1、第二节分子晶体与原子晶体课时跟踪训练一、选择题1晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元,C60晶胞结构如下图所示,下列说法正确的是()AC60摩尔质量是720BC60与苯互为同素异形体C在C60晶胞中有14个C60分子D每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个解析:选DC60摩尔质量是为720 gmol1;苯是C、H化合物;C60晶胞中有4个C60分子。2下列关于原子晶体和分子晶体说法不正确的是()A原子晶体硬度通常比分子晶体大B原子晶体的熔、沸点较高C有些分子晶体的水溶液能导电D金刚石、水晶和干冰属于原子晶体解析:选D原子晶体中原子间通过共价键结合成立体网状结构,因此硬度
2、大,熔、沸点较高。分子晶体在固态熔融时不导电,但有的溶于水时能导电,如H2SO4等。干冰是二氧化碳晶体,属于分子晶体。3如图为冰晶体的结构模型,大球代表O,小球代表H。下列有关说法正确的是()A冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体B冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体C水分子间通过HO键形成冰晶体D冰融化时,水分子之间空隙增大解析:选A冰中的水分子是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,B、C项错误;H2O分子形成氢键时沿O的四个sp3杂化轨道形成氢键,可以与4个水分子形成氢键,这4个水分子形成空间四面体构型,A项正确;水分子靠氢键连接后,分子间空隙变大,因此融化时,水
3、的体积缩小,D项错误。4(2019临沂高二检测)AB型化合物形成的晶体结构多种多样。如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是()ABCD解析:选B从各图中可以看出都不能再以化学键与其他原子结合,所以最有可能是分子晶体。5下列说法中错误的是()A干冰与二氧化硅晶体熔化时,所克服的微粒间相互作用不相同BC2H5OH与C2H5Br相比,前者的相对分子质量远小于后者,而沸点却远高于后者,其原因是前者的分子间存在氢键C非金属单质只能形成分子晶体D金刚石熔化时断裂共价键解析:选C干冰熔化时破坏范德华力,二氧化硅、金刚石等原子晶体熔化时破坏共价键,A、D项正确;乙醇的分子间易形成氢键,所以尽管乙
4、醇相对分子质量比C2H5Br小,但沸点高于C2H5Br,B项正确;C、Si是非金属元素,但金刚石、晶体硅都是原子晶体,C项不正确。6根据下列性质判断,属于原子晶体的物质是()A熔点2 700 ,导电性好,延展性强B无色晶体,熔点3 550 ,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点为800 ,熔化时能导电D熔点56.6 ,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电解析:选BA项中延展性好,C项中能溶于水,都不是原子晶体的特征,A、C项不正确;B项符合原子晶体的特征,B项正确;D项符合分子晶体的特征,D项不正确。7下列晶体性质的比较中,正确的是()A熔点:单质硫磷晶体硅B沸
5、点:NH3H2OHFC硬度:白磷冰二氧化硅D熔点:SiI4SiBr4SiCl4解析:选D硫与磷是分子晶体,晶体硅是原子晶体,晶体硅的熔点远高于硫与磷的熔点,A项错误;氟化氢、水、氨都是分子晶体,其沸点高低与分子间作用力大小有关,因为这三种物质之中都存在氢键,且水分子间氢键最强,氨分子间氢键最弱,故水的沸点最高,氨的最低,B项错误;二氧化硅是原子晶体,硬度大,白磷和冰都是分子晶体,硬度较小,C项错误;卤化硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存在氢键,故相对分子质量越大,熔点越高,D项正确。8下列叙述中,结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是()A金刚石的熔、沸点高于晶体硅,因为CC
6、键的键能大于SiSi键的键能B二氧化硅晶体中不存在SiO2分子,因为它含有硅氧四面体的空间网状结构C稀有气体的晶体属于原子晶体,因为其组成微粒是原子,不存在分子间作用力D立体构型为正四面体结构的分子中,化学键的键角不一定是10928,有可能为60解析:选C稀有气体的晶体属于分子晶体,存在分子间作用力,不存在共价键,C项正确。9将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是()ASiCl4、Si3N4的晶体类型相同BSi3N4晶体是立体网状结构C
7、原子晶体C3N4的熔点比Si3N4的低DSiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂解析:选BSiCl4是分子晶体,在熔化过程中克服的是分子间作用力,化学键不断裂。Si3N4是原子晶体,其晶体为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知CN键的键能比SiN键的键能大,故C3N4的熔点比Si3N4的高。10AB型共价化合物晶体,若其原子最外层电子数之和为8,常是具有半导体性质的原子晶体。已知金刚石不导电而导热;锆石(ZrO2)不导电、不导热,却硬似钻石;近期用制耐热器的碳化硅制成了假钻石,则识别它们的可行方法是()A能在玻璃上刻划出痕迹的为金刚石B很硬不导电而导热的是金刚石和碳化硅C既可导电又可导热的是碳
8、化硅D不导电的为锆石解析:选B金刚石、SiC、锆石均为原子晶体,但物理性质有差异。11磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复结构单元,其中的每个原子均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是()A磷化硼晶体的化学式为BP,属于分子晶体B磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电C磷化硼晶体中每个原子均形成4条共价键D磷化硼晶体结构微粒的空间堆积方式与氯化钠相同解析:选C晶胞中:P位于顶点和面心,数目为864,B位于晶胞内,数目为4,则磷化硼晶体的化学式为BP,由于磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,属于原子晶体,故A错误;磷化硼晶体是原子晶体,熔点高,但熔融状态下没有自由的离子所以不
9、能导电,故B错误;该晶胞配位数为4,即每个原子均形成4条共价键,故C正确;磷化硼晶体结构微粒的空间堆积方式与氯化钠不相同,磷化硼晶体堆积方式与CuS晶胞类型相同,故D错误。12已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。下列关于该晶体的说法正确的是()AC3N4晶体是分子晶体BC3N4晶体中,CN键的键长比金刚石中的CC键的键长要长CC3N4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DC3N4晶体微粒间通过离子键相结合解析:选C先由性质推测晶体的类型应为原子晶体,原子间以共价键相结合,A、D项错误;N原子半径比C原子半径小,所以CN键键长比CC键键长短,B项错
10、误;根据最外层电子数C为4个,N为3个,分别能形成4个和3个共价键,可判断每个C原子连接4个N原子,每个N原子连接3个C原子,C项正确。二、非选择题13(1)Fe(CO)5 常温下呈液态,熔点为20.5 ,沸点为103 ,易溶于非极性溶剂,据此可判断 Fe(CO)5 晶体属于_(填晶体类型)。(2)三氯化铁常温下为固体,熔点为282 ,沸点为315 ,在300 以上易升华,易溶于水,也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体类型为_(填晶体类型)。(3)已知AlCl3的熔点为190 (2202105 Pa),但它在180 即开始升华。请回答:AlCl3固体是_晶体;设计一个可靠的实验,
11、判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_。解析:由于分子间作用力很弱,分子晶体汽化或熔融时,只需克服分子间的作用力,不破坏化学键,所以分子晶体一般具有较低的熔点和沸点,较小的硬度,易升华,有较强的挥发性等特点。由AlCl3的熔点低以及在180 时开始升华,判断AlCl3晶体为分子晶体。若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物,可测其熔融状态下是否导电,若不导电则是共价化合物,若导电则是离子化合物。答案:(1)分子晶体(2)分子晶体(3)分子在熔融状态下,检验AlCl3是否导电,若不导电则AlCl3是共价化合物14水分子间存在一种“氢键”的作用(作用力介于范德华力与化学键之间),
12、彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体,通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。(1)1 mol 冰中有_mol“氢键”。(2)水蒸气中常含有部分(H2O)2,要确定(H2O)2的存在,可采用的方法是_。A把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应,测产生氢气的体积B把1 L水蒸气通过浓硫酸后,测浓硫酸增重的质量C该水蒸气冷凝后,测水的 pHD该水蒸气冷凝后,测氢氧原子个数比(3)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子,其电离方程式为_。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点,其可能原因是_。(4)在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。
13、在冰晶体中除氢键外,还存在范德华力(11 kJ/mol)。已知冰的升华热是 51 kJ/mol,则冰晶体中每个氢键的能量是_kJ/mol。答案:(1)2(2)AB(3)H2OH2OH3OOH双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用(4)2015硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为_。(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中SiSi键之间的夹角大小约为_。(3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点:物质SiO2SiCl4SiF
14、4熔点/1 71070.590.2简要解释熔点产生差异的原因:SiO2和SiCl4: _;SiCl4和 SiF4: _。解析:(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以SiSi键之间的夹角大小约为10928。(3)图中给出的是硅晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个SiSi键中“插入”一个氧原子,所以只要在上述每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同,其熔点具有很大的差别,一般原子晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。答案:(1)1s22s22p63s23p2 (2)10928 (3)如图所示:(4)SiO2是原
15、子晶体,微粒间作用力为共价键。SiCl4是分子晶体,微粒间作用力为范德华力,故SiO2熔点高于SiCl4SiCl4和SiF4均为分子晶体,微粒间作用力为范德华力,结构相似时相对分子质量越大,范德华力越大,故SiCl4熔点高于SiF416单质硼有无定形和结晶形两种,参考下表数据回答问题:金刚石晶体硅晶体硼熔点/3 5501 4102 573沸点/5 1002 6282 823硬度107.09.5(1)晶体硼属于_晶体,理由是_。(2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点,大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示,下列判断正确的是_。A金刚石中CC键的键角均为10928,所以金刚石和CH4的晶体
16、类型相同B金刚石的熔点高与CC键的键能无关C金刚石中碳原子个数与CC键键数之比为12D金刚石的熔点高,所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却(3)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示),该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角,每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算,得出此结构单元是由_个硼原子构成的,其中BB键的键角为_,该结构单元共含有_个BB键。解析:(1)从题表可知,晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间,而金刚石和晶体硅均为原子晶体,在元素周期表中B与C相邻、与Si处于对角线位置,则晶体硼也属于原子晶体。(2)选项A,金刚石是原子晶体,CH4是
17、分子晶体,二者的晶体类型不同;选项B,金刚石熔化过程中CC键断裂,因CC键的键能大,断裂时需要的能量多,故金刚石的熔点很高;选项C,金刚石中每个C都参与了4个CC 键的形成,而每条链对每个C的贡献只有一半,故碳原子个数与CC键键数之比为112;选项D,金刚石的熔点高,但在打孔过程中会产生很高的温度,如不浇水冷却钻头,会导致钻头熔化。(3)从题图可得出,每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有,故分摊到每个正三角形的硼原子为个,每个正三角形含有3个硼原子,每个结构单元含硼原子数为20312,而每个BB键被2个正三角形所共有,故每个结构单元含BB键的个数为20330。答案:(1)原子晶体硼的熔、沸点高,硬度大(2)C (3)1260308