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原子晶体分子晶体练习高二化学原子晶体分子晶体练习4.121. 下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是（）A. 固态氢B.固态氖C.磷D.三氧化硫2. 下列物质呈固态时，一定属于分子晶体的是（）A. 非金属单质B.非金属氧化物 C.含氧酸D.金属氧化物3. 下列关于SiO2晶体的叙述中正确的是（）A. 通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为N«NA表示阿伏加德罗常数的值）B. 60 g SiO2晶体中，含有2NA个SiO键C. 该晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点D. SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子4. 根据表中给出物质的熔点数据（AlCl3沸点为182.7 °C），判断下列说法错误的是（）晶体NaClMgOSiCl4AlCl3晶体硼熔点/C8012 800一701802 500A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强B. SiCl4晶体是分子晶体C. AlCl3晶体是离子晶体D.晶体硼是原子晶体5. 下列说法中正确的是（）A. C60汽化和I2升华克服的作用力不相同B. 甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近C. NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键D. 常温下TiCl4是无色透明液体，熔点一23.2 C，沸点136.2 C，所以TiCl4属于分子晶体6. 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7. 关于氢键的下列说法中正确的是（）A. 每一个水分子内含有两个氢键B.冰、水和水蒸气中都存在氢键C.水结成冰体积膨胀与氢键有关D. H2O是一种非常稳定的化合物，这是由氢键所致8. 在硼酸B（OH）3分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子 杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是（）A. sp，范德华力B. sp2，范德华力C. sp2，氢键D. sp3，氢键9. 已知氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于该晶体的说法 错误的是（）A. 氮化碳属于原子晶体，比金刚石中的硬度更大B. 该晶体中每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连，氮化碳的化学式为C3N4C. 该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构D. 该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构10. 下表是某些原子晶体的熔点和硬度。原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/°c3 3503 0002 6001 7131 4151 211硬度109.597.576.0分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（） 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键能越大，晶体的熔点越高构成原子晶体的原子的半径越大，晶体 的硬度越大构成原子晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大A.B.C.D.11. 下列物质的熔、沸点顺序判断不正确的是（）A. Li>Na>K>RbB. F2<Cl2<Br2<I2C.金刚石>碳化硅晶体硅D. NaCl<KCl<CsCl12. 根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是（）A. 熔点2 700 °C，导电性好，延展性强B. 无色晶体，熔点3 550 C,不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C. 无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 C，熔化时能导电D. 熔点一56.6 C，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电13 .在单质的晶体中一定不存在的微粒是（）A.原子B.分子C.阴离子 D.阳离子14. 下列说法正确的是（）A. 在含4 mol Si-O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C-C键数之比为1：2C. 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15. 下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的物质 物质性质X熔点为10.31。，液态不导电，水溶液导电Y易溶于CCl4，熔点为11.2 C，沸点为44.8 CZ常温下为气态，极易溶于水，溶液pH>7W常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体M熔点为1 170 C，易溶于水，水溶液导电N熔点为97.81 C，质软，导电，密度为0.97 g-cm-316.硅及其化合物的用途非常广泛，根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题：（1）基态硅原子的核外电子排布式为。（2）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，晶体硅中的键角约为下表列有三种物质(晶体)的熔点：物质SiO2SiCl4SiFq熔点/°c1 710一70.4一90.2简要解释熔点产生差异的原因：SiO2和SiCl4：(4)SiC晶体结构与金刚石相似(如图所示)，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。其中C原子的杂化方式为个，每，微粒间存在的作用力是，每个Si原子周围距离最近的C原子为17. 在我国南海300500m海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。(填字母)。甲烷晶匏请回答下列问题:(1) 甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是A. 甲烷晶胞中的球只代表一个C原子B. 晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子C. CH4熔化时需克服共价键D. 1个CH4晶胞中含有8个CH4分子，(2) 水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。其中冰W的晶体结构如下图所示： 水分子的空间构型是形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个H+，形成水合氢离子(H3O+)，水分子能与H+形成配位键，其原因是在氧原子上有应用价电子对互斥理论推测h3o+的形状为。 上述冰晶体中每个水分子与周围 个水分子以氢键结合，该晶体中1 mol水形成 mol氢键。 实验测得冰中氢键的作用能为18.5 kJ-mol - 1 ,而冰的熔化热为5.0 kJ-mol - 1 ,这说明 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点 或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有 个水分子，冰晶胞与金刚石晶 胞微粒排列方式相似的原因是。18. 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:如石罟金刚石晶胞回答下列问题:(1) 金刚石、石墨、C60、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) 在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为。在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为，该晶体中碳原子数与共价键数 之比为。(5) 石墨晶体中，层内C-C键的键长为142 pm，而金刚石中C-C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的 共价键，而石墨层内的C-C间不仅存在 共价键，还有键。推5 / 11测金刚石的熔点（填">”“<”或“=”）石墨的熔点。（6）C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为 g（用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值）。（7）金刚石晶胞含有 个碳原子。若碳原子半径为，金刚石晶胞的边长为。，根据硬球接触模型，则r=久列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：（不要求计算结果）。19. 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当， 其晶胞结构如图所示。匚"ONOR碳化隹立方氮醐请回答下列问题:（1）碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有 个；设晶胞边长为a cm，密度为b g-cm-3，则阿伏加德罗常数可表示为（用含a、b的式子表示）。（2）立方氮化硼晶胞中有 个硼原子，个氮原子，硼原子的杂化类型为，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为 g-cm-3（设NA为阿伏加德罗常数的值）。1.答案B 2答案C解析 非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；金属氧化物通常为离子化合物，属 离子晶体。故C项正确。3答案C解析 60 g SiO2晶体即1 mol SiO2,晶体中含有SiO键数目为4 mol(每个硅原子、氧原子分别含有4个、 2个未成对电子，各拿出一个单电子形成SiO共价键)，含4NA个SiO键；SiO2晶体中含有无数的硅原 子和氧原子，只是硅、氧原子个数比为1：2 ；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子 形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。4答案C解析 根据表中各物质的熔点判断晶体类型。NaCl和MgO是离子化合物，形成离子晶体，故熔、沸点越 高，说明晶格能越大，离子键越强，A项正确；SiCl4是共价化合物，熔、沸点较低，为分子晶体，硼为非 金属单质，熔、沸点很高，是原子晶体，B、D项正确；AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物， 但其晶体熔、沸点较低，应属于分子晶体5答案D解析 C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲 酸甲酯高。6答案A解析 由题知BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醍，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；对于组成相似 的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因立BeCl2的熔点比BeBr2的低；BeCl2 的化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应；AlCl3水溶液 中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性质。7答案C解析 A项中水中的氢键存在于分子之间而不是存在于分子内部，错误；B项中气态的水中不存在氢键，错 误；C项中水结成冰时，水分子大范围以氢键互相连接，形成疏松的晶体，造成体积膨胀，密度减小，正 确；D项中水的稳定性强是由于OH键的键能大，与氢键没关系，错误。8答案C解析 石墨晶体中C原子为sp2杂化，层与层之间以范德华力结合，在硼酸:B(OH)3分子中，B原子也为sp2 杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。9答案D解析 氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成，因此该晶体应为原子晶体。又因为CC键键长大于 CN键键长，故CN键的键能大于CC键，硬度更大的是氮化碳，A项正确；每个C原子与4个N原7 / 11子形成共价单键，每个N原子与3个C原子形成共价单键，C原子和N原子的最外层都达到8电子稳定结 构，所以氮化碳的化学式为C3N4, N的非金属性大于C的非金属性，氮化碳中C显+4价，N显一3价，B 和C均正确；氮化碳晶体原子间以NC极性键形成空间网状结构，D项错误。10答案D11答案D解析 晶体熔、沸点高低取决于结构微粒间作用力的大小，即金属键、共价键、离子键、分子间作用力的 大小。离子晶体的熔、沸点与离子半径和离子所带电荷数有关，电荷数相同时，离子半径越小，晶体的熔、 沸点越高。12答案B解析 本题考查的是各类晶体的物理性质特征。A项符合金属晶体的特征；B项符合原子晶体的特征；C项 符合离子晶体的特征；D项符合分子晶体的特征。13答案C解析 A项，例如金刚石由碳原子组成；B项，例如I2由I2分子组成；D项，例如金属Cu由Cu2+口自由 电子组成；C项中阴离子只能存在于离子化合物中。14答案B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2N A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，因此碳原子数与CC 键数之比为1：2, B项正确；二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误；氟晶体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。15 答案 X、Y、Z、W解析 分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。M的熔点高，肯定不是分子晶体；N是金 属钠的性质；X、Y、Z、W均为分子晶体。规律总结分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态、熔融态不导电等物理特性。所有在常温下呈气 态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体。16 答案(1)1s22s22p63s23p2 (2)共价键 3 109.5°(3) SiO2是原子晶体，微粒间作用力为共价键°SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于 SiCl4 (4)sp3 共价键 4 12解析 (1)硅为第3周期WA族元素，基态硅原子价电子排布式为3s23p2，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2) 金刚石中碳原子采取sp3杂化，CCC之间的夹角为109.5°，金刚石晶胞内部有4个碳原子，每个顶 点和面心各有1个碳原子，故金刚石晶胞中含碳原子个数为4+8x|+6x2 = 8个，晶体硅与金刚石结构相 似，故Si与Si原子之间以共价键相结合，SiSiSi之间夹角为109.5°，且晶胞中有8个硅原子，其中在 面心位置贡献的硅原子有6x2=3个。(3) SiO2与SiCl4晶体类型不同，前者为原子晶体，原子之间以共价键结合，共价键作用力强，后者为分子晶 体，分子之间以范德华力结合，范德华力较弱，所以SiO2熔点高于SiCl4。(4) 碳化硅晶体中，每个碳原子和硅原子都采取sp3杂化，与4个硅原子形成4个共价键，每个硅原子周围距 离最近的碳原子有4个。碳化硅晶胞中，若硅原子位于面心和顶点，则碳原子位于内部，故知每个硅原子 周围距离最近的硅原子有12个。17答案(1)B(2)V孤对电子三角锥形4 2 冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键 8水中的O原子和金刚石中的C 原子都为sp3杂化，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性解析(1)CH4是分子晶体，熔化时克服范德华力。晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个C原 子。以该甲烷晶胞分析，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个而这3个甲烷分子在 面上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3X8x2=12个。甲烷晶胞属于面心 立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为8X；+6X；=4个。=4,孤电子对数为2,所以水分子为V形分子，H2O分子能与H6 + 2(2)水分子中O原子的价电子对数=广 a6 + 3 1.+形成配位键，其原因是在O原子上有孤对电子，H+有空轨道。H3O+价电子对数一2=4，含有1对孤 对电子，故H3O+为三角锥形。观察图示晶体结构可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个 水分子间形成1个氢键，故1 mol水可形成4 molX0.5=2 mol氢键。冰中氢键的作用能为18.5 kJ-mol-1, 而冰熔化热为5.0 kJ-mol-1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键。 每个冰晶胞平均含有水分子数为4+6x2+8X：=8。H2O分子中的O原子中形成2个。键，并含有2个孤9 / 11对电子，金刚石中每个C原子含有4个g键且没有孤对电子，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化， 且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子只可以与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶 胞微粒排列方式相似。18答案(1)同素异形体2 880兀或pp兀)< (6) NA(2)sp3杂化sp2杂化分子混合键型(4)1 : 2 3 2 : 3 (5)g g n(或大4 一闩 8X nr3|-m8技=盘8803= 16解析(1)金刚石、石墨、c60、碳纳米管等都是碳元素的单质形成的，它们的组成相同，结构不同、性质不 同，互为同素异形体。(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 碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。(3) 。60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合 键型晶体。(4) 金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为4x2=2，则碳原子数与化学键数之比为1：2。石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的碳原子数和化学键数分别为6x3=2和6x2=3,其比值为2 : 3。(5) 在金刚石中只存在CC间的g键；石墨的层内CC间不仅存在g键，还存在n键。石墨中的CC键比金刚石中的CC键键长小，键能大，故石墨的熔点高于金刚石。(6) C60晶体为面心立方结构，所以每个C60晶胞有4个C60分子(面心3个，顶角1个)，所以一个C60晶胞质口 4X12X602 880量=广成g。由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个碳原子，面上有6个碳原子，顶点有8个碳原子，所以金刚 石晶胞中碳原子数为4+6x|+8x|=8;若碳原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正4 一1叨叨8 X 3兀冷方体体对角线长度的4就是CC键的键长，七a=2r，所以r=a，碳原子在晶胞中的空间占有率= a319 答案(1)sp3 杂化 4 06b mol-1(2)4 4 sp3 杂化 nA每个Si原子距离最近解析(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个g键，故Si采取sp3杂化SiC晶胞中硅原子数为T/ 160|故 NaF mol1。的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6x2+8x|=4个，硅原子位于晶胞内，4个，1个晶胞的质量为黑g，体积为a3 cm3，因此晶体密度b gcm-3 = n初? g ， nana a3 cm3(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6X?+8x8=4个，B原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原 匕O子4个。每个硼原子与4个氮原子形成4个g键，故硼原子采取sp3杂化，每个立方氮化硼晶胞的质量为殴 nag，体积为a3 cm3，故密度为；3gcm3。