高中第二节 分子晶体与共价晶体第二课时习题

这是一份高中第二节 分子晶体与共价晶体第二课时习题，共12页。
A．二氧化碳B．二氧化硫
C．金刚石D．二硫化碳
2．下列事实能说明刚玉(α­Al2O3)是一种共价晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物②硬度很大
③熔点为2045℃④几乎不溶于水
⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③④C．④⑤ D．②⑤
3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体
B．含1mlC的金刚石中C—C键数目是2NA，1mlSiO2晶体中Si—O键数目是4NA
C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂
D.SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式
4．二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．1mlSiO2晶体中Si—O键为2ml
B．二氧化硅晶体的分子式是SiO2
C．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
5．具有下列原子序数的各组元素，能组成化学式为AB2型化合物，并且该化合物在固态时为共价晶体的是( )
A．6和8 B．20和17C．14和6 D．14和8
6．我国实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体，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CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合
C．CO2的共价晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D.在一定条件下，CO2的共价晶体转化为分子晶体是物理变化
7.
磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元。下列有关说法正确的是( )
A．磷化硼的化学式为B2P
B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体属于共价晶体
D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
8．氮化碳部分结构如图所示，其中β­氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是( )
A．β­氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定
B．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
C．β­氮化碳的化学式为C3N4其中氮显－3价，碳显＋4价
D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键结合形成的空间网状结构
9．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—B键
B．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
10．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键的键长比金刚石中C—C键的键长要长
C．C3N4晶体是分子晶体
D．C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
11．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2700℃，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12
C．金刚石的熔点低于2700℃
D．若晶胞参数为apm，则该晶体的密度为eq \f(160,6.02×10－7a3)g·cm－3
12．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与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用相同的是( )
A．C60和金刚石B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰D．碘和SiC
13．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法，正确的是( )
A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电
B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
C．两种晶体均为分子晶体
D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意
1.
如图所示的是某共价晶体A空间结构的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是每个A—A键中插入一个B原子，则C物质的化学式为( )
A.AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
2．国外有人用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射N2，此时碳氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬，其原因可能是( )
A．碳、氮原子构成网状结构的晶体
B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更长
C．氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多
D．碳、氮的单质化学性质均不活泼
二、非选择题
3．UO2的晶胞结构如图所示：
晶胞中U原子位于面心和顶点，氧原子填充在U原子堆积形成的空隙中，在该空隙中氧原子堆积形成的立体的空间结构为________(填“立方体”“四面体”或“八面体”)。
4．按要求填空。
(1)金刚石晶体中1个碳连接________个C原子，C原子杂化类型为________，形成的六元环最多________个原子共面，12g金刚石中含有________mlC—C键。
(2)SiO2晶体中1个Si原子连接________个O原子，Si杂化类型为________，Si与O个数比为________，60gSiO2晶体中含有________mlSi—O键。
5．二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体模型如下图所示。请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
eq \(\s\up7(),\s\d5(二氧化硅的晶胞结构))
(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子、________个氧原子。
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apm，阿伏加德罗常数为6.02×1023ml－1，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晶体与该硅晶体结构相似，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ρg·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(用代数式表示即可)。
7．四种短周期元素的性质或结构信息如表所示，请回答下列问题。
(1)A原子的最外层电子排布式为______________，D原子核外共有________个电子。
(2)写出C的单质与强碱反应的离子方程式：____________________________。
(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是______________(填化学式)；分子较稳定的是______________(填化学式)。
(4)E、D同主族，均为短周期元素。它们的最高价氧化物晶体中熔点较高的是______________(填化学式)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。
(4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为______________，微粒之间存在的作用力是______________。
(5)晶胞有两个基本要素：
①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置。如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为(1/2，0，1/2)；C为(1/2，1/2，0)。则D原子的坐标参数为________；
②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知Ge单晶的晶胞参数apm，其密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。

1．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．SiO2与干冰的晶体结构相似
B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C．该SiO2超分子纳米管具有分子识别和自组装特征
D．光纤的主要成分是SiO2，具有导电性
2．下列说法正确的有( )
①共价晶体中共价键越强，熔点越高；
②干冰是CO2分子通过氢键和范德华力有规则排列成的分子晶体；
③正四面体结构的分子，键角都是109°28′，其晶体类型可能是共价晶体或分子晶体；
④分子晶体中都含有化学键
⑤含4.8g碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8ml
A．①②③B．①⑤
C．③④⑤D．①②⑤
3．SiS2的无限长链状结构截取部分如图所示。下列说法不正确的是( )
A．92gSiS2中含有4ml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
4.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________。
第2课时 共价晶体
必备知识基础练
1．答案：C
解析：二氧化碳(CO2)是分子晶体，A不符合题意；二氧化硫(SO2)是分子晶体，B不符合题意；金刚石是共价晶体，C符合题意；二硫化碳(CS2)是分子晶体，D不符合题意；故选C。
2．答案：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℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；由于共价晶体中原子间都以共价键相结合形成三维骨架结构，故几乎不溶于水，④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，⑤错误，正确的组合是②③④；故选B。
3．答案：C
解析：金刚石是1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅是1个中心Si原子连接4个O原子，均为正四面体，A项正确；金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有eq \f(1,2)，所以1mlC原子形成的C—C键为4ml×eq \f(1,2)＝2ml，而SiO2晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O键，则1mlSiO2晶体中Si—O键为4ml，B项正确；干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，C项错误；共价晶体的构成微粒是原子不是分子，D项正确。故选C。
4．答案：C
解析：由二氧化硅晶体结构图可知，1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个Si—O键，1mlSiO2含有1ml硅原子，故1mlSiO2晶体中含有的Si—O键为4ml，故A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，因为共价晶体中不存在分子，故B错误；经过上面分析可知，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，故C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，故D错误；故选C。
5．答案：D
解析：6和8为碳和氧，形成二氧化碳，固态是分子晶体，A错误；20为钙，17为氯，二者形成氯化钙，为离子化合物，形成离子晶体，B错误；14为硅，6为碳，二者形成碳化硅，为AB型，为共价晶体，C错误；14为硅，8为氧，二者形成二氧化硅，为共价晶体，D正确；故选D。
6．答案：B
解析：同素异形体对象为单质，故A错误；CO2共价晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过共用电子对连接，故B正确；CO2共价晶体与CO2分子晶体，结构不同，二者是不同的物质，物理性质不同，如CO2共价晶体硬度很大，CO2分子晶体硬度不大，其化学性质也不同，故C错误；CO2共价晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转化是化学变化，故D错误；故选B。
7．答案：C
解析：由磷化硼的晶胞结构可知，P位于晶胞的顶点和面心，数目为eq \f(1,8)×8＋6×eq \f(1,2)＝4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B错误；由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料可知磷化硼晶体属于共价晶体，C正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误；故选C。
8．答案：D
解析：N原子半径小于C原子，键长：C—N键锗>锌 (4)sp3 共价键
(5)①eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4))) ②eq \f(8×73,NA×（a×10－10）3)
解析：(1)在元素周期表中，锗和硅属于同主族，锗位于硅的下一周期，即锗的原子序数为14＋18＝32，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；由于4p能级有3个能量相同的轨道，根据洪特规则，4p上2个电子分别占据两个轨道且自旋方向相同，因此未成对电子为2；(2)根据表格数据得出，三种锗卤化物都是分子晶体，不含分子间氢键，因此熔沸点随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔沸点升高；(3)锌、锗位于同周期，同一周期从左向右元素的电负性逐渐增大，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于F，得出三种元素的电负性大小顺序是氧>锗>锌；(4)类比金刚石，晶体锗属于共价晶体，每个锗与其周围的4个锗原子形成4个单键，锗原子的杂化类型为sp3，微粒间的作用力是共价键；(5)①对照晶胞图示，坐标系以及A、B、C点坐标，选A点为参照点，观察D点在晶胞中位置，即体对角线的eq \f(1,4)，D的坐标参数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))；②类似金刚石晶胞，1个晶胞含有8个锗原子，即晶胞的质量为eq \f(8×73,NA)g，晶胞的体积为(a×10－10)3cm3，即晶胞的密度为eq \f(8×73,NA×（a×10－10）3)g·cm－3。
学科素养升级练
1．答案：C
解析：SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体，晶体结构不相似，A项错误；SiO2耐腐蚀，但可与氢氟酸反应，B项错误；超分子的两个重要特征是分子识别和自组装，C项正确；光纤的主要成分是SiO2，二氧化硅不导电，D项错误。故选C。
2．答案：B
解析：①共价晶体熔化的过程中破坏的是原子间的共价键，故共价晶体中共价键越强，熔点越高；正确；②干冰是CO2分子之间通过范德华力结合形成的，没有氢键；错误；③白磷(P4)为正四面体结构的分子晶体，但键角是60°；错误；④稀有气体属于分子晶体，但不含化学键；错误；⑤根据金刚石的结构()可知，在金刚石晶体中每个碳原子以4个共价键与其他4个碳原子结合形成三维骨架结构，根据“均摊法”可知每个碳原子分得的共价键数目为2，含4.8g(0.4ml)碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为0.8ml，正确；故①⑤正确。
3．答案：B
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92gSiS2中含有共价键的物质的量为eq \f(92g,92g·ml－1)×4＝4ml，故A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，故B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，分子间作用力大于CS2，熔沸点比CS2高，故C正确；SiS2能与水发生水解反应生成H2SiO3和H2S，故D正确；故选B。
4．答案：(1)①小于 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 ②Si3N4 (2)①4 正四面体形 共价 ②GaN＞GaP＞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。
必备知识基础练
进阶训练第一层
关键能力综合练
进阶训练第二层
元素
A
B
C
D
性质
或结
构信
息
单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2。能形成两种二元含氧酸
原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7
单质曾被称为“银色的金子”，与锂形成的合金常用于制造航天飞行器。单质能溶于强酸和强碱
原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，单质和氧化物均为空间网状结构，具有很高的熔沸点
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/℃
－49.5
26
146
沸点/℃
83.1
186
约400
学科素养升级练
进阶训练第三层