高中化学 3 原子晶体与分子晶体知能巩固提升 选修3

现吨市安达阳光实验学校"（夺冠方略）2013-2014高中化学 3.3 原子晶体与分子晶体知能巩固提升 3 "
一、选择题
1.下列物质呈固态时，一属于分子晶体的是( )
A.非金属单质
B.非金属氧化物
C.含氧酸
D.金属氧化物
2.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是( )
A.干冰
B.氯化钠
C.氢氧化钠
D.碘
3.下列物质的晶体中不存在单个分子的是( )
A.SiO2
B.SO2
C.CS2
D.CO2
4.SiCl4的分子结构与CCl4相似，对其作出如下推测不正确的是( )
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熔点高于CCl4
5.(双选)在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的变化规律是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳性依次减弱
B.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D.H2S的熔、沸点小于H2O的熔、沸点6.在x mol石英晶体中，含有Si—O键数是( )
A.x mol
B.2x mol
C.3x mol
D.4x mol
7.在超高压下，用激光器将CO2加热到1 800 K，制取了类似石英的CO2原子晶体。

下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是( )
A.晶体中碳、氧原子个数比为1∶2
B.该晶体的熔点、沸点高、硬度大
C.晶体中C—O—C键角为180°
D.晶体中碳、氧原子最外层都满足8电子结构
8.(2012·高二检测)在石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是( )
A.6个120°
B.5个108°
C.4个109°28′
D.6个109°28′
9.(2012·高二检测)下面有关晶体的叙述中，错误的是( )
A.石的状结构中，由共价键形成的最小碳环上有6个碳原子
B.在NaCl晶体中每个Na+(或Cl-)周围都紧邻6个Cl-(或6个Na+)
C.白磷晶体中，粒子之间通过共价键结合，键角为60°
D.离子晶体在熔化时，离子键被破坏；而分子晶体熔化时，化学键不被破坏
10.如图是石墨晶体的结构示意图，每一层由无数个正六边形构成，则平均每个正六边形所占有的碳原子数为( )
A.6
B.4
C.3
D.2
二、非选择题
11.在干冰晶体中每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有_______________个，在晶体中截取一个最小的正方形；使正方形的四个顶点落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有_____________个CO2分子。

12.石与砂(SiC)具有相似的晶体结构，在砂的空间状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。

试回答：
(1)砂属于________________晶体。

(2)砂化合物中C—Si键键长比的C—C键键长________(填“长”或“短”)。

(3)石和砂相比，熔点更高者是___________________。

13.(2012·高二检测)据报道科研人员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键结合三个氮原子而形成8电子稳结构；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N≡N键的键能为942 kJ·mol-1)，表明稳性N60 (填“＞”、“＜”或“＝”)N2。

(3)由(2)列举N60的用途(举一
种)_______________________________________。

答案解析
1.【解析】选C。

要注意考虑一般规律与特例，非金属单质中石、晶体硅、硼均为原子晶体，非金属氧化物中的二氧化硅为原子晶体，活泼金属氧化物为离子晶体，只有含氧酸为分子晶体。

2.【解析】选B。

干冰是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在范德华力。

NaCl是离子晶体只存在离子键。

NaOH是离子晶体，不仅存在离子键，还存在H —O共价键。

碘也是分子晶体，分子内存在共价键，分子间存在分子间作用力。

故只有B符合题意。

3.【解析】选A。

SiO2是原子晶体；构成晶体的粒子是原子，晶体是空间状结构的巨型分子，不存在单个分子。

4.【解析】选B。

由于SiCl4具有分子结构，所以一属于分子晶体。

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的分子间作用力和熔、沸点该比CCl4高一些，CCl4的分子是正四面体结构，SiCl4与它结构相似，因此也该是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。

5.【解析】选 C、D 。

HF、HCl、HBr、HI热稳性依次减弱是它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关。

NaF、 NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低是它们的离子键能随离子半径增大逐渐减小的原因。

F2、Cl2、Br2、I2为分子晶体。

熔、沸点逐渐降低由分子间作用力决。

H2S与H2O的熔、沸点高低由分子间作用力及分子的极性决。

故选C、D。

6.【解析】选D。

SiO2的结构类似于石的空间状结构，但每个Si键合4个O，每个O键合2个Si。

x mol石英(SiO2)晶体有x mol Si，由于每个Si键合四个O，就形成4个Si—O键；所以形成的Si—O键的物质的量为4x mol。

【误区警示】此题易与1 mol石含有2 mol C—C混淆。

在，每个碳原子与其他4个碳原子形成共价键，因此含有的C—C键为1
4 mol 2 mol
2
⨯=。

对于二氧化硅还
可以这样考虑：1 mol SiO2中，n(Si—O)=n(Si)41
2+n(O)21
2
=1 mol41
2
+2 mol21
2
=4
mol。

7.【解析】选C。

根据题意，类比石英的结构可得原子晶体二氧化碳的结构，晶体二氧化碳和二氧化硅结构和性质都相似。

8.【解析】选D。

根据石的棱型结构特点可知最小环上碳原子数为6个，任意两个C—C键间夹角为109°28′。

9.【解析】选C。

石的状结构中，每个最小的碳环上有6个原子，以共价键为边；NaCl晶体的配位数为6，即每个晶胞中有6个Na+、6个Cl-；白磷的化学式为P4，结构为正四面体形，键角为60°，分子内以P—P共价键结合，而P4分子晶体以分子间作用力结合，而非共价键；离子晶体熔化时，离子键被断开，而分子晶体熔化时，分子并未发生改变。

10.【思路】解答本题注意以下两点：
(1)正六边形有六个点，就有六个碳原子；
(2)正六边形上的每一个点被三个六边形共用。

【解析】选D。

根据石墨的结构示意图及题中信息可推知每个正六边形所占有的碳原子数为6个，而每一个点都是3个六边形共用的，6/3=2。

11.【解析】解答此题要求对干冰的晶体模型十分熟悉。

以右下角CO2分子为研究对象：与其紧邻的为面心上的3个CO2分子，而CO2分子被8个这样的立方体所共有，故有38=24个。

又考虑到面心上的CO2被2个这样的立方体共有，故24/2=12个。

由CO2晶体模型分析得出，符合题意的最小正方形即模型的角对角面的一半，不难看出有4个CO2分子。

答案：12 4【方法技巧】影响分子性质的因素的判断
在分子内部和分子间存在着不同的作用力，这些作用力对分子的物理性质和化学性质都有不同程度的影响。

因此在分析某些性质时容易造成混淆。

(1)共价键是原子间通过共用电子对形成的化学键，它存在于分子内部，影响物质的化学性质，如稳性、活泼性。

(2)分子间作用力是分子间微弱的相互作用，包括范德华力和氢键。

分子间作用力只影响物质的物理性质，如熔点、沸点、硬度。

(3)氢键是一种介于化学键和范德华力之间的相互作用，它只存在于分子间或分子内活动性较强的非金属元素N、O、F和与之相邻的H之间。

氢键的存在对物质的熔点、沸点、溶解性物理性质有很大影响，如H2O的沸点比H2S的高许多，NH3极易溶于水。

(4)由于稀有气体是单原子分子，因此在形成晶体时，只存在分子间作用力，而不存在共价键。

影响分子晶体物理性质的主要因素是存在于晶体中的分子间作用力(包括范德华力和氢键)。

由于分子间作用力比化学键键能小得多，因此分子晶体的熔、沸点较低，硬度也很小。

12.【思路】解答本题注意以下两点：
(1)原子晶体的熔、沸点都比较高，硬度都较大。

(2)相同类型的原子晶体，共价键的键长越短，键能越大，共价键越稳，晶体的熔、沸点越高。

【解析】石和砂的结构相似，是原子晶体。

由于Si的原子半径大于C的原子半径，所以键长C—C的短，石熔点更高一些。

答案：(1)原子 (2)长 (3)石
【互动探究】(1)在砂的结构中，一个硅原子周围结合几个碳原子，其中键角是多大？
提示：硅和碳电子层结构相似，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子，键角为109.5°。

(2)砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有几个硅原子？
提示：组成六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。

13.【思路】解答本题时要注意以下两点：
(1)由分子构成的晶体为分子晶体。

(2)物质的能量越低越稳。

【解析】(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因M r(N60)＞M r(N2)，故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。

(2)因每个氮原子形成三个N—N键，每个N—N键被2个氮原子共用，故1 mol N60中存在N—N键：
=90 mol。

发生的反为N60═30N2ΔH，
1 mol6031
2
故ΔH=90167 kJ·mol-1-30942 kJ·mol-1=-13 230 kJ·mol-1<0，为放热反，表明稳性N2>N60。

(3)由于反放出大量的热同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。

答案：(1)分子高N60、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)13230 ＜ (3)做高能炸药
【方法技巧】比较原子晶体和分子晶体熔、沸点高低的方法。