第3章 第2节 分子晶体与共价晶体 综合训练-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2作业与测评课件PPT（人教版2019）

第三章　晶体结构与性质 第二节　分子晶体与共价晶体 综合训练 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 分子晶体的相关判断 共价晶体的性质 分子晶体的相关判断 共价晶体的结构 分子晶体与共价晶 体的熔、 沸点 分子晶体与共 价晶体 共价晶体的结构 共价晶体的有关计算 分子晶体的有关判断 与计算 共价晶体 分子晶体的有关计算 分子晶体的性 质与 用途 分子晶体的有 关计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较正确的是(　　) A．晶体的熔点：干冰>冰 B．晶体中的空间利用率：干冰>冰 C．晶体中分子间相互作用力相同 D．晶体中键的极性和分子的极性相同 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是(　　) ①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2045 ℃　④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 [重难点拨]　判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 (2)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1000 ℃以上，而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至温度更低。 (3)依据晶体的硬度与机械性能判断 共价晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。 (4)依据导电性判断 分子晶体为绝缘体，但部分溶于水后能导电；共价晶体多数为绝缘体，但晶体硅、锗是半导体。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5 3．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是(　　) A．正硼酸晶体不属于分子晶体 B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 D．含1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键 解析：由题图可知，一个H3BO3分子平均含有3个氢键。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 4．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物比金刚石更坚硬，则下列分析正确的是(　　) A．该碳氮化合物呈片层状结构 B．该碳氮化合物呈立体网状结构 C．该碳氮化合物C—N键键长比金刚石中C—C键键长长 D．该碳氮化合物中存在分子间作用力 解析：因该碳氮化合物硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为共价晶体，故是立体网状结构。C原子半径大于N原子半径，所以C—N键键长小于C—C键 键长。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7 5．干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是(　　) A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量 B．C—O的键能比Si—O的键能小 C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体 D．干冰易升华，二氧化硅不能 解析：干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为共价晶体，熔化时破坏共价键，所以SiO2的熔、沸点较高。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8 6．如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是(　　) A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力 B．沸点：金刚石>干冰>冰 C．冰晶体中的氧原子和金刚石中的碳原子均采取sp3杂化 D．干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有10个 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9 解析：A项，冰晶体中还存在H—O共价键；B项，金刚石是共价晶体，冰、干冰是分子晶体，所以金刚石的沸点最高，由于冰中存在氢键，故其沸点比干冰高；D项，每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10 7．下列说法正确的是(　　) A．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键 B．金刚石晶体中存在范德华力 C．AlCl3晶体属于共价晶体 D．金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12 9．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。已知冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1。下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶胞内水分子间以共价键结合 B．每个冰晶胞平均含有4个水分子 C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D．当在0 ℃冰变成液态水时，氢键部分被破坏 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．氮化碳的硬度比金刚石的硬度大，其结构如图所示。下列有关氮化碳的说法错误的是(　　)  A．氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价 C．氮化碳的化学式为C3N4 D．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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 16 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 17 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 18 二、非选择题 12．据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N键的键能为167 kJ·mol－1。请回答下列问题： (1)N60分子构成的晶体为________晶体，其熔、沸点比N2________(填“高”或“低”)，原因是__________________________________________________________ _____________________________。 (2)1 mol N60分解成N2时吸收或放出的热量是________kJ(已知N≡N键的键能为942 kJ·mol－1)，表明稳定性N60______(填“>”“<”或“＝”)N2。 (3)由(2)列举N60的用途(举一种)：____________________________________。 答案 分子 高 N60、N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高 13230 < N60可作高能炸药(其他答案合理也可) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 19 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 20 13．(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：_____________________________________________________________________________________________________________。 答案 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔点/℃ －49.5 26 146 沸点/℃ 83.1 186 约400 GeCl4、GeBr4、GeI4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，分子间作用力逐渐增强 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 21 (3)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石 ( )相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶 胞的密度是_______________________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 22 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 23 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：根据题图及分析可知，SiA与SiB的距离是面对角线的一半，即eq \f(\r(2),2)d。 8．SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O原子略去)，Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度，SiA与SiB的距离是(　　) A．eq \f(1,2)d B．eq \f(\r(2),2)d C．eq \f(\r(3),3)d D．d 解析：冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的水分子个数为4＋eq \f(1,8)×8＋6×eq \f(1,2)＝8，B错误；氢键不属于化学键，C错误；冰中氢键的作用能为18.8 kJ·mol－1，1 mol冰中含有2 mol氢键，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，说明在0 ℃冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D正确。 解析：A项，根据氮化碳的硬度比金刚石的硬度大判断，氮化碳属于共价晶体；B项，氮的非金属性强于碳的非金属性，氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价；C项，题给晶体结构模型中虚线部分(正方形)是氮化碳晶体的最小结构单元，该正方形顶点的原子被4个正方形共用，边上的原子被2个正方形共用，则其含有的碳原子数为4×eq \f(1,4)＋4×eq \f(1,2)＝3，氮原子数为4，故氮化碳的化学式为C3N4；D项，碳形成4个共价键，每个碳原子与4个氮原子相连，氮形成3个共价键，每个氮原子与3个碳原子相连。 11．自从首次合成了第一种稀有气体的化合物XePtF6以来，人们又相继发现了Xe的一系列化合物，如XeF2、XeF4等。图甲为XeF4的结构示意图，图乙为XeF2晶体的晶胞结构图。下列有关说法错误的是(　　) A．XeF4是由极性键构成的非极性分子 B．XeF2晶体属于分子晶体 C．一个XeF2晶胞中含有4个XeF2 D．XeF2晶体中距离最近的两个XeF2之间的距离为eq \f(\r(3)a,2)(a为晶胞边长) 解析：Xe和F之间形成的是极性键，根据XeF4的结构示意图可知，该分子为平面正方形结构，正电中心和负电中心重合，所以该分子是由极性键构成的非极性分子，A正确；XeF2晶体是由XeF2分子通过范德华力构成的分子晶体，B正确；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，一个XeF2晶胞中含有的XeF2分子的个数为8×eq \f(1,8)＋1＝2，C错误；根据XeF2晶体的晶胞结构可知，立方体体心的XeF2与每个顶点的XeF2之间的距离相等且最近，该距离为晶胞体对角线长的一半，即eq \f(\r(3)a,2)，D正确。 解析：(2)因每个氮原子形成三个N—N键，每个N—N键被2个N原子共用，故1 mol N60中存在N—N键：1 mol×60×3×eq \f(1,2)＝90 mol。发生的反应为N60(s)===30N2(g)，故ΔH＝90×167 kJ·mol－1－30×942 kJ·mol－1＝－13230 kJ·mol－1<0，为放热反应，表明稳定性N2>N60。 (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。 (2)原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，如图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为(0，0，0)；B为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，0，\f(1,2)))；C为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，\f(1,2)，0))。则D原子的坐标参数为__________。 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4))) eq \f(25×4,（361.5×10－10）3×NA) 解析：(3)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8，则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(25×4,（361.5×10－10）3×NA) g·cm－3。 $$