1、第二节分子晶体与原子晶体 课时演练课时演练促提升促提升 A 组 1.下列各组物质各自形成晶体,均属于分子晶体的化合物是() A.NH3、HD、C8H10 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、SO3、C60 D.CCl4、Na2S、H2O2 解析:A 项,HD 是单质,不是化合物;C 项,C60是单质,不是化合物;D 项,Na2S 是盐,无分子存在,不是分子晶 体。 答案:B 2.BeCl2熔点较低,易升华,溶于醇和醚,其化学性质与 AlCl3相似。由此可推测 BeCl2() A.熔融态不导电 B.水溶液呈中性 C.熔点比 BeBr2高 D.不与 NaOH 溶液反应 解析:根据题目提供
2、的信息“BeCl2熔点较低,易升华,溶于醇和醚”,可知 BeCl2形成的晶体属于分子晶体, 分子晶体是由分子构成的晶体,故熔融状态下不导电,A 项正确;根据题目提供的信息“BeCl2化学性质与 AlCl3相似”,由于AlCl3溶液中的Al3+能发生水解Al3+3H2OAl(OH)3+3H+使溶液显酸性,所以BeCl2水溶 液显酸性,B 项错误;BeCl2和 BeBr2形成的晶体都是分子晶体,且二者结构相似,故随着相对分子质量的增大, 熔沸点也逐渐增大,C 项错误;由“AlCl3能与 NaOH 反应”可知 BeCl2也能与 NaOH 反应,D 项错误。 答案:A 3.水的沸点是 100 ,硫化氢
3、的分子结构跟水相似,但它的沸点却很低,是-60.7 ,引起这种差异的主要 原因是() A.范德华力 B.共价键 C.氢键 D.相对分子质量 解析:水分子之间存在氢键,氢键是一种较强的分子间作用力,氢键的存在使水的沸点比硫化氢的高。 答案:C 4.短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的位置如表所示,其中 X 元素的原子内层电子数是最 外层电子数的一半,则下列说法中正确的是() A.钠与 W 可能形成 Na2W2化合物 B.由 Z 与 Y 组成的物质在熔融时能导电 C.W 得电子能力比 Q 强 D.X 有多种同素异形体,而 Y 不存在同素异形体 解析:由题意知,X、Y 属于第二周期元素,
4、Z、W、Q 为第三周期元素。X 为碳元素,Y 为氧元素,Z 为硅元 素,W 为硫元素,Q 为氯元素。 A 项,钠与硫可形成 Na2S2。B 项,Z 与 Y 形成 SiO2,SiO2为共价化合物,熔融时不导电。C 项,硫的非金属 性比氯的非金属性弱,故得电子能力差。D 项,碳可形成同素异形体,如金刚石、石墨等;氧可形成同素异形体, 如 O2、O3。 答案:A 5.下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中,正确的是() A.在 SiO2晶体中,1 个硅原子和 2 个氧原子形成 2 个共价键 B.晶体中分子间作用力越大,分子越稳定 C.C6H5OH 既能表示物质的组成,又能表示物质的一个分子 D.分子晶体
5、的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态 解析:SiO2晶体中 1 个硅原子和 4 个氧原子形成 4 个共价键,A 项错误;晶体中分子间作用力影响的是物 质的物理性质,如熔、沸点等,分子的稳定性与分子内化学键的强弱有关,B 项错误;虽然分子晶体的熔、沸点 很低,但在常温下也有呈固态的,如白磷。 答案:C 6.下列说法中,正确的是() A.冰融化时,分子中 HO 键发生断裂 B.原子晶体中,共价键越强,熔点越高 C.分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔点一定越高 D.分子晶体中,分子间作用力越大,该物质越稳定 解析:A 项,冰为分子晶体,融化时破坏的是分子间作用力,A 项错误。 B 项,原子晶体
6、熔点的高低取决于共 价键的强弱,共价键越强,熔点越高,B 项正确。分子晶体熔点的高低取决于分子间作用力,而共价键的强弱决 定了分子的稳定性,所以 C 项错误,D 项也错误。 答案:B 7.HgCl2稀溶液可作为手术刀的消毒剂,已知 HgCl2有如下性质:HgCl2晶体熔点较低;HgCl2熔融状 态下不导电;HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于 HgCl2的叙述正确的是() A.HgCl2晶体属于分子晶体 B.HgCl2属于离子化合物 C.HgCl2属于电解质,且属于强电解质 D.HgCl2属于非电解质 解析:由信息可知 HgCl2晶体属于分子晶体,A 项正确;由信息可知 HgCl2属于
7、共价化合物,且为弱 电解质,故 B、C、D 均错误。 答案:A 8.正硼酸(H3BO3)是一种层状结构白色晶体,层内的 H3BO3分子通过氢键相连(如图)。 下列有关说法正确 的是() A.正硼酸晶体属于原子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子最外层为 8e-稳定结构 D.含 1 mol H3BO3的晶体中有 3 mol 氢键 解析:正硼酸分子为层状结构,分子间以氢键结合,故为分子晶体,A 项错误;分子的稳定性由分子内的共 价键决定的,与氢键无关,B 项错误;分子中硼原子的最外层为 6e-,C 项错误;从图看,每个正硼酸分子形成六个 氢键,每个氢键为两个硼酸分子所共有,
8、故每个正硼酸分子可形成 3 个氢键,D 项正确。 答案:D 9.图 A 所示的转化关系中(具体反应条件略),a、b、c 和 d 分别为四种短周期元素的常见单质,其余均为 它们的化合物,i 的溶液为常见的酸。a 的一种同素异形体的晶胞如图 B 所示。 图 A 图 B 回答下列问题: (1)图 B 对应的物质名称是,其晶胞中的原子数为,晶体的类型为。 (2)d 中元素的原子核外电子排布式为。 (3)图A中由两种元素组成的物质中,沸点最高的是,原因是,该物质的 分子构型为,中心原子的杂化轨道类型为。 (4)图 A 中的双原子分子中,极性最大的分子是。 (5)k 的分子式为,中心原子的杂化轨道类型为,
9、属于(填“极性”或“非极性”)分 子。 解析:由图 B 晶胞可知 a 单质中一个 a 原子与另外 4 个 a 原子相连,形成正四面体结构,一个晶胞中含有 8 个 a 原子,所以 a 为碳原子,晶胞为原子晶体金刚石的晶胞;a 与 H2O 反应生成 b 单质为 H2,f 为 CO,H2与 c 单质反应生成 H2O,c 为 O2、 g 为 CO2;H2与单质 d 反应的生成物溶于水形成常见的酸,可知 d 为 Cl2、 i 为 HCl,k 中含有 C、O、Cl 三种元素,分子式为 COCl2;(3)判断物质的熔沸点高低,一般先考虑晶体类型,再分析是否形 成氢键;H2O中的O原子形成2个键,孤对电子对数
10、=2, sp3杂化有2对孤对电子,为V形分子或角形分子;(4) 双原子分子中 H、Cl 的电负性差最大,电子对的偏移最多;(5)COCl2中碳原子形成 3 个键,无孤电子对, sp2 杂化,其构型为平面三角形,三个化学键不完全相同,且分子不对称,为极性分子。 答案:(1)金刚石8原子晶体 (2)1s22s22p63s23p5 (3)H2O分子间形成氢键V 形(或角形)sp3 (4)HCl (5)COCl2sp2极性 10.(2014 福建理综)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
11、的晶体结构如图所示。 六方相氮化硼 (1)基态硼原子的电子排布式为。 (2)关于这两种晶体的说法,正确的是(填序号)。 a.立方相氮化硼含有键和键,所以硬度大 b.六方相氮化硼层间作用力小,所以质地软 c.两种晶体中的 BN 键均为共价键 d.两种晶体均为分子晶体 (3)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构型为,其结构与石墨相似却不 导电,原因是。 (4)立方相氮化硼晶体中,硼原子的杂化轨道类型为。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约 300 km 的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实,推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件 应是。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)是
12、合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有mol 配位键。 解析:(1)硼原子核外有 5 个电子,电子排布式为 1s22s22p1;(2)六方相氮化硼与石墨相似,层间是分子间作 用力;立方相氮化硼中都是单键,无键,二者均不是分子晶体,b、 c 正确;(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子 与 3 个氮原子形成平面三角形结构,最外层电子全部成键,没有自由移动的电子存在,故不能导电;(4)立方相 氮化硼晶体中,每个硼原子与 4 个氮原子形成 4 个键,因此为 sp3杂化,根据其存在的环境可知反应条件为高 温高压;(5)在 1 mol NH4BF4中含有 1 mol NH 和 1 mol
13、 BF 键。 答案:(1)1s22s22p1 (2)bc (3)平面三角形层状结构中没有自由移动的电子 (4)sp3高温高压 (5)2 B 组 1.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是() A.原子晶体硬度通常比分子晶体大 B.原子晶体的熔沸点较高 C.分子晶体中有的水溶液能导电 D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体 解析:由于原子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,故原子晶体比分 子晶体的熔沸点高,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。D 选 项中的干冰(CO2)是分子晶体,错误。 答案:D 2.下列说法中正确的是
14、() A.熔点由高到低的顺序是:金刚石晶体硅碳化硅 B.PCl3和 BCl3分子中所有原子的最外层都达到了 8 电子稳定结构 C.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态 D.原子晶体中的各相邻原子都以共价键相结合 解析:A 项,三种物质均为原子晶体,原子晶体的熔点与该晶体中的键长有关,键长越短,熔点越高,则熔点 由高到低的顺序是:金刚石碳化硅晶体硅,故错误;B 项,根据|元素的化合价|+原子的最外层电子数=8,则该 原子的最外层达到 8 个电子的稳定结构,BCl3中 B 的最外层电子数为 3,化合价为+3 价,因此 B 未达到 8 个电 子的稳定结构,故错误;C 项,分子晶体的熔、沸点很低
15、,但在常温下也有呈固态的,如白磷,故错误。 答案:D 3.下列晶体性质的比较中,正确的是() A.熔点:单质硫磷晶体硅 B.沸点:NH3H2OHF C.硬度:白磷冰二氧化硅 D.熔点:SiI4SiBr4SiCl4 解析:硫与磷是分子晶体,晶体硅是原子晶体,其中晶体硅的熔点远高于硫与磷的熔点,A 项错误;氟化氢、 水、氨都是分子晶体,其沸点高低与分子间作用力大小有关,因为这三种物质之中都存在氢键,且水分子间氢 键最强,氨分子间氢键最弱,故水的沸点最高,氨的最低,B 项错误;二氧化硅是原子晶体,硬度大,白磷和冰都是 分子晶体,硬度较小,C 项错误;卤化硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存
16、在氢键,故相对分子质 量越大,熔点越高,D 项正确。 答案:D 4.下图为冰晶体的结构模型,大球代表 O,小球代表 H。下列有关说法正确的是() A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B.冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体 C.水分子间通过 HO 键形成冰晶体 D.冰融化时,水分子之间空隙增大 解析:冰中的水分子是靠氢键结合在一起,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力,故 B、 C 两项均错误。 H2O分子形成氢键时沿 O的四个 sp3杂化轨道形成氢键,可以与 4 个水分子形成氢键,这 4 个水分子形成空间 四面体构型,A 项正确。水分子靠氢键连接后,分子间空隙变大,因此融化时,水
17、的体积缩小,D 项错误。 答案:A 5.科学家成功地在高压下将 CO2转化为具有类似 SiO2结构的原子晶体,下列关于 CO2的原子晶体说法 正确的是() A.CO2的原子晶体和分子晶体互为同素异形体 B.在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化 C.CO2的原子晶体和 CO2的分子晶体具有相同的物理性质 D.在 CO2的原子晶体中,每个 C 原子周围结合 4 个 O,每个 O 与 2 个 C 相结合 解析:同素异形体的研究对象是单质;CO2的晶体类型的转变已生成了新物质,故为化学变化;CO2的不同 晶体具有不同的物理性质;CO2晶体类似于 SiO2晶体,属原子晶体,每个 C 结合
18、 4 个 O,每个 O 结合 2 个 C。 答案:D 6.(2014 浙江理综)如表所示的五种元素中,W、X、Y、Z 为短周期元素,这四种元素的原子最外层电子 数之和为 22。下列说法正确的是() A.X、Y、Z 三种元素最低价氢化物的沸点依次升高 B.由 X、Y 和氢三种元素形成的化合物中只有共价键 C.物质 WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性 D.T 元素的单质具有半导体的特性,T 与 Z 元素可形成化合物 TZ4 解析:由于 W、X、Y、Z 为短周期元素,结合题表不难看出 X、Y 位于第 2 周期,W、Z 位于第 3 周期,T 位于第 4 周期。设 W 最外层电子数为 x,
19、则 X、Y、Z 最外层分别有 x+1、x+2、x+3 个电子,由题意知 x+x+1+x+2+x+3=22,解得 x=4。结合所在周期即可判断 W、X、Y、Z、T 依次为 Si、N、O、Cl、Ge。 A 项,X、Y、Z 对应的最低价氢化物依次为 NH3、H2O、HCl,只有 HCl 不存在氢键,故 HCl 沸点最低, 错误;B 项,X、Y 和氢形成的化合物 NH4NO3中含有离子键,故 B 错误;C 项,WY2、W3X4、WZ4对应物质分别 为 SiO2、Si3N4、SiCl4,其中 SiCl4为分子晶体,其熔点低、硬度小,C 错误。 答案:D 7.(2014 海南化学)碳元素的单质有多种形式,
20、下图依次是 C60、石墨和金刚石的结构图: 回答下列问题: (1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为。 (2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为、。 (3)C60属于晶体,石墨属于晶体。 (4)石墨晶体中,层内 CC 键的键长为 142 pm,而金刚石中 CC 键的键长为 154 pm。其原因是金刚石 中只存在 CC 间的共价键,而石墨层内的 CC 间不仅存在共价键,还有键。 (5)金刚石晶胞含有个碳原子。若碳原子半径为 r,金刚石晶胞的边长为 a,根据硬球接触模型, 则 r=a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率(不要求计算结果)。 解析:(1)
21、金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们的组成相同,结构不同、性质不同, 互称为同素异形体; (2)金刚石中碳原子与四个碳原子形成 4 个共价单键(即 C 原子采取 sp3杂化方式),构成正四面体,石墨中 的碳原子用 sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以键结合,形成正六角形的平面层状结构; (3)C60中构成微粒是分子,所以属于分子晶体;石墨的层内原子间以共价键结合,层与层之间以分子间作 用力结合,所以石墨属于混合晶体; (4)在金刚石中只存在 CC 之间的键;石墨层内的 CC 之间不仅存在键,还存在键; (5)由金刚石的晶胞结构可知,晶胞内部有 4 个 C 原子,面心上有 6
22、 个 C 原子,顶点有 8 个 C 原子,所以金 刚石晶胞中 C 原子数目为 4+6+8=8;若 C 原子半径为 r,金刚石的边长为 a,根据硬球接触模型,则正方体对 角线长度的就是 CC 键的键长,即 a=2r,所以 r=a,碳原子在晶胞中的空间占有率= 。 答案:(1)同素异形体 (2)sp3sp2 (3)分子混合 (4)(或大或 p-p) (5)8 8.硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态 Si 原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为、电子数 为。 (2)硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。 (3)单质硅存在与金刚石结构类
23、似的晶体,其中原子与原子之间以相结合,其晶胞中共有 8 个原子, 其中在面心位置贡献个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用 Mg2Si 和 NH4Cl 在液氨介质中反应制得 SiH4,该反应的化学方程式为。 (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实: 化学 键 C C C H C O S iSi S iH S iO 3 56 4 13 3 36 2 26 3 18 4 52 硅 与 碳 同 族 , 也 有 系 列 氢 化 物 , 但 硅 烷 在 种 类 和 数 量 上 都 远 不 如 烷 烃 多 , 原 因 是。 SiH4的稳定性小于
24、CH4,更易生成氧化物,原因是 。 (6)在硅酸盐中,Si 四面体如下图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结 构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中 Si 原子的杂化形式为,Si 与 O 的原子数之比 为,化学式为。 图(a) 图(b) 解析:硅的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2,M 能层有 s、p、d 三个能级,共 9 个原子轨道;(3)立方体共 有 6 个面,面心位置上贡献 3 个原子;(4)此反应不属于氧化还原反应,产物除 SiH4外,还应有 MgCl2,另一生成 物只能是 NH3;(5)由信息可知应从反应物、 产物键能的差异角度
25、进行分析;(6)一个硅原子与四个氧原子相连, 形成4个键,硅原子最外层四个电子全部参与成键,无孤电子对,为sp3杂化;两个氧原子有两个结构单元 共用,如图,中间的结构单元均摊 1,再加上其他 2 个氧原子,一个结构单元中含有 一个硅原子、3 个氧原子,依据化合价可知一个结构单元表现的化合价为-2,即化学式为 Si 或SiO3。 答案:(1)M94(2)二氧化硅(3)共价键3 (4)Mg2Si+4NH4ClSiH4+4NH3+2MgCl2 (5)CC 键和 CH 键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中 SiSi 键和 SiH 键的键能较低,易断裂, 导致长链硅烷难以生成 CH 键的键能大于 CO 键,CH 键比 CO 键稳定。而 SiH 键的键能却远小于 SiO 键,所以 SiH 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 SiO 键 (6)sp313SiO3(或 Si)
