2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)與性質(zhì)第2節(jié)幾種簡單的晶體結(jié)構(gòu)模型第2課時(shí)共價(jià)晶體與分子晶體分層作業(yè)魯科版選擇性必修2

分層作業(yè)17共價(jià)晶體與分子晶體A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練題組1.共價(jià)晶體1.碳化硅(SiC)常用于電爐的耐火材料。關(guān)于SiC說法正確的是()A.熔點(diǎn)比金剛石高B.硬度比晶體硅小C.熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵D.屬于分子晶體2.下列關(guān)于二氧化硅晶體的說法中不正確的是()A.1molSiO2晶體中含2molSi—O鍵B.晶體中Si、O原子個(gè)數(shù)比為1∶2C.晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為123.有一種氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相像,其晶胞如圖所示。氮化硼晶胞的俯視投影圖是()4.(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示,則金剛砂晶體類型為;在SiC中,每個(gè)C原子四周最近的C原子數(shù)目為;若晶胞的邊長為apm,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,則金剛砂的密度表達(dá)式為。

(2)硅的某種單質(zhì)的晶胞如圖乙所示,若該硅晶體的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為(用代數(shù)式表示即可)cm。

題組2.分子晶體5.分子晶體在通常狀況下不具有的性質(zhì)是()A.晶體微粒是分子B.固態(tài)或熔融態(tài)時(shí)均能導(dǎo)電C.晶體內(nèi)微粒間以分子間作用力結(jié)合D.熔點(diǎn)和沸點(diǎn)一般低于共價(jià)晶體和離子晶體6.下列有關(guān)冰和干冰的敘述不正確的是()A.干冰和冰都是由分子密積累形成的晶體B.冰中存在氫鍵,每個(gè)水分子四周有4個(gè)緊鄰的水分子C.干冰比冰的熔點(diǎn)低,常壓下易升華D.干冰中只存在范德華力不存在氫鍵7.硅與氫結(jié)合能形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等,與氯、溴結(jié)合生成SiCl4、SiBr4,SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4四種物質(zhì)的沸點(diǎn)由高到低的依次為()A.SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr4B.SiBr4、SiCl4、SiH4、Si2H6C.SiBr4、SiCl4、Si2H6、SiH4D.Si2H6、SiH4、SiCl4、SiBr48.(1)某石蕊分子結(jié)構(gòu)如下圖所示:請(qǐng)回答下列問題:①石蕊分子所含元素中,基態(tài)原子2p軌道有兩個(gè)未成對(duì)電子的是(填元素符號(hào));由其中兩種元素形成的物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)為三角錐形的一價(jià)陽離子是(填離子符號(hào))。

②該石蕊易溶解于水,分析可能的緣由是

。

(2)已知:①Cu2+的核外電子排布式為。

②X難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑,其晶體類型為。

③M中所含元素的電負(fù)性由大到小依次為,X中N原子以軌道與O原子形成σ鍵。

④上述反應(yīng)中斷裂和生成的化學(xué)鍵有(填字母)。

a.離子鍵 b.配位鍵c.金屬鍵 d.范德華力e.共價(jià)鍵(3)白磷(P4)是磷的一種單質(zhì),它屬于分子晶體,其晶胞結(jié)構(gòu)如下圖。已知該晶體的密度為ρg·cm-3,晶胞的邊長為acm,則阿伏加德羅常數(shù)為(用含ρ、a的式子表示)mol-1。題組3.晶體的困難性9.碳有多種同分異構(gòu)體,其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法不正確的是()A.在石墨烯晶體中,每個(gè)正六元環(huán)擁有的共價(jià)鍵和碳原子數(shù)比例為3∶2B.石墨晶體中的碳原子全部是碳碳單鍵C.金剛石晶體中,碳原子接受sp3雜化D.石墨在水平層的導(dǎo)電性比豎直方向?qū)щ娦院?0.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,與石墨相像,具有層狀結(jié)構(gòu),可做高溫潤滑劑;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,下列關(guān)于這兩種晶體的說法正確的是()A.六方相氮化硼中氮原子為sp3雜化B.六方相氮化硼只含有σ鍵C.兩種晶體均為分子晶體D.六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為三角形B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練以下選擇題中,有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。11.依據(jù)下表中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔點(diǎn),推斷下列說法中錯(cuò)誤的是()物質(zhì)Na2ONaClAlF3AlCl3熔點(diǎn)/℃9208011292190物質(zhì)BCl3Al2O3CO2SiO2熔點(diǎn)/℃-1072073-571723A.鋁的化合物的晶體中只有離子晶體B.表中只有BCl3和AlCl3是分子晶體C.同族元素的氧化物可形成不同類型的晶體D.熔融態(tài)的AlF3可以導(dǎo)電12.正硼酸(H3BO3)是一種層狀結(jié)構(gòu)白色晶體,層內(nèi)的H3BO3分子通過氫鍵相連(如圖)。下列有關(guān)說法正確的是()A.正硼酸晶體屬于分子晶體B.分子中硼原子最外層為8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C.H3BO3分子的穩(wěn)定性與氫鍵有關(guān)D.含1molH3BO3的晶體中有6mol氫鍵13.氮氧化鋁(AlON)是新型透亮高硬度防彈鋁材料,硬度是石英玻璃的4倍。一種制備AlON的反應(yīng)為CO2+AlCl3+NH3AlON+CO+3HCl。下列說法正確的是()A.CO2分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1∶1B.AlON為共價(jià)晶體C.NH3晶體接受緊密積累原理D.AlON在熔融狀態(tài)可以導(dǎo)電14.如圖,C60是由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子,它具有60個(gè)頂點(diǎn)和32個(gè)面,其中12個(gè)為正五邊形,20個(gè)為正六邊形?？蒲腥藛T用電子計(jì)算機(jī)模擬出類似C60的新物質(zhì)N60,下列有關(guān)N60的敘述正確的是()A.N60分子中含有σ鍵和π鍵B.N60屬于共價(jià)晶體C.N60分子是非極性分子D.N60的熔點(diǎn)比C60的低15.我國的激光技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位,科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?此時(shí)碳、氮原子結(jié)合成氮碳化合物薄膜,氮化碳硬度超過金剛石晶體,成為數(shù)一數(shù)二的超硬新材料,其中β-氮化碳的結(jié)構(gòu)如圖。下列有關(guān)氮化碳的說法錯(cuò)誤的是()A.氮化碳屬于共價(jià)晶體B.氮化碳的化學(xué)式為C3N4C.碳、氮原子均實(shí)行sp3雜化D.1mol氮化碳中含有4molN—C鍵16.碳元素的單質(zhì)有多種形式,如圖依次是C60、石墨和金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)圖:回答下列問題:(1)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化方式分別為、。(2)C60屬于晶體,石墨屬于晶體。

(3)在金剛石晶體中,碳原子數(shù)與化學(xué)鍵數(shù)之比為;在石墨晶體中,平均每個(gè)最小的碳原子環(huán)所擁有的化學(xué)鍵數(shù)為,該晶體中碳原子數(shù)與共價(jià)鍵數(shù)之比為。(4)石墨晶體中,層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm,而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。推想金剛石的熔點(diǎn)(填“>”“<”或“=”)石墨的熔點(diǎn)。

C級(jí)學(xué)科素養(yǎng)拔高練17.(2024成都月考)Ⅰ.硒是人體須要的重要微量元素之一,參與體內(nèi)多種代謝。試回答下列問題:(1)硒元素的基態(tài)原子核外電子排布中成對(duì)電子與成單電子的個(gè)數(shù)比為;在同一周期中比它的第一電離能大的元素有種。

(2)SeO3與水反應(yīng)可以生成H2SeO4。H2SeO4分子中心原子的軌道雜化方式為;固體H2SeO4存在作用力除范德華力、共價(jià)鍵外還有。

(3)固態(tài)SeO2(如圖)是以錐體形的角氧相連接的聚合結(jié)構(gòu),每一個(gè)錐體帶一個(gè)端氧原子。①同為分子晶體,SeO2的熔點(diǎn)為350℃而SO2的熔點(diǎn)為-75.5℃,緣由是

。②圖中Se—O鍵較短的是(填“a”或“b”)。

Ⅱ.LiGaH4是一種和順的還原劑,其可由GaCl3和過量的LiH反應(yīng)制得:GaCl3+4LiHLiGaH4+3LiCl。(4)已知GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃,LiCl的熔點(diǎn)為605℃,兩者熔點(diǎn)差異較大的緣由為

。

(5)GaCl3在270℃左右以二聚物存在,該二聚物的每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),寫出它的結(jié)構(gòu)式:。

答案：1.C解析SiC屬于共價(jià)晶體,熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵,共價(jià)鍵為Si—C鍵,鍵長關(guān)系:C—C鍵<Si—C鍵<Si—Si鍵,故鍵能關(guān)系:C—C鍵>Si—C鍵>Si—Si鍵,則熔、沸點(diǎn)與硬度大小關(guān)系為:金剛石>碳化硅>晶體硅,故A、B、D均錯(cuò)誤,C正確。2.A解析SiO2晶體中1個(gè)硅原子與四周4個(gè)氧原子形成4個(gè)Si—O鍵,故1molSiO2晶體含有Si—O鍵4mol,A錯(cuò)誤;每個(gè)硅原子四周連有4個(gè)氧原子,每個(gè)氧原子四周連有2個(gè)硅原子,硅原子與氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2,B正確;在SiO2晶體中,硅原子和氧原子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),C正確;SiO2晶體中,晶體中最小的環(huán)為6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子形成的12元環(huán),D正確。3.B解析氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與金剛石相像,從圖示可知,氮原子位于晶胞頂點(diǎn)和面心上,硼原子處在體對(duì)角線的14處,兩個(gè)在離頂面較近的體對(duì)角線14處,且在相對(duì)位置;另外兩個(gè)在離底面較近的體對(duì)角線4.答案(1)共價(jià)晶體124(2)3解析(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,硬度大,屬于共價(jià)晶體;在SiC中,每個(gè)碳原子四周最近的碳原子數(shù)目為12;該晶胞中C原子個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,Si原子個(gè)數(shù)為4,晶胞邊長為a×10-10cm,體積V=(a×10-10cm)3,ρ=(2)類比圖乙的晶體結(jié)構(gòu)可知,一個(gè)晶體Si的晶胞中含有Si原子的數(shù)目是8×18+6×12+4=8,依據(jù)密度的計(jì)算公式可知,V=28×8NAρcm3=224ρ·NA5.B解析分子晶體的構(gòu)成微粒是分子,A正確;分子晶體在固態(tài)或熔融態(tài)時(shí)均以分子存在,不存在自由移動(dòng)的離子,因此均不能導(dǎo)電,B錯(cuò)誤;分子晶體內(nèi)微粒間以分子間作用力結(jié)合,C正確;晶體內(nèi)微粒間以范德華力結(jié)合,作用力較弱,熔點(diǎn)和沸點(diǎn)一般低于共價(jià)晶體和離子晶體,D正確。6.A解析干冰是由分子密積累形成的晶體,冰晶體中水分子間實(shí)行非緊密積累的方式,A錯(cuò)誤;冰晶體中水分子間除了范德華力之外還存在氫鍵,由于氫鍵具有方向性,故每個(gè)水分子四周只有4個(gè)緊鄰的水分子,B正確;干冰熔化只需克服范德華力,冰熔化須要克服范德華力和氫鍵,由于氫鍵作用力比范德華力大,所以干冰比冰的熔點(diǎn)低得多,而且常壓下易升華,C正確;干冰晶體中CO2分子間作用力只是范德華力,不存在氫鍵也不能形成氫鍵,D正確。7.C解析SiH4、Si2H6、SiCl4、SiBr44種晶體均為分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,分子晶體的沸點(diǎn)越高,所以沸點(diǎn):SiBr4>SiCl4>Si2H6>SiH4。8.答案(1)①C、OH3O+②該石蕊分子中含有—OH和—NH2,均能與H2O分子間形成氫鍵;由結(jié)構(gòu)知,該分子為極性分子,依據(jù)“相像相溶”原理,易溶于極性溶劑水(2)①1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)②分子晶體③O>N>C>Hsp2雜化④be(3)496解析(1)①2p軌道有兩個(gè)未成對(duì)電子的原子價(jià)電子排布式為2s22p2、2s22p4,故為C和O。C和H形成CH3+,H和O形成H3O+,N和H形成NH4+,其中CH3+為平面三角形,H3O+為三角錐形,NH4+為正四面體形。(2)②由X難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑可知,其為分子晶體。③同周期由左向右,元素電負(fù)性增大,電負(fù)性:O>N>C,由H與非金屬元素C形成的化合物中H表現(xiàn)出正價(jià)可推知,電負(fù)性:C>H;X中N原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,故N原子雜化類型為sp2雜化。④該反應(yīng)中斷裂苯環(huán)上連接的—OH中的O—H鍵及—OH中氫原子與氮原子之間的氫鍵(不是化學(xué)鍵),形成Cu←O、Cu←N配位鍵,故選be。(3)每個(gè)白磷晶胞中含有P4的個(gè)數(shù)為8×18+6×12=4,每個(gè)晶胞質(zhì)量為4×4×31g·mol-1NA,體積為a3cm3,故496g·mol9.B解析石墨烯晶體中,最小的環(huán)為六元環(huán),每個(gè)碳原子連接3個(gè)C—C化學(xué)鍵,每個(gè)C—C化學(xué)鍵為兩個(gè)碳原子共用,則每個(gè)六元環(huán)擁有的共價(jià)鍵個(gè)數(shù)為6×12=3,碳原子數(shù)為6×13=2,個(gè)數(shù)比例為3∶2,A正確;石墨晶體中層與層之間為分子間作用力,單層上的碳原子除形成單鍵外,還形成大π鍵,B錯(cuò)誤;金剛石晶體中,每個(gè)碳原子形成4個(gè)σ鍵,接受sp3雜化,C正確;石墨烯在水平層形成大10.D解析六方相氮化硼中氮原子為sp2雜化,A錯(cuò)誤;六方相氮化硼中含有π鍵,B錯(cuò)誤;立方相氮化硼是共價(jià)晶體,C錯(cuò)誤;由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知,層內(nèi)每個(gè)硼原子與相鄰3個(gè)氮原子構(gòu)成三角形,D正確。11.AB解析由表中熔點(diǎn)可知,AlCl3、BCl3、CO2熔點(diǎn)很低,屬于分子晶體,故A、B錯(cuò);SiO2是共價(jià)晶體,與CO2晶體類型不同,故C正確;由表中數(shù)據(jù)推想AlF3為離子晶體,熔融狀態(tài)可以導(dǎo)電,故D正確。12.A解析依據(jù)題意,正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子,是分子晶體,故A正確;硼原子最外層只有3個(gè)電子,與氧原子形成3對(duì)共用電子對(duì),因此B原子不是8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故B錯(cuò)誤;分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的B—O、H—O共價(jià)鍵有關(guān),熔、沸點(diǎn)與氫鍵有關(guān),故C錯(cuò)誤;一個(gè)H3BO3分子對(duì)應(yīng)著6個(gè)氫鍵,一個(gè)氫鍵對(duì)應(yīng)著2個(gè)H3BO3分子,因此含有1molH3BO3的晶體中有3mol氫鍵,故D錯(cuò)誤。13.AB解析CO2的結(jié)構(gòu)式為OCO,每個(gè)雙鍵中有1個(gè)σ鍵與1個(gè)π鍵,則CO2分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為1∶1,A正確;氮氧化鋁(AlON)硬度高,硬度是石英玻璃的4倍,則AlON為共價(jià)晶體,B正確;NH3分子間存在氫鍵,氫鍵具有方向性,氨晶體不能接受緊密積累原理,C錯(cuò)誤;AlON為共價(jià)晶體,在熔融狀態(tài)不行以導(dǎo)電,D錯(cuò)誤。14.C解析由于N原子最外層上有5個(gè)電子,其中3個(gè)成單電子,能夠形成3個(gè)共價(jià)鍵,C60中每個(gè)C與四周的3個(gè)C形成共價(jià)鍵,即N60中也是每個(gè)N與四周的3個(gè)N形成共價(jià)鍵,則N60分子中沒有雙鍵,不含有π鍵,A錯(cuò)誤;N60是由分子構(gòu)成的晶體,屬于分子晶體,B錯(cuò)誤;N60分子是由非極性鍵(N—N)構(gòu)成的對(duì)稱分子,為非極性分子,C正確;分子晶體相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大,熔點(diǎn)越高,所以N60的熔點(diǎn)比C60的高,D錯(cuò)誤。15.D解析A項(xiàng),依據(jù)題給信息,氮化碳是超硬新材料,符合共價(jià)晶體的典型物理性質(zhì),故A項(xiàng)正確;B項(xiàng),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,正方形的頂點(diǎn)的原子占14,邊上的原子占12,可得晶體的化學(xué)式為C3N4,故B項(xiàng)正確;C項(xiàng),依據(jù)題圖推斷碳原子和氮原子的連接方式,碳、氮原子均實(shí)行sp3雜化,故C項(xiàng)正確;D項(xiàng),1mol氮化碳中含有12molN16.答案(1)sp3雜化sp2雜化(2)分子混合型(3)1∶232∶3(4)<解析(1)金剛石中碳原子與相鄰四個(gè)碳原