高中化 3.3 原子晶體與分子晶體規(guī)范訓練 魯科版選修3

第三節(jié)原子晶體與分子晶體(時間：30分鐘)考查點一原子晶體及其物理特性1．熔化時，必須破壞非極性共價鍵的是 ()。A．冰 B．金剛石C．鐵 D．二氧化硅解析熔化時必須破壞共價鍵的是原子晶體，非極性共價鍵常存在于非金屬單質中。盡管二氧化硅也是原子晶體，但Si—O共價鍵是極性鍵。答案B2．氮化硅是一種新合成的超硬、耐磨、耐高溫的材料。下列對氮化硅的敘述中，正確的是 ()。A．氮化硅是分子晶體B．氮化硅是原子晶體C．氮化硅是離子晶體D．氮化硅化學式為Si4N3解析從構成元素上看，氮化硅應該是共價化合物，共價化合物形成的晶體有兩種可能——分子晶體和原子晶體，再由超硬、耐磨、耐高溫等特點考慮，其應該屬于原子晶體。從兩種元素的常見價態(tài)看，氮化硅的化學式應為Si3N4。答案B考查點二原子晶體的結構特征3．在金剛石的晶體中，含有由共價鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上所需碳原子數及每個碳原子上任意兩個C—C鍵間的夾角是 ()。A．6個120° B．5個108°C．4個109.5° D．6個109.5°答案D考查點三原子晶體熔點高低、硬度大小的比較方法4．下表是某些原子晶體的熔點和硬度原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0分析表中的數據，判斷下列敘述正確的是 ()。①構成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構成原子晶體的原子間的共價鍵鍵能越大，晶體的熔點越高③構成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大④構成原子晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大A．①② B．③④ C．①③ D．②④解析原子晶體的熔點和硬度與構成原子晶體的原子間的共價鍵鍵能有關，而原子間的共價鍵鍵能與原子半徑的大小有關。答案D5．通常人們把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可用于估算化學反應的反應熱(ΔH)，化學反應的ΔH等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差?；瘜W鍵Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C鍵能/kJ·mol－1460360436431176347請回答下列問題：(1)比較下列兩組物質的熔點高低(填“＞”或“＜”)。SiC____________Si；SiCl4____________SiO2。(2)下圖立方體中心的“●”表示硅晶體中的一個原子，請在立方體的頂點用“●”表示出與之緊鄰的硅原子。(3)工業(yè)上高純硅可通過下列反應制?。篠iCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(s)＋4HCl(g)該反應的反應熱ΔH＝________kJ·mol－1。解析(1)SiC和晶體Si皆為原子晶體，由于碳化硅晶體中的Si—C鍵的鍵能大于硅晶體中Si—Si鍵的鍵能，故SiC的熔點比Si高；SiCl4為分子晶體，SiO2為原子晶體，故SiCl4的熔點比SiO2低。(2)晶體硅的結構與金剛石相似，每個硅原子都被相鄰的4個硅原子包圍，這4個硅原子位于四面體的四個頂點上，被包圍的硅原子處于正四面體的中心。(3)根據題目所給反應式，需要斷裂的舊化學鍵鍵能之和為4×360kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1＝2312kJ·mol－1，形成的新化學鍵鍵能之和為4×431kJ·mol－1＋2×176kJ·mol－1＝2076kJ·mol－1，所以ΔH＝236kJ·mol－1。答案(1)＞＜(2)如下圖(3)236考查點四分子晶體及其組成6．下列各組物質各自形成的晶體，均屬于分子晶體的化合物的是 ()。A．NH3、HD、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5 D．CCl4、Na2S、H2O2解析A中HD是單質不是化合物。C中SiO2是原子晶體，不是分子晶體。D中Na2S是離子晶體，不是分子晶體。答案B7．下列晶體中由原子直接構成的單質有 ()。A．硫 B．生鐵C．金剛石 D．金屬鎂解析硫、金剛石、金屬鎂均為單質，但硫單質是由S8分子構成的，屬于分子晶體；生鐵是合金；金剛石是原子晶體，是由碳原子直接構成的單質；金屬鎂屬于金屬晶體，由金屬陽離子和自由電子構成。答案C考查點五分子晶體的物理性質特點8．下列性質適合于分子晶體的是 ()。A．熔點1070℃，易溶于水，水溶液能導電B．熔點10.31℃，液態(tài)不導電，水溶液導電C．難溶于CS2，熔點1128℃，沸點4446℃D．熔點97.81℃，質軟導電，密度0.97g·cm－3解析構成分子晶體的作用力弱決定了熔、沸點低，硬度小等性質。分子晶體液態(tài)都不導電，其水溶液有可能導電。答案B考查點六分子晶體熔點高低的比較方法9．下列有關分子晶體熔點的高低敘述中，正確的是 ()。A．Cl2＞I2B．SiCl4＞CCl4C．N2＞O2D．C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3解析A、B、C、D選項中均無氫鍵，且都為分子晶體，物質結構相似，相對分子質量大的熔點高，故A、C錯誤，B正確；D中相對分子質量相同的同分異構體，支鏈越多，熔點越低，故D錯誤。答案B考查點七不同類型晶體熔點高低比較方法10．下列化合物按其晶體的熔點由高到低排列正確的是 ()。A．SiO2CsClCBr4CF4B．SiO2CsClCF4CBr4C．CsClSiO2CBr4CF4D．CF4CBr4CsClSiO2解析物質熔點的高低與晶體的類型有關，一般來說：原子晶體＞離子晶體＞分子晶體，即SiO2＞CsCl＞CBr4、CF4。當晶體的類型相同時，原子晶體與原子半徑有關；離子晶體與離子的半徑和離子所帶的電荷數有關；分子晶體當組成和結構相似時，與相對分子質量的大小有關，一般來說，相對分子質量大的熔點高，即CBr4＞CF4。答案A11．Q、R、X、Y、Z為前20號元素中的五種，Q的低價氧化物與X單質分子的電子總數相等，R與Q同族，Y和Z的離子與Ar原子的電子層結構相同且Y的原子序數小于Z。(1)Q的最高價氧化物，其固態(tài)屬于____________晶體，俗名為____________。(2)R的氫化物分子的空間構型是____________；屬于________分子(填“極性”或“非極性”)它與X形成的化合物可作為一種重要的陶瓷材料，其化學式是____________。(3)X的常見氫化物的空間構型是____________；它的另一氫化物X2H4是一種火箭燃料的成分，其電子式是____________。(4)Q分別與Y、Z形成的共價化合物的化學式是________________和________________；Q與Y形成的分子的電子式是____________，屬于____________分子(填“極性”或“非極性”)。解析本題綜合考查物質結構知識。根據題設條件可推知Q為C，R為Si，X為N，Y為S，Z為Cl。(1)C的最高價氧化物為CO2，固態(tài)時是分子晶體，其俗名為干冰。(2)Si的氫化物為SiH4，根據CH4的空間構型可知SiH4的空間構型為正四面體，SiH4分子中正負電荷重心重合，屬于非極性分子。Si最外層有4個電子，N最外層有5個電子，它們形成化合物時，Si為＋4價，N為－3價，其化學式為Si3N4。(3)N的常見氫化物為NH3，其空間構型為三角錐形。根據N、H原子的成鍵原則，可得N2H4的結構簡式為H2N—NH2，根據其結構簡式可推寫出其電子式。(4)C與S可形成CS2，根據CO2的結構可寫出CS2的電子式并知其為非極性分子。C與Cl形成CCl4分子。答案(1)分子干冰(2)正四面體非極性Si3N4(3)三角錐形(4)CS2CCl4eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))··××C××··eq\o(S,\s\up6(··),\s\do4(··))非極性12．銅單質及其化合物在很多領域有重要用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族。Cu2＋的核外電子排布式為________。(2)右圖是銅的某種氧化物的晶胞結構示意圖，可確定該晶胞中陰離子的個數為________。(3)膽礬CuSO4·5H2O可寫成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其結構示意圖如下：下列說法正確的是________(填字母)。A．在上述結構示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化B．在上述結構示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵C．膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵D．膽礬中的水在不同溫度下會分步失去(4)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)Cu2O的熔點比Cu2S的________(填“高”或“低”)，請解釋原因_________________________________________________________________。解析(1)電子排布為結構化學中的重點。特別是24號、29號等存在半滿和全滿狀態(tài)的元素。Cu2＋應先寫出Cu原子的電子排布，然后從外向內失去2個電子。(2)對O2－個數的計算，面上的按eq\f(1,2)算，頂點上按eq\f(1,8)算，棱上按eq\f(1,4)算，體心按1個算，可得O2－個數為：eq\f(1,8)×8＋eq\f(1,2)×2＋eq\f(1,4)×4＋1＝4(個)。(3)H2O中氧原子采用sp3雜化，SO42－中的氧不是。CuSO4應是離子晶體，不是分子晶體。(4)NH3中是N原子提供孤對電子，Cu2＋提供空軌道，形成配位鍵，而NF3中N