高中化學(xué)人教版物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)1

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十一)分子晶體與原子晶體(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列各組物質(zhì)，均屬于化合物且均形成分子晶體的是()A．PH3、H2、C10H8B．PCl3、CO2、HNO3C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、NaCl、H2O【解析】H2為單質(zhì)，SiO2晶體由硅原子、氧原子構(gòu)成，不存在SiO2分子，NaCl晶體由Na＋和Cl－構(gòu)成，也不存在NaCl分子?！敬鸢浮緽2．下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：90990078】A．冰融化時(shí)，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂B．分子晶體中，分子間作用力越大，通常熔點(diǎn)越高C．分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，分子的熔、沸點(diǎn)越高D．分子晶體中，分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定【解析】冰融化時(shí)，破壞的是氫鍵和范德華力，水分子中的共價(jià)鍵不被破壞，分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低與分子間作用力的大小有關(guān)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，而分子的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)，與分子間作用力的大小無(wú)關(guān)?！敬鸢浮緽3．水是生命之源，下圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．冰晶體中每個(gè)水分子與另外四個(gè)水分子形成四面體B．冰晶體和干冰晶體之間的作用力一樣C．水分子間通過(guò)H—O鍵形成冰晶體D．冰晶體熔化時(shí)，水分子之間的空隙增大【解析】水分子間通過(guò)范德華力和氫鍵形成冰晶體，而干冰晶體中只存在范德華力，冰融化后，體積變小?！敬鸢浮緼4．德、俄兩國(guó)化學(xué)家共同宣布，在高壓下氮?dú)鈺?huì)發(fā)生聚合得到一種低熔點(diǎn)物質(zhì)——高聚氮，這種高聚氮的氮氮鍵比N2分子中的氮氮三鍵要弱得多。下列有關(guān)高聚氮的說(shuō)法不正確的是()A．高聚氮晶體屬于分子晶體B．高聚氮是一種單質(zhì)C．高聚氮的沸點(diǎn)高于氮?dú)釪．高聚氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)馐茄趸€原反應(yīng)【解析】由題中信息，N—N鍵要比N≡N鍵弱得多，且高聚氮的熔點(diǎn)較低，說(shuō)明高聚氮是分子晶體，A正確；高聚氮只含氮元素，屬于單質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)镹2的過(guò)程中化合價(jià)不變，故不屬于氧化還原反應(yīng)，B正確、D錯(cuò)誤；高聚氮是氮?dú)獍l(fā)生聚合得到的，相對(duì)分子質(zhì)量高于氮?dú)?，因而沸點(diǎn)高于氮?dú)?，C正確?！敬鸢浮緿5．我國(guó)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)?，碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。所得化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬，其原因可能是()A．碳、氮原子構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)的晶體B．碳氮鍵長(zhǎng)比金剛石中的碳碳鍵長(zhǎng)更短C．氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多D．碳、氮的單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑【解析】由“這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬”可知該晶體應(yīng)該是一種原子晶體，原子晶體是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而不是平面結(jié)構(gòu)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。氮原子的半徑比碳原子的半徑小，兩者所形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)要比碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短，所以該晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度應(yīng)該比金剛石更高，B選項(xiàng)正確。原子的電子數(shù)和單質(zhì)的活潑性一般不會(huì)影響到所形成的晶體的硬度等，所以C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽6．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)從高到低的順序是碳化硅>金剛石>晶體硅B．熔點(diǎn)從高到低的順序是金剛石>晶體硅>碳化硅C．三種晶體中的單元都是四面體結(jié)構(gòu)D．三種晶體都是原子晶體且均為絕緣體【解析】由已知碳化硅的晶體有類(lèi)似金剛石的結(jié)構(gòu)，可知碳化硅也為原子晶體，且應(yīng)有類(lèi)似金剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元。又因?yàn)橛绊懝矁r(jià)鍵強(qiáng)弱的因素是原子半徑，碳原子半徑小于硅原子半徑，所以鍵長(zhǎng)長(zhǎng)短順序?yàn)镃—C＜C—Si＜Si—Si，故熔點(diǎn)順序是金剛石>碳化硅>晶體硅；晶體硅是半導(dǎo)體?！敬鸢浮緾7．干冰和二氧化硅晶體同是第ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)卻差別很大。其原因是()A．二氧化硅相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳相對(duì)分子質(zhì)量B．C、O鍵鍵能比Si、O鍵鍵能小C．干冰為分子晶體，二氧化硅為原子晶體D．干冰易升華，二氧化硅不能【解析】干冰和SiO2所屬晶體類(lèi)型不同，干冰為分子晶體，熔化時(shí)破壞分子間作用力；SiO2為原子晶體，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵，所以二氧化硅熔點(diǎn)很高?！敬鸢浮緾8．下列晶體性質(zhì)的比較中，正確的是()A．熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅B．沸點(diǎn)：NH3>H2O>HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點(diǎn)：SiI4<SiBr4<SiCl4【解析】A項(xiàng)中的三種物質(zhì)都是原子晶體，因原子半徑r(C)<r(Si)，所以鍵長(zhǎng)：C—C<C—Si<Si—Si，故鍵能：C—C>C—Si>Si—Si，鍵能越大，原子晶體的熔點(diǎn)越高，A項(xiàng)正確；氟化氫、水、氨都是分子晶體，其沸點(diǎn)高低與分子間作用力大小有關(guān)，但又因?yàn)檫@三種物質(zhì)之間都存在氫鍵，且HF之間氫鍵最強(qiáng)，NH3之間氫鍵最弱，但每個(gè)水分子可形成2個(gè)氫鍵，故水的沸點(diǎn)最高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二氧化硅是原子晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，D項(xiàng)不正確?！敬鸢浮緼9．已知C3N4晶體很可能具有比金剛石更大的硬度，且原子間均以單鍵結(jié)合，下列關(guān)于C3N4晶體的說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：90990079】A．C3N4晶體是分子晶體B．C3N4晶體中，C—N的鍵長(zhǎng)比金剛石中的C—C的鍵長(zhǎng)要長(zhǎng)C．C3N4晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)N原子，而每個(gè)N原子又連接3個(gè)C原子D．C3N4晶體中微粒間通過(guò)離子鍵結(jié)合【解析】分子晶體的硬度小，原子晶體的硬度大，C3N4晶體很可能具有比金剛石更大的硬度，故C3N4不可能是分子晶體，又因?yàn)镃3N4晶體中原子間均以單鍵結(jié)合，則C3N4是原子晶體，A、D不正確；C、N元素都位于第二周期，N在C的右邊，在同一周期中，從左到右，元素的原子半徑逐漸減小，故C3N4晶體中，C—N的鍵長(zhǎng)比金剛石中C—C的鍵長(zhǎng)要短，B不正確；C原子最外電子層有4個(gè)電子，可形成4個(gè)單鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N原子最外電子層有5個(gè)電子，可形成3個(gè)單鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故C3N4晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)N原子，而每個(gè)N原子連接3個(gè)C原子，C正確?！敬鸢浮緾10．有下列幾種晶體：A.水晶，B.冰醋酸，C.白磷，D.金剛石，E.晶體氬，F(xiàn).干冰。(1)屬于分子晶體的是________(填字母，下同)，直接由原子構(gòu)成的分子晶體是________。(2)屬于原子晶體的化合物是________。(3)直接由原子構(gòu)成的晶體是________。(4)受熱熔化時(shí)，化學(xué)鍵不發(fā)生變化的是______，需克服共價(jià)鍵的是________?！窘馕觥扛鶕?jù)構(gòu)成晶體的粒子不同，分子晶體僅由分子構(gòu)成，原子晶體中無(wú)分子。分子晶體有B、C、E、F，其中晶體氬是單原子分子構(gòu)成的晶體；原子晶體和單原子分子晶體都由原子直接構(gòu)成，原子晶體有A、D，但化合物只有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?！敬鸢浮?1)BCEFE(2)A(3)ADE(4)BCFAD11．硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答硅及其化合物的相關(guān)問(wèn)題?！緦?dǎo)學(xué)號(hào)：90990080】(1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為_(kāi)_______。(2)晶體硅的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與金剛石相似，晶體硅中Si—Si鍵之間的夾角大小約為_(kāi)____。(3)請(qǐng)?jiān)谙驴驁D中補(bǔ)充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(部分原子已畫(huà)出)，并進(jìn)行必要的標(biāo)注。(4)下表列有三種物質(zhì)(晶體)的熔點(diǎn)：物質(zhì)SiO2SiCl4SiF4熔點(diǎn)/℃1710－－簡(jiǎn)要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因：①SiO2和SiCl4____________________________________________________________________________________________________________________________________。②SiCl4和SiF4：__________________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥?2)晶體硅以一個(gè)硅原子為中心，與另外4個(gè)硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，所以Si—Si鍵之間的夾角大小約為109°28′。(3)圖中給出的是硅晶體的結(jié)構(gòu)，SiO2晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子，所以只要在上述每?jī)蓚€(gè)硅原子之間“畫(huà)”一個(gè)半徑比硅原子小的原子，再用實(shí)線(xiàn)連起來(lái)即可。(4)晶體類(lèi)型不同，其熔點(diǎn)具有很大的差別，一般原子晶體的熔點(diǎn)高，而分子晶體的熔點(diǎn)低?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p2(2)109°28′(3)如圖所示(4)①SiO2為原子晶體，SiCl4為分子晶體，原子晶體熔點(diǎn)比分子晶體的高②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高12．(1)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一部分，觀(guān)察圖形。試說(shuō)明每個(gè)CO2分子周?chē)衉___個(gè)與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有________個(gè)CO2分子。(2)在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時(shí)，人們成功制得原子晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2原子晶體相似，下列說(shuō)法正確的是________。A．原子晶體干冰易升華，可用作制冷劑B．原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)C．原子晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D．原子晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反應(yīng)E．每摩爾原子晶體干冰中含有4molC—O【解析】(1)題給出CO2分子晶體的一部分。取任一頂角的CO2分子，則與之距離最近且等距的是共用該頂角的三個(gè)面面心上的CO2分子，共3個(gè)；而該頂角被8個(gè)同樣晶胞共用，而面心上的分子被2個(gè)晶胞共用，這樣符合題意的CO2分子有：3×8/2＝12個(gè)；在此結(jié)構(gòu)中，8個(gè)CO2分子處于頂角，為8個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用，6個(gè)CO2分子處于面心，為2個(gè)同樣結(jié)構(gòu)共用。所以，該結(jié)構(gòu)單元平均占有的CO2分子數(shù)為：8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4(個(gè))；(2)該題應(yīng)從SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來(lái)判斷?！敬鸢浮?1)124(2)BDE[能力提升]13．在20世紀(jì)90年代末期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證明碳有新的單質(zhì)形態(tài)C60存在。后來(lái)人們又相繼得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世紀(jì)初，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了管狀碳分子和洋蔥狀碳分子，大大豐富了碳元素單質(zhì)的家族。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．熔點(diǎn)比較：C60＜C70＜C90B．C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化C．C60晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，每個(gè)C60分子周?chē)c它最近且等距離的C60分子有12個(gè)D．C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳都不能與O2發(fā)生反應(yīng)【解析】C60、C70、C90都屬于分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔點(diǎn)越高，A正確；C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳屬于不同物質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化，B正確；在每個(gè)C60分子周?chē)c它最近且等距離的C60分子與之相距eq\f(\r(2),2)a(其中a為立方體棱長(zhǎng))，就是每個(gè)面心上的C60分子，在X、Y、Z三個(gè)方向各有4個(gè)，所以為12個(gè)，C正確；C60、C70、管狀碳和洋蔥狀碳屬于碳單質(zhì)，在點(diǎn)燃條件下都能在O2中燃燒，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿14．有X、Y、Z、W、M五種短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X＋與M2－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；離子半徑：Z2－>W－；Y的單質(zhì)晶體熔點(diǎn)高、硬度大，是一種重要的半導(dǎo)體材料。下列說(shuō)法中，正確的是()A．X、M兩種元素只能形成X2M型化合物B．由于W、Z、M元素的氫化物相對(duì)分子質(zhì)量依次減小，所以其沸點(diǎn)依次降低C．元素Y、Z、W的單質(zhì)晶體屬于同種類(lèi)型的晶體D．元素W和M的某些單質(zhì)可作為水處理中的消毒劑【解析】本題的突破口在Y上，短周期元素形成的單質(zhì)中，熔點(diǎn)高、硬度大的半導(dǎo)體材料是硅，由此可推知X、Z、W、M分別是Na、S、Cl和O元素。A項(xiàng)鈉元素和氧元素可形成Na2O和Na2O2兩種化合物，不正確；B項(xiàng)因H2O分子間存在氫鍵，其相對(duì)分子質(zhì)量最小，沸點(diǎn)卻最高，不正確；C項(xiàng)，硅單質(zhì)是原子晶體，硫單質(zhì)和氯氣是分子晶體，不正確；D項(xiàng)，氯氣和臭氧都可以用作水處理中的消毒劑，正確?！敬鸢浮緿15．下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是()原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度107①構(gòu)成原子晶體的原子種類(lèi)越多，晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大A．①② B．③④C．①③ D．②④【解析】原子晶體的熔沸點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價(jià)鍵，構(gòu)成晶體的原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔沸點(diǎn)越高，硬度越大?！敬鸢浮緿16．已知A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元素的原子半徑在短周期元素中最小，B原子核外電子有6種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；D原子L層上有2對(duì)成對(duì)電子。E元素在地殼中含量居第二位，F(xiàn)與E位于同一周期，且是該周期元素中電負(fù)性最大的元素?！緦?dǎo)學(xué)號(hào)：90990081】根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：(1)E元素可分別與D元素、F元素形成兩種常見(jiàn)化合物，這兩種化合物的熔沸點(diǎn)高低順序?yàn)開(kāi)_______(用化學(xué)式表示)，原因是_____________________