化学选择性必修2第三单元 共价键 共价晶体同步训练题

专题3第3单元共价键 共价晶体同步练习

2022——2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．下列说法中正确的有

①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关

②离子键是阴、阳离子间的相互吸引作用

③分子晶体的熔点一定比金属晶体低

④共价键的强弱决定分子晶体熔、沸点的高低

⑤共价晶体中一定含有共价键

⑥含有离子的晶体一定是离子晶体

⑦硬度由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅

⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为8

A．2个 B．3个 C．4个 D．5个

2．下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是

A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连

B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)

C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子

D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)

3．已知晶体很可能具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合。于晶体的说法中，正确的是

A．晶体是分子晶体

B．晶体中，C-N键的键长比金刚石中的C-C键的键长要长

C．晶体中，C-N键的键长比金刚石中的C-C键的键长要短

D．晶体中微粒间通过离子键结合

4．下列说法正确的是

A．若把H2S分子写成H3S分子，违背了共价键的方向性

B．s轨道和p轨道重叠可以形成π键

C．共价键都具有方向性

D．C2H4与Cl2的加成反应C2H4只涉及π键断裂

5．TiO2可用于油漆、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤等行业，也可用于制作电焊条、提炼钛和制造钛白粉。钛白粉(纳米级)广泛应用于功能陶瓷、催化剂、化妆品和光敏材料等白色无机颜料。一种TiO2的晶胞结构如图所示，其中与每个氧原子直接相连的钛原子数目为

A．4 B．12 C．3 D．6

6．下列物质中含有相同的化学键类型的是

A．KCl、HCl、、NaOH B．HBr、、、

C．、、HCl、 D．、、、

7．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可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是

A．晶体的熔点高于晶体的熔点

B．固态是分子晶体

C．ZW是共价晶体，其硬度比Z晶体的大

D．Z、W是同一主族的元素，Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体

8．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，下图为其晶胞。下列有关说法正确的是

A．磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键

B．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体

C．磷化硼晶体的熔点很低

D．磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：2

9．有一种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，下列说法错误的是

A．该物质的化学式为TiN B．Ti与Ti的最近距离是

C．Ti的配位数为6 D．与N距离相等且最近的N有12个

10．下列叙述不正确的是

A．离子化合物中可能含有共价键

B．共价化合物中不可能含有离子键

C．所有物质中均存在化学键

D．由N、H、O三种元素形成的化合物中可能含离子键

11．下列有关键和键的说法正确的是

A．键呈镜面对称，而键呈轴对称

B．键是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的

C．键可绕键轴自由旋转而不影响键的强度

D．一般键比键重叠程度大，形成的共价键强

12．二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

C．晶体中最小环上的原子数为8

D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构

13．分子的结构式为，1个分子内含有

A．4个键 B．2个键、2个键 C．2个键、1个键 D．3个键、1个键

14．已知为吸热反应，，其中键的键能分别为，则键的键能为

A． B． C． D．

二、多选题

15．下列分子中，含有σ键而不含有π键的是

A．CH3CH3 B．N2 C．C2H2 D．Cl2

三、计算题

16．研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，α=β=γ=90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度ρ=___________g·cm−3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。

17．(1)具有反萤石结构，晶胞如图所示.已知晶胞参数为，阿伏加德罗常数的值为____________，则的密度为____________(列出计算式).

(2)晶体的晶胞如图所示.晶胞边长为，相对分子质量为、阿伏加德罗常数的值为，其晶体密度的计算表达式为_____________；晶胞中位于所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为____________.

(3)金属晶体中的原子堆积方式如图所示，六棱柱底边边长为，高为，阿伏加德罗常数的值为，的密度为_____________(列出计算式).

四、结构与性质

18．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1molSi原子的晶体硅中键的数目为_______。

(2)金刚砂()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_______个键。

④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在中，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，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)。

19．如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。

请回答下列问题：

(1)金刚石属于___________晶体，其中每个碳原子与___________个碳原子距离最近且相等；干冰属于___________晶体，每个分子与___________个分子紧邻。

(2)这些晶体中，微粒之间以共价键结合而形成的是___________。

(3)冰、金刚石、MgO、干冰四种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。

(4)NaCl晶胞与MgO晶胞结构相同，NaCl晶体的熔点___________(填“大于”或“小于”)MgO晶体的熔点，原因是___________。

(5)每个铜晶胞中实际占有___________个铜原子，晶体中的半径与的半径关系为___________。

五、元素或物质推断题

20．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、组成蛋白质的重要元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上都填充了电子且有2个未成对电子；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。

(1)分子中存在的σ键和π键个数之比为_______。

(2)X的第一电离能比Y的_______(填“大”或“小”)。

(3)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式：_______。

(4)W的基态原子的价层电子排布式为_______。

21．有三种物质、、在常温下三者分别为气体、固体和液体。元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，且火焰呈黄色，并生成淡黄色固体；元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同。则：

(1)元素A、B、C、D的名称分别为_______、_______、_______、_______。

(2)分子中含有的化学键类型为_______(填“极性键”或“非极性键”)。

(3)D的负一价阴离子的核外电子排布式为____，属于___(填“离子”或“共价”)化合物。

参考答案：

1．B

【详解】①金属晶体的导电性、导热性均与自由电子有关，故正确；

②离子键是阴、阳离子间的静电作用力，包括吸引力和排斥力，故错误；

③分子晶体的熔点不一定比金属晶体低，如汞在常温下为液体，碘是分子晶体，常温下为固体，故错误；

④分子晶体熔、沸点的高低由分子间作用力决定，故错误；

⑤共价晶体是原子通过共价键结合而成，所以共价晶体含有共价键，故正确；

⑥金属晶体由金属阳离子和电子构成，所以含有离子的晶体不一定是离子晶体，可能是金属晶体，故错误；

⑦金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体，键能越大，硬度越大，原子半径：C＞Si，键长：C-C＞C-Si＞Si-Si，键能：C-C＞C-Si＞Si-Si，故硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故正确；

⑧NaCl晶体中，阴离子周围紧邻的阳离子数为6，故正确；

综上所述，共4个正确；

故选C。

2．C

【详解】A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与4个O原子直接相连，A错误；

B．SiO2属于共价晶体，不存在SiO2分子，B错误；

C．金刚石的网状结构中，每个碳原子与周围的4个成键碳原子共同组成正四面体结构，每个碳原子都是SP3杂化，键角109°28′，由共价键形成的最小环上有6个碳原子，C正确；

D．金刚石中每个C原子与另外四个C原子形成4个C-C键，每个C-C键为两个C原子共享，因此属于每个C原子的成键数目是，1mol金刚石中含有个C原子，故含有个C-C键，D错误；

故选C。

3．C

【详解】A．根据“C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度”可知C3N4晶体与金刚石结构类似，原子间通过共价键形成共价晶体，故A错误；

B．氮原子的半径比碳原子的半径小，所以C－N键的键长比C－C键的键长短，故B错误；

C．氮原子的半径比碳原子的半径小，所以C－N键的键长比C－C键的键长短，故C正确；

D．C3N4晶体中，原子间通过共价键相结合，故D错误；

故选C。

4．D

【详解】A．硫原子最外层只有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，其氢化物只能是H2S，写成H3S分子，违背了共价键的饱和性，故A错误；

B．s轨道和p轨道只能头碰头重叠，只能形成σ键，故B错误；

C．s轨道和s轨道形成的σ键没有方向性，因s电子云为球形，故H2分子中的H-H无方向性，故C错误；

D．C2H4与Cl2的加成反应只有C2H4中π键断裂其他σ键不断裂，故D正确；

答案选D

5．C

【详解】的晶胞结构中黑球的个数是，白球的个数为，而化学式为，所以白球是氧原子，每个氧原子直接相连的钛原子数目为3个，故答案选C。

6．B

【详解】A．KCl只有离子键，HCl、都只有共价键，NaOH有离子键和极性共价键，故A不符合题意；

B．HBr、、、都只有极性共价键，故B符合题意；

C．、HCl、都只有共价键，只有离子键，故C不符合题意；

D．含有离子键和非极性共价键，、、含有共价键，故D不符合题意。

综上所述，答案为B。

7．D

【分析】氢原子的核外只有一个电子，X为H元素；地壳中含量前两位的元素是氧、硅，故Y和Z分别是O和Si，金刚石是自然界中硬度最大的物质，W为C元素。

【详解】A．晶体是冰，含氢键，熔点高于，A正确；

B．固态是，构成微粒为分子，属于分子晶体，B正确；

C．的结构与金刚石相似，为共价晶体，碳的原子半径小于硅，的硬度比晶体硅的大，C正确；

D．、是分子晶体，则Si、C与元素O形成的晶体不一定是共价晶体，D错误；

故选D。

8．A

【详解】A．由图象可知，该晶体中每个原子均形成4个共价键，A正确；

B．白球位于晶胞内，共有4个，而灰球位于顶点和面心，根据均摊法，个数为，B、P个数比为1：1，化学式为BP，由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，可知它属于共价晶体，B错误；

C．BP属于共价晶体，熔点高，C错误；

D．磷化硼的化学式为BP，故磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：1，D错误；

故选A。

9．B

【详解】A．该晶胞中，Ti（黑球）的个数为1+12=4，N（白球）的个数为8+6=4，则Ti和N的个数比为1:1，该物质的化学式为TiN，A正确；

B．该晶胞中N、Ti之间的最近距离为a pm，则Ti与Ti的最近距离是a pm，B错误；

C．如图所示，与Ti距离相等且最近的N有6个，则Ti的配位数为6，C正确；

D．与N距离相等且最近的N有12个，D正确；

故选B。

10．C

【详解】A．离子化合物中一定含离子键，可能含有共价键，A正确；

B．共价化合物中只含共价键，不可能含离子键，B正确；

C．稀有气体单质是单原子分子，其中不含化学键，C错误；

D．由N、H、O三种元素形成的化合物中可能含离子键，如，D正确；

故选C。

11．C

【详解】A．键是两个原子轨道“头碰头”重叠形成的，可绕键轴自由旋转，呈轴对称，而键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成的，重叠程度小，呈镜面对称，故A错误；

B．键是由两个p轨道“肩并肩”重叠形成的，故B错误；

C．键呈轴对称，可绕键轴自由旋转而不影响键的强度，故C正确；

D．一般键比键重叠程度小，不如键稳定，故D错误。

故选C。

12．C

【详解】A．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，A正确；

B．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，B正确；

C．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，C错误；

D．晶体中每个硅原子形成四对共用电子对，每个氧原子形成两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构，D正确；

故答案选C。

13．D

【详解】从分子的结构式可知，该分子中含有2个单键和1个双键，则1个分子内含有3个键、1个键，故选D。

14．B

【详解】反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，由题意可知，所以。

15．AD

【详解】A．CH3CH3只含C-C和C-H单键，则含有σ键而不含π键，故A选；

B．N2中含N≡N键，含有σ键、π键，故B不选；

C．C2H2含C-H单键和C≡C三键，含有σ键、π键，故C不选；

D．只含Cl-Cl单键，含有σ键而不含π键，故D选；

故选：AD。

16．

【详解】在氨硼烷的2×2×2的超晶胞结构中，共有16个氨硼烷分子，晶胞的长、宽、高分别为2a pm、2b pm. 2c pm，若将其平均分为8份可以得到8个小长方体，则平均每个小长方体中占有2个氨硼烷分子，小长方体的长、宽、高分别为a pm、b pm、c pm ，则小长方体的质量为，小长方体的体积为abc×10-30 cm-3，因此，氨硼烷晶体的密度ρ= 。

17．                        

【详解】(1)根据均摊法，一个晶胞中含有的个数为8，含的个数为，一个晶胞中含有4个，故的密度为，故填 ；

(2)晶胞边长为，则晶胞的体积；由晶胞结构可知，12个处于晶胞的棱上，1个处于晶胞内部，处于晶胞的8个顶角和6个面上，则每个晶胞中含有个数为，含有个数为.的相对分子质量为，阿伏加德罗常数的值为，则晶体的密度为；晶胞中位于所形成的正八面体的内部，则该正八面体的边长为，故填、 、；

(3)由晶胞图知，一个晶胞中含有的原子数为，晶胞的体积，一个晶胞的质量为，则密度为，故填。

18．(1)     8     6         

(2)          4     109°28′     1     12    

【详解】（1）晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为，根据结构分析，可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用，因此每个最小环独立含有Si原子的数目为，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个键，即含1molSi原子的晶体硅中键的数目为。

（2）①共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是。

②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28′。

③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个键，1个键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有键的个数为。

④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原子数目为12；1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，若金刚砂的密度为，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一，1个晶胞的体积为，因此最近的碳、硅原子之间的距离为。

19．     共价     4     分子     12     金刚石晶体     金刚石冰＞干冰     小于     MgO晶体中离子所带的电荷数大于NaCl晶体中离子所带的电荷数，且、     4    

【详解】(1)金刚石晶体中，每个碳原子与相邻的4个碳原子结合，形成正四面体；干冰晶体中，每个分子在三维空间里与12个分子紧邻；

(2)只有共价晶体的微粒之间才是以共价键结合的；

(3)在题给晶体中，金刚石是共价晶体，熔点最高；为离子晶体，离子晶体的熔点一般低于共价晶体的熔点，高于分子晶体的熔点；冰、干冰均为分子晶体，但冰中水分子之间存在氢键，故冰的熔点高于干冰的熔点；

(5)可用“均摊法”分析，1个铜晶胞中实际占有的铜原子数为，氯化钙的晶体中，与的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，则。

20．     1:2     小         

【分析】X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6，则其质子数=12-6=6，故X为碳元素；Y为氮元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上都填充了电子，且有2个未成对电子，则Z原子核外电子排布式为，故Z为硫元素；W为铁元素。

【详解】根据以上分析，X、Y、Z、W分别是C、N、S、Fe，

(1)中有，其中含有1个σ键、2个π键，则σ键和π键个数之比为1:2，故答案为：1:2；

(2)同一周期内元素的第一电离能有增大的趋势，C的第一电离能比N的小，故答案为：小；

(3)C与浓在加热条件下反应生成、和，反应的化学方程式为；

(4)铁的原子序数为26，其基态原子的价层电子排布式为，故答案为：。

21．     碳     钠     氧     氯     极性键          离子

【分析】B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，且火焰呈黄色，并生成淡黄色固体 ，则淡黄色固体为Na2O2，元素B为Na，元素C为O。由元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同知，元素D为Cl。由元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等可知，A为第ⅣA族元素或H，又由于常温下是气体，是液体，所以是，是，即元素A是C（碳）。

【详解】(1)由分析可知，元素A、B、C、D的名称分别为碳、钠、氧、氯，故答案为：碳；钠；氧；氯；

(2)是，分子中含有的化学键类型为极性键，故答案为：极性键；

(3)D的负一价阴离子为Cl-，核外电子排布式为，为Na2O2，属于离子化合物，故答案为：；离子；