1、第 2 节 分子晶体与原子晶体课时演练促提升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、C 8H10B.PCl3、CO 2、H 2SO4C.SO2、 SO3、C 60D.CCl4、Na 2S、H 2O2解析:A 项,HD 是单质,不是化合物;C 项,C 60 是单质,不是化合物;D 项,Na 2S 是盐,无分子存在,不是分子晶体。答案:B2.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:根据题目提供的信息“B
2、eCl 2 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“BeCl 2 化学性质与 AlCl3 相似”,由于 AlCl3 溶液中的 Al3+能发生水解Al 3+3H2O Al(OH)3+3H+使溶液显酸性,所以 BeCl2 水溶液显酸性,B 项错误;BeCl 2 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“AlCl 3能与 NaOH 反应”可知 BeCl2 也能与 NaOH 反应,D 项错误。答案:A3.水的沸点是
3、 100 ,硫化氢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:C4.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( )X YZ WQA.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
4、于第二周期元素 ,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、O 3。答案:A5.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
5、D.分子晶体的熔、沸点低,常温下均呈液态或气态解析:SiO 2 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:C6.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
6、晶体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:B7.HgCl2 稀溶液可作为手术刀的消毒剂 ,已知 HgCl2 有如下性质 :HgCl 2 晶体熔点较低;HgCl 2 熔融状态下不导电;HgCl 2 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
7、 可知 HgCl2 属于共价化合物,且为弱电解质,故 B、C、D 均错误。答案:A8.正硼酸(H 3BO3)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
8、酸分子所共有,故每个正硼酸分子可形成 3个氢键,D 项正确。答案:D9.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
9、心原子的杂化轨道类型为 ,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;H 2O 中的
10、O 原子形成 2 个 键,孤对电子对数=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)COCl 2 中碳原子形成 3 个 键,无孤电子对, sp 2 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) sp 3(4)HCl(5)COCl2 sp 2 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,
11、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。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
12、方相氮化硼需要的条件应是 。 (5)NH4BF4(氟硼酸铵)是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
13、 1 mol NH4BF4 中含有 1 mol NH 和 1 mol BF 键。答案:(1)1s 22s22p1(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)2B 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(CO 2
14、)是分子晶体, 错误。答案:D2.下列说法中正确的是( )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,BCl 3 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
15、稳定结构,故错误;C 项,分子晶体的熔、沸点很低,但在常温下也有呈固态的,如白磷,故错误。答案:D3.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:NH 3H2OHFC.硬度: 白磷冰 二氧化硅D.熔点:SiI 4SiBr4SiCl4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
16、硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存在氢键,故相对分子质量越大,熔点越高,D 项正确。答案:D4.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。H 2O 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
17、连接后,分子间空隙变大,因此融化时,水的体积缩小,D 项错误。答案:A5.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,CO 2 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;CO 2
18、晶体类似于 SiO2 晶体,属原子晶体,每个 C 结合 4个 O,每个 O 结合 2 个 C。答案:D6.(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( )XYW ZTA.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、W 3X4、WZ 4 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
19、3 周期,T 位于第 4 周期。设 W 最外层电子数为 x,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、H 2O、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、W 3X4、WZ 4 对应物质分别为 SiO2、Si 3N4、SiCl 4,其中 SiCl4 为分子晶体,其熔点低、硬度小,C
20、错误。答案:D7.(2014 海南化学)碳元素的单质有多种形式,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、C 60、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,
21、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)金刚石、石墨、C 60、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
22、 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 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)sp3 sp2(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
23、。 (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(SiH 4)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 CC CH CO SiSi SiH SiO356 413 336 226 318 452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 。 SiH 4 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进
25、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SiO 3。答案:(1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3(4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2(5)C C 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)sp3 13 SiO3(或 Si)
