2019-2020学年人教版选修3 第3章第2节 分子晶体与原子晶体 作业

第2节分子晶体与原子晶体
1．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．分子晶体都不溶于水
D．金刚石、水晶属于原子晶体
解析：分子晶体有的能溶于水，如H2SO4等。

答案：C
2．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种原子晶体的是()
①Al2O3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2 045 ℃④几乎不溶于水⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③B．②③④
C．④⑤D．②⑤
解析：①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种原子晶体。

答案：B
3．科学家发现的C60是一种新的分子，它具有空心、类似于足球的结构。

最近科学家又确认存在着另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。

下列关于N60的说法不正确的是
() A．N60是由共价键结合而成的空心球状结构
B．N60和14N都是氮的同位素
C．N60的熔、沸点不高
D．N60可能成为很好的火箭燃料
解析：由于C60晶体为分子晶体，而N60结构与之相似，所以N60也为分子晶体，同位素是质子数相同中子数不同的同种元素的核素，N60是一种分子而非核素；分子晶体的熔、沸点不高，故N60的熔、沸点也不会很高。

答案：B
4．下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是()
A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C键的键能大于Si—Si键的键能B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构C．稀有气体的晶体属于原子晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力D．立体构型为正四面体结构的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，有可能为60°
解析：稀有气体的晶体属于分子晶体，存在分子间作用力，不存在共价键，C项符合题意。

答案：C
5．SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其进行下列推测不正确的是()
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温、常压下SiCl4是气体
C．SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4的熔点高于CCl4
解析：由于SiCl4具有分子结构，所以一定属于分子晶体。

影响分子晶体熔、沸点的因素是分子间作用力的大小，在这两种分子中都只有范德华力，SiCl4的相对分子质量大于CCl4的相对分子质量，所以SiCl4的分子间作用力较大，熔、沸点应该比CCl4高。

CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也应该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。

答案：B
6．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，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．该原子晶体易汽化，可用作制冷材料
C．该原子晶体有很高的熔点、沸点
D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料
解析：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C===O双键变为C—O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选项正确，B项错误。

答案：B
7．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界最硬的原子晶体。

下列叙述错误的是() A．WX4是沼气的主要成分
B．固态X2Y是分子晶体
C．ZW是原子晶体
D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”
解析：由题给条件可知，X为氢元素，Y为氧元素，Z为硅元素，W为碳元素。

则WX4为CH4，X2Y为H2O，其晶体为分子晶体，ZW为SiC，属于原子晶体，ZY2为SiO2，SiO2难溶于水，也不能与水反应。

答案：D
8.如图为CO2分子晶体结构的一部分，观察图形。

试说明每
个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距的CO2分子；
该结构单元平均占有________个CO2分子。

解析：题给CO2分子晶体的一部分，属面心立方结构。

取任
一顶点的CO2分子，则与之距离最近且等距的是共用该顶点的三个面面心上的CO2分子，共3个；而该顶点被8个同样晶胞共用，而面心上的分子被2个晶胞共用，这样符合题意的CO2分子有：3×8/2＝12个；在此结构中，8个CO2分子处于顶点，为8个同样结构共用，6个CO2分子处于面心，为2个同样结构共用。

所以，
该结构单元平均占有的CO2分子：8×1
8＋6×1
2
＝4(个)。

答案：12 4
9.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1
2×(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
10．碳、氮、氟、硅、铜等元素的化合物广泛存在于自然界，回答下列问题：(1)氮气分子中σ键和π键的比值为________；基态铜原子的电子排布式为________。

(2)C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为________________；三种元素分别形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是________(填化
学式)。

(3)NF3是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，NF3分子的空间
构型为________；在NF3中，氮原子的杂化轨道类型为________。

(4)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图所示。

金刚砂晶体类型为________，每个碳原子周围最近的碳原子数目为________，若晶胞的边长为
a cm，阿伏加德罗常数为N A，则金刚砂的密度为________ g·cm－3(不需要化简)。

解析：(1)氮气分子中有1个σ键和2个π键，所以比值为1∶2；铜为29号元素，基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)非金属性越强，第一电离能越大，因此C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为F>N>C；三种元素分别形成的最简单氢化物分别为CH4、NH3、HF，甲烷呈正四面体形，属于非极性分子，氨气呈三角锥形，属于极性分子，HF是双原子形成的极性分子，所以属于非极性分子的是CH4。

(3)NF3的中心氮原子价电子对数为(5＋3)/2＝4，氮原子的杂化轨道类型为sp3杂化，氮原子有一对孤电子对，NF3分子的空间构型为三角锥形。

(4)金刚砂晶体中原子呈立体网状排列，晶体类型为原子晶体；每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；若晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数为N A，每个晶胞中含有硅原子8×1/8＋6×1/2＝4，每个晶胞中含有碳原子为4，则金刚砂的密度为
(40×4)÷(N A×a3)＝160
N A a3(g·cm
－3)。

答案：(1)1∶21s22s22p63s23p63d104s1 (2)F>N>C CH4(3)三角锥形sp3
(4)原子晶体12160 N A a3。