第14周 分子晶体和共价晶体的结构与性质-【周测必刷】2025-2026学年高二化学选择性必修1+2（人教版2019）

— 54 — 第十四周 分子晶体和共价晶体的结构与性质 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第10题。该题以“冰面为什么滑?”考查晶体的结构与性质,题目设置新颖,紧扣基 础,对学生的理解和变通能力要求较高,值得推荐。 一、选择题(本题包括14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求) 【考点·一应俱全】 考点一 物质的聚集状态 1.(2023·济南高二联考)液晶最重要的用途是制造液晶显示器。下列关于液晶的说法正确的是 ( ) A.液晶是一种液态的晶体 B.所有物质在一定条件下都能成为液晶 C.施加电场时,液晶分子平行于电场方向排列 D.移去电场后,液晶分子相互平行排列 2.水的状态除了气、液和固态外,还有玻璃态。它是由液态水急速冷却到165K时形成的。玻璃态 的水无固定形状,不存在晶体结构,且密度与普通液态水的密度相同,有关玻璃态水的叙述正确 的是 ( ) A.水由液态变为玻璃态,体积缩小 B.水由液态变为玻璃态,体积膨胀 C.玻璃态是水的一种特殊状态 D.X射线通过玻璃态水时,能产生明锐的衍射峰 考点二 晶体和非晶体 3.下列关于晶体和非晶体的本质区别的叙述正确的是 ( ) A.是否为具有规则几何外形的固体 B.是否具有各向异性 C.是否具有美观、对称的外形 D.内部微粒在空间中是否呈周期性有序排列 4.下列关于晶体的说法正确的是 ( ) A.粉末状的硝酸钾固体没有多面体外形,故为非晶体 B.晶体呈现自范性的过程是非自发的过程 C.玻璃和水晶皆为晶体,二者都有固定的熔点 D.当晶体生长速率适当时才可得到规则的多面体外形 考点三 晶胞的理解及其微粒计算 5.研究发现,只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性,因这三种 元素都是常见元素,从而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如 图所示,则该晶体的化学式为 ( ) A.Mg2CNi3 B.MgCNi3 C.MgCNi2 D.MgC2Ni 6.某晶体的结构单元如图所示(正三棱柱),晶体中A、B、C三种原子的数目之比为 ( ) A.3∶9∶4 B.1∶4∶2 C.2∶9∶4 D.3∶8∶5 考点四 分子晶体及其性质 7.下列有关分子晶体的说法正确的是 ( ) A.固态时能导电 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.分子晶体全部为化合物 8.SiCl4 的分子结构与CCl4 的分子结构类似,对其作出如下推断,其中正确的是 ( ) ①SiCl4 晶体是分子晶体 ②常温常压下SiCl4 不是气体 ③SiCl4 的分子是由极性共价键形成的 ④SiCl4 的熔点高于CCl4 的熔点 A.全部 B.只有①② C.只有②③ D.只有① 考点五 分子晶体的结构 9.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1molH3BO3 的晶体中有3mol氢键 10.“冰面为什么滑?”这与冰层表面的结构有关,下列有关说法正确的是 ( ) A.由于氢键的存在,水分子的稳定性好,高温下也很难分解 B.第一层“固态冰”中,水分子间通过共价键形成空间网状结构 C.第二层“准液体”中,水分子间形成共价键的机会减少,形成氢键的机会增加 D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”, 使冰面变滑 考点六 共价晶体及其性质 11.我国神舟十七号上使用了砷化镓(熔点1237℃)太阳能电池,砷化镓 的晶胞结构如图所示,其中原子2的坐标为(1,1,1),晶胞参数为 apm,阿伏加德罗常数的值为NA。下列有关说法正确的是 ( ) A.原子3的坐标为 34 ,1 4 ,3 4 B.As和Ga分别为第ⅢA族和第ⅤA族,且同属于p区 C.砷化镓晶体属于共价晶体 D.As的配位数为2 12.下列关于SiO2 和CO2 的描述不正确的是 ( ) A.SiO2 为共价晶体,CO2 为分子晶体 B.两者中心原子采取的杂化方式不同 C.SiO2 和CO2 都是非极性分子 D.SiO2 晶体的熔点比CO2 晶体高 考点七 共价晶体的晶体结构 13.单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是 ( ) A.是一种三维骨架结构的晶体 B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连 C.晶体中最小环上的原子数目为8 D.晶体中最小环上的原子数目为6 14.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元,其中 每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是 ( ) A.磷化硼的化学式为BP,其晶体属于分子晶体 B.磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电 C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 — 53 — — 56 — 二、非选择题(本题包括3小题,共44分) 【探究·一举突破】 探究主题 (14分)镓(Ga)是重要的半导体材料,氮化镓、砷化镓和氧化镓分别是第二代、第三代、第四代半 导体材料的代表材料。金属镓在自然界中通常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中,提取非常 困难。从闪锌矿渣中提取镓是种常见的方法,具体工艺流程如下: 已知:①金属镓在化学性质上非常接近金属铝,其单质、氧化物和氢氧化物均有两性; ②闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+,硅酸盐等杂质; ③25℃时,Ksp(PbSO4)=1.6×10 -8。 探究问题: (1)为了提高镓的浸取率,可以采取的措施为 (填写一种)。 (2)滤渣Ⅰ中主要含有 (填写化学式)。 (3)向滤液中加入氧化锌的作用是 。 (4)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2,产生大量白色沉淀,过滤后加热固体能得 到高纯Ga2O3,写出加入过量CO2 后的化学方程式: 。 (5)在工业上,通常用高纯镓作阴极,石墨作阳极,Na[Ga(OH)4]溶液作为电解质溶液,通过电解 制备高纯Ga,写出阴极电极反应式: 。 氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一,目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。 氮化镓有不同的晶型,其中六方氮化镓和立方氮化镓之间可以相互转化。 (6)六方氮化镓晶体硬度极高,熔点为1700℃,其高温熔融物不导电。六方氮化镓属于 晶体。 (7)写出立方氮化镓的化学式 。 【综合·一练到底】 (15分)(1)水分子间存在一种“氢键”(强度介于范德华力与化学键之间)的作用,彼此结合而形成 (H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成四面体,通过氢键相互连接成庞大的分子晶 体,其结构示意图如图1: ①1mol冰中有 mol氢键。 ②在冰的结构中,每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外,还存在 范德华力(11kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51kJ·mol-1,则冰晶体中氢键的能量是 kJ·mol-1。 ③氨气极易溶于水的原因之一也与氢键有关。请判断NH3 溶于水后,形成的NH3·H2O的合理 结构是 (填图2中的字母)。 (2)图3折线c可以表达出第 族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素 氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b,你认为正确的是 (填“a”或“b”);部分 有机物的熔、沸点见下表: 烃 CH4 CH3CH3 CH3(CH2)2CH3 沸点/℃ -164 -88.6 -0.5 硝基苯酚 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH NO2 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 OH NO2 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 NO2 OH 熔点/℃ 45 96 114 由这些数据你能得出的结论是 (至少写2条)。 【选做·一飞冲天】 (15分)氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯 硅与纯氮在1300℃时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于 晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子和N原子、Si原子与Si原子不直 接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式: 。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得到较高纯度的氮化硅。反应 的化学方程式为 。 (4)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361.5pm,立方氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原 子,立方氮化硼的密度是 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)。 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 55 — — 80 — 10.C [由于π键键能小于σ键,双键中有1个σ键和1个 π键,故双键键能小于单键键能的2倍。] 11.A [H—F是 H 原子的1s轨道与F原子的2p轨道 “头碰头”重叠形成的,是s pσ键,C错误;一般情况 下,键长越短,键能越大,H—F的键长是 H—X中最短 的,故其键能是H—X中最大的,D错误。] 12.B [反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,故 A正确;键长越长,键能越小,共价化合物越不稳定,故 B错误;键长和键角常被用来描述分子的空间结构,键 角是描述多原子分子空间结构的重要参数,故C正确; 原子间键能越大,核间距越小,键长越短,键能的一般 关系为三键>双键>单键,则键长:三键<双键<单 键,故D正确。] 13.D [设O2 中化学键的键能为xkJ·mol-1,依题意有 (2×436+x)-4×463=-482,解得x=498,2O(g)􀪅 O2(g)为 化 学 键 的 形 成 过 程,为 放 热 过 程,故 ΔH= -498kJ·mol-1。] 14.D [N—N的键能不是N≡N键能的13 ,故A错误;氢 原子半径在所有原子中是最小的,所以氮气分子中的 共价键的键长比氢气分子中的长,故B错误;氧气分子 中氧原子是以共价双键结合的,故C错误;键能越大, 越稳定,所以氮气分子比氯气分子稳定,故D正确。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)可以直接从题图上有关数据得出,H—H 的键长为74pm;体系能量由高到低的顺序是①⑤②③ ④。(2)氢气分子中含有一个σ键,A错;共价键的本质就 是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用,B 正确;④已经达到稳定状态,C正确;氢气分子中含有一个 非极性共价键,D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长 长,则Si—Si的键能比Si—C的键能小。②由题图可知 H—H的键能为436kJ·mol-1,每千克 H2 燃烧(生成水 蒸气)放出的热量约为 1000g 2g·mol-1 × (464kJ·mol-1× 2-436kJ·mol-1-498kJ·mol-1×12 )=121500kJ。 参考答案 (1)74pm ①⑤②③④ (2)BC (3)①> ②121500kJ 【综合·一练到底】 解析 (1)焰色呈黄色,说明有钠元素,则淡黄色固体为 Na2O2,所以B为Na元素,C为O元素;由元素D的负 一价阴离子电子层结构与氩原子相同可知 D为Cl元 素;由元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等可知 A为第ⅣA族元素或 H,又由于AC2 在常温下是气体, 所以AC2 是二氧化碳,即A是C元素。(2)CCl4 中只有 σ键,且其类型为p pσ键。 答案 (1)碳 钠 氧 氯 (2)p p (3)1s22s22p63s23p6 离子 【选做·一飞冲天】 解析 (1)单键为σ键,双键或三键才含有π键。(2)H 原子只有s轨道,题给物质中含有由两个原子的s轨道 重叠形成的σ键的只有H2。 答案 (1)①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ (2)⑦ (3)①③⑤⑥⑧⑨ (4)②④⑤⑥⑧⑨ 第十三周 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论 与分子立体结构的关系 【考点·一应俱全】 1.C 2.A [题中分子的相对分子质量为46,B错误;从该分子 的红外光谱信息可知,分子中有羟基,A正确、C错误;质 谱只能反映分子相对分子质量信息,不能全面反映分子 结构的信息,D错误。] 3.C [CH4 和CCl4 均为正四面体形分子,NH3 和PH3 均 为三角锥形分子,所有原子不可能在同一平面内。] 4.C [根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3 个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结 构,键角为60°。] 5.C [PCl3 中P原子含有的孤电子对数是 5-1×3 2 =1 ,σ 键电子对数为3,P的价层电子对数为4,VSEPR模型为 四面体形,PCl3 的空间结构为三角锥形,不选A;H3O+ 中O原子含有的孤电子对数是6-1-1×32 =1 ,σ键电 子对数为3,O的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面 体形,H3O+的空间结构为三角锥形,不选B;HCHO中 C原子含有的孤电子对数是4-1×2-2×12 =0 ,σ键电 子对数为3,C的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面 三角形,甲醛的空间结构是平面三角形,选C;PH3 中P 原子含有的孤电子对数是5-1×3 2 =1 ,σ键电子对数为 3,P的 价 层 电 子 对 数 为4,VSEPR模 型 为 四 面 体 形, PH3 的空间结构为三角锥形,不选D。] 6.D [SO3 中中心S原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (6 -3×2)=3,且不含孤电子对,其空间结构为平面三角 形;BF3 中中心B原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (3 -3×1)=3,且不含孤电子对,其空间结构为平面三角 形,A项不符合题意;SO2-4 中中心S原子上的价层电子 对数=4+12× (6+2-4×2)=4,且不含孤电子对,其 空间结构为正四面体形;PO3-4 中中心P原子上的价层 电子对数=4+12× (5+3-4×2)=4,且不含孤电子 对,其空间结构为正四面体形,B项不符合题意;CO2 中 中心C原子上的价层电子对数=2+12× (4-2×2)= 2,且不含孤电子对,其空间结构为直线形;CNS- 中中心 C原子上的价层电子对数=2+12× (4+1-1×3-1× 2)=2,且不含孤电子对,其空间结构为直线形,C项不符 合题意;SO2-3 中中心S原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (6+2-3×2)=4,含1个孤电子对,其空间结构为 三角锥形;CO2-3 中中心C原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (4+2-2×3)=3,且不含孤电子对,其空间结构为 平面三角形,D项符合题意。] 7.B [原子中能量相近的某些轨道,在成键时能重新组合 成能量相等的新轨道,轨道数不变,轨道形状发生变化, A正确、B错误;杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大 重叠原理、最小排斥原理,这样形成的分子才能最稳定, C正确。] 8.A [乙烯分子中存在4个C—H和1个C􀪅C,碳原子 上没有孤电子对,成键电子对数为3,则C原子采取sp2 杂化,碳氢键是sp2 杂化轨道形成的σ键,碳碳双键中有 1个是sp2 杂化轨道形成的σ键,还有1个是未参加杂化 的2p轨道形成的π键,A项正确。] 9.A [SOCl2 分子中S原子形成2个S—Cl、1个S􀰗O, 价层电子对数=σ键数+孤电子对数=3+12× (6-1× 2-2)=4,杂化轨道数是4,故S原子采 取sp3 杂 化, SOCl2 分子的 VSEPR模型为四面体形,且S原子含1 个孤 电 子 对,则 其 分 子 的 空 间 结 构 为 三 角 锥 形,A 项 正确。] 10.D [杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数 目与参与杂化的原子轨道数目相等,杂化后轨道的形 状发生变化,A正确;sp3、sp2 与sp杂化轨道的空间结 构分别为正四面体形、平面三角形和直线形,因此其杂 化轨道的夹角分别为109°28'、120°和180°,B正确;杂 化轨道可以部分参与形成共价键,部分容纳孤电子对, D错误。] 11.B [C、O的电负性之差大于C、S的电负性之差,故 C—O的极性大于C—S,故B错误;该分子中含有sp3 杂化的碳原子,所有原子无法都共平面,故C正确;二 硫代磷酸酯的分子结构中含有1个P􀪅S和1个C􀪅 O,则含有的π键数目为2个,1mol该物质含有的π键 数目为2NA,故D正确。] 12.B [PCl5 中P原子与5个Cl原子形成5个共用电子 对,最外层电子数为10,B错误;PF5 中P—F的键长比 PCl5 中P—Cl的键长短,键能大,键能越大分子越稳 定,所以PF5 比PCl5 的热稳定性更好,C正确;PCl5 中 P—Cl是极性键,PCl5 的空间结构是三角双锥形,正、 负电中心重合,是非极性分子,D正确。] 13.A [F、O、N电负性依次减小,F—H、O—H、N—H的 极性依次减小,故F—H…F中氢键最强,其次为O—H …O,再次是O—H…N,最弱的为N—H…N。] 14.C [干冰分子间不能形成氢键,但相对分子质量比水 大,水分子间存在氢键,冰形成的氢键比水多,氢键具 有方向性、饱和性,使分子间空隙增大,所以ρ(干冰)> ρ(水)>ρ(冰),故B错误;水分子间含有氢键,氢键具有 方向性、饱和性,雪花的六角形形状与氢键的方向性有 关,故C正确;甲烷分子与水分子之间不能形成氢键, 故D错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)当 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 COO- OH 形成分子内氢键后 ,导 致酚羟基的电离能力减弱,故其电离能力比苯酚的弱。 (2)固态CO2 中存在范德华力;根据氢键的形成条件,由 H、C、O 构成的能形成分子间氢键的分子,可联想到 HCOOH、CH3COOH等。(3)同主族元素从上到下,元 素的电负性逐渐减小,a正确;F元素无正价,b错误;由 于HF中存在分子间氢键,所以其沸点高于 HCl、HBr,c 错误;随着相对分子质量的增大,范德华力逐渐增大,卤 素单质的熔点逐渐升高,d错误。(4)水与乙醇可形成分 子间氢键,使得水与乙醇互溶;而硫化氢与乙醇不能形 成分子间氢键,所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水。 参考答案 (1)< 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 COO- OH 能形成分子内氢 键,使其更难电离出H+ (2)范德华力 乙酸(答案合理均可) (3)a (4)水分子与乙醇分子之间可以形成氢键 (5)NH3 分子间可形成氢键 【综合·一练到底】 解析 由 题 意 可 推 出 D、E、X、Y、Z分 别 为 C、N、Si、 S、Cl。 答案 (1)2+12× (6-1×1-1×1) V形 (2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 109°28' (4)c 【选做·一飞冲天】 (1)PCl3 三角锥形 (2)AB (3)N 原子最外层无d轨道,不能发生sp3d杂化,故 无NCl5 (4)+1 -1 sp3 第十四周 分子晶体和共价晶体的结构与性质 【考点·一应俱全】 1.C [液晶不是一种液态的晶体,只有某些物质存在这种 情况,并不是所有物质在一定条件下都能成为液晶,A、B 错误;液晶的显示原理为施加电场时,液晶分子沿电场 方向排列,即液晶分子平行于电场方向排列,移去电场 后,液晶分子恢复到原来状态,C正确,D错误。] 2.C [玻璃态水无固定形状,不存在晶体结构,故玻璃态 水不是晶体,X射线通过玻璃态水时不能产生明锐的衍 射峰,因密度与普通水相同,故水由液态变为玻璃态时 体积不变。] 3.D [具有美观、对称、规则几何外形的固体不一定都是 晶体,如玻璃,故A、C错误;晶体与非晶体的本质区别在 于其内部微粒在空间中是否按一定规律呈周期性有序 排列,故B错误、D正确。] 4.D [粉末状的硝酸钾固体,每一个细小的颗粒即为一个 微晶体,仍属于晶体,故A错误;晶体呈现自范性的过程 是自发地呈现多面体外形的过程,故B错误;玻璃无固 定熔点,不属于晶体,水晶为晶体,有固定的熔点,故C 错误;当晶体生长速率适当时,微观粒子排列整齐,体现 自范性,才可得到规则的多面体外形,故D正确。] 5.B [根据晶胞结构可知,碳原子位于该晶胞的体心,所 以该晶胞中含有一个碳原子,镁原子位于顶角处,因此 镁原子个数为8×18=1 ,镍原子位于面心处,因此镍原 子个数为6×12=3 ,故该晶体的化学式为 MgCNi3。] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 79 — — 82 — 6.B [该结构中含A原子个数为6×112= 1 2 ,B原子个数 为6×14+3× 1 6=2 ,C原子个数为1,则A、B、C原子的 个数比为1 2∶2∶1=1∶4∶2 。] 7.B [分子晶体固态时不导电,故 A项错误;分子间作 用力包括范德华力和氢键,范德华力存在于所有的分 子晶体中,而氢键只存在于与电负性很大的氮、氧、氟 原子结合的氢原子与另一个电负性很大的原子之间, 可 以 存 在 于 分 子 之 间 或 分 子 之 内,故B项 正 确,C项 错误;部分非金 属 单 质 也 是 分 子 晶 体,如 N2,故 D项 错误。] 8.A [CCl4 属于分子晶体,常温常压下为液体,含有共价 键。①SiCl4 与CCl4 结构相似,则SiCl4 是分子晶体,正 确;②CCl4 在常温常压下是液体,SiCl4 与CCl4 结构相 似,且SiCl4 的相对分子质量较大,则常温常压下SiCl4 不可能是气体,正确;③SiCl4 中Si与Cl形成共价键,则 SiCl4 是由极性共价键形成的分子,正确;④对组成和结 构相似的分子晶体来说,相对分子质量越大,熔点越高, 则SiCl4 的熔点高于CCl4 的熔点,正确。] 9.D [A项,正硼酸晶体属于分子晶体;B项,H3BO3 分子 的稳定性与分子内部的共价键有关,与氢键无关;C项, 分子中的硼原子最外层不符合8电子稳定结构;D项,1 个H3BO3 分子中含有3个氢键。] 10.D [水分子的稳定性好,是由水分子内氢氧共价键的 键能决定的,与分子间形成的氢键无关,A错误;水分 子间不存在共价键,水分子间通过氢键形成空间网状 结构,B错误;水分子间不存在共价键,应该是形成氢键 的机会减少,C错误;当温度达到一定数值时,“准液体” 中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏,使一部分水 分子能够自由流动,从而产生“流动性的水分子”,使冰 面变滑,D正确。] 11.C [A.原子3在体对角线的14 处,在x、y、z轴上的投 影分别为1 4 、1 4 、3 4 ,故其坐标为 1 4 ,1 4 ,3 4 ,A错误; B.As与Ga分别位于第ⅤA族和第ⅢA族,且同属于 p区,B错误;C.砷化镓晶体中,镓原子和砷原子通过共 价键直接相连,形成一种高度有序且坚固的晶体结构, 其熔点为1237℃,因此属于共价晶体,C正确;D.以面 心的As为对象,与其距离最近的4个Ga分别位于上 下两 个 晶 胞 内 部,故 As的 配 位 数 为4,D 错 误;故 选C。] 12.C [二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子, 则硅原子的杂化方式为sp3,二氧化碳分子中碳原子的 价层电子对数为2,孤电子对数为0,碳原子的杂化方式 为sp,故B正确;二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共 价晶体,晶体中不存在分子,故C错误;共价晶体的熔、 沸点高于分子晶体,则二氧化硅晶体的熔点高于二氧 化碳晶体,故D正确。] 13.C [单质硅是一种三维骨架结构的共价晶体,A正确; 晶体中每个硅原子与4个硅原子相连,B正确;根据单 质硅的晶体结构可判断晶体中最小环上的原子数目为 6,C错误、D正确。] 14.C [由磷化硼的晶胞结构可知,P位于顶角和面心,数 目为1 8×8+6× 1 2=4 ,B位于晶胞内,数目为4,故磷 化硼的化学式为BP,磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料, 所以磷化硼晶体属于共价晶体,A项错误;磷化硼属于 共价化合物,熔融状态下不能导电,B项错误;由磷化硼 晶胞结构可知,磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个 共价键,C项正确;磷化硼晶体为共价晶体,熔化时需克 服共价键,D项错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 闪锌矿渣中含有Pb2+、Zn2+、Fe2+和硅酸盐 等杂质,先加入双氧水、稀硫酸酸浸,亚铁离子被氧化为 铁离子,硫酸根离子与铅离子反应生成硫酸铅沉淀,硅 酸盐转化为硅酸,滤渣I主要为硫酸铅和硅酸,过滤后滤 液中加入ZnO得到硫酸锌溶液用于生成Zn,同时调节 了pH使铁离子和镓离子转化为沉淀析出。滤渣II中 加入氢氧化钠碱浸得到氢氧化铁沉淀和Na[Ga(OH)4], 电解Na[Ga(OH)4]得到金属镓。 (1)为了提高镓的浸取率,可以采用的措施为粉碎闪锌 矿渣,搅拌等。 (2)根 据 分 析 可 知,滤 渣 I 中 主 要 含 有 PbSO4 和H2SiO3。 (3)向滤液中加入ZnO,可调节溶液的pH,使铁离子和 镓离子转化为氢氧化铁和氢氧化镓沉淀,从而与Zn2+ 分离。 (4)Na[Ga(OH)4]化学性质与Na[Al(OH)4]类似,通入 过量二氧化碳,生成Ga(OH)3 和碳酸氢根离子,化学方 程式为Na[Ga(OH)4]+CO2 􀪅􀪅Ga(OH)3↓+NaH- CO3。 (5)阴极上[Ga(OH)4]-得电子生成Ga和氢氧根离子, 则阴 极 电 极 反 应 式 为 [Ga(OH)4]- +3e- 􀪅􀪅Ga +4OH-。 (6)六方氮化镓晶体硬度极高,熔点也较高,其高温熔融 物不导电,因此其属于共价晶体。 (7)根据均摊法可知,立方氮化镓中存在Ga个数为8× 1 8+6× 1 2=4 ,N个数为4,因此其化学式为GaN。 参考答案 (1)粉碎、搅拌 (2)PbSO4、H2SiO3 (3)调节溶液pH,使 Fe3+ 和 Ga3+ 形成沉淀,与Zn2+ 分离 (4)Na[Ga(OH)4]+CO2􀪅􀪅Ga(OH)3↓+NaHCO3 (5)[Ga(OH)4]-+3e-􀪅􀪅Ga+4OH- (6)共价晶体 (7)GaN 【综合·一练到底】 解析 (1)①根据冰的结构示意图,每个H2O分子通过氢键 与4个H2O分子结合,平均每个H2O分子含有氢键数目为 4×12=2 ,故1mol冰中含2mol氢键。②冰的升华热是 51kJ·mol-1,水分子间还存在范德华力(11kJ·mol-1), 1mol水中含有2mol氢键,升华热=范德华力+氢键,所以 冰晶体中氢键的能量是20kJ·mol-1。③NH3 溶于水后, 形成NH3·H2O,而NH3·H2O的电离方程式为NH3· H2O􀜩􀜨􀜑 NH+4 +OH-,可知结构中含有铵根离子和氢氧根 离子的基本结构,故NH3·H2O的合理结构是b。 (2)折线a和b沸点先小后大,则开始物质的沸点高与氢 键有关,而a中原子序数大的氢化物沸点高于含氢键的 物质,与事实不符,故a错误,b正确;只有c曲线中的氢 化物沸点没有反常升高,则物质间没有氢键,则c为碳族 元素氢化物,即折线c可以表达出第ⅣA族元素氢化物 的沸点的变化规律。 答案 (1)①2 ②20 ③b (2)ⅣA b 有机物相对分子质量越大,分子间作用力 越强,沸点越高;当有机物能形成分子内氢键时,分子间 作用力减弱,熔点变低,当分子间能形成氢键时,分子间 作用力增强,熔点升高 【选做·一飞冲天】 解析 (4)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 ×18+6× 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361.5pm,所以立方 氮化硼的密度是 25×4(361.5×10-10)3×NA g·cm-3。 答案 (1)共价 (2)Si3N4 (3)3SiCl4+2N2+6H2 高温 􀪅􀪅Si3N4+12HCl (4)4 4 25×4(361.5×10-10)3×NA 第十五周 分子、共价、金属、离子晶体的比较 【考点·一应俱全】 1.C [金属能导电是因为自由电子在外加电场作用下定 向移动,A项错误;金属能导热是因为自由电子在热的 作用下与金属原子频繁碰撞,从而发生热的传导,B项错 误;合金与纯金属相比,由于增加了不同的金属或非金 属,相当于填补了金属阳离子之间的空隙,所以一般情 况下合金的延展性比纯金属弱,硬度比纯金属大,D项 错误。] 2.A [Mg、Al的电子层数相同,核电荷数大的离子半径 小,价电子数:Al>Mg,离子半径:Al3+<Mg2+,所以Al 的金属键强于 Mg,Al的硬度大于 Mg,A错误;离子半 径:Mg2+<Na+<K+,所以 Mg的金属键强于 K,故硬 度:Mg>K,C正确;Ca、K位于同一周期,价电子数:Ca >K,离子半径:K+>Ca2+,Ca的金属键强于 K,故熔 点:Ca>K,D正确。] 3.A [由题表可知,SiCl4 的熔点和沸点都比较低,属于分 子晶体,B项错误;AlCl3 的熔点和沸点都不高,不属于 典型的离子晶体,C项错误;MgCl2 中只含离子键,不含 非极性共价键,D项错误。] 4.D [对于离子晶体来说,离子所带电荷数越多,阴、阳离 子间的核间距离越小,离子键越强,熔点越高。一般在 阴、阳离子的核间距离相当时首先看离子所带电荷数, CaO、BaO所带电荷数都大于KCl、NaCl,所以CaO、BaO 的熔点大于 KCl、NaCl;其次在电荷数相当时,看阴、阳 离子的核间距离,r(Ba2+)>r(Ca2+),熔点:CaO>BaO, r(K+)>r(Na+),熔点:NaCl>KCl。] 5.C [由于三种同素异形体的结构不同,所以三者的性质 不同,A项错误;γ Fe晶胞中与每个铁原子距离最近且 相等的铁原子数为12,B项错误;α Fe晶胞中与每个铁 原子距离最近且相等的铁原子数为6,C项正确;将铁加 热到1500℃分别急速冷却和缓慢冷却,会得到晶体类 型不同的铁,D项错误。] 6.C [1个晶胞中,N(D+)=12×14+9=12 ,N(ECx-6 )= 8×18+6× 1 2=4 ,故 N(D+)∶N(ECx-6 )=12∶4=3∶ 1,所以x=3。] 7.B [石墨属于混合型晶体,A项错误;SiO2 属于过渡晶 体,但一般按共价晶体来处理,B项正确;大多数含有离 子键的晶体不是典型的离子晶体,而是过渡晶体,C项错 误;Na2O晶体中离子键的百分数为62%,D项错误。] 8.D [由题给信息可知,高温高压并有催化剂存在时,石 墨转化得到的物质B为金刚石。键长:金刚石>石墨, 则键能:金刚石<石墨,键能越大,键越牢固,物质越稳 定,则石墨更稳定,A项正确;石墨转化为金刚石的过程 涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成,是化学变化,B 项正确;金刚石属于共价晶体,其硬度比石墨的大,C项 正确;石墨中的C采取sp2 杂化,键角是120°,金刚石中 的C采取sp3 杂化,键角是109°28',D项错误。] 9.B [卤素单质中,相对分子质量越大对应单质的熔、沸 点越高,则熔、沸点为I2>Br2>Cl2>F2,故B正确;离子 晶体中,离子所带电荷数越多、离子半径越小,熔、沸点 越高,钠离子、铯离子和氯离子都带一个单位电荷,且铯 离子半 径 大 于 钠 离 子,则 熔、沸 点:NaCl>CsCl,故 D 错误。] 10.D [CO2 分子位于晶胞的面心和顶角,所以1个干冰 晶胞中有8×18+6× 1 2=4 个CO2 分子,SiO2 是共价 晶体,不存在分子,A错误;干冰中1个CO2 分子周围 有12个CO2 分子紧邻,B错误;冰是分子晶体,熔化时 破坏分子间作用力,金刚石是共价晶体,熔化时破坏共 价键,C错误。] 11.B [1个晶胞中含有1个Cl-,8×18=1 个NH+4 ,则1 个晶胞中含有1个 NH4Cl。1个 NH4Cl的质量 m= 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 81 —