-新教材高中化學課時檢測12共價晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的復雜性含解析魯科版選擇性必修

PAGEPAGE8共價晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的復雜性(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括5小題，每小題10分，共50分)1.(雙選)石墨晶體為層狀結(jié)構(gòu)，每一層均為碳原子與周圍其他3個碳原子相結(jié)合而成的平面片層，同層相鄰碳原子間距為142pm、相鄰片層間距為335pm。如圖是其晶體結(jié)構(gòu)片層俯視圖。下列說法不正確的是()A．石墨中含有共價鍵、范德華力、金屬鍵、離子鍵等多種作用力，所以是混合型晶體B．每個碳原子形成3個σ鍵，碳原子是sp2雜化C．碳原子數(shù)與σ鍵鍵數(shù)之比為2∶3D．片層之間的碳形成共價鍵，所以熔點很高【解析】選A、D。石墨是混合型晶體，但不含有離子鍵，故A錯誤；每個碳原子形成3個σ鍵，采取sp2雜化，故B正確；每個碳原子平均含有eq\f(1,2)×3＝eq\f(3,2)個σ鍵，所以碳原子數(shù)與σ鍵鍵數(shù)之比為2∶3，故C正確；石墨片層之間的碳以范德華力結(jié)合而不是共價鍵，故D錯誤。2．幾種單質(zhì)的沸點如圖所示。下列推斷正確的是()A.D可能為共價晶體，H可能為分子晶體B．G可能為離子晶體，A可能為分子晶體C．G、H一定是分子晶體，E、F一定是金屬晶體D．D可能為共價晶體，B一定是離子晶體【解析】選A。共價晶體熔沸點較高，分子晶體熔沸點較低，D沸點很高、H沸點較低，所以D可能為共價晶體、H可能為分子晶體，故A正確；單質(zhì)中不含離子鍵，所以G不能是離子晶體，故B錯誤；金屬單質(zhì)熔沸點有的很高有的較低，分子晶體熔沸點較低，根據(jù)圖知，E、F不一定是金屬晶體，可能是分子晶體，故C錯誤；單質(zhì)中不含離子鍵，則B一定不是離子晶體，可能是分子晶體，故D錯誤。3．(2020·濰坊高二檢測)美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()A．該共價晶體中含有極性鍵B．該共價晶體易氣化，可用作制冷材料C．該共價晶體有很高的熔點D．該共價晶體硬度大，可用作耐磨材料【解析】選B。CO2由固態(tài)時形成的分子晶體變?yōu)楣矁r晶體，其成鍵情況也發(fā)生了變化，但化學鍵依然為極性共價鍵，故A正確。CO2共價晶體具有高硬度、高熔點等特點，故C、D選項正確，B項錯誤。4．(2021·廈門高二檢測)金剛石結(jié)構(gòu)如圖所示，晶體Si、立方SiC具有類似金剛石結(jié)構(gòu)。下列說法錯誤的是()A.熔沸點：金剛石＞晶體SiB．晶體Si晶胞中含有8個SiC．根據(jù)等電子原理推測，BN可形成類似金剛石的晶體D．立方SiC晶胞頂點從1號位分別平移至2號位和3號位，所得晶胞中Si位置相同【解析】選D。碳碳鍵鍵長比硅硅鍵鍵長短，鍵能大，故A正確；利用均攤法，可得金剛石晶胞中有8個C原子，所以晶體硅晶胞中含有8個Si，故B正確；C2與BN互為等電子體，結(jié)構(gòu)相同，故C正確；1號，2號位置原子相同，但1號與3號不同，故D錯誤。5.(雙選)水分子間可通過一種叫“氫鍵”的作用(作用力介于化學鍵與范德華力大小之間)彼此結(jié)合而形成(H2O)n，在冰中n值為5。即每個水分子被其他4個水分子包圍形成變形四面體，如圖所示為(H2O)5單元，由無限個這樣的四面體通過氫鍵構(gòu)成一個龐大的分子晶體，即冰。下列有關(guān)敘述正確的是()A.1mol冰中含有2mol氫鍵B．冰晶體中每個水分子與另外四個水分子形成四面體C．冰晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是共價晶體D．水分子間通過H—O鍵形成冰晶體【解析】選A、B。由圖可知，每個水分子(處于四面體的中心)與4個水分子(處于四面體的四個頂點)形成四個氫鍵，因為每個氫鍵都是由2個水分子共同形成的，所以每個水分子形成的氫鍵數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2；冰中的水分子是靠氫鍵結(jié)合在一起，氫鍵不是化學鍵，而是一種分子間作用力，故C、D兩項均錯誤；H2O分子形成氫鍵時沿O的四個sp3雜化軌道形成氫鍵，可以與4個水分子形成氫鍵，這4個水分子形成空間四面體構(gòu)型，B項正確。二、非選擇題(本題包括1小題，共20分)6．(2020·廣州高二檢測)決定物質(zhì)性質(zhì)的重要因素是物質(zhì)結(jié)構(gòu)。請回答下列問題：(1)如圖是石墨的結(jié)構(gòu)，其晶體中存在的作用力有______________(填字母)。A．σ鍵B．π鍵C．氫鍵D．配位鍵E．范德華力F．金屬鍵G．離子鍵(2)碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體，每個碳原子通過________________雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠________________結(jié)合在一起。(3)氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。①關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是________________(填字母)。a．立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大b．六方相氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟c．兩種晶體中的B—N鍵均為共價鍵d．兩種晶體均為分子晶體②六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________________，其結(jié)構(gòu)與石墨相似卻不導電，原因是____________________________________________________________________________。③NH4BF4(氟硼酸銨)是合成氮化硼納米管的原料之一。1molNH4BF4含有__________mol配位鍵。(4)如圖所示是某無機化合物的二聚分子，該分子中A、B兩種元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外層電子都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；下列說法不正確的是____________。A．該化合物的分子式可能是Al2Cl6B．該化合物是離子化合物，在熔融狀態(tài)下能導電C．該化合物在固態(tài)時所形成的晶體是分子晶體D．該化合物中既有離子鍵，又含有非極性共價鍵【解析】(1)石墨晶體是介于共價晶體、金屬晶體、分子晶體之間的一種特殊晶體，含有金屬鍵，層與層之間存在范德華力，層內(nèi)存在共價鍵。在石墨晶體中同層的每一個碳原子與相鄰的三個碳原子以σ鍵結(jié)合；每個碳原子有一個未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面，形成了大π鍵，因此石墨晶體中既存在σ鍵又存在π鍵。(3)①立方相氮化硼晶體的硬度大小與是否含有σ鍵和π鍵無關(guān)，與晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，即立方相氮化硼晶體為共價晶體，硬度較大，a錯誤；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，根據(jù)石墨晶體可知其層和層之間是靠范德華力結(jié)合的，故其作用力小，質(zhì)地較軟，b正確；B和N都是非金屬元素，兩種晶體中的B—N鍵都是共價鍵，c正確；六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，屬于混合型晶體，立方相氮化硼晶體為共價晶體，d錯誤。②六方相氮化硼晶體與石墨晶體相似，同一層上的原子在同一平面內(nèi)，根據(jù)六方相氮化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)可知，1個B原子與3個N原子相連，故為平面三角形結(jié)構(gòu)；由于B最外層有3個電子都參與了成鍵，層與層之間沒有自由移動的電子，故不導電。③NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中有1個配位鍵，BFeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))中有1個配位鍵，故1molNH4BF4含有2mol配位鍵。(4)將二聚分子變成單分子，得BA3，根據(jù)兩種元素都處于第三周期，可知BA3可能是PCl3或AlCl3，而在PCl3中所有原子已達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不可能形成二聚分子，故只可能是AlCl3，則該化合物的分子式是Al2Cl6，故A正確；該化合物是無機化合物的二聚分子，屬于共價化合物，不存在離子鍵，只有極性共價鍵，在熔融狀態(tài)下不能導電，固態(tài)時形成的晶體是分子晶體，故B、D錯誤，C正確。答案：(1)ABEF(2)sp2范德華力(3)①bc②平面三角形層狀結(jié)構(gòu)中沒有自由移動的電子③2(4)BD(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題5分，共10分)7．(雙選)氮化碳部分結(jié)構(gòu)如圖所示，其中β-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.β-氮化碳屬于共價晶體，其化學鍵比金剛石的更穩(wěn)定B.氮化碳晶體的熔點比金剛石高，但比氮氣的熔點低C.β-氮化碳的化學式為C3N4，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形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)【解析】選B、D。A項中，N原子半徑小于C原子，鍵長：C—N鍵<C—C鍵，故C—N鍵比C—C鍵更穩(wěn)定，正確；B項中，氮化碳晶體的熔點比金剛石高，二者屬于共價晶體，比分子晶體氮氣的高，錯誤；C項中，晶體結(jié)構(gòu)圖中虛線部分是晶體的最小結(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4×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＝3，N原子數(shù)為4，化學式為C3N4，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)，正確；D項中，金剛石晶體中只含C—C非極性鍵，C3N4晶體中只含C—N極性鍵，錯誤。8．(2020·武漢高二檢測)通常情況下，氯化鈉、氯化銫、二氧化碳和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)分別如圖所示：下列關(guān)于這些晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述不正確的是()A．同一主族的元素與另一相同元素所形成的化學式相似的物質(zhì)不一定具有相同的晶體結(jié)構(gòu)B．氯化鈉、氯化銫和二氧化碳的晶體都有立方的晶胞結(jié)構(gòu)，它們具有相似的物理性質(zhì)C．二氧化碳晶體是分子晶體，其中不僅存在分子間作用力，而且也存在共價鍵D．二氧化硅晶體不是密堆積結(jié)構(gòu)【解析】選B。SiO2和CO2的化學式相似，但其晶體結(jié)構(gòu)不同，A項正確；二氧化碳為分子晶體，因此分子間存在分子間作用力，而分子內(nèi)部碳原子和氧原子間形成共價鍵，氯化鈉和氯化銫為離子晶體，所以三者物理性質(zhì)不同，B項不正確，C項正確；由于共價鍵具有方向性和飽和性，由此形成的晶體不是密堆積結(jié)構(gòu)，D項正確。二、非選擇題(本題包括1小題，共20分)9．(2020·福州高二檢測)“可燃冰”，其主要成分為甲烷水合物。在常溫、常壓下它會分解成水和甲烷，因而得名。請回答下列問題：(1)甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是________(填字母)。A．甲烷晶胞中的球只代表一個C原子B．晶體中1個CH4分子中有12個緊鄰的CH4分子C．CH4熔化時需克服共價鍵D．1個CH4晶胞中含有8個CH4分子E．CH4是非極性分子(2)水在不同的溫度和壓強條件下可以形成多種不同結(jié)構(gòu)的晶體，冰晶體結(jié)構(gòu)有多種。其中冰-Ⅶ晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。①水分子的立體結(jié)構(gòu)是________________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)，水分子能與H＋形成配位鍵，其原因是在氧原子上有________________，應(yīng)用價層電子對互斥理論(或模型)推測H3O＋的形狀為________________。②實驗測得冰中氫鍵的作用能為18.5kJ·mol－1，而冰的熔化熱為5.0kJ·mol－1，這說明________________________________________________________________________。(3)用x、y、z分別表示H2O、H2S、H2Se的沸點(℃)，則x、y、z的大小關(guān)系是________________，其判斷依據(jù)是___________________________________________________________________?！窘馕觥?1)CH4是分子晶體，熔化時克服范德華力。晶胞中的球體代表的是一個甲烷分子，并不是一個C原子。以該甲烷晶胞分析，位于頂點的某一個甲烷分子與其距離最近的甲烷分子有3個而這3個甲烷分子在面上，因此每個都被共用2次，故與1個甲烷分子緊鄰的甲烷分子有3×8×eq\f(1,2)＝12(個)。甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個)。CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)，C原子位于正四面體的中心，結(jié)構(gòu)對稱，CH4是非極性分子。(2)①水分子中O原子的價電子對數(shù)＝eq\f(6＋2,2)＝4，孤電子對數(shù)為2，所以水分子為V形，H2O分子能與H＋形成配位鍵，其原因是在O原子上有孤電子對，H＋有空軌道。H3O＋價電子對數(shù)eq\f(6＋3－1,2)＝4，含有1對孤電子對，故H3