2019-2020学年高中化学课时作业14原子晶体含解析 人教版选修3

2019-2020学年高中化学课时作业14原子晶体含解析 人教版选修3

课时作业(十四)‎ A组—双基训练 ‎1．有关原子晶体的叙述，错误的是(　　)‎ A．原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则 B．原子晶体的熔点和硬度都较高 C．原子晶体中不存在独立的分子 D．原子晶体熔化时不破坏共价键 答案　D 解析　构成原子晶体的原子间以共价键结合，要熔化原子晶体，必须破坏其中的共价键，D项错误。‎ ‎2．下列式子中，真实表示分子组成的是(　　)‎ A．H2SO4　　　　　　　　 B．SiC C．SiO2 D．C 答案　A 解析　H2SO4是分子晶体，所以H2SO4表示硫酸分子的组成；SiC为原子晶体，SiC只能表示晶体中Si原子与C原子的个数比为1∶1；SiO2是原子晶体，SiO2只能表示晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2；C既可表示金刚石，又可表示石墨等单质的实验式，不是分子式。‎ ‎3．下列关于SiO2晶体网状结构的叙述中正确的是(　　)‎ A．最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子 B．最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2‎ C．最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子 D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点 答案　C 解析　SiO2晶体中，每个硅原子与4个氧原子成键、每个氧原子与2个硅原子成键，晶体中的硅氧四面体中Si处于中心、O处于4个顶点。最小的环是十二元环，环上有6个Si、6个O，Si、O原子数之比是1∶1。‎ ‎4．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 8‎ B．原子晶体的熔、沸点较高 C．有些分子晶体的水溶液能导电 D．金刚石、水晶和干冰属于原子晶体 答案　D 解析　原子晶体的硬度和熔、沸点都比分子晶体大；分子晶体熔融或晶体时不导电但有的溶于水能导电，如H2SO4等；干冰属于分子晶体。‎ ‎5．金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是(　　)‎ A．晶体中不存在独立的“分子”‎ B．含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol C．是自然界中硬度最大的物质 D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 答案　D 解析　在金刚石晶体中，碳原子间以共价键结合形成空间网状结构，不存在“独立”的分子，A项正确；碳原子的最外层电子数是4，每个碳原子形成4个共价键，每个共价键为2个碳原子所共用，则含有1 mol C的金刚石中，形成的共价键有2 mol，B项正确；由于碳原子半径比较小，碳与碳之间形成的共价键键能很大，所以金刚石的硬度很大，C项正确；金刚石是碳的单质，一定条件下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，D项错误。‎ ‎6．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是(　　)‎ A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量 B．C===O键键能比Si—O键键能小 C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D．干冰易升华，二氧化硅不能 答案　C 解析　干冰和二氧化硅晶体尽管同属ⅣA族元素的最高价氧化物，但干冰是分子晶体，二氧化硅为原子晶体，干冰的熔、沸点取决于其分子间作用力的大小，而不是共价键键能的强弱，而二氧化硅的熔、沸点则由Si—O共价键键能的强弱所决定的。‎ ‎7.‎ 8‎ 金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是(　　)‎ A．金刚石中C—C键的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2‎ D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 答案　C 解析　A项，金刚石是原子晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；B项，金刚石熔化过程中C—C键断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；C项，金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键键数之比为∶4＝1∶2；D项，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。‎ ‎8．金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，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：‎ ‎(1)金刚砂属于________晶体。‎ ‎(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子，其中键角是________。‎ ‎(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。‎ 答案　(1)原子　(2)4　109°28′　(3)3‎ 解析　由于金刚砂的晶体构型是网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳电子层结构，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角109°28′；组成六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。‎ ‎9．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________。‎ 8‎ ‎(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π键，试从原子半径大小的角度分析，其原因是___________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ SiO2属于________晶体，干冰属于________晶体，所以熔点：干冰________(填“<”“＝”或“>”)SiO2。‎ ‎(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、干冰四种晶体的构成粒子分别是__________________________________________(填“原子”“分子”或“离子”)，熔化时克服的粒子间的作用力分别是_____________________________________________。‎ 答案　(1)sp3　共价键　SiC＞Si　(2)C的原子半径较小，C、O原子能充分接近，p－p轨道肩并肩重叠程度较大，形成较稳定的π键；而Si原子半径较大，Si、O原子间距较大，p－p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键　原子　分子　＜　(3)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力 解析　(1)SiC中Si和C原子均形成单键，故其为sp3杂化；非金属原子之间形成的化学键全部是共价键；由于Si－C的键长小于Si－Si，所以熔、沸点高低顺序：SiC＞Si；(2)CO2晶体是分子晶体，其中C的原子半径较小，C、O原子能充分接近，p－p轨道肩并肩重叠程度较大，形成稳定的π键；而Si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；SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，故熔沸点SiO2＞CO2；(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成粒子为原子，熔化时破坏共价键，CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。‎ ‎10．单质硼有无定型和晶体两种，参考下表数据，回答下列问题：‎ 物质 金刚石 晶体硅 晶体硼 溶点/K 大于3 828‎ ‎1 683‎ ‎2 573‎ 沸点/K ‎5 100‎ ‎2 628‎ ‎2 823‎ 硬度/Mob ‎10‎ ‎7.0‎ ‎9.5‎ ‎(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体，理由是___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 8‎ ‎(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图。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。通过观察及推算，此基本结构单元由________个硼原子构成，其中B—B键的键角为________，B—B键的键数为________。‎ 答案　(1)原子　晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，晶体硅和金刚石均为原子晶体，晶体硼也为原子晶体 ‎(2)12　60°　30‎ 解析　(1)晶体硼的熔、沸点介于晶体硅和金刚石之间，而晶体硅和金刚石均为原子晶体，故晶体硼也为原子晶体。‎ ‎(2)每个三角形的顶点为5个三角形所共有，此顶点完全属于一个三角形的只有，每个三角形有3个这样的顶点，且晶体的基本单元中有20个这样的三角形，故有3××20＝12，又因为三角形为正三角形，所以键角为60°，每个边为2个三角形共用，所以边数为20×3×＝30。‎ B组—能力提升 ‎11．下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是(　　)‎ ‎①硅的晶体结构和金刚石相似，都是原子晶体 ‎②硅是地壳中含量最多的非金属 ‎③晶体硅是良好的半导体材料 ‎④SiO2是制造光导纤维的重要原料 ‎⑤SiO2分子是由两个氧原子和硅原子组成的 ‎⑥SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸 A．①②⑥ B．①⑤⑥‎ C．③④⑤ D．②⑤⑥‎ 答案　D 解析　本题考查晶体硅及二氧化硅的结构和性质。硅在地壳中含量仅次于氧，‎ 8‎ 其晶体为原子晶体，其结构与金刚石相似，是良好的半导体材料；二氧化硅是原子晶体，其结构中不存在单个的“SiO2”分子，能溶于氢氟酸。‎ ‎12．新型材料B4C可用于制作切割工具和高温热交换器。下列关于B4C的推断正确的是(　　)‎ A．B4C是分子晶体 B．B4C是该物质的分子式 C．B4C是原子晶体 答案　C 解析　新型材料B4C可用于制作切割工具和高温热交换器，表现了B4C具有硬度大、熔点高的特性， 属于原子晶体，而分子晶体硬度小、熔沸点低，A项错误，C项正确； B4C属于原子晶体，组成粒子是C、B原子，不含分子，B项错误；原子晶体中原子间以共价键相结合，B4C中C和B形成四对共用电子，电子式为∶, D项错误。‎ ‎13．(双选)据报道，国外有科学家用激光将置于铁中的石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳氮原子构成碳氮化合物薄膜。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强 C．氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多 D．碳氮单质的化学性质均不活泼 答案　AB 解析　根据题给条件，这种化合物比金刚石更坚硬，可分析该化合物属原子晶体，A项正确；因为氮原子半径小于碳原子半径，所以C—N键的键能大于C—C键的键能，B项正确。‎ ‎14．氮氧化铝(AlON)属于原子晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述错误的是(　　)‎ A．AlON和SiO2所含化学键的类型相同 8‎ B．电解熔融AlON可得到Al C．AlON中N元素的化合价为－1价 D．AlON和SiO2的晶体类型相同 答案　B 解析　AlON和SiO2均属于原子晶体，均只含有共价键，A、D两项正确；AlON属于原子晶体，熔融时不导电，B项错误；AlON中O为－2价，Al为＋3价，所以N元素的化合价为－1价，C项正确。‎ ‎15．A、B、C、D均为短周期元素且它们的原子序数依次增大。A、B两元素原子的质子数之和与D元素原子的质子数相等，D元素原子最外层电子数是C元素原子最外层电子数的4倍。A、D元素同主族。‎ ‎(1)B元素在周期表中位于第________周期第________族。‎ ‎(2)单质A和D、B两种元素形成的化合物在电炉中反应的化学方程式为________________________。‎ ‎(3)A、D元素分别与B元素按1∶2的原子数目比形成的化合物分别属于________晶体、________晶体。‎ ‎(4)A元素的单质中，属于原子晶体的有________，该晶体中的键角是________；属于分子晶体的有________(写一种)，该晶体中每个分子周围与它距离最近且相等的分子有________个。‎ 答案　(1)二　ⅥA ‎(2)2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ ‎(3)分子　原子 ‎(4)金刚石　109°28′　C60(或C70、C540等)　12‎ 解析　由题意可推知A、B、C、D依次为C、O、Na、Si元素。(3)CO2、SiO2的晶体类型分别是分子晶体、原子晶体。(4)C60属于分子晶体，其晶胞与干冰晶胞相似，分子密堆积，每个分子周围距离最近且相等的分子数目为12。‎ ‎16．氮化铝(AlN)是一种重要的功能材料，如下流程图所示，以三乙基铝[(C2H5)3Al]和氨为原料，采用溶胶－凝胶法可合成AlN。‎ 8‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)基态N原子的电子排布式为________，H、C、N三种元素的电负性由大到小的顺序为________。‎ ‎(2)中间体分子中Al与N之间的相互作用力为________，中间体分子中采取sp3杂化的原子有________。‎ ‎(3)在C2H6分子中，存在下列作用中的________(填序号)。‎ ‎①σ键　②π键　③极性键　④非极性键 ‎(4)AlN的晶体结构与金刚石类似，AlN晶体中Al—N—Al键角为________；AlN晶胞中含有________个Al原子；若AlN的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则AlN晶胞的边长为________cm。‎ 答案　(1)1s22s22p3　N>C>H ‎(2)配位键　C、Al、N ‎(3)①③④　(4)109°28′　4　 解析　(2)中间体分子(C2H5)3Al·NH3中Al与N之间的相互作用力为配位键，中间体分子(C2H5)3Al·NH3中采取sp3杂化的原子有C、Al、N。(3)在C2H6分子中，存在下列作用：σ键(C—C、C—H键)、极性键(C—H键)、非极性键(C—C键)。(4)AlN的晶体结构与金刚石类似，金刚石是正四面体结构，则AlN晶体中Al—N—Al键角为109°28′；金刚石结构中含有8个碳原子，而AlN晶体是Al、N交替，则存在4个Al和4个N，1个AlN晶胞中存在4个AlN；设AlN晶胞边长为a，AlN的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则有＝，a＝＝ cm。‎ 8‎