．溴 D．二氧化硅B解析冰在溶化時克服的是氫鍵、分子間作用力；晶體硅克服的是非極性共價鍵；溴克服的是分子間作用力；二氧化硅克服的是極性共價鍵。3．依據(jù)下列性質推斷，屬于原子晶體的物質是()A．熔點2700℃，導電性好，延展性強B．無色晶體，熔點3550℃，不導電，質硬，難溶于水和有機溶劑C．無色晶體，能溶于水，質硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電D．熔點－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電B解析B項符合原子晶體的特征：原子晶體難溶于水，熔點很高。4．碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結構，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較，正確的是()A．熔點從高到低的依次是碳化硅>金剛石>晶體硅B．熔點從高到低的依次是金剛石>晶體硅>碳化硅C．三種晶體中的結構單元都是四面體結構D．三種晶體都是原子晶體且均為電的良導體C解析由題可知碳化硅也為原子晶體，不導電，且應有類似金剛石的正四面體結構單元。影響共價鍵強弱的是原子半徑，碳原子半徑小于硅原子半徑，所以鍵長長短依次為C—C<C—Si<Si—Si，故熔點依次是金剛石>碳化硅>晶體硅。5．下列說法正確的是()A．金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個碳原子構成B．熔點很高的晶體肯定屬于原子晶體C．1molSiO2晶體中含2molSi—O鍵D．金剛石化學性質穩(wěn)定，與任何物質都不反應A解析金剛石中的最小碳環(huán)為六元環(huán)，在高溫下可斷開C—C鍵與O2反應，A項正確，D項錯誤；鎢的熔點很高，但屬于金屬晶體，B項錯誤；1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵，C項錯誤。6．氮化碳部分結構如圖所示，其中β－氮化碳硬度超過金剛石晶體，成為超硬新材料。下列有關氮化碳的說法不正確的是()A．氮化碳屬于原子晶體B．氮化碳中C為－4價，N為＋3價C．氮化碳的化學式為C3N4D．每個碳原子與四個氮原子相連，每個氮原子與三個碳原子相連B解析由題給信息，氮化碳是超硬新材料，符合原子晶體的物理性質，A項正確；氮元素的電負性大于碳元素的，所以在氮化碳中氮元素顯－3價，碳元素顯＋4價，B項錯誤；晶體結構模型中虛線部分是晶體的最小結構單元，正方形頂點的原子有eq\f(1,4)被占有，邊上的原子有eq\f(1,2)被占有，可得晶體的化學式為C3N4，C項正確；依據(jù)題圖可知，D項正確。7．我們可以將SiO2的晶體結構想象為：在晶體硅的Si—Si鍵之間插入O原子(如圖)。依據(jù)SiO2晶體結構圖，下列說法不正確的是()A．在xmol石英晶體中含有4xmolSi—O極性鍵B．每個O原子通過Si—O極性鍵與2個Si原子作用C．石英晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為1∶2，可用“SiO2”來表示石英的組成D．在晶體中存在石英分子，故能叫分子式D解析晶體硅的結構是五個硅原子形成正四面體結構，其中有一個位于正四面體的中心，另外四個位于四面體的頂點，故SiO2的結構為每個硅原子四周有四個氧原子，而每個氧原子四周有兩個硅原子，在晶體中Si原子與O原子的原子個數(shù)比為1∶2，“SiO2”僅表示石英的組成并沒有單個的SiO2分子，故不存在分子式。8．下列各組物質，按熔點由高到低排列的是()A．H2O、H2S、H2SeB．GeH4、SiH4、CH4C．CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3D．晶體硅、碳化硅、金剛石B解析A項中的H2O分子之間能形成氫鍵，H2O的熔點比另外兩種物質高；H2S、H2Se中H2Se的相對分子質量更大，分子間作用力大，故H2Se的熔點比H2S的高，錯誤；C項是組成和結構相像的分子晶體，相對分子質量依次增大，因此熔點依次上升，錯誤；D項是結構相像的原子晶體，鍵長：Si－Si>Si－C>C－C，鍵能：Si－Si<Si－C<C－C，故晶體硅、碳化硅、金剛石的熔點依次上升，錯誤。9．有下列幾種晶體：A．水晶；B．冰醋酸；C．白磷(P4)；D．金剛石；E.晶體氬；F.干冰。(1)屬于分子晶體的是________，干脆由原子構成的分子晶體是________。(填字母序號，下同)(2)屬于原子晶體的化合物是________。(3)干脆由原子構成的晶體是________。(4)受熱熔化時，化學鍵不發(fā)生改變的是________，需克服共價鍵的是________。解析分子晶體與原子晶體相比，構成晶體的微粒不同，分子晶體由分子構成；原子晶體中無分子。分子晶體有B、C、E、F，留意晶體氬是單原子分子；原子晶體和單原子分子晶體都由原子干脆構成，原子晶體有A、D，但屬于原子晶體的化合物只有A。分子晶體熔化時，一般不破壞化學鍵；原子晶體熔化時，破壞化學鍵。答案(1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD10．金剛石與金剛砂(SiC)具有相像的晶體結構，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結構中，碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結合。試回答：(1)金剛砂屬于________晶體。(2)在金剛砂的結構中，一個硅原子四周結合________個碳原子，其鍵角是________。(3)金剛砂的結構中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個硅原子。解析由于金剛砂的晶體是空間網(wǎng)狀結構，碳原子、硅原子交替以共價鍵相結合，故金剛砂是原子晶體；硅原子和碳原子電子結構相像、成鍵方式相同，硅原子四周有4個碳原子，鍵角為109°28′；組成的六元環(huán)中，有3個碳原子和3個硅原子。答案(1)原子(2)4109°28′(3)3[實力提升]11．氮化硼是一種新合成的結構材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質，下列各組物質熔化時所克服的作用力與氮化硼熔化時所克服的作用力相同的是()A．氯化鈉和金剛石 B．晶體硅和水晶C．冰和干冰 D．碘和金剛砂B解析氮化硼為原子晶體，微粒間作用力為共價鍵。氯化鈉和金剛石熔化時分別克服的是離子鍵和共價鍵，A項錯誤；冰和干冰熔化時均克服的是分子間作用力，C項錯誤；碘和金剛砂熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，D項錯誤。12．最近，美國LawreceLiremore國家試驗室勝利地在高壓下將CO2轉化為具有類似SiO2結構的原子晶體，該化合物晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原子結合，形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結構，下列對該晶體的敘述錯誤的是()A．該晶體是原子晶體B．該晶體中碳原子和氧原子的個數(shù)比為1∶2C．該晶體中碳原子數(shù)與C—O鍵數(shù)之比為1∶2D．該晶體中最小的環(huán)由12個原子構成C解析由題給信息可知該化合物晶體中不存在分子，屬于原子晶體，A項正確；晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原子結合，每個氧原子和2個碳原子以共價單鍵相結合，所以碳、氧原子個數(shù)比為1∶2，B項正確；該晶體中每個碳原子形成4個C—O共價鍵，所以C原子與C—O鍵數(shù)目之比為1∶4，C項錯誤；該晶體中最小的環(huán)由6個碳原子和6個氧原子構成的十二元環(huán)，D項正確。13．依據(jù)表中給出的有關數(shù)據(jù)，推斷下列說法錯誤的是()AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點/℃190－682300>35501410沸點/℃17857255048272355A．SiCl4是分子晶體B．晶體硼是原子晶體C．AlCl3是分子晶體，加熱能升華D．金剛石中的C－C鍵比晶體硅中的Si－Si鍵弱D解析SiCl4、AlCl3的熔、沸點低，都是分子晶體，AlCl3的沸點低于其熔點，即在未熔化的溫度下它就能氣化，故AlCl3加熱能升華，A、C項正確；晶體硼的熔、沸點高，是原子晶體，B項正確；C原子的半徑比Si原子的小，則有鍵長：Si—Si>C—C，鍵能：C—C>Si—Si。14．金剛石是由碳原子所形成的正四面體結構向空間無限延長而得到的具有空間網(wǎng)狀結構的原子晶體。在立方體中，若一個碳原子位于立方體體心，則與它干脆相鄰的四個碳原子位于該立方體互不相鄰的四個頂角上(如圖中的小立方體)。請問，圖中與小立方體頂角的四個碳原子干脆相鄰的碳原子數(shù)為多少，它們分別位于大立方體的什么位置()A．12，大立方體的12條棱的中點B．8，大立方體的8個頂角C．6，大立方體的6個面的中心D．14，大立方體的8個頂角和6個面的中心A解析與小立方體頂角的四個碳原子干脆相鄰的碳原子分別位于大立方體的12條棱的中點，共12個，如圖所示。15．X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素，R是長周期元素。X原子的電子占據(jù)2個能層且原子中成對電子數(shù)是未成對電子數(shù)的2倍；Y的基態(tài)原子有7種不同運動狀態(tài)的電子；Z元素在地殼中含量最多；Q是電負性最大的元素；R＋只有三個能層且完全充溢電子。請回答下列問題：(答題時，X、Y、Z、Q、R用所對應的元素符號表示)(1)R的基態(tài)原子的電子排布式為___________________________。(2)X、Y、Z三種元素的第一電離能從大到小依次為____________。(3)已知Y2Q2分子存在如圖所示的兩種結構(球棍模型，短線不肯定代表單鍵)：①該分子中兩個Y原子之間的鍵型組合正確的是________。(填字母序號)A．僅1個σ鍵 B．1個σ鍵和2個π鍵C．1個σ鍵和1個π鍵 D．僅2個σ鍵②該分子中Y原子的雜化方式是_____________________________。(4)X與Y元素可以形成一種超硬新材料，其晶體部分結構如圖所示，有關該晶體的說法正確的是________。A．該晶體屬于分子晶體B．此晶體的硬度比金剛石的大C．晶體的化學式是X3Y4D．晶體熔化時共價鍵被破壞，沒有克服范德華力和氫鍵解析由題意可知X為碳元素，Y為氮元素，Z為氧元素，Q為氟元素，R為銅元素。(3)由N2F2的兩種結構可知，其結構式為兩個N原子以雙鍵形式成鍵，1個分子中存在1個σ鍵和1個π鍵，C項正確；N原子實行sp2雜化。(4)視察圖形可發(fā)覺與C原子相連的有4個N原子，與N原子相連的有3個C原子，形成了空間立體網(wǎng)狀結構?？芍摼w為原子晶體，化學式為C3N4，晶體熔化時，化學鍵被破壞，A項錯誤，C、D項正確。對原子晶體而言，鍵長越短，其硬度越大，由于C－C鍵的鍵長大于C－N鍵的鍵長，故該晶體的硬度比金剛石的大，B項正確。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(2)N>O>C(3)①C②sp2(4)BCD16．我國獨立研制的具有自主學問產(chǎn)權的“龍芯2D”的面世，意味著中國在半導體產(chǎn)業(yè)上已取得了很大進步，同時有著良好的發(fā)展前景。試回答下列問題：(1)“龍芯”(芯片)的主要成分是單晶硅，硅位于元素周期表中第________周期第________族。(2)硅在肯定條件下可以與氯氣反應生成SiCl4、與氧氣反應生成SiO2。四氯化硅結構中，全部原子最外層________(填“是”或“否”)都滿意8電子穩(wěn)定結構。(3)試推斷SiCl4的沸點比CCl4的________(填“高”或“低”)，理由是_____________________________________________________________________。若已知CCl4比SiCl4穩(wěn)定，則C—Cl鍵的鍵能比Si—Cl鍵的鍵能________(填“大”或“小”)。(4)現(xiàn)在新開發(fā)出一種具有和“龍芯”主要成分一樣的六角形籠狀結構單質分子Si12，它可能在將來的量子計算機中是一種志向的貯存信息的材料。依據(jù)圖示推斷：它與單晶硅(如圖)互稱為____________，硅原子之間是通過____________結合的。它與單晶硅的晶體類型________(填“相同”或“不同”)。解析(2)硅原子最外層有4個電子，氯原子最外層有7個電子，在四氯化