【2020秋备课】高中化学练习新人教版选修3-3.2-分子晶体与原子晶体.docx

3.2分子晶体与原子晶体
1．下列固体是原子晶体的是(　　)
A．I2　　　 B．玛瑙　　　
C．C60　　　 D．SiC
【答案】　D
2．下列原子晶体硬度最小的是(　　)
A．晶体硅 B．石英
C．氮化硼 D．金刚石
【答案】　A
3．下列支持固态氨是分子晶体的事实是 (　　)
A．氮原子不能形成阳离子
B．铵根离子不能单独存在
C．常温下氨是气态物质
D．常温下氨极易溶于水
【解析】　分子晶体的一大特点就是熔沸点很低，而氨常温下是气态正好说明白这一点，同时也只有形成分子晶体的物质常温下才可能呈气态。
【答案】　C
4．(2010·大纲全国高考Ⅰ) 下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是
(　　)
A．存在四周体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点
B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2
D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
【解析】　二氧化硅是原子晶体，为空间网状结构，存在硅氧四周体结构，硅处于中心，氧处于4个顶点，所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环(最小环)，所以D对，B、C都错误。
【答案】　D
5．下列说法不正确的是(　　)
A．共价键有方向性
B．氢键有方向性
C．在冰的晶体中，每个水分子四周只有六个紧邻的水分子
D．冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低
【解析】　在冰晶体中，每个水分子可形成四个氢键与四个水分子紧邻。
【答案】　C
6．依据下表中给出的有关数据，推断下列说法中错误的是(　　)

AlCl3
SiCl4
晶体硼
金刚石
晶体硅
熔点/℃
190
－68
2 300
3 550
1 410
沸点/℃
183
57
2 550
4 827
2 355
A.SiCl4是分子晶体
B．晶体硼是原子晶体
C．AlCl3是分子晶体，加热能升华
D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱
【解析】　SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；单质B的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B正确；C原子的半径比Si原子的半径小，金刚石中的C—C键长比晶体硅中的Si—Si键长短，金刚石中的C—C键能比晶体硅中的Si—Si键能大，金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键强。
【答案】　D
7．在下列三种晶体：①金刚石，②晶体硅，③碳化硅，它们的熔点从高到低的挨次是(　　)
A．①③②　　　　　　　 B．②③①
C．③①② D．②①③
【解析】　由于碳的原子半径小于硅的原子半径，因此，共价键键长：C—C键<C—Si键<Si—Si键，而共价键的键长越短，键能越大，所以题中三种物质的熔点从高到低的挨次是金刚石>碳化硅>晶体硅。
【答案】　A
8．(2021·西安市一中高二质检)已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于C3N4晶体的说法正确的是(　　)
A．C3N4晶体是分子晶体
B．C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中的C—C键的键长要长
C．C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子又连接3个C原子
D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
【解析】　分子晶体的硬度小，原子晶体的硬度大，C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，故C3N4不行能是分子晶体，又由于C3N4晶体中原子间均以单键结合，则C3N4是原子晶体，A、D不正确；C、N元素都位于其次周期，N在C的右边，在同一周期中，从左到右，元素的原子半径渐渐减小，故C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短，B不正确；C原子最外电子层有4个电子，可形成4个单键达到8电子稳定结构，N原子最外电子层有5个电子，可形成3个单键达到8电子稳定结构，故C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子，C正确。
【答案】　C
9．下列各组物质属于分子晶体的是(　　)
A．SO2，SiO2，P2O5　　　　B．PCl3，CO2，H2SO4
C．SiC，H2O，NH3 D．HF，CO2，Si
【解析】　SiO2，SiC，Si均为原子晶体。
【答案】　B
10．有关晶体的下列说法中正确的是(　　)
A．晶体中分子间作用力越大，分子越稳定
B．原子晶体中共价键越强，熔点越高
C．冰溶化时水分子中共价键发生断裂
D．稀有气体形成的晶体属于原子晶体
【解析】　晶体中分子间作用力大小只与物质熔、沸点有关，与分子稳定性无关，A错；原子晶体熔化时，破坏共价键，晶体中共价键越强，熔点越高，B对；冰溶化时破坏分子间作用力和氢键，不破坏共价键，C错；稀有气体是单原子分子，形成的晶体为分子晶体。
【答案】　B
11．(2011·四川高考)下列推论正确的是(　　)
A．SiH4的沸点高于CH4，可推想PH3的沸点高于NH3
B．NH为正四周体结构，可推想PH也为正四周体结构
C．CO2晶体是分子晶体，可推想SiO2晶体也是分子晶体
D．C2H6是碳链为直线形的非极性分子，可推想C3H8也是碳链为直线形的非极性分子
【解析】　由于氨分子之间存在氢键，故其沸点比磷化氢的高；CO2是分子晶体，SiO2为原子晶体；丙烷的碳链不是直线形，而是锯齿形。
【答案】　B
12．(2010·浙江高考)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋与M2－具有相同的电子层结构；离子半径：Z2－>W－；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。
下列说法中，正确的是(　　)
A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B．由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低
C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
【解析】　本题的突破口在Y上，短周期元素形成的单质中，熔点高、硬度大的半导体材料是硅，由此可推知X、Z、W、M分别是Na、S、Cl和O元素。A项钠元素和氧元素可形成Na2O和Na2O2两种化合物，不正确；B项因H2O分子间存在氢键，其相对分子质量最小，沸点却最高，不正确；C项，硅单质是原子晶体，硫单质和氯气是分子晶体，不正确；D项，氯气和臭氧都可以用作水处理中的消毒剂，正确。
【答案】　D
13．(1)如图为CO2分子晶体结构的一部分，观看图形。试说明每个CO2分子四周有________个与之紧邻且等距的CO2分子；该结构单元平均占有________个CO2分子。

(2)在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与SiO2原子晶体相像，下列说法正确的是________。
A．原子晶体干冰易升华，可用作制冷剂
B．原子晶体干冰有很高的熔点和沸点
C．原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料
D．原子晶体干冰在确定条件下可与氢氧化钠反应
E．每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol C—O键
【解析】　(1)题给出CO2分子晶体的一部分。取任一顶角的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶角的三个面面心上的CO2分子，共3个；而该顶角被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：3×8/2＝12个；在此结构中，8个CO2分子处于顶角，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。所以，该结构单元平均占有的CO2分子数为：8×＋6×＝4(个)；(2)该题应从SiO2的结构和性质来推断。
【答案】　(1)12　4　(2)BDE
14．冰晶体中每个水分子与另外________个水分子通过________形成四周体，冰晶体中水分子不是分子密积累的缘由是________，冰溶化时因破坏了________，使水分子之间的距离________，密度________。
【答案】　4　氢键　氢键有方向性　氢键　变小　变大
15．金刚石和金刚砂(SiC)具有相像的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答：
(1)金刚砂属于________晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点________。
(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子四周结合________个碳原子，键角是________。
(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。
【解析】　依据题意可知金刚砂属于原子晶体，由于Si—C键的键长大于C—C键的键长，故Si—C键的键能小，金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。硅原子与碳原子交替以共价单键相结合，且Si、C原子都形成四个单键，故一个碳原子四周结合4个硅原子，同时一个硅原子四周结合4个碳原子。由于硅原子四周的四个碳原子在空间呈正四周体形排列，故键角为109°28′。类比金刚石中最小的原子环中有6个碳，则在金刚砂中，最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。
【答案】　(1)原子　低　(2)4　109°28′　(3)3
16．C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相像，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________________________________________。
SiC和晶体Si的熔沸点凹凸挨次是________。
(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相像，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成上述π键，而Si、O原子间不能形成上述π键：_____________________________，
SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点CO2________SiO2(填“＜”“＝”或“＞”)。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的组成微粒分别是
____________________________________________，
熔化时克服的微粒间的作用力是____________________________。
【解析】　(1)晶体硅中一个硅原子四周与4个硅原子相连，呈正四周体结构，所以杂化方式是sp3，由于Si—C的键长小于Si—Si，所以熔沸点碳化硅＞晶体硅。
(2)SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2＞CO2。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，CO2分子间以分子间作用力结合。
【答案】　(1)sp3　共价键　SiC＞Si
(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p­p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键　原子　分子　＜
(3)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力