人教版 (2019)选择性必修2第二节分子晶体与共价晶体优秀同步训练题

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这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二节分子晶体与共价晶体优秀同步训练题

课时精练16 共价晶体1．下列物质属于共价晶体的酸性氧化物是( )A．干冰 B．石英 C．氧化钠 D．金刚石【答案】B【解析】A项，干冰是固体CO2，属于分子晶体的酸性氧化物，A错误；B项，石英是固体SiO2，属于共价晶体的酸性氧化物，B正确；C项，氧化钠属于离子晶体的碱性氧化物，C错误；D项，金刚石为碳单质，属于共价晶体的单质，D错误；故选B。2．下列有关共价晶体的叙述错误的是( )A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体的熔点与键能和范德华力强弱有关C．共价晶体具有空间网状结构 D．共价晶体中不存在独立分子【答案】B【解析】A项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，则共价晶体中只存在共价键，A正确；B项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，共价晶体熔化时需克服共价键，共价晶体的熔点与键能大小有关、与范德华力的强弱无关，B不正确；C项，共价晶体由原子通过共价键结合而成、具有空间网状结构，C正确；D项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，共价晶体中不存在独立分子，D正确；故选B。3．下列晶体性质的比较中不正确的是(　　)A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅 B．沸点：NH3>PH3C．硬度：白磷>冰>二氧化硅 D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4【答案】C【解析】A项中三种物质都是共价晶体，因原子半径r(C)C—Si>Si—Si。键能越大，共价晶体的熔点越高，A项正确；因为NH3分子间存在氢键，所以NH3的沸点大于PH3的沸点，B项正确；二氧化硅是共价晶体，硬度很大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，C项错误；四卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，D项正确。4．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是(　　)A．该共价晶体中含有极性键 B．该共价晶体易气化，可用作制冷材料C．该共价晶体有很高的熔点 D．该共价晶体硬度大，可用作耐磨材料【答案】B【解析】CO2由固态时形成的分子晶体变为共价晶体，其成键情况也发生了变化，但化学键依然为极性共价键，故A正确。CO2共价晶体具有高硬度、高熔点等特点，故C、D选项正确，B项错误。5．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3 550 ℃，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，熔点为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【答案】B【解析】A项中延展性好，不是共价晶体的特征，因为共价晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使共价晶体质硬而脆，A项不正确，B项符合共价晶体的特征，C项应该是离子晶体，D项符合分子晶体的特征。6．下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　)A．共价晶体中可能存在非极性共价键B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体【答案】C【解析】同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确；共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确；SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误；金刚砂晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。7．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是(　　)A．C60和金刚石　　　 B．晶体硅和水晶C．冰和干冰 D．碘和金刚砂【答案】B【解析】氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。8．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　)①SiO2和SO3　 ②晶体硼和HCl　 ③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　 ⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤【答案】C【解析】属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成的，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。9．氮氧化铝(AlON)属共价晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(　　)A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同【答案】D【解析】AlON与石英(SiO2)均为共价晶体，所含化学键均为共价键；Al2O3是离子晶体，晶体中含有离子键。10．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(　　)①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大A．①② B．③④ C．①③ D．②④【答案】D【解析】共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔、沸点越高，硬度越大。11．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( ) A．1 mol SiO2晶体中Si-O键为 B．二氧化硅晶体的分子式是SiO2C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子【答案】C 【解析】A项，每个Si原子形成四个共价键，则1 mol SiO2晶体中含4 mol Si-O键，故A错误；B项，由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，则Si、O原子个数比为1：2，不存在分子，故B错误；C项，在晶体中硅原子周围有4对共用电子对，氧原子有2对共用电子对，而氧原子最外层就是6个电子，这样两种原子都满足8电子结构，故C正确；D项，由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，故D错误。故选C。12．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中最硬的共价晶体。下列叙述错误的是(　　)A．WX4是天然气的主要成分 B．固体X2Y是分子晶体C．ZW是共价晶体 D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”【答案】D【解析】经分析X为H，Y为O，Z为Si，W为C，则WX4为CH4，是天然气的主要成分，A项正确；X2Y为H2O，固态时为分子晶体，B项正确；ZW为SiC，为共价晶体，C项正确；ZY2为SiO2，Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，D项错误。13．金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置(　　)A．12，大立方体的12条棱的中点 B．8，大立方体的8个顶角C．6，大立方体的6个面的中心 D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心【答案】A【解析】与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如图所示：14．根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是( )A．氮化碳属于共价晶体B．氮化碳的化学式为C3N4C．该晶体中的熔点比金刚石的熔点低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【答案】C 【解析】A项，晶体硬度超过金刚石，同时网状结构这些特点确定该物质为共价晶体，A项正确；B项，晶体中每个C与4个N相连而一个N被3个碳原子共用则每个碳原子均摊的氮原子个数为，则化学式为C3N4，B项正确；C项，晶体均为共价晶体，rNW-；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是 (　　)A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物B．由于W、Z、M元素的简单氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂【答案】D【解析】Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，则Y是Si。X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X+与M2-具有相同的电子层结构，离子半径：Z2->W-，所以X是Na，Z是S，W是Cl，M是O。O与Na还可以形成Na2O2，A错误；W、Z、M元素的简单氢化物分别是HCl、H2S、H2O，因为水分子间存在氢键，所以三者中H2O沸点最高，B错误；Si是共价晶体，S和Cl2是分子晶体，C错误；臭氧和氯气都可以作为水处理中的消毒剂，D正确。16．高压下氮气聚合生成高聚氮，其晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合并向空间伸展构成立体网状结构。已知晶体中N—N键的键能为160 kJ/mol，而N≡N键的键能为942 kJ/mol。则下列说法不正确的是 (　　)A．键能越大说明化学键越牢固，所构成的物质越稳定B．高聚氮晶体属于共价晶体C．该晶体中氮原子数目与氮氮键数目之比为2∶3D．由高聚氮生成1 mol N2会放出702 kJ能量【答案】D【解析】键能越大说明化学键越牢固，所构成的物质越稳定，A正确；高聚氮晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合并向空间伸展构成立体网状结构，属于共价晶体，B正确；晶体中每个氮原子都通过三个单键与三个氮原子结合，每两个氮原子形成一个氮氮键，则每个氮原子平均形成1.5个氮氮键，氮原子数目与氮氮键数目之比为2∶3，C正确；由高聚氮生成1 mol N2的过程中断开了3 mol N—N键，同时生成了1 mol N≡N键，则放出的能量为1 mol×942 kJ/mol-3 mol×160 kJ/mol=462 kJ，D错误。17．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高B．C位于Si构成的正四面体空隙中C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apmD．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6【答案】B 【解析】A项，金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，SiC属于共价晶体，C-Si键长长于C-C键，故熔点比金刚石低，故A错误；B项，距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4，且四个Si原子构成正四面体结构，所以C位于Si构成的四面体空隙中，故B正确；C项，C-Si键的长度为晶胞体对角线长度的，设晶胞棱长为x，则，所以x=，故C错误；D项，以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象，每个C原子周围最近且等距的C原子位于面心，由于顶点碳原子为8个晶胞共有，则C原子周围等距且最近的C原子数为12，故D错误；故选B。18．氮化铝(AlN)是一种重要的功能材料，如下流程图所示，以三乙基铝[(C2H5)3Al]和氨为原料，采用溶胶—凝胶法可合成AlN。请回答下列问题：(1)基态N原子的电子排布式为________，H、C、N三种元素的电负性由大到小的顺序为________。(2)在C2H6分子中，存在下列作用中的________(填序号)。①σ键　②π键　③极性键　④非极性键(3)AlN的晶体结构与金刚石类似，AlN晶体中Al—N—Al键角为________；AlN晶胞中含有________个Al原子；若AlN的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则AlN晶胞的边长为________cm。【答案】(1)1s22s22p3　N＞C＞H　(2)①③④　(3)109°28′　4　eq \r(3,\f(164,ρNA))【解析】(2)在C2H6分子中，存在下列作用：σ键(C—C、C—H键)、极性键(C—H键)、非极性键(C—C键)。(3)AlN的晶体结构与金刚石类似，金刚石是正四面体结构，则AlN晶体中Al—N—Al键角为109°28′；金刚石结构中含有8个碳原子，而AlN晶体是Al、N交替，则存在4个Al和4个N，1个AlN晶胞中存在4个AlN；设AlN晶胞边长为a cm，AlN的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则有ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(4M,a3NA)＝eq \f(4×41,a3NA)，a＝eq \r(3,\f(4×41,ρNA))＝eq \r(3,\f(164,ρNA))。19．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体，理由是____________________________。(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由________个B原子组成，键角为________。【答案】(1)共价　晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为共价晶体，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为共价晶体(2)12　60°【解析】晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间，而金刚石和晶体Si均为共价晶体，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为共价晶体。每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到eq \f(1,5)，每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样的三角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有eq \f(1,5)×3×20＝12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角为60°。20．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________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________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________(用含a、b的式子表示)。(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。【答案】(1)sp3　4　eq \f(160,a3b) mol－1　(2)4　4　sp3　eq \f(100,a3·NA)【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·mol－1,NA) g，体积为a3 cm3，因此晶体密度：b g·cm－3＝eq \f(160 g·mol－1,NA·a3cm3)，故NA＝eq \f(160,a3b) mol－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。21．共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，因其具有高熔、沸点，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。(1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含　　个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为　　　元环，每个最小环独立含有　　　　个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为　　　　。 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题：①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是　　　　　　　(均用化学式表示)。 ②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了　　　个碳原子，其中的键角是　　　　。 ③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有　　　　个C—Si键。 ④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为　　　　；若金刚砂的密度为ρ g·cm-3，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为　　　　pm(用代数式表示即可)。【答案】(1)8　6　12　2NA(2)①Si