2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第2節(jié)分子晶體與原子晶體第2課時(shí)原子晶體課后限時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE6-第2課時(shí)原子晶體(建議用時(shí)：35分鐘)學(xué)問(wèn)點(diǎn)基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)力提升1.原子晶體構(gòu)成微粒及其作用力1,2,6,8,9,1011,12,13，14,15,162.原子晶體結(jié)構(gòu)特征及其性質(zhì)3,4,5,7[基礎(chǔ)訓(xùn)練]1．下列各組基態(tài)原子的電子排布式對(duì)應(yīng)的元素中，能構(gòu)成原子晶體的是()A．1s1和1s22s22p3B．1s22s22p2和1s22s22p63s23p2C．1s22s22p4和1s22s22p3D．1s22s22p4和1s22s22p63s23p3B解析A項(xiàng)，NH3是分子晶體；B項(xiàng)，SiC是原子晶體；C項(xiàng)，NO2等氮的氧化物都是分子晶體；D項(xiàng)，P4O10等磷的氧化物都是分子晶體。2．固體熔化時(shí)，必需破壞非極性共價(jià)鍵的是()A．冰 B．晶體硅C．溴 D．二氧化硅B解析冰在溶化時(shí)克服的是氫鍵、分子間作用力；晶體硅克服的是非極性共價(jià)鍵；溴克服的是分子間作用力；二氧化硅克服的是極性共價(jià)鍵。3．依據(jù)下列性質(zhì)推斷，屬于原子晶體的物質(zhì)是()A．熔點(diǎn)2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B．無(wú)色晶體，熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電D．熔點(diǎn)－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電B解析B項(xiàng)符合原子晶體的特征：原子晶體難溶于水，熔點(diǎn)很高。4．碳化硅(SiC)晶體有類(lèi)似金剛石的結(jié)構(gòu)，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(diǎn)從高到低的依次是碳化硅>金剛石>晶體硅B．熔點(diǎn)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(jié)構(gòu)單元都是四面體結(jié)構(gòu)D．三種晶體都是原子晶體且均為電的良導(dǎo)體C解析由題可知碳化硅也為原子晶體，不導(dǎo)電，且應(yīng)有類(lèi)似金剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元。影響共價(jià)鍵強(qiáng)弱的是原子半徑，碳原子半徑小于硅原子半徑，所以鍵長(zhǎng)長(zhǎng)短依次為C—C<C—Si<Si—Si，故熔點(diǎn)依次是金剛石>碳化硅>晶體硅。5．下列說(shuō)法正確的是()A．金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個(gè)碳原子構(gòu)成B．熔點(diǎn)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與任何物質(zhì)都不反應(yīng)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(kāi)C—C鍵與O2反應(yīng)，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；鎢的熔點(diǎn)很高，但屬于金屬晶體，B項(xiàng)錯(cuò)誤；1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤。6．氮化碳部分結(jié)構(gòu)如圖所示，其中β－氮化碳硬度超過(guò)金剛石晶體，成為超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說(shuō)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(jià)，N為＋3價(jià)C．氮化碳的化學(xué)式為C3N4D．每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與三個(gè)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(zhì)，A項(xiàng)正確；氮元素的電負(fù)性大于碳元素的，所以在氮化碳中氮元素顯－3價(jià)，碳元素顯＋4價(jià)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體結(jié)構(gòu)模型中虛線部分是晶體的最小結(jié)構(gòu)單元，正方形頂點(diǎn)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(xué)式為C3N4，C項(xiàng)正確；依據(jù)題圖可知，D項(xiàng)正確。7．我們可以將SiO2的晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．在xmol石英晶體中含有4xmolSi—O極性鍵B．每個(gè)O原子通過(guò)Si—O極性鍵與2個(gè)Si原子作用C．石英晶體中Si原子與O原子的原子個(gè)數(shù)比為1∶2，可用“SiO2”來(lái)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(jié)構(gòu)是五個(gè)硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，其中有一個(gè)位于正四面體的中心，另外四個(gè)位于四面體的頂點(diǎn)，故SiO2的結(jié)構(gòu)為每個(gè)硅原子四周有四個(gè)氧原子，而每個(gè)氧原子四周有兩個(gè)硅原子，在晶體中Si原子與O原子的原子個(gè)數(shù)比為1∶2，“SiO2”僅表示石英的組成并沒(méi)有單個(gè)的SiO2分子，故不存在分子式。8．下列各組物質(zhì)，按熔點(diǎn)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(xiàng)中的H2O分子之間能形成氫鍵，H2O的熔點(diǎn)比另外兩種物質(zhì)高；H2S、H2Se中H2Se的相對(duì)分子質(zhì)量更大，分子間作用力大，故H2Se的熔點(diǎn)比H2S的高，錯(cuò)誤；C項(xiàng)是組成和結(jié)構(gòu)相像的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，因此熔點(diǎn)依次上升，錯(cuò)誤；D項(xiàng)是結(jié)構(gòu)相像的原子晶體，鍵長(zhǎng)：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(diǎn)依次上升，錯(cuò)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(gòu)成的分子晶體是________。(填字母序號(hào)，下同)(2)屬于原子晶體的化合物是________。(3)干脆由原子構(gòu)成的晶體是________。(4)受熱熔化時(shí)，化學(xué)鍵不發(fā)生改變的是________，需克服共價(jià)鍵的是________。解析分子晶體與原子晶體相比，構(gòu)成晶體的微粒不同，分子晶體由分子構(gòu)成；原子晶體中無(wú)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(gòu)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(shí)，一般不破壞化學(xué)鍵；原子晶體熔化時(shí)，破壞化學(xué)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(jié)構(gòu)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，碳原子、硅原子交替以共價(jià)單鍵相結(jié)合。試回答：(1)金剛砂屬于________晶體。(2)在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)硅原子四周結(jié)合________個(gè)碳原子，其鍵角是________。(3)金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價(jià)鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有________個(gè)硅原子。解析由于金剛砂的晶體是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子、硅原子交替以共價(jià)鍵相結(jié)合，故金剛砂是原子晶體；硅原子和碳原子電子結(jié)構(gòu)相像、成鍵方式相同，硅原子四周有4個(gè)碳原子，鍵角為109°28′；組成的六元環(huán)中，有3個(gè)碳原子和3個(gè)硅原子。答案(1)原子(2)4109°28′(3)3[實(shí)力提升]11．氮化硼是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，下列各組物質(zhì)熔化時(shí)所克服的作用力與氮化硼熔化時(shí)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(jià)鍵。氯化鈉和金剛石熔化時(shí)分別克服的是離子鍵和共價(jià)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；冰和干冰熔化時(shí)均克服的是分子間作用力，C項(xiàng)錯(cuò)誤；碘和金剛砂熔化時(shí)分別克服的是分子間作用力和共價(jià)鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12．最近，美國(guó)LawreceLiremore國(guó)家試驗(yàn)室勝利地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類(lèi)似SiO2結(jié)構(gòu)的原子晶體，該化合物晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合，形成一種無(wú)限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，下列對(duì)該晶體的敘述錯(cuò)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(gè)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(gè)原子構(gòu)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(xiàng)正確；晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子和2個(gè)碳原子以共價(jià)單鍵相結(jié)合，所以碳、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2，B項(xiàng)正確；該晶體中每個(gè)碳原子形成4個(gè)C—O共價(jià)鍵，所以C原子與C—O鍵數(shù)目之比為1∶4，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該晶體中最小的環(huán)由6個(gè)碳原子和6個(gè)氧原子構(gòu)成的十二元環(huán)，D項(xiàng)正確。13．依據(jù)表中給出的有關(guān)數(shù)據(jù)，推斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點(diǎn)/℃190－682300>35501410沸點(diǎn)/℃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(diǎn)低，都是分子晶體，AlCl3的沸點(diǎn)低于其熔點(diǎn)，即在未熔化的溫度下它就能氣化，故AlCl3加熱能升華，A、C項(xiàng)正確；晶體硼的熔、沸點(diǎn)高，是原子晶體，B項(xiàng)正確；C原子的半徑比Si原子的小，則有鍵長(zhǎng)：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(jié)構(gòu)向空間無(wú)限延長(zhǎng)而得到的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。在立方體中，若一個(gè)碳原子位于立方體體心，則與它干脆相鄰的四個(gè)碳原子位于該立方體互不相鄰的四個(gè)頂角上(如圖中的小立方體)。請(qǐng)問(wèn)，圖中與小立方體頂角的四個(gè)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(diǎn)B．8，大立方體的8個(gè)頂角C．6，大立方體的6個(gè)面的中心D．14，大立方體的8個(gè)頂角和6個(gè)面的中心A解析與小立方體頂角的四個(gè)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(diǎn)，共12個(gè)，如圖所示。15．X、Y、Z、Q為短周期非金屬元素，R是長(zhǎng)周期元素。X原子的電子占據(jù)2個(gè)能層且原子中成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的2倍；Y的基態(tài)原子有7種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；Z元素在地殼中含量最多；Q是電負(fù)性最大的元素；R＋只有三個(gè)能層且完全充溢電子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(答題時(shí)，X、Y、Z、Q、R用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示)(1)R的基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)__________________________。(2)X、Y、Z三種元素的第一電離能從大到小依次為_(kāi)___________。(3)已知Y2Q2分子存在如圖所示的兩種結(jié)構(gòu)(球棍模型，短線不肯定代表單鍵)：①該分子中兩個(gè)Y原子之間的鍵型組合正確的是________。(填字母序號(hào))A．僅1個(gè)σ鍵 B．1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵C．1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵 D．僅2個(gè)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(jié)構(gòu)如圖所示，有關(guān)該晶體的說(shuō)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(xué)式是X3Y4D．晶體熔化時(shí)共價(jià)鍵被破壞，沒(méi)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(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)式為兩個(gè)N原子以雙鍵形式成鍵，1個(gè)分子中存在1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，C項(xiàng)正確；N原子實(shí)行sp2雜化。(4)視察圖形可發(fā)覺(jué)與C原子相連的有4個(gè)N原子，與N原子相連的有3個(gè)C原子，形成了空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。可知該晶體為原子晶體，化學(xué)式為C3N4，晶體熔化時(shí)，化學(xué)鍵被破壞，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C、D項(xiàng)正確。對(duì)原子晶體而言，鍵長(zhǎng)越短，其硬度越大，由于C－C鍵的鍵長(zhǎng)大于C－N鍵的鍵長(zhǎng)，故該晶體的硬度比金剛石的大，B項(xiàng)正確。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(2)N>O>C(3)①C②sp2(4)BCD16．我國(guó)獨(dú)立研制的具有自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)的“龍芯2D”的面世，意味著中國(guó)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上已取得了很大進(jìn)步，同時(shí)有著良好的發(fā)展前景。試回答下列問(wèn)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(yīng)生成SiCl4、與氧氣反應(yīng)生成SiO2。四氯化硅結(jié)構(gòu)中，全部原子最外層________(填“是”或“否”)都滿意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(3)試推斷SiCl4的沸點(diǎn)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(kāi)發(fā)出一種具有和“龍芯”主要成分一樣的六角形籠狀結(jié)構(gòu)單質(zhì)分子Si12，它可能在將來(lái)的量子計(jì)算機(jī)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_(kāi)___________，硅原子之間是通過(guò)____________結(jié)合的。它與單晶硅的晶體類(lèi)型________(填“相同”或“不同”)。解析(2)硅原子最外層有4個(gè)電子，氯原子最外層有7個(gè)電子，在四氯化