2019高中化学课下能力提升（七）分子晶体与原子晶体精练新人教版

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分子晶体与原子晶体一、选择题1．下列有关分子晶体的说法中正确的是(　　)A．分子内均存在共价键B．分子晶体中一定存在范德华力C．分子间一定存在氢键D．其结构一定不能由原子直接构成2．下列关于原子晶体和分子晶体说法不正确的是(　　)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．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3．(2016·邢台高二检测)近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物(AlH3)n。已知，最简单的氢铝化合物Al2H6的球棍模型如图所示，它的熔点为150℃，燃烧热极高。下列说法肯定错误的是(　　)A．Al2H6在固态时所形成的晶体是分子晶体B．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水C．氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料D．氢铝化合物中可能存在组成为AlnH2n＋2的一系列物质(n为正整数)4．(2016·上海十三校高二检测)下列关于二氧化硅晶体的描述错误的是(　　)A．分子式为SiO2B．熔化时共价键断裂C．属于酸性氧化物D．1molSiO2中含有4molSi—O键5．SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测，不正确的是(　　)A．SiCl4晶体是分子晶体B．常温、常压下SiCl4是气体C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子D．SiCl4的熔点高于CCl46．(2016·蚌埠高二检测)某研究所合成了一种球形分子，它的分子式为C60Si60，其结构中包含有C60和Si60。下列对该分子的叙述中正确的是(　　)nA．分子中Si60被包裹在C60里面B．形成的晶体属于分子晶体C．其摩尔质量为2400D．熔点高、硬度大7．(2016·六安高二检测)下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是(　　)A．SiO2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，60gSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)C．金刚石网状结构中，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子D．1mol金刚石含4molC—C键8．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、沸点高于晶体硅，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能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空间网状结构C．稀有气体的晶体属于原子晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力D．立体构型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°9．(2016·太原高二检测)碳化硅的结构类似于金刚石的晶体，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体中，它们的熔点从高到低的顺序是(　　)①金刚石　②晶体硅　③碳化硅A．①③②B．②③①C．③①②D．②①③10．干冰晶体是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各有1个CO2分子，在每个CO2周围距离为a(其中a为立方体棱长)的CO2有(　　)A．4个　B．8个C．12个D．6个11．(2016·黄石高二检测)晶体硼的结构如图所示。已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个项点上各有1个B原子。下列有关说法不正确的是(　　)nA．每个硼分子含有12个硼原子B．晶体硼是空间网状结构C．晶体硼中键角是60°D．每个硼分子含有30个B—B12．(2016·衡水高二检测)X和Y两种元素的核电荷数之和为22，X的原子核外电子数比Y的少6个。下列说法中不正确的是(　　)A．X的单质固态时为分子晶体B．Y的单质为原子晶体C．X与Y形成的化合物固态时为分子晶体D．X与碳形成的化合物为分子晶体二、非选择题13．有下列几种晶体：A.水晶　B．冰醋酸　C．白磷　D．金刚石　E．晶体氩　F．干冰(1)属于分子晶体的是________(填字母，下同)，直接由原子构成的分子晶体是________。(2)属于原子晶体的化合物是________。(3)直接由原子构成的晶体是________。(4)受热熔化时，化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。14．(2016·东北师大附中高二检测)硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有着重要的应用价值。(1)基态硼原子的电子排布式是____________；最简单的硼烷是B2H6(乙硼烷)，结构如图所示，其中B原子的杂化方式为________。(2)三氯化硼和三氟化硼常温下都是气体，都有强烈的接受孤电子对的倾向。推测它们固态时的晶体类型为________；三氟化硼与氨气相遇，立即生成白色固体，写出该白色固体结构式，并标注出其中的配位键________。(3)经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)3单元结构如图Ⅰ所示。各单元中的氧原子通过O—H…O氢键连结成层状结构，其片层结构及键长、层间距数据如图Ⅱ所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。n①H3BO3是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式__________________________________；②根据结构判断下列说法正确的是________；a．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂b．H3BO3分子的稳定性与氢键有关c．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键d．H3BO3分子中硼原子最外层为8e－稳定结构(4)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构示意图。①该功能陶瓷的化学式为________________；②第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。15．参照如图所示SiO2的晶体结构模型分析SiO2晶体的结构，并回答下列问题。二氧化硅的晶体结构模型(1)在二氧化硅晶体中有若干环状结构，最小的环状结构由________个原子构成。(2)在二氧化硅晶体中，硅原子的价电子层原子轨道发生了杂化，杂化的方式是____________，Si—O—Si键与Si—O—Si键的夹角是________。(3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料，请列举两项二氧化硅的主要用途：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。(4)下列说法中正确的是________。①凡是原子晶体都含有共价键②凡是原子晶体都有正四面体结构n③凡是原子晶体都具有空间立体网状结构④凡是原子晶体都具有很高的熔点[能力提升]16．有A、B、C、D四种元素，A元素的气态氢化物分子式为AH4，其中A元素的质量分数为75%，该元素核内有6个中子，能与B形成AB2型化合物，B在它的氢化物中含量为88.9%，核内质子数和中子数相等；C、D为同周期元素，D的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸，C的氧化物为两性氧化物。(1)A元素的一种无色透明的单质，名称叫__________，其晶体类型是____________。(2)B的氢化物的电子式为________，属于________(填“极性”或“非极性”)分子。(3)A和B形成AB2型化合物的分子立体构型为________，属____________(填“极性”或“非极性”)分子，其晶体类型为________。(4)C元素位于周期表中第________周期第_______族，A、C、D三元素的最高价氧化物的水化物按酸性由强到弱的顺序为______________________(用化学式表示)。(5)C、D组成的化合物溶于水后滴入过量KOH，现象是________________________，离子方程式为______________________________________。17．(2016·来宾高二检测)氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。请回答下列问题。(1)氮、磷、砷的电负性的大小关系是________，砷原子M层电子排布式为________。(2)K3[Fe(CN)6]晶体中Fe3＋与CN－之间的键型为________，该化学键能够形成的原因是________________________________________________________________________。(3)已知：CH4SiH4NH3PH3沸点(K)101.7161.2239.7185.4分解温度(K)8737731073713.2分析上表中四种物质的相关数据，请回答：①CH4和SiH4比较，沸点高低的原因是___________________________________。②NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是____________________________________。　　　　　　A　　　　　　　B(4)金刚石是原子晶体，含有的最小环是六元环(如B图)，每个碳原子连接________个六元环，如A图是金刚石的晶胞，若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为an，根据硬球接触模型，碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算过程)。课下能力提升(七)1．解析：选B　稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，且分子为单原子分子，故A、D项错误。分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，故B项正确，C项错误。2．解析：选D　原子晶体中原子间通过共价键结合成立体网状结构，因此硬度大，熔、沸点较高。分子晶体在固态熔融时不导电，但有的溶于水时能导电，如H2SO4等。干冰是二氧化碳晶体，属于分子晶体。3．解析：选D　分子晶体的熔点较低，通过题中给出的Al2H6的熔点为150℃，推出Al2H6为分子晶体，故A正确；根据题中信息Al2H6的燃烧热极高，判断Al2H6能燃烧，根据原子守恒，Al2H6的组成元素只有Al、H两种元素，又由于是在氧气中燃烧，推出燃烧产物为氧化铝和水，故B正确；根据氢铝化合物组成元素为Al和H两种元素，而Al和H2都是很好的燃料，但氢气的在储存盒运输中是极不方便，将其转化成氢铝化合物后，就解决这一矛盾，同时氢铝化合物的燃烧热极高因此可以作为未来的储氢材料和火箭燃料，故C正确；根据化合物中正负化合价的代数和为0，在AlnH2n＋2组成中，有3n＋[－(2n＋2)]＝0，则有3n＝2n＋2，n＝2，推出化学式为：Al2H6符合要求，但这仅是一种情况，当n＝1时，得出化学式为：AlH4不符合要求，所以AlnH2n＋2不具有普遍性，故D错误。4．解析：选A　二氧化硅属于原子晶体，不存在分子，SiO2是表示二氧化硅中原子比的化学式，故A错误；二氧化硅属于原子晶体，原子间通过共价键结合，熔化时共价键断裂，故B正确；二氧化硅能够与碱和碱性氧化物反应，属于酸性氧化物，故C正确；在SiO2中，每一个Si—O键都是一个Si原子全部占有，没有其他Si原子与它共享，而1个Si原子同样连有4个Si—O键，所以1molSiO2中有4molSi—O键，故D正确。5．解析：选B　由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力大，熔、沸点比CCl4高一些，常温、常压下为液体。CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。6．解析：选B　硅的原子半径比碳大，所以硅化合物Si60C60，外层球壳为Si60，内层球壳为C60，故A错误；由题目中的信息可知是一种新的球形分子，分子式为C60Si60，所以该物质有分子存在，属于分子晶体，故B正确；它的分子式为C60Si60，所以该物质的相对分子质量＝(12＋28)×60＝2400，摩尔质量为2400g/mol，故C错误；由分子式及信息可知该物质为分子晶体，分子晶体的熔点低、硬度小，故D错误。n7．解析：选C　SiO2晶体结构中，每个Si原子与4个O原子直接相连，每个O原子与2个Si原子直接相连，故A错误；SiO2晶体是原子晶体，不存在分子，故B错误；金刚石是原子晶体，在原子晶体里，原子间以共价键相互结合，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子，故C正确；一个碳原子含有2个C—C键，所以1mol金刚石含2molC—C键，故D错误。8．解析：选C　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。9．解析：选A　金刚石里是C—C键，碳化硅是C—Si键，显然C—C键长短一些，断开它需要消耗更多能量，因此金刚石熔点大于碳化硅，同理，碳化硅熔点大于晶体硅，故熔点最高是金刚石，最低是晶体硅，选项A符合题意。10．解析：选C　在每个CO2分子周围距离为a的CO2分子即为每个面心上的CO2分子，共有8×(3×)＝12个。11．解析：选B　结构中每个硼原子由5个三角形共有，每个三角形含有个硼原子，每个硼分子含有×20＝12个硼原子，A正确；晶体硼不是原子晶体，属于分子晶体，因此不是空间网状结构，B错误；晶体硼中每个面都是等边三角形，键角是60°，C正确；硼分子中每个B—B由2个三角形共有，每个三角形含有个B—B，每个硼分子含有×20＝30个B—B，D正确。12．解析：选C　令X的质子数为a，Y的质子数为b，X和Y两元素的质子数之和为22，则a＋b＝22；X的原子核外电子数比Y的原子核外电子数少6个，则a＋6＝b，联立解得a＝8，b＝14。故X为氧元素，Y为硅元素。X为氧元素，其单质氧气，臭氧固态为分子晶体，故A正确；Y为硅元素，单质晶体硅是原子晶体，故B正确；X与Y形成的化合物为二氧化硅，是原子晶体，故C错误；X为氧元素，与碳元素形成的二氧化碳，在固态为干冰，属于分子晶体，故D正确。13．解析：根据构成晶体的粒子不同，分子晶体仅由分子组成，原子晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F，其中晶体氩是单原子分子构成的晶体；原子晶体和单原子分子晶体都由原子直接构成，原子晶体有A、D，但化合物只有A；分子晶体熔化时，一般不破坏化学键；原子晶体熔化时，破坏化学键。答案：(1)B、C、E、F　E　(2)A　(3)A、D、E　(4)B、C、E、F　A、D14．解析：(1)B元素为5号元素，原子核外有5个电子，分两层排布，第一层2个，第二层3个，所以核外电子排布式为：1s22s22p1n；乙硼烷分子中每个硼原子含有4个共价键，所以B原子采用sp3杂化。(2)常温下为气体，说明晶体构型为分子晶体；硼元素具有缺电子性，其化合物可与具有孤电子对的分子或离子形成配合物，BF3能与NH3反应生成BF3·NH3，B与N之间形成配位键，N原子含有孤电子对，所以氮原子提供孤电子对，BF3·NH3结构式为：。(3)①硼酸为一元弱酸，在水溶液里，和水电离出的氢氧根离子形成配位键，其电离方程式为：H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋；②a.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体，片层状结构晶体有滑腻感，可作润滑剂，故a正确；b.分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关，熔沸点与氢键有关，故b错误；c.1个硼酸分子形成了6个氢键，但每个氢键是2个硼酸分子共用的，所以平均含3个氢键，则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键，故c正确；d.硼原子最外层只有3个电子，与氧原子形成3对共用电子对，因此B原子不是8e－稳定结构，故d错误。(5)①根据原子半径大小知，B原子半径大于N原子，所以大球表示B原子，利用均摊法得B原子个数＝1＋8×＝2，N原子个数＝1＋4×＝2，B原子和N原子个数之比为2∶2＝1∶1，所以其化学式为BN；②同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O，所以有3种。答案：(1)1s22s22p1　sp3杂化　(2)分子晶体　(3)①H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋　②a、c　(4)①BN　②315．解析：本题以二氧化硅为例考查原子晶体的结构。可通过对比碳原子与硅原子结构的相似性、金刚石晶体与二氧化硅晶体结构的相似性进行分析。判断二氧化硅晶体中硅原子的杂化方式可根据金刚石中碳原子的原子轨道杂化方式进行判断。根据原子轨道杂化方式，即可确定键角。不同的原子晶体可能结构不同，并不是所有的原子晶体都具有正四面体结构。答案：(1)12　(2)sp3　109°28′　(3)①制造石英玻璃　②制造石英表中的压电材料(也可以答制造光导纤维等)(4)①③④16．解析：根据A的气态氢化物分子式为AH4n，A的质量分数为75%知A的相对原子质量为12，A原子核内有6个质子，则A为碳元素。根据B的氢化物中B的含量为88.9%，B与A形成AB2型化合物，则B为－2价，B为氧元素。D的最高价氧化物的水化物为酸性最强的酸，D为氯元素，则C为铝元素。答案：(1)金刚石　原子晶体　(2)　极性　(3)直线形　非极性　分子晶体　(4)三　A　HClO4>H2CO3>H3AlO3　(5)先有白色沉淀，滴入过量KOH时白色沉淀消失　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O17．解析：(1)同主族自上而下电负性逐渐减小，则氮、磷、砷的电负性的大小关系是N＞P＞As，砷原子原子序数是33，则根据核外电子排布规律可知M层电子排布式为3s23p63d10。(2)由于Fe3＋提供空轨道，CN－提供孤电子行成配位键，所以K3[Fe(CN)6]晶体中Fe3＋与CN－之间的键型。(3)①CH4和SiH4比较，二者形成的晶体类型均是分子晶体，影响熔沸点的因素是分子间作用力，SiH4之间的分子间作用力大，熔沸点高。②NH3和PH3比较，影响分解温度的因素是共价键的强弱，N原子的半径比P原子的半径小，共价键的键长短，共价键强，因此分解温度高。(4)在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个碳原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环；根据金刚石晶胞结构图可知，金刚石晶胞中含有的碳原子数为8×＋6×＋4＝8，所以共含有8个碳原子；晶胞内含有四个碳原子，则晶胞体对角线长度与四个碳原子直径相同，即a＝8r。碳原子的体积为：8×πr3，晶胞体积为：a3，碳原子的空间利用率为：＝＝。答案：(1)N＞P＞As　3s23p63d10　(2)配位键　Fe3＋提供空轨道，CN－提供孤对电子形成配位键　(3)①CH4和SiH4比较，影响熔沸点的因素是分子间作用力，SiH4之间的分子间作用力大，熔沸点高　②NH3和PH3比较，影响分解温度的因素是共价键的强弱，N原子的半径比P原子的半径小，共价键的键长短，共价键强，分解温度高　(4)12