高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体第2课时课堂检测

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子晶体与共价晶体第2课时课堂检测，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
A 级·基础达标练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列说法中，正确的是( B )
A．冰熔化时，分子中H—O键发生断裂
B．共价晶体中，共价键的键长越短，通常熔点就越高
C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子的熔沸点就越高
D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定
解析：冰熔化克服氢键，属于物理变化，H—O键没有断裂，故A错误；影响共价晶体熔沸点高低的因素是键能的大小，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高，故B正确；影响分子晶体熔沸点高低的因素是相对分子质量大小，与共价键的键能无关，故C错误；分子的稳定性与分子间作用力无关，稳定性属于化学性质，分子间作用力影响物理性质，故D错误。故选B。
2．金刚石的熔点为a ℃，晶体硅的熔点为b ℃，足球烯(分子式为C60)的熔点为c℃，三者熔点的大小关系是( A )
A．a>b>c B．b>a>c
C．c>a>b D．c>b>a
3．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法错误的是( D )
注：AlCl3的熔点在2.02×105Pa条件测定。
A．SiCl4是分子晶体
B．单质B是共价晶体
C．AlCl3加热能升华
D．单质B和AlCl3晶体类型相同
4．(2021·福州高二检测)下列有关晶体的说法中一定正确的是 ( A )
①共价晶体中只存在非极性共价键
②稀有气体形成的晶体属于分子晶体
③干冰晶体升华时，分子内共价键会发生断裂
④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
⑤具有离子键的化合物是离子化合物
A．②⑤ B．①③
C．①④ D．④⑤
解析：①共价晶体是原子之间通过共价键形成的晶体，同种元素原子之间形成非极性键，不同元素原子之间形成极性键，如二氧化硅是共价晶体，晶体中Si—O键是极性键，故①错误；②稀有气体是单原子分子，分子之间通过分子间作用力形成分子晶体，故②正确；③干冰晶体属于分子晶体，分子之间通过分子间作用力形成晶体，升华时分子间距增大，破坏分子间作用力，没有破坏化学键，故③错误；④金属元素和非金属元素形成的化合物可能是共价化合物，如氯化铝，故④错误；⑤含有离子键的化合物是离子化合物，故⑤正确。
5．下表是某些共价晶体的熔点和硬度。
分析表中的数据，判断下列叙述正确的是( B )
A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
B．构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高
C．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大
D．构成共价晶体的原子的相对原子质量越大，晶体的硬度越大
解析：共价晶体的熔点和硬度与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。
二、非选择题
6.氮化硅是化工行业已合成的一种硬度很大的晶体，若已知在此化合物中各元素均处于其最高或最低价态，据此推断：
(1)氮化硅的化学式可能是 Si3N4 。晶体中N和Si的杂化方式为 sp3杂化 。
(2)氮化硅的晶体类型为 共价晶体 ，该晶体中存在的作用力是 共价键 。氮化硅硬度大于单质硅，原因为 N原子半径小于Si，所以N—Si键长比Si—Si键长短，键能大 。
(3)氮化硅可能具有的性质或特点有 ①②④⑤ 。
①硬度大 ②熔点高 ③可以导电 ④不存在单个分子 ⑤具有空间网状结构
解析：(1)因为N和Si分别要形成3个与4个共价键，所以氮化硅的化学式为Si3N4；二者的价层电子对数均为4，所以均采取sp3杂化。
(2)因为氮化硅的硬度极大，所以它属于共价晶体，晶体中存在的作用力是共价键，由于N原子半径比Si小，所以键长短，键能大，硬度大。
(3) Si3N4为共价晶体，其性质为硬度大熔点高，又因它是由原子以共价键形成的晶体，所以不存在单个分子，且为空间网状结构。选①②④⑤。
7.碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为 sp3 ，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有 4 个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为 eq \a\vs4\al(\f(160,a3b)ml－1) (用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有 4 个硼原子， 4 个氮原子，硼原子的杂化类型为 sp3 ，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为 eq \f(100,a3· NA) g·cm3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
解析：(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，故Si采取sp3杂化，每个Si原子距离最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6×eq \f(1,2)＋8×eq \f(1,8)＝4个，硅原子位于晶胞内，SiC晶胞中硅原子数为4个，1个晶胞的质量为eq \f(160g·ml－1,NA)g，体积为a3cm3，因此晶体密度：bg·cm－3＝eq \f(160g·ml－1,NA·a3cm3)，故NA＝eq \f(160,a3b)ml－1。
(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6×eq \f(1,2)＋8×eq \f(1,8)＝4个，B原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原子4个。每个硼原子与4个氮原子形成4个σ键，故硼原子采取sp3杂化，每个立方氮化硼晶胞的质量为eq \f(100,NA)g，体积为a3 cm3，故密度为eq \f(100,a3·NA)g·cm－3。
8.硅及其化合物的用途非常广泛，根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题：
(1)基态硅原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2 。
(2)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以 共价键 相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献 3 个原子，晶体硅中Si­Si­Si之间的夹角大小约为 109°28′ 。
(3)下表列有三种物质(晶体)的熔点：
简要解释熔点产生差异的原因：
①SiO2和SiCl4： SiO2是共价晶体，微粒间作用力为共价键；SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4 ；
②SiCl4和SiF4： SiCl4和SiF4均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4 。
B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．氮化碳结构如下图所示，其中β－氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是( B )
A．氮化碳属于共价晶体
B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价
C．氮化碳的化学式为C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
解析：据β－氮化碳硬度超过金刚石晶体判断，氮化碳属于共价晶体，A项正确；氮的非金属性强于碳的非金属性，氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价，B项错误；氮化碳的化学式为C3N4，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，C、D两项正确。
2．金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是( C )
A．金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B．金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C．金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为1∶2
D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
解析：选项A，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项B，金刚石熔化过程中C—C断裂，因C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；选项C，金刚石中每个C都参与了4个C—C的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键数之比为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(1,2)))∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。
3．二氧化硅晶体是共价键三维骨架结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法中不正确的是( D )
A．晶体中Si、O原子个数比1∶2
B．晶体中Si、O原子最外层都满足8电子稳定结构
C．晶体中一个硅原子含有Si—O数目为4
D．晶体中最小环上的原子数为6
4．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是 ( D )
A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，所以一定属于共价晶体，其化学键为C—N共价键，由于氮原子半径小于碳原子半径，C—N键比C—C键键长短，更加牢固，A项正确；根据碳原子与氮原子结构与元素化合价，碳原子形成4个共价键，而氮原子形成3个共价键，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，二者均满足8电子稳定结构，B、C均正确；该晶体中C—N键属于极性共价键，D项错误。
5．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，它的分子式为C60Si60，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含C60，也有Si60结构。下列叙述不正确的是 ( A )
A．该物质有很高的熔点、很大的硬度
B．该物质形成的晶体属于分子晶体
C．该物质分子中C60被包裹在Si60里面
D．该物质的相对分子质量为2 400
解析：根据物质的性质可知该物质形成的晶体是分子晶体，不可能有很高的熔点和很大的硬度，故A错误；该物质是分子晶体，故B正确；因为硅原子半径大于碳原子半径，所以物质分子中C60被包裹在Si60里面，故C正确；该物质的相对分子质量＝12×60＋28×60＝2 400，故D正确。
6．(2021·大连高二检测)下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是 ( C )
A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能
B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构
C．稀有气体的晶体属于共价晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力
D．立体构型为正四面体结构的分子中，化学键的键角可能为60°
解析：金刚石、晶体硅都属于共价晶体，键能大小决定晶体的熔、沸点高低，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能，故金刚石的熔、沸点高于晶体硅，A正确；二氧化硅晶体属于共价晶体，有硅氧四面体的空间网状结构，不存在SiO2分子，只有硅、氧原子最简比，即化学式为SiO2，B正确；稀有气体的晶体属于分子晶体，C错误；立体构型为正四面体结构的分子中，化学键的键角可能为60°，如白磷等，D正确。
二、非选择题
7．现有两组物质的熔点数据如表所示：
根据表中数据回答下列问题：
(1)A组属于 共价 晶体，其熔化时克服的粒子间的作用力是 共价键 。
(2)B组中HF熔点反常是由于 HF分子间能形成氢键 。
(3)B组晶体不可能具有的性质是 ③④ (填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电 ④液体状态能导电
解析： A组熔点很高，应是共价晶体，共价晶体熔化时破坏的是共价键；B组是分子晶体，且结构相似，一般是相对分子质量越大，熔点越高。HF的相对分子质量最小但熔点比HCl高，出现反常的原因是HF分子间存在氢键，HF熔化时除了破坏范德华力，还要破坏氢键，所需能量更多，因而熔点更高。分子晶体在固态和熔化状态都不导电。
8．锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 3d104s24P2 ，有 2 个未成对电子。
(2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因 相对分子质量增大，范德华力增大，熔沸点升高 。
(3)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4，是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是 氧＞锗＞锌 。
(4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为 sp3 ，微粒之间存在的作用力是 共价键 。
(5)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0,0,0)；B为(1/2,0,1/2)；C为(1/2,1/2,0)。则D原子的坐标参数为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4))) ；
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数a pm，其密度为 eq \f(8×73,NA×a×10－103)g·cm－3 (列出计算式即可)。
解析：(1)在元素周期表中，锗和硅属于同主族，锗位于硅的下一周期，即锗的原子序数为14＋18＝32，基态原子核外电子排布式为[Ar] 3d104s24p2；由于4p能级有3个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p上2个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，因此未成对电子为2；
(2)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，不含分子间氢键，因此随着相对分子质量增大，范德华力增大，熔沸点升高；
(3)锌、锗位于同周期，同一周期从左向右元素的电负性逐渐增大，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于F，得出三种元素的电负性大小顺序是氧>锗>锌；
(4)类比金刚石，晶体锗属于共价晶体，每个锗与其周围的4个锗原子形成4个单键，锗原子的杂化类型为sp3，微粒间的作用力是共价键；
(5)①对照晶胞图示，坐标系以及A、B、C点坐标，选A点为参照点，观察D点在晶胞中位置，即体对角线的eq \f(1,4)，D的坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；
②类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，即晶胞的质量为eq \f(8×73,NA)g，晶胞的体积为(a×10－10)3 cm3，即晶胞的密度为eq \f(8×73,NA×a×10－103) g·cm－3。 物质
AlCl3
SiCl4
单质B
熔点/℃
190
－70
2 300
沸点/℃
182.7
57.6
2 500
共价晶体
金刚石
氮化硼
碳化硅
石英
硅
锗
熔点/℃
3 900
3 000
2 700
1 710
1 410
1 211
硬度
10
9.5
9.5
7
6.5
6.0
物质
SiO2
SiCl4
SiF4
熔点/℃
1 710
－70.4
－90.2
A组
B组
金刚石：＞3 500 ℃
HF：－83 ℃
晶体硅：1 410 ℃
HCl：－115 ℃
晶体硼：2 300 ℃
HBr：－89 ℃
二氧化硅：1 710 ℃
HI：－51 ℃
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
－49.5
26
146
沸点/℃
83.1
85
约400