1、第 2 节 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(AlH 3)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( )AAl 2H6 在固态时所形成的晶体是分子晶体BAl 2H6 在空气中
2、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 AlnH2n2 的一系列物质 (n 为正整数)4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D1 mol SiO 2 中含有 4 mol SiO 键5SiCl 4 的分子结构与 CCl4 相似，对其进行下列推测，不正确的是( )ASiCl 4 晶体是分子晶体B常温、常压下 SiCl4 是气体CSiCl 4 的分子是由极性键形成的非极性分子DSiCl 4 的熔点高于 CCl46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
3、 C60 和Si60。下列对该分子的叙述中正确的是( )A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 2 400D熔点高、硬度大7下列关于 SiO2 和金刚石的叙述正确的是( )ASiO 2 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，60 g SiO 2 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D1 mol 金刚石含 4 mol CC 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 CC 键
4、的键能大于 SiSi 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 10928，有可能为609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( )金刚石 晶体硅 碳化硅A B C D10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 C
5、O222有( )A4 个 B8 个 C12 个 D6 个11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( )A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 60D每个硼分子含有 30 个 BB12X 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( )AX 的单质固态时为分子晶体BY 的单质为原子晶体CX 与 Y 形成的化合物固态时为分子晶体DX 与碳形成的化合物为分子晶体二、非选择题1
6、3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
7、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 单元结构如图所示。各单元中的氧原子通过 OHO 氢键连结成层状结构，其片层结构及键长、层间距数据如图所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。H 3BO3 是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式_；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bH 3BO3 分子的稳定性与氢键有关c含 1 mol H3BO3 的晶体中有 3 mol 氢键dH 3BO3 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。该功能
8、陶瓷的化学式为_；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 OSi 键与 SiOSi 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：_。_。(4)下列说法中正确的是_。凡是原子晶体都含有共价键凡是原子晶体都有正四面体结构凡是原子晶体都具有空间立体网状结构凡是原子晶体都具有很高的熔点能力提升16有
9、 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
10、_ 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)K3Fe(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：CH4 SiH4 NH3 PH3沸点(K) 101.7 161.2 239.7 185.4分解温度(K) 873 773 1073 713.2分析上
11、表中四种物质的相关数据，请回答：CH 4 和 SiH4 比较，沸点高低的原因是_。NH 3 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 a，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) 。答案及解析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
12、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，Al 2H6 的组成元素只有 Al、H 两种元素，又由于是在氧气中燃
13、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 AlnH2n2 组成中，有 3n(2n2) 0， 则有3n2n2，n2，推出化学式为：Al 2H6 符合要求，但 这仅是一种情况，当 n1 时，得出化学式为：AlH 4 不符合要求，所以 AlnH2n2 不具有普遍性，故 D 错误。4解析：选 A 二氧化硅属于原子
14、晶体，不存在分子，SiO 2 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 SiO 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 SiO 键，所以 1 mol SiO2 中有 4 mol SiO 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， S
15、iCl4 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。CCl 4 的分子是正四面体结构，SiCl 4 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) 602 400，摩尔质量为 2 40
16、0 g/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。7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；SiO 2 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 CC 键，所以 1 mol 金刚石含 2 mol CC 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
17、键，C项符合题意。9解析：选 A 金刚石里是 CC 键，碳化硅是 CSi 键，显然 CC 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22CO2 分子，共有 8(3 )12 个。1211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35个硼分子含有 2012 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35空间网状结构，B 错误；晶体硼中每个面都是等边三角形
18、，键角是 60，C 正确；硼分子中每个 BB 由 2 个三角形共有，每个三角形含有 个 BB，每个硼分子含有 2030 个 B32 32B，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 ab22；X 的原子核外电子数比 Y 的原子核外电子数少 6 个，则 a6b，联立解得 a8，b14。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
19、，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：1s 22s22p1；乙硼烷分子中每个硼原子含
20、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 BF3NH3，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，BF 3NH3结构式为：。(3)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 ：H3BO3H 2O B(OH)4 H ；a.硼酸(H 3BO3)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 BO、HO 共价 键有关，熔沸
21、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 1 mol H3BO3 的晶体中有 3 mol 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) 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18 2，N 原子个18数14 2，B 原子和 N 原子个数之比为 221 1，所以其化学式 为 BN；同一周14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
22、 A 族、第 A 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)1s 22s22p1 sp 3 杂化 (2)分子晶体 (3)H 3BO3H 2O B(OH)4 H a、c (4)BN 315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
23、)12 (2)sp 3 10928 (3) 制造石英玻璃 制造石英表中的压电材料( 也可以答制造光导纤维等)(4)16解析：根据 A 的气态氢 化物分子式为 AH4，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 HClO 4H2CO3H3AlO3 (5)先有
24、白色沉淀，滴入过量 KOH 时白色沉淀消失 Al 3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O 217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NPAs，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 K3Fe(CN)6晶体中Fe3 与 CN 之间的键型。(3)CH 4 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。NH 3 和 PH3 比较，影
25、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 48，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18 12线长度与四个碳原子直径相同，即 a8r。碳原子的体 积为 ：8 r3，晶胞体积为：a 3，碳原343子的空间利用率为： 。碳 原 子 总 体 积晶 胞 体 积 843r3a3 316答案：(1)NPAs 3s 23p63d10 (2)配位键 Fe 3 提供空轨道，CN 提供孤对电子形成配位键 (3) CH 4 和 SiH4 比较，影响熔沸点的因素是分子间作用力，SiH 4 之间的分子间作用力大，熔沸点高 NH 3 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)12 316
