第3章 第2节 分子晶体与共价晶体-【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 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．(1)只含________的晶体称为分子晶体。 (2)分子晶体内相邻分子靠_______________相互吸引。分子晶体熔点____，硬度很____。 (3)常见的分子晶体包括所有______________，如水、氨等；部分___________，如O2、N2等；部分______________，如CO2、SO2等；稀有气体；几乎所有的____，如H2SO4、HNO3等；绝大多数________，如苯、乙醇等。 答案 分子 分子间作用力 低 小 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物 预习作业 4 2．(1)共价晶体一般熔点________，如金刚石的熔点大于3500 ℃；硬度________，如金刚石是所有已知晶体中___________的物质；一般不导电，但晶体硅是________。 (2)共价晶体包括某些________，如硼、硅等；某些____________，如______________(俗称________)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 答案 高 高 硬度最大 半导体 单质 非金属化合物 碳化硅(SiC) 金刚砂 预习作业 5 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)分子晶体中只存在分子间作用力。(　　) (2)分子晶体熔化时共价键断裂。(　　) (3)共价化合物一定属于分子晶体。(　　) (4)分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点一定越高。(　　) (5)凡是由原子构成的晶体都是共价晶体。(　　) (6)CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同。(　　) (7)1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键。(　　) √ × × × × × × 预习作业 6 2．下列晶体熔化时，必须破坏非极性共价键的是(　　) A．冰 B．晶体硅 C．溴 D．二氧化硅 解析：冰、溴为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，晶体硅、二氧化硅为共价晶体，二氧化硅熔化时，破坏的是Si—O极性键，晶体硅熔化时，破坏的是Si—Si非极性键。 答案 解析 预习作业 7 3．下列物质中，属于分子晶体的是(　　) ①二氧化硅　②碘　③食盐　④蔗糖　⑤磷酸 A．②④⑤ B．①②④ C．②③④⑤ D．①②③⑤ 答案 预习作业 8 4．下列物质中，属于共价晶体的化合物是(　　) A．无色水晶 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰 答案 预习作业 9 5．干冰熔点很低是由于(　　) A．CO2是非极性分子 B．C===O键的键能很小 C．CO2化学性质不活泼 D．CO2分子间的作用力较弱 答案 预习作业 10 6．下列排序不正确的是(　　) A．硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅 B．熔点：SiO2>Si>Ge C．沸点：HF>HBr>HCl D．硬度：白磷>冰>二氧化硅 答案 预习作业 11 7．现有两组物质的熔点数据如表所示： 根据表中数据回答下列问题。 (1)A组属于_______晶体，其熔化时克服的微粒间的作用力是______________。 (2)B组中HF熔点反常是由于__________________________。 (3)B组晶体不可能具有的性质是__________(填序号)。 ①硬度小　②水溶液能导电　③固体能导电 ④液体状态能导电 共价 答案 A组 B组 金刚石：3550 ℃ HF：－83 ℃ 晶体硅：1410 ℃ HCl：－115 ℃ 晶体硼：2300 ℃ HBr：－89 ℃ 二氧化硅：1710 ℃ HI：－51 ℃ 共价键 HF分子间能形成氢键 ③④ 预习作业 12 解析：(2)B组是分子晶体，且结构相似，一般是相对分子质量越大，熔点越高；HF的相对分子质量最小但熔点比HCl高，出现反常的原因是HF分子间存在氢键，HF熔化时除了破坏范德华力，还要破坏氢键，所需能量更多，因而熔点更高。 解析 预习作业 13 课时作业 (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 共价晶体的判断 分子晶体熔点高低的比较 化学键类型与 晶体类型的判断 分子晶体的有 关计算 共价晶体的熔 点高低的比较 分子晶体的有 关计算 分子晶体的有 关判断 分子晶体、分子间作 用力 共价晶体的有 关判断 共价晶体的结构 晶体的有关计算 分子晶体的判 断与有关计算 晶体的有关 计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 15 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．(2024·北京房山区高二月考)下列我国科研成果所涉及材料中，属于共价晶体的是(　　) A．4.03米大口径碳化硅反射镜 B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D．“玉兔二号”钛合金筛网轮 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 16 [拓展延伸] (1)共价晶体的构成微粒是原子，不存在单个分子，晶体的化学式只表示晶体中的原子个数比，不是分子式。分子晶体的构成微粒是分子，存在单个分子。 (2)并不是所有的分子晶体中都有化学键。如稀有气体晶体的构成微粒是单原子分子，不存在化学键。在分子晶体中，分子内原子间以共价键结合(稀有气体除外)，相邻分子间靠分子间作用力结合。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 17 2．下列分子晶体：①HCl、②HBr、③HI、④H2，熔点由高到低的顺序是(　　) A．①②③④ B．③②④① C．③②①④ D．④③②① 解析：分子晶体的熔点主要取决于相对分子质量的大小，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔点就越高。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 18 [重难点拨]　分子晶体熔、沸点高低的比较 (1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。 (2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 (3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO＞N2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 19 3．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(　　) ①SiO2和SO3　②金刚石和白磷　③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和单质碘 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 解析：属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子，晶体中不存在化学键。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 20 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 21 5．碳化硅(SiC)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是(　　) A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③ 解析：金刚石、晶体硅、碳化硅均是共价晶体。碳原子半径小于硅，形成的共价键的键能C—C键>C—Si键>Si—Si键，键能越大，熔点越高，故熔点从高到低的顺序是金刚石、碳化硅、晶体硅。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 22 [重难点拨]　共价晶体熔、沸点高低的比较 (1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 (2)若没有告知键长或键能数据，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔、沸点就越高。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 23 6 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 24 7．下列说法正确的是(　　) A．CHCl3、COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构 B．COCl2、CO2都是由极性键构成的非极性分子 C．基态氯原子核外电子排布式为3s23p5 D．ⅦA族元素单质的晶体类型相同，沸点：HF>HCl 解析：CHCl3中H原子最外层为2个电子，A错误；COCl2是极性分子，B错误；基态氯原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，C错误；ⅦA族元素单质均为分子晶体，HF分子间能形成氢键，故沸点：HF>HCl，D正确。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 25 8．下列说法正确的是(　　) A．分子晶体中一定存在分子间作用力，不一定存在共价键 B．水加热到很高的温度都难以分解，与氢键有关 C．CO2晶体是分子晶体，分子间通过共价键结合 D．HF、HCl、HBr、HI的沸点随着相对分子质量的增大依次升高 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 26 9．据美国《科学》杂志报道，在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K，制得了具有高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。下列关于该晶体的说法中正确的是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体易汽化，可用作制冷材料 C．一定条件下，该晶体可跟氢氧化钠反应 D．每摩尔该晶体中含2 mol CO键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 27 10．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是(　　) A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子 C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构 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 解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，所以一定属于共价晶体，其化学键为C—N共价键，由于氮原子半径小于碳原子半径，C—N键比C—C键键长短，更加牢固，A正确；根据碳原子、氮原子结构与元素化合价，碳原子形成4个共价键而氮原子形成3个共价键，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，二者均满足8电子稳定结构，B、C正确；该晶体中C—N键属于极性共价键，D错误。 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 28 11．(2024·河北师大附属实验中学高三质检)碳元素的单质有多种形式，C60、石墨和金刚石的结构如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．C60、石墨互为同素异形体 B．1个金刚石晶胞中含有8个C原子 C．12 g石墨晶体中含有C—C键的物质的量为3 mol D．加热熔融石墨晶体既要破坏共价键，又要破坏分子间作用力 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 29 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 30 二、非选择题 12．(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。 (2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。 (3)下图为CO2分子晶体结构的一部分，该结构单元平均占有_____个CO2分子。 分子 解析：(1)该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，熔、沸点 较低，所以为分子晶体。 (2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德 华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。 答案 解析 低 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 31 13．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： (1)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。 (2)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 3 2 12 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 32 共价键 答案 3 sp3 1∶3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 33 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 34 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：水分子中氧原子上有两个孤电子对，与另外两个水分子的氢原子形成氢键，而两个氢原子与两个水分子中的氧原子分别形成氢键，共形成4个氢键，每个氢键由2个H2O分子共用，所以每个水分子形成的氢键数为4×eq \f(1,2)＝2。 4．水分子可通过氢键彼此结合而形成(H2O)n，在冰中n值为5，即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体，如图所示为(H2O)5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体冰。下列有关叙述正确的是(　　) A．1 mol冰中含有4 mol氢键 B．1 mol冰中含有4×5 mol氢键 C．平均每个水分子只含有2个氢键 D．平均每个水分子只含有eq \f(5,4)个氢键 解析：以顶点CO2为例，与其距离为eq \f(\r(2),2)a的CO2有3个，而这3个CO2分子在晶胞的面上，因此每个都被2个晶胞共用，顶点处的CO2被8个晶胞共用，故每个CO2周围距离为eq \f(\r(2),2)a的CO2共有8×eq \f(1,2)×3＝12个。 6．干冰晶体是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各有1个CO2分子，在每个CO2周围距离为eq \f(\r(2),2)a(其中a为立方体棱长)的CO2有(　　) A．4个 B．8个 C．12个 D．6个 解析：C60、石墨均是碳元素的单质，互为同素异形体，A正确；1个金刚石晶胞中有8个C位于顶点，6个位于面心，4个在体内，共含有8×eq \f(1,8)＋6×eq \f(1,2)＋4＝8个C原子，B正确；由晶胞结构可知，1个碳原子与周围3个碳原子成键，则属于1个碳原子的共价键数为eq \f(3,2)，12 g石墨晶体中含有C—C键的物质的量为1.5 mol，C错误；石墨晶体中既存在共价键，又存在分子间作用力，其熔化时两种作用力均要被破坏，D正确。 (3)①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。 ②在硅酸盐中，SiOeq \o\al(4－,4)四面体[如图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形式。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_______________。 [SiO3]eq \o\al(2n－,n)(或SiOeq \o\al(2－,3)) 解析：(1)石墨烯晶体中，每个碳原子被3个六元环共用，每个六元环占有的碳原子数是6×eq \f(1,3)＝2。 (2)每个碳原子形成4个共价键，每个单键为3个六元环共用，则每个C原子连接4×3＝12个六元环，六元环中有两条边是平行的，这两条边上的4个C原子共面，所以六元环中最多有4个碳原子共面。 (3)①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硅硅共价键相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置的有6个原子，每个面心原子贡献二分之一，所以6个面心原子对该晶胞贡献3个原子。②题干图b为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中每个硅原子和4个氧原子形成四面体结构，Si的杂化形式为sp3；在每个四面体结构中Si原子数为1，O原子数为2＋2×eq \f(1,2)＝3，所以N(Si)∶N(O)＝1∶3；3个氧原子带6个单位负电荷，每个硅带4个单位正电荷，所以形成的离子为[SiO3]eq \o\al(2n－,n)(或SiOeq \o\al(2－,3))。 $$