3.2分子晶体与共计晶体 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修第二册

2024—2025学年高中化学人教版选择性必修第二册3.2分子晶体与共计晶体 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列事实能说明刚玉(α—Al2O3)是一种共价晶体的是 ①Al2O3是两性氧化物；②硬度很大；③熔点为2045℃；④几乎不溶于水；⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A．①②③ B．②③④ C．④⑤ D．②⑤ 2．氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1，而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1.能解释这一事实的叙述是 ①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 3．美国加州 Livermore国家实验室物理学家Choong—Shik和他的同事们，在40Gpa的高压容器中， 用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体可能具有的结构或性质是 A．该晶体仍属于分子晶体 B．硬度与金刚石相近 C．熔点较低 D．硬度较小 4．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含，也有的结构。下列叙述不正确的是 ①该物质有很高的熔点、很大的硬度 ②该物质形成的晶体属于分子晶体 ③该物质分子中被包裹在里面 ④该物质中不含离子键 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 5．干冰()的晶胞结构如下图所示。下列说法不正确的是    A．干冰晶体属于分子晶体 B．干冰晶胞中，含有4个分子 C．干冰晶体中，每个周围等距且紧邻的有6个 D．干冰晶体中分子间作用力较小，常压下易升华 6．下列有关原子晶体的叙述错误的是 A．原子晶体中，只存在共价键 B．原子晶体具有空间网状结构 C．原子晶体中不存在独立的分子 D．原子晶体熔化时不破坏共价键 7．下列含有极性键的离子晶体是 ①醋酸钠 ②氢氧化钾 ③金刚石 ④乙醇 ⑤氯化钙 A．①②⑤ B．①② C．①④⑤ D．①⑤ 8．下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是 A．键能 、 ，因此C2H6稳定性大于Si2H6 B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度 C．SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4 D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键 9．有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族，与具有相同的电子层结构，离子半径，Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中正确的是 A．X、M两种元素形成的两种化合物的晶体类型不同 B．W、Z、M元素的氢化物都是分子晶体，其沸点依次降低 C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体 D．元素Y和M形成的化合物具有较大的硬度和较高的熔点 10．共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力。下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是 A．①③⑤⑥ B．①③⑥ C．②④⑥ D．①②③⑥ 11．下列事实与氢键有关的是(　　) A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．水加热到很高的温度都难以分解 C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔点随相对分子质量的增大而升高 D．氨气在水中的溶解度很大 12．下列物质性质和解释不正确的是 A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱是因为非金属性逐渐减弱 B．HCl、HBr 、HI的沸点逐渐增大是因为其相对分子质量逐渐增大 C．NH3在水中的溶解度大于PH3是因为NH3的相对分子质量比PH3小 D．金刚石的熔点高于晶体硅是因为C- C键长比Si- Si键长短 13．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．124 g P4含有的P-P键的个数为6NA B．28 g晶体硅中含有的Si-Si键的个数为4NA C．12 g金刚石中含有的C-C键的个数为1.5NA D．60 g SiO2中含Si-O键的个数为2NA 14．下列关于CO2的说法不正确的是 A．CO2是由极性键形成的非极性分子 B．CO2分子中σ键与π键的数目比为1∶1 C．干冰中一个CO2分子周围有8个紧邻分子 D．CO2的大量排放可能引起温室效应 15．下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是 A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连 B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子 D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值) 二、填空题 16．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2。( ) 17．砷化镓是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池等.回答下列问题： (1)基态原子的核外电子排布式为 。 (2)根据元素周期律，元素的电负性 (填“大于”或“小于”，下同)，第一电离能B 。 (3)杀虫剂中阴离子的空间结构为 ，原子采取 杂化。 (4)组成相似的和晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，从和结构的不同分析其原因是 。 (5)共价晶体的晶胞参数，它的晶胞结构如图所示.该晶胞内部存在的共价键数为 ；A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为 (用x表示)；该晶体的密度为 (阿伏加德罗常数的值用表示)。 18．分子晶体的常见堆积方式 分子间作用力 堆积方式 实例 范德华力 分子采用 ，每个分子周围有 个紧邻的分子 如C60、干冰、I2、O2 范德华力、 分子不采用 ，每个分子周围紧邻的分子少于12个 如HF、NH3、冰 19．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分子组成的晶体为 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) 。 三、计算题 20．(1)金刚砂()的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为 ；在中，每个C原子周围最近的C原子数目为 ；若晶胞的边长为，阿伏加德罗常数为，则金刚砂的密度表达式为 。 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示.晶体与该硅晶体结构相似，则晶体中，每个原子与 个N原子相连，与同一个原子相连的N原子构成的空间结构为 .若该硅晶体的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 (用代数式表示即可)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年3月31日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B C C D B C D B 题号 11 12 13 14 15 答案 D C A C C 1．B 【详解】是两性氧化物，属于物质的分类，与晶体类型无关，①错误；硬度很大、熔点为2045℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；由于共价晶体中原子间都以共价键相结合形成三维骨架结构，故几乎不溶于水，④正确；红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式，与晶体类型无关，⑤错误，正确的组合是②③④； 故选：B； 2．A 【详解】氦晶体为分子晶体，氦原子间仅存在范德华力，升华过程需要破坏分子间作用力；冰也是分子晶体，但是分子间存在氢键，导致其升华需要较高的能量；其两者的升华过程不涉及共价键的强弱；故选①②。 故选A。 3．B 【详解】根据题意可知在40Gpa的高压容器中， 用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1800K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体，则此状态下的二氧化碳应为原子晶体，具有高熔点、高硬度的特点，硬度与金刚石相近； 故答案为B。 4．C 【详解】由题给信息可知该物质为分子晶体： ①分子晶体的熔点低、硬度小，①错误； ②该物质形成的晶体为分子晶体，②正确； ③C的原子半径小于Si的原子半径，所以C60被包裹在里面，③错误； ④该物质中不含离子键，④正确； ①③错误，故选C。 5．C 【详解】A．干冰晶体是由CO2分子通过分子间作用力结合而成的，为分子晶体，A正确； B．CO2分子在晶胞的顶点和面心，顶点上的CO2分子被8个晶胞共有，面心上的CO2分子被2个晶胞共有，所以每个晶胞中含有=4个CO2分子，B正确； C．干冰晶体为分子密堆积，二氧化碳的配位数为12，即每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子，C错误； D．干冰晶体是由CO2分子通过分子间作用力结合而成的，又分子间作用力较小，即常压下易升华，D正确； 故选C。 6．D 【详解】A．原子晶体中原子之间通过共价键相连，在原子晶体中只存在共价键，故A正确； B．原子晶体是相邻原子之间通过共价键结合而形成的空间网状结构的晶体，故B正确； C．原子晶体是由原子以共价键相结合而形成的，不存在独立的分子，故C正确； D．原子晶体是原子间通过共价键结合而形成的，熔化时需要破坏共价键，故D错误； 故答案选D。 【点睛】在分子晶体中存在独立的分子，在大多数的分子内部存在共价键，分子间还存在分子间作用力。在离子晶体中，有部分离子晶体如NaOH晶体中存在离子键，还存在氧和氢之间的共价键。 7．B 【详解】①CH3COONa为离子晶体，C与C之间形成非极性共价键，C和H，C和O之间形成极性共价键，①符合题意； ②KOH为离子晶体，H与O之间形成极性共价键，②符合题意； ③金刚石为属于共价晶体，C与C之间形成非极性共价键，③不符合题意； ④CH3CH2OH为共价化合物，属于分子晶体，C和H，C和O，H和O之间形成极性共价键，C与C之间形成非极性共价键，④不符合题意； ⑤CaCl2为离子晶体，只有离子键没有共价键，⑤不符合题意； 综上所述，①②是含有极性键的离子晶体，故选B。 8．C 【详解】A．因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A正确； B．SiC的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度和很大，B正确； C．SiH4中Si的化合价为+4价，CH4中C的化合价为-4价，Si和C为同主族元素，从上到下非金属性减弱，原子半径增大，在形成氢化物时对外层电子的吸引力较弱，则SiH4中硅原子更容易失去电子带正化合价，故SiH4还原性大于CH4，C错误； D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D正确； 故选C。 9．D 【分析】有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，Y为Si元素；X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X+与M2-具有相同的电子层结构，离子半径：Z2-＞W-，则X是Na，Z是S，W是Cl，M是O，据此分析作答。 【详解】由题干信息容易确定X、Y、Z、W、M分别为Na、Si、S、Cl、O。 A．Na和O可以形成氧化钠和过氧化钠，都是离子晶体，A错误； B．冰晶体中存在着氢键，沸点最高，B错误； C．晶体硅为共价晶体，硫和氯气的晶体为分子晶体，C错误； D．元素Y和M形成的化合物具有较大的硬度和较高的熔点，D正确； 故选：D。 10．B 【详解】①Na2O2是中离子化合物，其中存在离子键，过氧根中存在非极性键；②SiO2是共价化合物，只存在极性键；③石墨是混合晶体，存在共价键和范德华力；④金刚石是共价晶体，其中只存在共价键；⑤CaCl2是离子化合物，只存在离子键；⑥干冰是分子晶体，其中存在共价键和范德华力；其中含有两种不同类型的作用力的是①③⑥，故选B。 11．D 【详解】A. HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱与共价键有关系，故A不符合； B. 水加热到很高的温度都难以分解与共价键有关系，故B不符合； C. CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高，与分子间作用力有关系，故C不符合； D. NH3在水中的溶解度很大，其主要原因是NH3与H2O之间可形成氢键，故D符合； 答案选D。 12．C 【详解】A．元素的非金属性越强，氢化物的热稳定性，氟、氯、溴的非金属性逐渐减弱，所以氟化氢、氯化氢、溴化氢的热稳定性依次减弱，故A正确； B．结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，氯化氢、溴化氢、碘化氢的相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，沸点逐渐增大，故B正确； C．氨分子能与水分子形成分子间氢键，磷化氢分子不能与水分子形成分子间氢键，所以氨分子在水中的溶解度大于磷化氢分子，故C错误； D．原子晶体中共价键越强，熔点越高，金刚石和晶体硅都是原子晶体，由于碳原子的原子半径小于硅原子，所以金刚石中碳碳键的键长小于晶体硅中硅硅键，碳碳键强于硅硅键，熔点高于晶体硅，故D正确； 故选C。 13．A 【详解】A．白磷是正四面体结构，1个白磷分子中含有6个P-P键键，124 g白磷的物质的量是n(P4)=，则124 g P4中含P-P键的个数为6NA，A正确； B．28 g晶体硅中n(Si)=，在晶体Si中，每个Si原子与相邻的4个Si原子形成4个Si-Si键，每个Si-Si键由2个Si原子共用，则28 g晶体硅中含Si-Si键的数目为2NA，B错误； C．12 g金刚石中含有C原子的物质的量是1 mol，在金刚石中，每个C原子与相邻的4个C原子形成4个C-C键，每个C-C键由2个C原子共用，则在含有1 mol C原子金刚石中含有C-C的物质的量是2 mol，故其中含有的C-C的个数为2NA，C错误； D．60 g SiO2的物质的量为1 mol，在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子与相邻的4个O原子形成4个Si-O键，则60 g SiO2中含Si-O键的个数为4NA，D错误； 故合理选项是A。 14．C 【详解】A．CO2中存在C=O极性键，CO2分子的空间构型为直线形，分子中正电中心和负电中心重合，CO2为非极性分子，A项正确； B．CO2的结构式为O=C=O，1个CO2分子中含2个σ键和2个π键，即CO2分子中σ键与π键的数目之比为1∶1，B项正确； C．干冰中的CO2之间只存在范德华力，干冰属于面心立方晶胞，一个CO2分子周围有12个紧邻分子，C项错误； D．CO2的大量排放，阻止地球热量的散失，从而可能引起温室效应，D项正确； 答案选C。 15．C 【详解】A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与4个O原子直接相连，A错误； B．SiO2属于共价晶体，不存在SiO2分子，B错误； C．金刚石的网状结构中，每个碳原子与周围的4个成键碳原子共同组成正四面体结构，每个碳原子都是SP3杂化，键角109°28′，由共价键形成的最小环上有6个碳原子，C正确； D．金刚石中每个C原子与另外四个C原子形成4个C-C键，每个C-C键为两个C原子共享，因此属于每个C原子的成键数目是，1mol金刚石中含有个C原子，故含有个C-C键，D错误； 故选C。 16．错误 【详解】二氧化碳与甲烷形成的均是分子晶体，分子间作用力二氧化碳大于甲烷，所以熔点高。 17． 小于 大于 正四面体形 的电子层数比F-的多，离子半径比F-的大 16 【详解】(1)镓是31号元素，原子核外有31个电子，基态镓()原子的核外电子排布式为，简写成。 (2)同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，第四周期元素、分别位于第ⅢA、ⅤA族，故元素的电负性小于元素；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，第ⅢA族元素B、分别位于第二、四周期，故B元素的第一电离能大于元素。 (3)中含有的孤电子对数是，中心原子和4个O原子形成4个共价键，所以其空间结构是正四面体形，原子价层电子对数为4，其杂化方式为。 (4)的电子层数比的多，离子半径比的大，F原子吸引电子的能力较强，故为离子晶体，为分子晶体。 (5)题图每个原子与4个原子形成4个共价键，晶胞中共含个共价键；A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为；晶胞中原子数为，原子数也为4，该晶体的密度。 18． 密堆积 12 氢键 密堆积 【详解】如果分子间作用力只是范德华力（无方向性），若以一个分子为中心，其周围最多可以有 12个紧邻的分子，分子晶体的这一特征称为分子密堆积。如碳60的晶胞，若将CO2分子换成O2、I2等分子，干冰的晶体结构就变成了O2、I2的晶体结构。若分子间存在范德华力和氢键，由于氢键具有方向性，则分子晶体的微粒就不能采用分子密堆积方式排列，如冰的结构中水分子的堆积，一个水分子周围有4个紧邻的分子，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高。 19． 分子 高　 N60和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 【详解】(1)N60、N2均为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大的，分子间作用力大，其熔、沸点就越高；正确答案：分子；高； N60和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。 (2)每个氮原子均以N—N键结合三个N原子，每个N—N键被2个氮原子共用，每个氮原子有1.5个N—N键，1个N60分子结构中含有1.5×60=90个N—N键；根据反应：N60（s）==30N2(g)∆H；∆H=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量=167×90-30×942=-13230 kJ·mol－1；该反应放热，N60能量高不稳定，所以稳定性N60<N2；正确答案：13230； <。 (3) N60不稳定，变为氮气时，放出非常多的能量，可作高能炸药；正确答案：N60可作高能炸药。 点睛：(2)问中判断N60与N2稳定性时，要根据反应N60（s）==30N2(g)中的 ∆H情况来判断； 如果∆H <0，正反应放热，反应物能量高，不稳定；如果∆H >0，正反应吸热，生成物能量高，反应物稳定。 20． 共价晶体 12 4 正四面体形 【详解】(1)金刚砂()的硬度为9.5，硬度很大，属于共价晶体；以顶点碳原子为研究对象，与其距离最近的碳原子位于该顶点相邻的面心上，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为，原子个数为4，晶胞边长为，体积，密度。 (2)根据图乙所示的晶体结构可知，在晶体中，每个原子与4个N原子相连，与同一个原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形，在晶体的晶胞中含有原子的数目是，则根据晶体的密度可知，晶胞的边长，在晶胞中2个最近的原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$