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第2课时原子晶体课时训练14原子晶体基础夯实一、常见的晶体1.下列晶体中SiO2CO2P4晶体硅H2SO4P2O5SO3SiC冰醋酸金刚石,属于原子晶体的一组是()A.B.C.D.解析:十种物质中属于分子晶体的有:CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸,其余的4种物质均为原子晶体。答案:B2.在二氧化硅晶体中,一个硅原子连接的氧原子个数为()A.2B.4C.6D.8解析:二氧化硅属于原子晶体,在SiO2晶体中,一个硅原子连着4个氧原子,一个氧原子连着2个硅原子。答案:B3.下列物质中不含共价键的是()A.晶体硅B.氯化氢C.水D.铜解析:晶体硅属于原子晶体,为空间网状结构,每一个硅原子连着4个硅原子,硅原子与硅原子之间形成共价键;氯化氢、水属于共价化合物,分子内含共价键;铜属于金属单质,不含共价键。答案:D4.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.碳原子间以共价键相结合C.硬度很大D.化学性质稳定,即使在高温下也不会与氧气发生反应解析:在金刚石中,碳原子以共价键结合成空间网状结构,不存在分子。由于碳的原子半径比较小,碳与碳之间的共价键的键能大,所以金刚石的硬度很大,因此A、B、C选项是正确的;金刚石是碳的单质,可以在空气或氧气中燃烧生成CO2,故D选项的说法是错误的。答案:D5.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的SiSi键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图,下列说法不正确的是()(导学号52700114)A.石英晶体中每个Si原子通过SiO极性键与4个O原子作用B.每个O原子也通过SiO极性键与2个Si原子作用C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为12,可用“SiO2”来表示石英的组成D.在晶体中存在石英分子,故能叫分子式解析:晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构,其中有一个位于正四面体的中心,另外四个位于四面体的顶点,故SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子,而每个氧原子周围有两个硅原子,在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为12,“SiO2”仅表示石英的组成,故没有单个的SiO2分子。答案:D二、晶体的结构和性质6.最近,美国LawreceLiremore国家实验室成功地在高压下将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,CO2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原子,每个O原子与2个C原子相结合解析: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CO2原子晶体转化为分子晶体为化学变化;CO2的不同晶体具有不同的物理性质;在CO2的原子晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子结合2个C原子。答案:D7.下列各组物质中,按熔点由高到低排列的是()A.H2O、H2S、H2SeB.GeH4、SiH4、CH4C.CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3D.晶体硅、碳化硅、金刚石解析:A项中的H2O分子之间能形成氢键,H2O的熔点比另外两种物质高;H2S、H2Se中H2Se的相对分子质量更大,分子间作用力大,H2Se的熔点比H2S的高,A项错误。B项中三种物质是组成和结构相似的分子晶体,GeH4、SiH4、CH4相对分子质量依次减小,分子间作用力依次减小,熔点依次降低,B项正确。C项也是组成和结构相似的分子晶体,但相对分子质量依次增大,因此熔点依次升高,C项错误。D项是结构相似的原子晶体,键长:SiSiSiCCC,键能:SiSiSiC3 5501 410沸点/178572 5504 8272 355A.SiCl4是分子晶体B.晶体硼是原子晶体C.AlCl3是分子晶体,加热能升华D.金刚石中的CC键比晶体硅中的SiSi键弱解析:SiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都是分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在未熔化的温度下它就能汽化,故AlCl3加热能升华,A、C正确;晶体硼的熔、沸点高,所以晶体硼是原子晶体,B正确;C原子的半径比Si原子的小,金刚石中的CC键的键长比晶体硅中的SiSi键的键长短,金刚石中的CC键的键能比晶体硅中的SiSi键的键能大,金刚石中的CC键比晶体硅中的SiSi 键强。答案:D9.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,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,需克服共价键的是。解析:根据构成晶体的微粒不同,分子晶体仅由分子构成,原子晶体中无分子。分子晶体有B、C、E、F,注意晶体氩是单原子分子晶体;原子晶体和单原子分子晶体都是由原子直接构成的,原子晶体有A、D,但属于化合物的只有A;分子晶体熔化时,一般不破坏化学键;原子晶体熔化时,破坏共价键。答案:(1)B、C、E、FE(2)A(3)A、D、E(4)A、D10.X、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R是长周期元素。X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全充满电子。(导学号52700116)请回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)(1)R的基态原子的电子排布式为。(2)X、Y、Z三种元素第一电离能从大到小顺序为。(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):该分子中两个Y原子之间的键型组合正确的是。A.仅1个键B.1个键和2个键C.1个键和1个键D.仅2个键该分子中Y原子的杂化方式是。(4)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如下图所示,有关该晶体的说法正确的是。A.该晶体属于分子晶体B.此晶体的硬度比金刚石还大C.晶体的化学式是X3Y4D.晶体熔化时共价键被破坏,没有克服范德华力和氢键解析:由题意可知X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,Q为氟元素,R为铜元素。(1)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为NOC。(3)由N2F2的两种结构可知,其结构式为和两个N原子以双键形式成键,存在1个键和1个键,C项正确;N原子采取sp2杂化。(4)观察图形可发现与C原子相连的有4个N原子,与N原子相连的有3个C原子,形成了空间立体网状结构。可知该晶体为原子晶体,化学式为C3N4,晶体熔化时,化学键被破坏,故A项错误,C、D两项正确。对原子晶体而言,键长越短,其硬度越大,由于CC键的键长大于CN键的键长,故该晶体的硬度比金刚石还大,B项正确。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(2)NOC(3)Csp2(4)B、C、D能力提升1.下列晶体中不属于原子晶体的是()A.干冰B.金刚砂C.金刚石D.水晶答案:A2.下列各组晶体中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是()SiO2和SO3晶体硼和HClCO2和SO2晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮硫黄和碘A.B.C.D.解析:SiO2、晶体硼、晶体硅、金刚石都是原子晶体,SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄、碘都是分子晶体。晶体氖中没有化学键,其余物质中都有共价键。答案:C3.下列关于原子晶体和分子晶体的说法中不正确的是()A.原子晶体的硬度通常比分子晶体的大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(CO2)是分子晶体,D错。答案:D4.下表是某些原子晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙述正确的是()原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/3 9003 0002 7001 7101 4101 211硬度109.59.576.56.0构成原子晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大,晶体的熔点越高构成原子晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大构成原子晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大A.B.C.D.解析:原子晶体的熔、沸点,硬度等物理性质取决于晶体内的共价键,构成原子晶体的原子半径越小,键长越短,键能越大,对应原子晶体的熔、沸点越高,硬度越大。答案:D5.下列说法正确的是()A.在含4 mol SiO键的二氧化硅晶体中,氧原子的数目为4NAB.金刚石晶体中,碳原子数与CC键数之比为12C.30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体解析:在二氧化硅晶体中,每个硅原子形成4个SiO键,故含有4 mol SiO键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol,即含有2NA个氧原子,A项错误;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个CC键,故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol CC键,因此金刚石晶体中碳原子数与CC键数之比为12,B项正确;二氧化硅晶体中不存在分子,C项错误;晶体氖是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的,属于分子晶体,D项错误。答案:B6.如图所示的是某原子晶体A空间结构中的一个单元。A与某物质B反应生成C,其实质是每个AA键中插入一个B原子,则C物质的化学式为()(导学号52700117)A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5解析:据题意,中心A原子与周围4个A原子相连形成4个AA键,而每两个A原子共用一个键,故A原子与AA键的个数比为12,又因为B原子与AA键的个数相等,所以BA=21。答案:C7.已知C3N4晶体很可能具有比金刚石更大的硬度,且原子间均以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法中正确的是()A.C3N4晶体是分子晶体B.C3N4晶体中CN键的键长比金刚石中CC键的键长要长C.C3N4晶体中每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子D.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合解析:由题给信息“具有比金刚石更大的硬度”,说明C3N4晶体是原子晶体,且晶体中CN键比金刚石中CC键的键长要短;由“原子间均以单键结合”可知每个C原子连接4个N原子,而每个N原子连接3个C原子。答案:C8.氮化碳结构如图,其中-氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是()(导学号52700118)A.氮化碳属于原子晶体B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价C.氮化碳的化学式为C3N4D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连解析:由“-氮化碳硬度超过金刚石晶体”可知该晶体应该是原子晶体,A项对;由图示可知,每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连,故氮化碳的化学式为C3N4,C、D项对;由于氮的电负性大于碳的,所以氮化碳中碳显+4价,氮显-3价,B项错误。答案:B9.观察下列模型并结合有关信息进行判断,下列说法错误的是()HCNS8结构模型示意图备注易溶于CS2SF6B12结构单元结构模型示意图备注熔点2 573 KA.HCN的结构式为HCNB.固态S8属于原子晶体C.SF6是由极性键构成的非极性分子D.单质硼属于原子晶体,结构单元中含有30个BB键,含20个正三角形解析:S8易溶于CS2,所以固态S8属于分子晶体。SF6是正八面体,所以SF6是由极性键构成的非极性分子。单质硼的熔点很高,所以其属于原子晶体,由图看出每个硼形成5个BB键,所以结构单元中含BB键的个数为1252=30,含有的正三角形的个数为2303=20。答案:B10.X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可以形成自然界中最硬的原子晶体。下列叙述中错误的是()A.WX4是沼气的主要成分B.固态X2Y是分子晶体C.ZY2的水溶液俗称“水玻璃”D.ZW是原子晶体解析:根据题干文字的描述来分析,可推知:X是氢元素,Y是氧元素,Z是硅元素,W是碳元素。则WX4代表甲烷,X2Y代表水,ZW代表碳化硅,ZY2代表二氧化硅,由此可知,A、B、D均正确,水玻璃是Na2SiO3的水溶液,故C错误。答案:C11.现有以下8种晶体:A.干冰B.CS2C.金刚石D.SiCE.晶体硅F.水晶G.冰H.晶体氩(1)属于分子晶体,且分子的立体构型为直线形的是(用晶体编号填空,下同)。(2)通过非极性键形成的原子晶体是;晶体内不含化学键的是。(3)直接由原子构成的晶体是。(4)受热熔化时,化学键发生变化的是,干冰的熔点比冰的熔点低得多,原因是。(5)金刚石、SiC、晶体硅都是同主族元素组成的晶体,它们的熔点高低顺序为(用名称填空),其原因是。解析:(1)A、B、G、H属于分子晶体,其中CO2、CS2为直线形分子,H2O为V形分子,Ar属于单原子分子。(2)非极性键形成的原子晶体应为单质,有金刚石和晶体硅,题述物质中只有晶体氩中不含有化学键。(3)直接由原子构成的晶体为原子晶体和由稀有气体组成的分子晶体。(4)受热熔化时,分子晶体只是破坏分子间作用力,而不会破坏分子内的化学键;原子晶体要破坏其中的共价键。干冰和冰均为分子晶体,但是冰中水分子间存在氢键,使熔点升高。(5)金刚石、SiC和晶体硅都是原子晶体,原子晶体的熔点取决于共价键的键能。由于原子半径:SiC,故键长:SiSiSiCCC,所以键能的大小顺序为CCSiCSiSi,所以三种晶体的熔点:金刚石碳化硅晶体硅。答案:(1)AB(2)CEH(3)CDEFH(4)CDEF干冰中CO2分子之间只存在范德华力,冰中H2O分子之间存在范德华力和氢键,且氢键的强度比范德华力大(5)金刚石碳化硅晶体硅金刚石、碳化硅、晶体硅都是原子晶体,键长:CCCSiCSiSiSi12.四种短周期元素的性质或结构信息如下表,请根据信息回答下列问题。(导学号52700119)元素ABCD性质或结构信息单质常温下为固体,难溶于水易溶于CS2;能形成两种二元含氧酸原子的M层有1个未成对的p电子;核外p电子总数大于7单质曾被称为“银色的金子”;与锂形成的合金常用于航天飞行器;单质能溶于强酸和强碱原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2;单质和氧化物均为空间网状晶体,具有很高的熔、沸点(1)A原子的最外层电子排布式为,D原子共有种不同运动状态的电子。(2)写出C单质与强碱反应的离子方程式:。(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是(填化学式,下同);分子较稳定的是。(4)E、D同主族,位于短周期。它们的最高价氧化物中熔点较低的是,原因是。解析:常温下为固体,难溶于水,易溶于CS2,能形成两种二元含氧酸的元素是硫。M层有1个未成对的p电子,核外p电子总数大于7,电子排布式应是1s22s22p63s23p5,故B元素是氯。单质能溶于强酸和强碱的是铝。原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2个,电子排布式应是1s22s22p63s23p2,故D元素是硅。(1)硫原子的最外层电子排布式为3s23p4,硅原子核外有14个电子,所以有14种不同运动状态的电子。(2)铝与强碱反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(3)由于氯的原子半径小于硫的原子半径,所以HCl键的键能大于HS键的,所以较稳定的分子为HCl。(4)与硅同主族的短周期元素为碳,其最高价氧化物为二氧化碳,二氧化碳属于分子晶体;而硅的最高价氧化物为二氧化硅,二氧化硅属于原子晶体,共价键的键能远大于分子间作用力,所以二氧化碳的熔点低于二氧化硅的。答案:(1)3s23p414(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3)H2SHCl(4)CO2CO2属于分子晶体,SiO2属于原子晶体
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