1、- 1 -第二节 分子晶体与原子晶体基础巩固1下列物质在室温下均是分子晶体的是( )A.H2O、CH 4、HFB.红磷、硫、碘C.CO2、SO 2、NO 2D.H2SO4、CH 3CH2OH、HCHO答案： B解析： 题目的核心是“室温”,在该条件下 H2O、H 2SO4、CH 3CH2OH均为液体,而CH4、HF、CO 2、NO 2、SO 2、HCHO 均为气体,故 B项正确。2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答案： D解析： 由于原子晶体中粒子间以共
2、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)是分子晶体,D 错。3我国的激光技术在世界上处于领先地位。据报道,有科学家用激光将置于铁室中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,碳原子与氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称,这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( )A.碳、氮原子构成平面结构的晶体B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短C.氮原子电子数比碳原子电子数多D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼答案： B解析： 由“这种化合物可
3、能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体,原子晶体是一种- 2 -空间网状结构而不是平面结构,A 选项错误;由于氮原子的半径比碳原子的半径要小,所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短,所以该晶体比金刚石的熔、沸点更高,硬度更大,B 选项正确;原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等物理性质,C、D 选项错误。4下列各组物质的晶体中,化学键类型和晶体类型都相同的是( )A.SO2和 SiO2 B.CO2和 H2OC.BN和 HCl D.CCl4和 KCl答案： B解析： A项中 SO2和 SiO2的化学键相同,都是极性共价键,但晶体类型不同,SO 2晶体属于分子
4、晶体,SiO2晶体属于原子晶体;B 项,CO 2和 H2O中的化学键都是极性共价键,且都属于分子晶体;C 项中BN和 HCl的化学键相同,都为极性共价键,但晶体类型不同,BN 晶体属于原子晶体,HCl 晶体属于分子晶体;D 项,CCl 4和 KCl中的化学键不同,CCl 4中为极性共价键,KCl 中为离子键,且晶体类型也不同,CCl 4晶体属于分子晶体,KCl 晶体属于离子晶体。5医院在进行外科手术时,常用 HgCl2稀溶液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
5、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属于非电解质答案： A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属于共价化合物,且为弱电解质,故 B、C、D 均错误。6在高压下可以将 CO2转化为具有类似 SiO2结构的原子晶体,下列关于 CO2原子晶体的说法正确的是( )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- 3 -D.在 CO2的原子晶体中,每个碳原子周围
6、结合 4个氧原子,每个氧原子与两个碳原子相结合答案： D解析： 同素异形体的研究对象是单质;CO 2的晶体类型的转变已生成了新物质,故为化学变化;CO 2的不同晶体具有不同的物理性质;CO 2晶体类似于 SiO2晶体,属原子晶体,每个碳原子结合 4个氧原子,每个氧原子结合 2个碳原子。7(双选)碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构。其中碳原子和硅原子的位置是交替出现的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是( )A.熔点从高到低的顺序是:金刚石碳化硅晶体硅B.熔点从高到低的顺序是:金刚石晶体硅碳化硅C.三种晶体中的基本单元都是正四面体结构D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体答案： AC解析：
7、 依题意,金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体,且都应有类似金刚石的四面体结构单元。因键长由长到短的顺序是 SiSiSiCCC(可由原子半径来推断),则键能为 CCSiCSiSi,所以破坏这些键时所需能量依次降低,从而熔点依次降低。上述三种原子晶体中晶体硅是半导体,具有一定的导电性。8X是核外电子数最少的元素,Y 是地壳中含量最丰富的元素,Z 在地壳中的含量仅次于 Y,W可以形成自然界最硬的原子晶体。下列叙述错误的是( )A.WX4是沼气的主要成分B.固态 X2Y是分子晶体C.ZW是原子晶体D.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”答案： D解析： 由题给条件可知,X 为氢元素,Y 为氧元素,Z 为硅元素
8、,W 为碳元素。则 WX4为 CH4;X2Y为H2O,其晶体为分子晶体;ZW 为 SiC,属于原子晶体;ZY 2为 SiO2,SiO2难溶于水,也不能与水反应。9下列晶体性质的比较中不正确的是( )A.沸点:NH 3PH3B.熔点:SiI 4SiBr4SiCl4C.硬度:白磷冰二氧化硅- 4 -D.硬度:金刚石碳化硅晶体硅答案： C解析： A项中注意 NH3分子间存在氢键,故沸点 NH3PH3,正确;B 项中三种物质的组成和结构相似,且均为分子晶体,熔点随相对分子质量的增大而升高,正确;C 项中白磷和冰都是分子晶体,硬度小,而二氧化硅是原子晶体,硬度大,错误;D 项中的三种物质都是原子晶体,由
9、于原子半径 CCSiSiSi,而键能越大,原子晶体的硬度越大,正确。10(2016全国乙,节选)(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 。 GeCl4GeBr4GeI4熔点/-49.526 146沸点/83.1186约400(2)Ge单晶具有金刚石型结构,其中 Ge原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力是 。 答案： (1)GeCl4、GeBr 4、GeI 4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (2)sp 3 共价键解析： (1)锗卤化物均为分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸
10、点越高。(2)金刚石中 C为 sp3杂化,C 与 C之间为非极性共价键,Ge 单晶与金刚石结构相似,杂化方式与存在的作用力也与金刚石一样。11Q、R、X、Y、Z 为前 20号元素中的五种,Q 的低价氧化物与 X单质分子的电子总数相等,R与 Q同族,Y 和 Z的离子与 Ar原子的电子层结构相同且 Y的原子序数小于 Z。(1)Q的最高价氧化物,其固态属于 晶体,俗名叫 。 (2)R的氢化物分子的立体构型是 ,属于 (填“极性”或“非极性”)- 5 -分子。 (3)X的常见氢化物的立体构型是 ;它的另一种氢化物 X2H4是一种火箭燃料的成分,其电子式是 。 (4)Q分别与 Y、Z 形成的共价化合物的
11、化学式是 和 ;Q 与 Y形成的分子的电子式是 , 属于 (填“极性”或“非极性”)分子。 答案： (1)分子 干冰 (2)正四面体形 非极性(3)三角锥形(4) CS2 CCl 4解析： (1)Q为 C,其最高价氧化物为 CO2,为分子晶体,俗名为干冰。(2)R为 Si,其氢化物为 SiH4,其分子的立体构型是正四面体形,为非极性分子。(3)N的常见氢化物为 NH3,立体构型为三角锥形,N 2H4的结构式为 ,其电子式(4)C分别和 S、Cl 形成的共价化合物为 CS2、CCl 4,CS2和 CO2结构相似,都是直线形非极性分子,其结构式为 ,其电子式12通常人们把拆开 1 mol某化学键所
12、吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热( H),化学反应的 H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC460360 436 431 176 347请回答下列问题:(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“”或“ ” “Mr(N2),故 N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体中的大,N 60晶体的熔、沸点比 N2晶体的高。(2)因每个氮原子形成三个 NN键,每个 NN键被 2个 N原子共用,故 1 mol N60中存在 NN键:1 mol603 mol。发生的反应为N60 30
13、N2 H=90167 kJmol-1-30942 kJmol-1=-13 230 kJmol-1N60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此 N60可用作高能炸药。能力提升1下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( )SiO 2和 SO3 晶体硼和 HCl CO 2和 SO2晶体硅和金刚石 晶体氖和晶体氮 硫黄和碘A. B. C. D.答案： C2下列性质符合分子晶体的是( )A.熔点 1 070 ,易溶于水,水溶液能导电B.熔点 97.81 ,质软、能导电、密度是 0.97 gcm-3C.熔点 10.31 ,液体不导电,水溶液能导电D.熔点 2 030 ,熔化时能
14、导电,水溶液也能导电答案： C3下列关于 CH4和 CO2的说法正确的是( )A.固态 CO2属于分子晶体B.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子C.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以 CH4熔点低于 CO2D.CH4和 CO2分子中碳原子的杂化类型分别是 sp3和 sp2答案： A解析： 固态 CO2是分子晶体,A 项正确;CH 4分子是正四面体对称结构,其为含有极性键的非极性分子,B 选项错误;CH 4和 CO2都是分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、- 8 -沸点越高,与键能无关,C 选项错误;CH 4为正四面体结构,碳原子的杂化类型是 sp3杂化,CO 2为直线形
15、分子,碳原子的杂化类型是 sp杂化,D 选项错误。4碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:(1)CO能与金属 Fe形成 Fe(CO)5,该化合物的熔点为 253 K,沸点为 376 K,其固体属于 晶体。 (2)碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:在石墨烯晶体中,每个 C原子连接 个六元环,每个六元环占有 个 C原子。在金刚石晶体中,C 原子所连接的最小环也为六元环,每个 C原子连接 个六元环,六元环中最多有 个 C原子在同一平面。 答案： (1)分子 (2)3 2 12 4解析： (1)Fe(CO)5熔、沸点低,属于分子晶体。(2)在石墨烯晶体中每个 C原子连接
16、 3个六元环;并且每个 C原子被 3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子数为 6在金刚石晶体中,每个 C原子连接 12个六元环;每个六元环中最多有 4个 C原子共面。 5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)中碳原子的杂化方式分别为 、 。 (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
17、存在 共价键,还- 9 -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)。 答案： (1)同素异形体 (2)sp 3 sp 2(3)分子 混合 (4) (或大 或 p-p )(5)8解析： (1)由同一元素形成的不同单质互称为同素异形体。(2)金刚石为正四面体形结构,所以 C原子采用 sp3杂化。石墨烯(指单层石墨)为平面形结构,C 原子采用 sp2杂化。(3)C 60属于分子晶体。从结构上说,石墨既具有原子晶体的特征,又具有分子晶体的特征,一般称石墨为混合晶体。(4)金刚石中只存在 CC间的 共价键,而石墨层内的 CC间既存在 共价键,又存在 共价键。(5)金刚石晶胞中含有碳原子数为 8 2r为晶胞体对角线r a3,所以碳原子在晶胞中的空间占有率
