人教版选修3 第3章第2节 分子晶体与原子晶体 作业 1.docx

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人教版选修3第3章第2节分子晶体与原子晶体作业1

第2节分子晶体与原子晶体

一、选择题

1.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是　（　　）

A.N60易溶于水

B.N60是一种原子晶体，有较高的熔点和硬度

C.N60的熔点高于N2

D.N60的稳定性比N2好

【解析】选C。

C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。

分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高。

单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此A、B项错误，C项正确。

N2分子以N≡N键结合，N60分子中只存在N—N键，而N≡N键比N—N键牢固得多，所以D项错误。

2.现代无机化学对硫-氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。

如图所示是已经合成的最著名的硫-氮化合物的分子结构。

下列说法正确的是

　（　　）

A.该物质的分子式为SN

B.该物质的分子中既有极性键又有非极性键

C.该物质具有很高的熔、沸点

D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体

【解析】选B。

由题意知，该物质是分子，分子式应表示真实组成，为S4N4，其分子内既有N—S极性键，又有N—N非极性键，熔、沸点较低。

3.美国《科学》杂志曾报道：

在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是　（　　）

A.该原子晶体中含有极性键

B.该原子晶体易气化，可用作制冷材料

C.该原子晶体有很高的熔、沸点

D.该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料

【解析】选B。

CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的碳氧双键变为碳氧单键，但化学键依然为极性共价键，故A项正确。

由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化。

CO2原子晶体具有高硬度，高熔、沸点等特点，故C、D项正确，B项错误。

4.下列关于金刚石的叙述中，不正确的是　（　　）

A.金刚石是碳元素的一种单质

B.金刚石是原子晶体

C.金刚石的硬度很大、熔点很高

D.金刚石晶体内含有范德华力和非极性键

【解析】选D。

金刚石是原子晶体，晶体内只含C—C非极性键，不存在范德华力，故金刚石的硬度很大、熔点很高。

5.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是　（　　）

A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体

B.冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子

C.干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华

D.干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子

【解析】选A。

干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。

干冰熔化只需克服范德华力，冰熔化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。

6.干冰升华时，下列所述内容发生变化的是　（　　）

A.分子内共价键B.范德华力

C.分子的化学性质D.分子间的氢键

【解析】选B。

干冰是CO2的分子晶体，CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键；干冰升华时只需克服范德华力，分子的化学性质和分子内的共价键不发生变化。

7.晶体AB型共价化合物，若原子最外层电子数之和为8，常是具有半导体性质的原子晶体。

已知金刚石不导电而导热，锆石（ZrO2）不导电、不导热，却硬似钻石。

近期发现不良商贩用制耐热器的碳化硅制成假钻石，则识别它们的可靠方法是　（　　）

A.能在玻璃上刻划出痕迹的为金刚石

B.很硬不导电而导热的是金刚石

C.既可导电又可导热的是碳化硅

D.不导电的为锆石

【解析】选B。

比玻璃硬度大的物质比较多，用刻划玻璃的方法不可靠，由题干知金刚石导热不导电，碳化硅不导热，但有半导体特性，而锆石不导电也不导热，故选B。

8.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是　（　　）

A.原子晶体硬度通常比分子晶体大

B.原子晶体的熔、沸点较高

C.有些分子晶体的水溶液能导电

D.金刚石、水晶和干冰属于原子晶体

【解析】选D。

原子晶体的硬度、熔点、沸点通常比分子晶体大；分子晶体熔融或晶体状态时不导电，但有的溶于水能导电，如H2SO4等；干冰属于分子晶体。

9.干冰和二氧化硅晶体同属第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键键能比Si—O键键能小

C.干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体

D.干冰易升华，二氧化硅不能升华

【解析】选C。

干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，升华时破坏分子间作用力，SiO2为原子晶体，熔化时破坏共价键，所以SiO2熔、沸点较高。

10.下列物质，按沸点降低顺序排列的一组是　（　　）

A.HF、HCl、HBr、HI

B.F2、Cl2、Br2、I2

C.H2O、H2S、H2Se、H2Te

D.CI4、CBr4、CCl4、CF4

【解析】选D。

HF和H2O分子间含有氢键，沸点反常；对组成和结构相似的物质，沸点随相对分子质量的增加而增大。

11.氮化碳结构如图，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。

下列有关氮化碳的说法不正确的是　（　　）

A.氮化碳属于原子晶体

B.氮化碳中碳显-4价，氮显+3价

C.氮化碳的化学式为C3N4

D.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连

【解析】选B。

根据β-氮化碳硬度超过金刚石晶体判断，氮化碳属于原子晶体，A项正确；氮的非金属性大于碳的非金属性，氮化碳中碳显+4价，氮显-3价，B项错误；氮化碳的化学式为C3N4，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，C项和D项正确。

12.某原子晶体A，其空间结构中的一部分如图所示。

A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A键中插入一个B原子，则C的化学式为　（　　）

A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5

【解析】选C。

由于处于中心的A原子实际结合的B原子为

×4=2，故C的化学式为AB2（如图

）。

【易错提醒】本题易错选B，错解的主要原因是没有搞清楚真正加入B原子后的结构，认为只是在原来5个A原子的基础上简单加和，又加上了4个B原子，就错误认为化学式为B选项。

二、非选择题

13.有下列物质：

①水晶　②冰醋酸　③氧化钙　④白磷　⑤晶体氩　⑥氢氧化钠　⑦铝　⑧金刚石　⑨过氧化钠　⑩碳化硅　⑪干冰　⑫过氧化氢，根据要求填空（填序号）。

（1）属于原子晶体的化合物是　　　　。

（2）直接由原子构成的分子晶体是　　　　。

（3）由极性分子构成的晶体是　　　　，属于分子晶体的单质是　　　　。

（4）在一定条件下，能导电且不发生化学变化的是　，受热熔化需克服共价键的是　　　　。

【解析】本题考查对原子晶体、分子晶体的辨别及晶体内作用力类型的分析。

属于原子晶体的有金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩（无化学键）、白磷（非极性分子）、干冰（由极性键构成的非极性分子）、过氧化氢和冰醋酸（由极性键和非极性键构成的极性分子）；金属导电过程中不发生化学变化；晶体熔化时，分子晶体只需克服分子间作用力，不破坏化学键，但原子晶体熔化时需破坏化学键。

答案：

（1）①⑧⑩　

（2）⑤

（3）②⑫　④⑤　（4）⑦　①⑧⑩

14.Al和Si、Ge和As在元素周期表的金属和非金属过渡位置上，其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。

请回答下列问题：

（1）As的价电子排布式为　　　　。

（2）AlCl3是化工生产中的常用催化剂，熔点为192.6℃，熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在，其中铝原子与氯原子的成键类型是　　　　。

（3）超高导热绝缘耐高温纳米材料氮化铝（AlN）在绝缘材料中的应用广泛，AlN晶体与金刚石类似。

在四大晶体类型中，AlN属于　　　　晶体。

（4）SiCl4常用作烟雾剂，因为Si存在3d空轨道，能同H2O发生反应而剧烈水解，在潮湿的空气中发烟，试用化学方程式表示其反应原理 

　。

【解析】砷在第4周期第ⅤA族，价电子排布式为4s24p3；氯化铝熔点低，是分子晶体；氮化铝与金刚石类似，是原子晶体；四氯化硅在潮湿的空气中发烟是由于生成了固态小颗粒的硅酸。

答案：

（1）4s24p3

（2）共价键（或σ键）　（3）原子

（4）SiCl4+3H2O====H2SiO3↓+4HCl

15.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。

X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。

X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成-1价离子。

请回答下列问题：

（1）X元素原子基态时的电子排布式为　，

该元素的符号是　　　　；

（2）Y元素原子的价电子的电子排布图为　，

该元素的名称是　　　　；

（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为　；

（4）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是 

　；

（5）比较X的氢化物与同族第2、第3周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由 

　。

【解析】

（1）由X元素原子4p轨道上有3个未成对电子可知，X元素原子基态时电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，为砷元素。

（2）Y元素原子最外层2p轨道上有2个未成对电子，结合题意可知应为氧元素，则其价电子排布图为

；由原子序数之和为42可知Z为氢元素。

（3）AsH3与NH3结构类似，空间构型应为三角锥形。

（4）结合题干中信息写出反应物和生成物，再根据电子守恒法配平该化学方程式。

（5）其氢化物分别为NH3、PH3、AsH3。

其稳定性由化学键决定，键能越大，化合物越稳定；沸点由分子间作用力（含氢键）决定。

答案：

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3　As

（2）

　氧

（3）三角锥形

（4）As2O3+6Zn+6H2SO4====2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O

（5）稳定性：

NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定；沸点：

NH3>AsH3>PH3，NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3比PH3沸点高

16.请回答下列问题：

（1）前4周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有　　　　种。

（2）第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。

镓原子的电子排布式为　　　　　，在GaN晶体中，每个镓原子与　　　　个氮原子相连，与同一个镓原子相连的氮原子构成的空间构型为　　　　。

在四大晶体类型中，GaN属于　　　　晶体。

（3）在极性分子NCl3中，氮元素的化合价为-3价，氯元素的化合价为+1价，请推测NCl3水解的主要产物是　。

【解析】

（1）这五种元素为H、C、O、P、Fe。

（2）因GaN晶体结构与单晶硅相似，所以每个镓原子与4个氮原子相连，与同一个镓原子相连的氮原子构成的空间构型为正四面体。

GaN属于原子晶体。

（3）根据题意，NCl3水解的化学方程式为NCl3+4H2O====3HClO+NH3·H2O。

答案：

（1）5

（2）1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1）

4　正四面体　原子

（3）HClO、NH3·H2O

17.C60分子是形如球状的多面体，该结构的建立基于以下考虑：

①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；

②C60分子含有五边形和六边形；

③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：

顶点数+面数-棱边数=2。

据上所述，可推知C60分子有12个五边形和20个六边形，C60分子所含的双键数为30。

请回答下列问题：

（1）固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是　　　，理由是

　。

（2）试估计C60跟F2在一定条件下，　　　　（填“可能”或“不可能”）发生反应生成C60F60，并简述其理由：

　。

（3）确定C60分子所含单键数为　　　　。

【解析】

（1）金刚石属原子晶体，而固体C60不是，故金刚石熔点较高。

（2）因C60分子中含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60。

（只要指出“C60含30个双键”即可，但答“C60含有双键”不可）

（3）通过计算，确定C60分子所含单键数。

依题意，C60分子形成的化学键为

×（3×60）=90，也可以由欧拉定理计算键数（即棱边数）：

60+（12+20）-2=90，C60分子所含单键数为90-30=60。

答案：

（1）金刚石　金刚石属于原子晶体，而C60属于分子晶体，因此金刚石的熔点高于C60

（2）可能　C60分子中含30个双键，与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60

（3）60