化學(xué)人教版選修3課時(shí)作業(yè)3-2分子晶體與原子晶體

第二節(jié)分子晶體與原子晶體課時(shí)作業(yè)13分子晶體與原子晶體時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共44分)1．下列有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)的敘述中，不正確的是(D)A．冰晶體中，每個(gè)水分子與周圍最近的4個(gè)水分子通過氫鍵相吸引，并形成四面體B．干冰晶體中，每個(gè)晶胞平均含有8個(gè)氧原子C．金剛石晶體中，碳原子與C—C鍵之比為12D．二氧化硅晶體中，最小環(huán)是由6個(gè)硅原子組成的六元環(huán)解析：二氧化硅晶體中，最小環(huán)是由6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子組成的十二元環(huán)。2．下列晶體性質(zhì)的比較中，正確的是(D)A．熔點(diǎn)：?jiǎn)钨|(zhì)硫>磷>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：硫與磷是分子晶體，晶體硅是原子晶體，其中晶體硅的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于硫與磷的熔點(diǎn)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；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)，因?yàn)檫@三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強(qiáng)，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點(diǎn)最高，氨的最低，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)正確。3．下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度。原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是(B)A．構(gòu)成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高B．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C．構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D．構(gòu)成原子晶體的原子的相對(duì)原子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大解析：原子晶體的熔點(diǎn)和硬度與構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能有關(guān)，而原子間的共價(jià)鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān)。4．干冰和二氧化硅晶體同屬ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物，它們的熔、沸點(diǎn)差別很大的原因是(C)A．二氧化硅分子量大于二氧化碳分子量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)破壞化學(xué)鍵，所以熔點(diǎn)較高。5．氮化硼是一種新合成的無機(jī)材料，它是一種超硬耐磨、耐高溫、抗腐蝕的物質(zhì)。下列各組物質(zhì)熔化時(shí)所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化所克服的粒子間的作用力類型相同的是(C)A．氯化鈉和金剛石 B．冰和干冰C．晶體硅和水晶 D．硼和苯解析：氮化硼超硬耐磨、耐高溫，它必是一種原子晶體，熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵。A中的氯化鈉是離子化合物，不含共價(jià)鍵；C中的兩種物質(zhì)均為原子晶體，熔化時(shí)均破壞共價(jià)鍵；B中的兩種物質(zhì)都是分子晶體，熔化時(shí)都破壞分子間作用力；D中硼是原子晶體，苯是分子晶體。6．下列有關(guān)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的敘述錯(cuò)誤的是(A)A．水是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵B．由極性鍵形成的分子可能是非極性分子C．水和冰中都含有氫鍵D．分子晶體中一定存在范德華力，可能有共價(jià)鍵解析：A項(xiàng)H2O中，O具有很強(qiáng)的得電子能力，因此與H形成的共價(jià)鍵很穩(wěn)定，不容易被破壞，這與水中存在氫鍵無關(guān)，氫鍵影響的是物質(zhì)的物理性質(zhì)，則A錯(cuò)；大多數(shù)分子晶體中存在共價(jià)鍵，但稀有氣體中就無共價(jià)鍵的存在，故D正確。7．據(jù)報(bào)道：用激光可將置于鐵室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一個(gè)射頻電火花噴射出氮?dú)?，可使碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物的薄膜，該碳氮化合物比金剛石更堅(jiān)硬，則下列分析正確的是(B)A．該碳氮化合物呈片層狀結(jié)構(gòu)B．該碳氮化合物呈立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C．該碳氮化合物C—N鍵鍵長(zhǎng)比金剛石中C—C鍵鍵長(zhǎng)長(zhǎng)D．該碳氮化合物中存在分子間作用力解析：因碳氮化合物硬度比金剛石還大，說明該碳氮化合物為原子晶體，故是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與金剛石相比，C原子半徑大于N原子半徑，所以C—N鍵鍵長(zhǎng)小于C—C鍵鍵長(zhǎng)。8．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。下列說法中，正確的是(D)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：X＋與M2－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)且均屬于短周期元素，可推知X為鈉元素，M為氧元素，由此可知Z為硫元素；X、Y、Z、W屬于同周期元素，由離子半徑：Z2－>W－，可推知W為氯元素；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，不難判斷，Y為硅元素。Na與O兩種元素可形成Na2O和Na2O2兩種化合物，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；雖然HCl、H2S、H2O的相對(duì)分子質(zhì)量依次減小，但因H2O分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于HCl和H2S，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；單質(zhì)Si屬于原子晶體，單質(zhì)S和Cl2屬于分子晶體，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；O3和Cl2都具有強(qiáng)氧化性，可作為水處理中的消毒劑，故D項(xiàng)正確。9．某化學(xué)興趣小組，在學(xué)習(xí)了分子晶體后，查閱了幾種氯化物的熔、沸點(diǎn)，記錄如下：氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4CaCl2熔點(diǎn)/℃801712190－68782沸點(diǎn)/℃14651418178571600根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，屬于分子晶體的是(B)A．NaCl、MgCl2、CaCl2 B．AlCl3、SiCl4C．NaCl、CaCl2 D．全部解析：分子晶體中，分子與分子之間以分子間作用力相結(jié)合，而分子間作用力較弱，克服分子間作用力所需能量較低，故分子晶體的熔、沸點(diǎn)較低。表中NaCl、MgCl2、CaCl2的熔、沸點(diǎn)很高，不屬于分子晶體，AlCl3、SiCl4的熔、沸點(diǎn)較低，應(yīng)為分子晶體，所以B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．下列事實(shí)能說明剛玉(Al2O3)是一種原子晶體的是(B)①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點(diǎn)為2045℃④幾乎不溶于水⑤自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A．①②③ B．②③④C．④⑤ D．②⑤解析：①指的是Al2O3的分類，⑤指的是剛玉的種類，這兩項(xiàng)都無法說明Al2O3是一種原子晶體。11．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晶體的說法正確的是(C)A．C3N4是分子晶體B．C3N4晶體中，C—N鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中的C—C鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)C．C3N4晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，而每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子D．C3N4晶體中微粒間通過分子間作用力結(jié)合解析：根據(jù)C3N4的性質(zhì)可知其為原子晶體；C—N鍵為極性共價(jià)鍵，由于原子半徑：r(N)<r(C)，故C—N鍵的鍵長(zhǎng)比C—C鍵的鍵長(zhǎng)短；由碳、氮原子間以單鍵相結(jié)合，且根據(jù)化學(xué)式可知，一個(gè)碳原子可連接4個(gè)氮原子，同時(shí)一個(gè)氮原子可連接3個(gè)碳原子，故C項(xiàng)正確。二、填空題(共56分)12．(12分)(1)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點(diǎn)為253K，沸點(diǎn)為376K，其固體屬于分子晶體。(2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是ad(填序號(hào))。a．固態(tài)CO2屬于分子晶體b．CH4分子中含有極性共價(jià)鍵，是極性分子c．因?yàn)樘細(xì)滏I鍵能小于碳氧鍵，所以CH4熔點(diǎn)低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp(3)某種半導(dǎo)體材料由Ga和As兩種元素組成，該半導(dǎo)體材料的化學(xué)式是GaAs，其晶體結(jié)構(gòu)類型可能為原子晶體。解析：(1)Fe(CO)5的熔、沸點(diǎn)都較低，應(yīng)為分子晶體。(2)固態(tài)CO2常溫下是氣體，是由分子間作用力形成的分子晶體，a正確；CH4分子中含極性共價(jià)鍵，但空間結(jié)構(gòu)是正四面體分子，屬于非極性分子，b錯(cuò)誤；CH4、CO2均屬于分子晶體，分子晶體熔點(diǎn)高低由分子間作用力的大小決定，與化學(xué)鍵強(qiáng)弱無關(guān)，c錯(cuò)誤；CH4分子中碳原子形成了4個(gè)σ鍵，屬于sp3雜化，CO2分子中碳原子與2個(gè)氧原子形成了2個(gè)σ鍵且無孤電子對(duì)，屬于sp雜化，d正確。(3)Ga是第ⅢA族的金屬元素、Ga的最高正價(jià)為＋3價(jià)，As是第ⅤA族的非金屬元素，最低負(fù)價(jià)為－3價(jià)，根據(jù)化合物中正、負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，可知二者組成的化合物化學(xué)式為GaAs，對(duì)應(yīng)晶體屬于原子晶體。13．(16分)回答下列各題：(1)①H2～H2、②H2O～H2O、③CH3OH～H2O、④CCl4～H2O，上述各對(duì)分子之間只存在范德華力的有①④，存在氫鍵的有②③。(填序號(hào))(2)在物質(zhì)①苯、②NH3、③C3H8、④、⑤對(duì)羥基苯甲醛、⑥CH3CH2OH中，能形成分子間氫鍵的有②⑤⑥，能形成分子內(nèi)氫鍵的有④，不能形成氫鍵的有①③。(填序號(hào))(3)在晶體①NaCl、②干冰、③金剛石、④金屬鈉中，其構(gòu)成微粒之間的作用力分別是離子鍵、范德華力、共價(jià)鍵、金屬鍵。其中熔點(diǎn)最高的是③，最低的是②(填序號(hào))。(4)冰融化時(shí)，要克服H2O分子間的范德華力和氫鍵。硫粉溶于CS2時(shí)依靠它們之間的范德華力作用。(5)在NCl3、PCl3、AsCl3、SbCl3中沸點(diǎn)最低的是NCl3；在KF、KCl、KBr、KI中，熔點(diǎn)最高的是KF。解析：(1)根據(jù)氫鍵形成的條件，X—H…Y，X、Y必須為電負(fù)性大的非金屬，如N、O、F；且Y上應(yīng)有孤電子對(duì)，由此可以判斷②③可以形成氫鍵。(2)與(1)解法相似。(3)各晶體依次為離子晶體、分子晶體、原子晶體、金屬晶體，然后判斷微粒間作用力強(qiáng)弱。根據(jù)各晶體性質(zhì)，熔點(diǎn)最高的一般為原子晶體；最低的一般為分子晶體。(4)H2O中存在氫鍵，故冰融化需克服范德華力和氫鍵；S溶于CS2依靠范德華力。(5)結(jié)構(gòu)和組成相似的分子在不存在氫鍵時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高，故NCl3沸點(diǎn)最低。離子晶體中，晶格能(第四節(jié)會(huì)學(xué)到)越大，沸點(diǎn)越高，因半徑F－<Cl－<Br－<I－，與K＋結(jié)合時(shí)，K＋與F－之間晶格能最大，故KF熔點(diǎn)最高。14．(12分)四種短周期元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如表所示，請(qǐng)回答下列問題。(1)A原子的最外層電子排布式為3s23p4，D原子核外共有14個(gè)電子。(2)寫出C的單質(zhì)與強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)A、B兩元素的氫化物分子中鍵能較小的是H2S(填分子式)；分子較穩(wěn)定的是HCl(填分子式)。(4)E、D同主族，均為短周期元素。它們的最高價(jià)氧化物晶體中熔點(diǎn)較高的是SiO2(填分子式)，原因是CO2形成的晶體屬于分子晶體，SiO2屬于原子晶體。解析：?jiǎn)钨|(zhì)在常溫下為固體，難溶于水，易溶于CS2，能形成兩種二元含氧酸的元素是硫。原子的M層有1個(gè)未成對(duì)的p電子，核外p電子總數(shù)大于7，電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s23p5，則B是氯元素。單質(zhì)能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的是鋁。原子核外電子層上s電子總數(shù)比p電子總數(shù)少2，再結(jié)合D的其他信息，可知其電子排布式是1s22s22p63s23p2，為硅。15．(16分)有E、Q、T、X、Z五種前四周期元素，原子序數(shù)E<Q<T<X<Z。E、Q、T三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí)，且I1(E)<I1(T)<I1(Q)，其中基態(tài)Q原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，且QTeq\o\al(＋,2)與ET2互為等電子體。X為周期表前四周期中電負(fù)性最小的元素，Z的原子序數(shù)為28。請(qǐng)回答下列問題(答題時(shí)如需表示具體元素，請(qǐng)用相應(yīng)的元素符號(hào))：(1)寫出QTeq\o\al(＋,2)的電子式，基態(tài)Z原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的簡(jiǎn)單氫化物極易溶于T的簡(jiǎn)單氫化物，其主要原因有這兩種氫化物均為極性分子、相互之間能形成氫鍵等兩種。(3)化合物甲由T、X兩元素組成，其晶胞如下圖，則甲的化學(xué)式為KO2。(4)化合物乙的晶胞如下圖，乙由E、Q兩元素組成，硬度超過金剛石。①乙的晶體類型為原子晶體，其硬度超過金剛石的原因是C—N鍵的鍵長(zhǎng)小于C—C鍵，鍵能大于C—C鍵。②乙的晶體中E、Q兩種元素原子的雜化方式均為sp3。解析：由題意知，E、Q、T、X、Z五種元素分別為C、N、O、K、Ni。(1)CO