高中化学第二节 分子晶体与共价晶体课后练习题

这是一份高中化学第二节 分子晶体与共价晶体课后练习题，共7页。试卷主要包含了晶体类型的判断等内容，欢迎下载使用。
题组1.晶体类型的判断
1.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是( )
A.共价晶体硬度通常比分子晶体大
B.共价晶体的熔点较高
C.有些分子晶体的水溶液能导电
D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体
2.下列晶体中,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成共价键三维骨架结构的是( )
A.C60B.冰
C.金刚石D.水晶
3.氮化硅是一种新合成的超硬、耐磨、耐高温的材料。下列对氮化硅的叙述正确的是( )
A.氮化硅是分子晶体
B.氮化硅是共价晶体
C.氮化硅的分子式为Si3N4
D.氮化硅的化学式为Si4N3
4.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.①②③B.④⑤⑥
C.③④⑥D.①③⑤
题组2.晶体的结构与性质
5.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是共价晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A.①②B.②③
C.①④D.③④
6.在金刚石的晶体结构中含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上的碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角分别是( )
A.6、120°B.5、108°
C.4、109°28'D.6、109°28'
7.下列各组物质的熔点按由高到低的顺序排列,其中熔点高低均与键能大小有关的是( )
A.钠、干冰B.金刚石、晶体硅
C.碘化氢、溴化氢D.二氧化硅、二氧化硫
8.科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物,该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似,晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是( )
A.该晶体是共价晶体
B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2
C.该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2
D.该晶体中最小的环由12个原子构成
9.一种新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高温热交换器。关于B4C的推断正确的是( )
A.B4C分子是由4个硼原子和1个碳原子构成的
B.B4C是一种共价晶体
C.B4C是一种分子晶体
D.B4C晶体中存在离子键
10.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相似,其中C原子的杂化方式为 ,粒子间存在的作用力是 。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原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成上述π键,而Si、O原子间不能形成上述π键: ,SiO2属于 晶体,CO2属于 晶体,所以熔点:CO2 (填“”)SiO2。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成粒子分别是 ,熔化时克服的粒子间的作用力分别是 。
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11.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C3N4
C.该晶体的熔点比金刚石的熔点低
D.每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连
12.(2021·辽宁选考)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是( )
A.11BN和10BN的性质无差异
B.该晶体具有良好的导电性
C.该晶胞中含有14个B原子、4个N原子
D.N原子周围等距且最近的N原子数为12
13.半导体材料砷化硼(BAs)的晶胞结构如图所示,可看作是金刚石晶胞内部的C原子被As原子代替、顶点和面心的C原子被B原子代替。下列说法不正确的是( )
A.基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3
B.砷化硼(BAs)晶体属于分子晶体
C.1 ml BAs晶体中含有4 ml B—As键
D.与同一个B原子相连的As原子构成的空间结构为正四面体形
14.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 ml 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、金刚石的熔点比较高的是 (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)。
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15.回答下列问题:
(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似,是新型的非金属高温陶瓷材料,它们的硬度大、熔点高,化学性质稳定。
①氮化硅的硬度 (填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是 。
②已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式:
。
(2)第ⅢA族、第ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与单晶硅相似。
①在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 ,GaN属于 晶体。
②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为 。
答案：
1.D 解析由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体比分子晶体的熔点高、硬度大;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl;干冰(固态CO2)是分子晶体,D错误。
2.C 解析C60和冰都是分子晶体,A、B两项均不符合题意;金刚石和水晶都是共价晶体,在金刚石中,每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构,C项符合题意;在水晶中,每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构,但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连,D项不符合题意。
3.B 解析从构成元素上看,氮化硅应该是共价化合物,共价化合物形成的晶体有两种可能——分子晶体和共价晶体,再由超硬、耐磨、耐高温等特点考虑,其应该属于共价晶体,不存在分子式。从两种元素的常见价态看,氮化硅的化学式应为Si3N4。
4.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,稀有气体为单原子分子,分子间不存在化学键。
5.B 解析Al2O3是两性氧化物,属于物质的分类,与晶体类型无关,①错误;硬度很大、熔点为2045℃,都是共价晶体的物理性质,②③正确;红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式,与晶体类型无关,④错误,故选B。
6.D 解析金刚石中最小的碳环含有6个碳原子,两个C—C键间的夹角是109°28'。
7.B 解析干冰为分子晶体,熔点较低,是因为分子间作用力弱,而不是因为键能小,A错误;晶体硅、金刚石都为共价晶体,原子半径CHBr,C错误;二氧化硫形成的是分子晶体,其熔点低是由于分子间作用力弱,不是由键能引起的,D错误。
8.C 解析该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,形成一种无限伸展的空间网状结构,则该化合物晶体中不存在分子,属于共价晶体,A项正确;晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合,所以碳、氧原子个数比为1∶2,B项正确;该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键,所以C原子数与C—O键数之比为1∶4,C项错误;该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成,D项正确。
9.B 解析B4C由非金属元素组成,可用于制作切削工具和高温热交换器,说明熔点高,应为共价晶体,不存在单个分子,构成微粒为原子,碳、硼原子之间以共价键结合。
10.答案(1)sp3杂化 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,不能形成上述稳定的π键 共价 分子 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,构成粒子为原子,熔化时破坏共价键;CO2为分子晶体,由分子构成,CO2分子间以分子间作用力结合。
11.C 解析晶体硬度超过金刚石,同时具有网状结构,这些特点确定该物质为共价晶体,A项正确;晶体中每个C与4个N相连,而1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×4=,则化学式为C3N4,B项正确;晶体均为共价晶体,rNGaP>GaAs
解析(1)①氮化硅和氮化碳均为共价晶体,氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长,键能小,所以氮化硅硬度比氮化碳小;②由题意知氮化硅晶体中每个Si原子连接4个N原子,每个N原子连接3个Si原子,Si和N原子均达到8电子稳定结构,其化学式为Si3N4。
(2)①GaN与单晶硅结构相似,所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键,每个N原子与4个Ga原子形成共价键,与同一个Ga原子相连的N原子构成正四面体形结构,GaN与晶体硅结构相似,属于共价晶体;②原子半径越小,共价键越强,共价晶体的熔点越高,则三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为GaN>GaP>GaAs。