化学人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体巩固练习

这是一份化学人教版 (2019)第二节 分子晶体与共价晶体巩固练习，共9页。
第二节分子晶体与共价晶体课时2　共价晶体【基础巩固】1.(2022·广东东莞)二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示。关于二氧化硅晶体的下列说法中，正确的是              (　　)A.1 mol SiO2晶体中Si—O为2 molB.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.晶体中最小环上的原子数为8解析：由二氧化硅晶体结构图可知，1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O，1 mol SiO2含有1 mol 硅原子，故1 mol SiO2晶体中含有的Si—O为4 mol，A项错误；每个硅原子周围连有4个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，Si、O原子个数比为1∶2，化学式为SiO2，SiO2不是分子式，因为共价晶体不存在分子，B项错误；在SiO2晶体中，硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构，C项正确；由结构图可以看出，晶体中最小环上的原子数为12，其中包括6个硅原子和6个氧原子，D项错误。答案：C　2.(2022·广东汕尾)碳化硅(SiC)俗称金刚砂，与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是              (　　)A.SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化B.距离硅原子最近的硅原子数为12C.金刚石的熔点低于2 700 ℃D.若晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为 g·cm-3解析：SiC晶体中碳原子周围有4个硅原子，而硅原子周围有4个碳原子，均采用sp3杂化，A项正确；在SiC中距离硅原子最近的硅原子数为与距离碳原子最近的碳原子数是一样的，而距离碳原子最近的碳原子数和干冰中二氧化碳的配位数是一样的，所以是12个，B项正确；共价键的键长越短，键能越大，熔沸点越高，C—C键长比Si—Si键长短，金刚石的熔点高于2 700 ℃，C项错误；碳原子位于晶胞的顶点和面心，个数为4，硅原子位于体内，个数为4，若晶胞参数为apm，则该晶体的密度为= g·cm-3，D项正确。答案：C3.(2022·广东汕尾)已知C3N4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，下列关于该晶体说法正确的是              (　　)A.C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子，而每个N原子连接3个C原子B.C3N4晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长要长C.C3N4晶体是分子晶体D.C3N4晶体中粒子间通过离子键结合解析：该晶体中原子间均以单键结合，且每个原子都达到8电子稳定结构，所以每个C原子能形成4个共价键连接4个N原子，每个N原子能形成3个共价键连接3个C原子， A项正确；原子半径越大，原子间的键长越长，原子半径r(C)>r(N)，所以C3N4晶体中C—N键长比金刚石中C—C要短，B项错误；C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，说明该物质是共价晶体，分子晶体熔沸点较低，硬度较小，共价晶体硬度较大，C项错误；离子晶体粒子之间通过离子键结合，共价晶体粒子间通过共价键结合，该晶体是共价晶体，所以粒子间通过共价键结合，D项错误。答案：A　4.(2022·广东揭阳)SiS2的无限长链状结构截取部分如图所示。下列说法错误的是 (　　)A.92 g SiS2中含有4 mol共价键B.SiS2为共价晶体C.SiS2的熔、沸点比CS2高D.SiS2水解产生H2S解析：由无限长链状结构截图可知，SiS2中每个硅原子与4个硫原子形成4个硅硫键，则92 g SiS2中含有共价键的物质的量为×4=4 mol，A项正确；SiS2的空间结构不是空间网状结构，则SiS2不是共价晶体，是分子晶体，B项错误；SiS2与CS2为结构相似的分子晶体，SiS2的相对分子质量大于CS2的，分子间作用力大于CS2的，熔、沸点比CS2高， C项正确；SiS2能与水发生水解反应生成H2SiO3和H2S，D项正确。答案：B5.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金刚石和白磷　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和单质碘A.①②③   B.④⑤⑥C.③④⑥   D.①③⑤解析：属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘，属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体单原子分子构成的，晶体中不存在化学键。答案：C6.X元素的原子是核外电子数最少的原子，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。下列叙述中错误的是              (　　)A.WX4是沼气的主要成分B.固态X2Y是分子晶体C.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”D.ZW是共价晶体解析：根据题干文字的描述来分析，可推知：X是氢元素，Y是氧元素，Z是硅元素，W是碳元素。则WX4代表甲烷，X2Y代表水，ZW代表碳化硅，ZY2代表二氧化硅，由此可知，A、B、D项均正确，水玻璃是Na2SiO3的水溶液，C项错误。答案：C7.现有以下8种晶体：A.干冰B.CS2C.金刚石D.SiCE.晶体硅F.水晶G.冰(1)属于分子晶体，且分子的空间结构为直线形的是　　　[用晶体编号填空，(2)(3)同]。  (2)通过非极性共价键形成的共价晶体是　　　。  (3)直接由原子构成的晶体是　　　　。  (4)受热熔化时，化学键发生变化的是　　　　　　　(用晶体编号填空)；干冰的熔点比冰的熔点低得多，原因是　  　。   解析：(1)A、B、G属于分子晶体，其中CO2、CS2为直线形分子，H2O为V形分子。(2)由非极性共价键形成的共价晶体应为单质，有金刚石和晶体硅。(3)题中直接由原子构成的晶体为共价晶体。(4)受热熔化时，分子晶体只是破坏分子间作用力，而不会破坏分子内的化学键；共价晶体要破坏其中的共价键。干冰和冰均为分子晶体，但是冰中水分子间存在氢键，使熔点升高。答案：(1)AB　(2)CE　(3)CDEF(4)CDEF　干冰中CO2分子之间只存在范德华力，冰中H2O分子之间存在范德华力和氢键，且氢键的强度比范德华力大8.(2022·广东深圳)常见晶体的结构分析。(1)金刚石晶体。金刚石晶胞①在晶体中每个碳原子以共价单键与相邻的　　　个碳原子相结合，成为　　　构型。 ②晶体中C—C—C夹角为　　　，碳原子采取了　　　　杂化。 ③最小环上有　　　个碳原子。 ④晶体中碳原子个数与C—C键数之比为　　　。 ⑤在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为　　。 (2)二氧化硅晶体。①每个硅原子与相邻的四个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。晶体中Si原子与O原子个数比为　　　。 ②每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与　　　个Si原子成键，1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为　　　　。 解析：(1)①在金刚石晶体中每个碳原子以共价单键与相邻的4个碳原子相结合，为sp3杂化，无孤电子对，成为正四面体构型；②在金刚石晶体里，每个碳原子以四个共价键对称地与相邻的4个碳原子结合，碳原子采取sp3杂化方式形成共价键，所以碳原子与其周围的4个碳原子形成正四面体结构，所以夹角是109°28'；③金刚石是共价晶体，在共价晶体里，原子间以共价键相互结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个C原子；④最小的环是立体六元环，每个C原子周围有4条共价键，而每2个碳原子形成1个共价键，则金刚石晶体中C原子数与C—C键数之比为1︰2；⑤碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可知该晶胞中实际含有的碳原子数为8×+6×+4=8。(2)①晶体中每个Si原子连接4个O原子，每个O原子连接2个Si原子，所以SiO2晶体中Si原子与O原子的个数比为1︰2；②每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，每个Si原子与4个氧原子形成4个Si—O，1 mol SiO2晶体中含Si—O数目为4NA。答案：(1) ①4　正四面体　②109°28'　sp3　③6　④1∶2　⑤8(2) ①1∶2　②2　4NA【拓展提高】9.二氧化硅有晶体和无定形体两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图所示。下列有关说法中正确的是              (　　)①方英石晶体中存在着SiO4结构单元②1 mol Si形成4 mol Si—O③图示结构单元中实际占有18个硅原子④方英石晶体中，Si—O之间的夹角为90°A.①② B.①③ C.②③ D.②④解析：由方英石结构示意图知方英石晶体中存在着SiO4结构单元，①正确；1 mol Si形成4 mol Si—O，②正确；题图所示的结构单元实际占有的硅原子数:8×+6×+4=8，③错误；方英石晶体中存在着SiO4结构单元，说明Si—O之间的夹角为109°28'，④错误。故选A项。答案：A10.下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是 (　　)A.金刚石的熔点、沸点高于晶体硅的熔点、沸点，因为C—C的键能大于Si—Si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共价键三维骨架结构C.稀有气体的晶体属于共价晶体，因为其构成粒子是原子，不存在分子间作用力D.空间结构为正四面体结构的分子中，化学键的键角不一定是109°28'，有可能为60°解析：稀有气体的晶体属于分子晶体，存在分子间作用力，不存在共价键，C项符合题意。答案：C11.(2022·广东湛江)晶体硼的结构单元如图所示，每个面均是等边三角形。下列说法错误的是              (　　)A.每个结构单元含有25个B—BB.每个结构单元含有12个B原子C.每个结构单元含有20个等边三角形D.若有10个原子为10B(其余为11B)，则该结构单元有3种结构类型解析：由图可知，每个结构单元含有30个B—B，A项错误；由图可知，每个结构单元含有12个B原子，B项正确；由图可知，每个结构单元含有20个等边三角形(上下各5个，中间10个)，C项正确；每个结构单元共有12个B原子，若有10个原子为10B，则2个为11B，相当于全部是10B的基础上有2个被11B取代，由题意可知，每个结构单元为1个正20面体，符合条件的结构有3种(如图)，分别为2个11B处于(1，2)，(1，3)，(1，4)处，D项正确。答案：A　12.硅是一种重要的非金属单质，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　　　　　　　　　　　。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si之间的夹角大小约为　　。 (3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出)，并进行必要的标注。(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点：物质SiO2SiCl4SiF4熔点/℃1 710-70.5-90.2简要解释熔点产生差异的原因：②     SiO2和SiCl4： 　； ②SiCl4和 SiF4： 　。 解析：(2)晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体结构，所以Si—Si之间的夹角大小约为109°28'。(3)题图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si中插入一个氧原子，所以只要在每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同，其熔点具有很大的差别，一般共价晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。答案：(1)1s22s22p63s23p2　(2)109°28'(3)如图所示：(4)①SiO2是共价晶体，粒子间作用力为共价键，SiCl4是分子晶体，粒子间作用力为范德华力，故SiO2的熔点高于SiCl4的熔点　②SiCl4和SiF4均为分子晶体，粒子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的熔点高于SiF4的熔点。【挑战创新】13.(1)单质硼有无定形体和晶体两种，参考下表数据：项目金刚石晶体硅晶体硼熔点/K>3 5001 4102 573沸点/K4 8272 6282 823摩氏硬度106.59.5 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构成的正二十面体(如图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，此基本结构单元由　　　个硼原子构成，其中B—B的键角为　　　　。 (2)假设将晶体硼的结构单元中每个顶点均削去，余下部分的结构与C60相同，则C60由　　　个正五边形和　　　　个正六边形构成。 解析：(1)因为晶体硼有很高的熔点、沸点和很大的硬度,可推知其为共价晶体。晶体硼的基本结构单元为正二十面体,每个面均为正三角形,键角为60°,一个三角形有三个顶点,每个顶点为五个三角形共用,每个三角形拥有硼原子3×个,20个三角形拥有硼原子20×3×=12(个),即此结构单元由12个B原子构成。(2)若将晶体硼的结构单元中每个顶点均削去,则削去的顶点变为五边形,原来的正三角形变为正六边形,故余下的结构共有12个正五边形(即原来的12个顶点)和20个正六边形(即原来的20个面)。答案：(1)①共价　晶体硼有很高的熔点、沸点和很大的硬度②12　60°　(2)12　20