第三章 晶体结构与性质 第二节 第2课时　共价晶体练习 【新教材】2020年秋人教版（2019）高中化学选择性必修2

这是一份第三章 晶体结构与性质 第二节 第2课时　共价晶体练习 【新教材】2020年秋人教版（2019）高中化学选择性必修2，共9页。
第2课时　共价晶体基础过关练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　共价晶体及其结构1.下列有关共价晶体的叙述,错误的是(　　)A.共价晶体中,原子不遵循紧密堆积原则B.共价晶体中不存在独立的分子C.共价晶体的熔点和硬度较高D.共价晶体熔化时不破坏化学键2.下列物质中,属于共价晶体的化合物是(　　)A.水晶 B.晶体硅     C.金刚石        D.干冰3.(2019上海杨浦一模)共价晶体一定具有的性质是(　　)A.熔点高 B.易导热 C.能导电 D.良好的延展性4.(2019上海闵行高三二模)科学家借助晶体硅提高了阿伏加德罗常数的精确度。有关晶体硅描述错误的是(　　)A.由原子构成 B.含非极性键C.含非极性分子 D.熔点高5.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是(　　)A.SiCl4、Si3N4的晶体类型相同B.Si3N4晶体是立体网状结构C.共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低D.SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂6.二氧化硅晶体是立体网状结构,其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是(　　)A.晶体中每个硅原子与4个氧原子相连B.晶体中硅、氧原子个数比为1∶2C.晶体中最小环上的原子数为8D.晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构7.有下列物质构成的晶体:①二氧化硅　②冰醋酸　③氧化钙　④白磷　⑤晶体氩　⑥氢氧化钠　⑦铝　⑧金刚石　⑨过氧化钠　⑩碳化钙　碳化硅　干冰　  过氧化氢。根据要求填空:(1)属于共价晶体的是　　　　。 (2)由单原子分子构成的晶体是　　　　。 (3)由极性分子构成的晶体是　　　　,属于单质构成的分子晶体是　　　　。 题组二　共价晶体的性质8.下列三种晶体:①金刚石,②晶体硅,③碳化硅。熔点从高到低的顺序是(深度解析)A.①③② B.②③①C.③①② D.②①③9.(2020山东枣庄三中高二网测)根据下列性质判断,属于共价晶体的物质是(　　)A.熔点2 700 ℃,导电性好,延展性强B.无色晶体,熔点3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂C.无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800 ℃,熔化时能导电D.熔点-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电10.(2019河北石家庄期中)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(　　)物质AlCl3SiCl4单质B熔点/℃190-702 300沸点/℃182.757.62 500 注:AlCl3熔点在2.02×105 Pa条件下测定。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11.C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为　　　,微粒间存在的作用力是　。 SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是　　　　　。 (2)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成π键,而Si、O原子间不能形成π键:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;SiO2属于　　　　　晶体,CO2属于　　　　　晶体,所以熔点CO2　　　　　SiO2(填“<”“=”或“>”)。 (3)金刚石、晶体硅、二氧化硅三种晶体的构成微粒分别是　　　　　　　　　　　,熔化时克服的微粒间的作用力分别是　                  。 能力提升练　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　题组一　共价晶体的结构与性质1.(2020山东滕州一中高二月考,)美国Lawrence Livermore国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体,下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是(　　)A.CO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体B.在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是物理变化C.CO2的共价晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质D.在CO2的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子跟2个C原子相结合2.(2020山东淄博淄川中学高二月考,)下列说法中正确的是(　　)A.金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成B.AlCl3晶体属于共价晶体C.1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键D.金刚石化学性质稳定,即使在高温下也不会和O2反应 3.(双选)()下表是某些共价晶体的熔点和硬度。共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃>3 5503 0002 7001 7101 4101 211硬度109.59.576.56.0 分析表中的数据,判断下列叙述正确的是(　　)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半径越大,晶体的硬度越小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晶体的说法不正确的是(　　)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.该晶体与金刚石相似,碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶2D.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构题组二　晶体结构与性质的综合应用5.()有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素,原子序数E<Q<T<X<Z。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能I1(E)<I1(T)<I1(Q),其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态,且Q与ET2具有相同的原子数和价电子数。X为周期表前四周期中电负性最小的元素,Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素,请用相应的元素符号):(1)写出Q的电子式:　　　　　　　,基态Z原子的核外电子排布式为　　　　　　。 (2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因有　　　　　　　　　、　　　　　　　　　。 (3)化合物甲由T、X两元素组成,其晶胞如下图所示,则甲的化学式为　　　　。 (4)化合物乙的晶胞如下图所示,乙由E、Q两元素组成,硬度超过金刚石。①乙的晶体类型为　　　　,其硬度超过金刚石的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为　　　　　　　　。 6.()(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,其晶胞结构如图甲所示,则金刚砂晶体类型为　　　　;在SiC中,每个C原子周围最近的C原子数目为　　　　;若晶胞的边长为a pm,则金刚砂的密度表达式为　　　　。 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中,每个Ga原子与　　　　个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为　　　　。若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为　　　　cm(用代数式表示)。 答案全解全析基础过关练1.D2.A3.A4.C5.B6.C8.A9.B10.D        1.D　共价晶体中原子之间通过共价键相连,而共价键具有方向性和饱和性,所以共价晶体中,原子不遵循紧密堆积原则。共价晶体在熔化时破坏共价键。2.A　晶体硅、金刚石属于单质,干冰属于分子晶体。3.A　高硬度、高熔点是共价晶体的特性,共价晶体不能导电、导热,延展性差,故选A。4.C　晶体硅是共价晶体,由原子构成,A正确;硅原子与硅原子间以非极性共价键连接,B正确;晶体硅是共价晶体,不含分子,C错误;共价晶体熔点高,D正确。5.B　SiCl4是分子晶体,在熔化过程中克服的是分子间作用力,化学键不断裂。Si3N4是共价晶体,为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大,故C3N4的熔点比Si3N4的高。6.C　由二氧化硅晶体结构图可知,每个硅原子连有4个氧原子,每个氧原子连有2个硅原子,硅原子、氧原子个数比为1∶2;晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子,最小环上的原子总数为12;晶体中每个硅原子有四对共用电子对,每个氧原子有两对共用电子对,二者都满足最外层8电子结构。7.答案　(1)①⑧　(2)⑤　(3)②　④⑤解析　题述物质构成的晶体属于共价晶体的是金刚石、碳化硅和二氧化硅;属于分子晶体的是晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。8.A　题中所列的三种晶体均属于共价晶体,结构相似,晶体内的原子间通过共价键相连,其熔点取决于共价键的键长和键能,共价键键长越短,键能越大,其熔点越高。碳原子半径小于硅原子半径,它们所含共价键的键长是C—C键<Si—C键<Si—Si键,则熔点由高到低的顺序为①③②。归纳总结　共价晶体熔点和硬度的比较:共价晶体具有不同的结构,对结构相似的共价晶体来说,原子半径越小,键长越短,键能越大,熔点越高,硬度越大。以金刚石、硅、锗为例,同主族从碳元素到锗元素,原子核外电子层数增多,原子半径依次增大,C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次变长,键能依次增大,故金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。9.B　共价晶体的熔点高,但不能导电,延展性差,故A不符合题意;无色晶体,熔点3 500 ℃,不导电,质硬,难溶于水和有机溶剂,符合共价晶体的性质特点,故B符合题意;无色晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800 ℃,熔化时能导电,不属于共价晶体,故C不符合题意;熔点-56.6 ℃,微溶于水,硬度小,固态或液态时不导电,符合分子晶体的性质,属于分子晶体,故D不符合题意。10.D　由表中数据可知,SiCl4的熔、沸点较低,属于分子晶体,选项A正确;单质B的熔、沸点很高,所以单质B是共价晶体,选项B正确;由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低,所以AlCl3加热能升华,选项C正确;单质B是共价晶体,AlCl3属于分子晶体,两者晶体类型不同,选项D错误。11.答案　(1)sp3　共价键　SiC>Si(2)Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成稳定的π键　共价　分子　<(3)原子、原子、原子　共价键、共价键、共价键解析　(1)晶体硅中一个硅原子与周围4个硅原子相连,所以杂化方式是sp3,SiC的晶体结构与晶体硅相似,所以C原子采取sp3杂化;因为Si—C键的键长小于Si—Si键的键长,所以熔、沸点:碳化硅>晶体硅。(2)SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,所以熔点SiO2>CO2。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体,构成微粒为原子,熔化时克服共价键。能力提升练1.D2.A3.BD4.C    1.D　同素异形体的研究对象是单质,CO2是化合物,故A错误;二氧化碳的共价晶体和二氧化碳的分子晶体属于不同物质,所以在一定条件下,CO2的共价晶体转化为CO2的分子晶体是化学变化,故B错误;二氧化碳的分子晶体和二氧化碳的共价晶体的构成微粒不同,空间构型不同,所以其物理性质和化学性质不同,故C错误;利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子,在二氧化碳的共价晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子跟2个C原子相结合,故D正确。2.A　金刚石是共价晶体,原子间以共价键相结合,形成三维的空间网状结构,最小的环上有6个碳原子,A正确;AlCl3熔、沸点较低,其晶体属于分子晶体,B错误;1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O键,而1个氧原子能形成2个Si—O键,1 mol SiO2晶体有1 mol硅原子和2 mol氧原子,含有Si—O键的物质的量为4 mol,C错误;金刚石为碳元素形成的单质,高温下与O2反应,D错误。3.BD　共价晶体的熔点与原子种类多少无关,A项错误;共价晶体的熔点与构成共价晶体的原子间的共价键键能有关,B项正确;构成共价晶体的原子的半径越大,键长越长,共价键键能越小,晶体的硬度越小,C项错误,D项正确。4.C　C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,则该晶体属于共价晶体,其化学键比金刚石更牢固,A正确;C的最外层有4个电子,因此一个碳原子连接4个N原子,N的最外层有5个电子,因此一个N原子连接3个C原子,B正确;根据以上分析可知该晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶4,C错误;构成该晶体的微粒间只以单键结合,每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子,则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构,D正确。5.答案　(1)[······N······]+　1s22s22p63s23p63d84s2(2)这两种氢化物均为极性分子　分子之间能形成氢键(3)KO2(4)①共价晶体　C—N键的键长小于C—C键,键能大于C—C键　②sp3解析　由题意知,E、Q、T、X、Z五种元素分别为C、N、O、K、Ni。(1)CO2、N具有相同的原子数和价电子数,电子式相似,故N的电子式为[······N······]+,基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。(2)Q的简单氢化物NH3极易溶于T的简单氢化物H2O,其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。(3)由化合物甲的晶胞可知,甲的化学式为KO2。(4)①由化合物乙的晶胞可知,乙的化学式为C3N4,其硬度大,属于共价晶体,其硬度超过金刚石的原因是C—N键的键长小于C—C键,键能大于C—C键。②C3N4晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为sp3杂化。6.答案　(1)共价晶体　12　(2)4　正四面体　×解析　(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5,硬度大,属于共价晶体;每个碳原子连接4个硅原子,每个硅原子连接4个碳原子,所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12;该晶胞中C原子个数为8×+6×=4,Si原子个数为4,晶胞边长为a×10-10 cm,体积V=(a×10-10 cm)3,ρ==。(2)根据物质的晶体结构可知,在GaN晶体中,每个Ga原子与4个N原子相连,与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×+6×+4=8,则1个晶胞的体积为 cm3= cm3,晶胞的边长为 cm,在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的,即× cm。