高中化学 3.2 分子晶体与原子晶体课下30分钟演练 新人

【创新方案】2014-2015高中化学 3.2 分子晶体与原子晶体课下30分钟演练
新人教版选修3
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．[双选题]下列分子晶体，关于熔沸点高低的比较中，正确的是( )
A．Cl2＞I2
B．SiCl4＞CCl4
C．NH3＞PH3
D．C(CH3)4＞CH3CH2CH2CH2CH3
解析：A、B项属于无氢键存在、分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔沸点高，A错误，B正确；C
选项属于分子结构相似的情况，但存在氢键的熔沸点高，正确；D项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链多的熔沸点低。

答案：BC
2．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③B．④⑤⑥
C．③④⑥D．①③⑤
解析：属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。

属于原子晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。

但晶体氖是由稀有气体分子构成，稀有气体为单原子分子，分子内不存在化学键。

答案：C
3．下图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键( )
A．2 B．4
C．8 D．12
解析：每个水分子与四个方向的其他4个水分子形成氢键，因此每个水分子具有的氢键个数为4×1/2＝2。

答案：A
4．在下列三种晶体：①金刚石，②晶体硅，③碳化硅中，它们的熔点从高到低的顺序是( )
A．①③②B．②③①
C．③①②D．②①③
解析：三种晶体都是原子晶体，由于碳的原子半径小于硅的原子半径，因此，共价键键长：C—C键＜C—Si 键＜Si—Si键，而共价的键长越短，键能越大，所以题中三种物质的熔点从高到低的顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

答案：A
5．(2010·全国高考)下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是( )
A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶点
B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2
D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子
解析：二氧化硅是原子晶体，为空间网状结构，存在硅氧四面体结构，硅处于中心，氧处于4个顶点，所以A项错误；在SiO2晶体中，每6个Si和6个O形成一个12元环(最小环)，所以D对，B、C都错误。

答案：D
6．氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质。

下列各组物质熔化时，所克服的粒子间作用力与氮化硅熔化所克服的粒子间作用力都相同的是( )
A．硝石和金刚石B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰D．萘和蒽
解析：由于氮化硅是一种新合成的结构材料，它是一种超硬、耐磨、耐高温的物质，从而可知其晶体类型属于原子晶体，因而与晶体硅和水晶属于同种类型的晶体，所以熔化时所克服的作用力相同。

A选项中硝石不属于原子晶体，C、D选项中都是分子晶体，因而熔化时克服的粒子间作用力与氮化硅的不同。

答案：B
7．[双选题]美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体。

下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是( )
A．在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
B．CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质
C．在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子跟2个C原子相结合
D．CO2的原子晶体的硬度很大，熔沸点比干冰高的多
解析：反应过程为O===C===O→有键断裂和重排过程，属于化学变化，晶体类型也随之改变。

二者的化学性质相同，但物理性质不同，CO2的原子晶体类似于SiO2，即每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子周围结合2个C原子。

由于是原子晶体，因此硬度大，熔、沸点高。

答案：CD
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(9分)(1)比较下列化合物熔沸点的高低(填“＞”或“＜”)。

①CO2________SO2
②NH3________PH3
③O3________O2
④Ne________Ar
⑤CH3CH2OH________CH3OH
⑥CO________N2
(2)已知AlCl3的熔点为190℃(2.202×105 Pa)，但它在180℃即开始升华。

请回答：
①AlCl3固体是________晶体。

②设计一个可靠的实验，判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物。

你设计的实验是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)各组物质均为分子晶体，根据分子晶体熔沸点的判断规律，分子间作用力越大，相对分子质量越大，分子极性越大，则晶体的熔沸点越高，较容易比较六组物质熔沸点的高低。

(2)由AlCl3的熔点低以及在180℃时开始升华判断AlCl3晶体为分子晶体。

若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其熔融状态下是否导电，若不导电是共价化合物，导电则是离子化合物。

答案：(1)①＜②＞③＞④＜⑤＞⑥＞
(2)①分子②在熔融状态下，试验其是否导电，若不导电是共价化合物
9．(10分)硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。

根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。

(1)基态硅原子的核外电子排布式为________________。

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小约为_______。

(3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出)，并进行必要的标注。

(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点：
物质SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1 710 －70.4 －90.2
简要解释熔点产生差异的原因：
①SiO2和SiCl4：________________；
②SiCl4和SiF4：________________。

解析：(2)晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体结构，所以Si—Si键之间的夹角大小约为109°28′。

(3)图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，所以只要在上述每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可。

(4)晶体类型不同，其熔点具有很大的差别，一般原子晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。

答案：(1)1s22s22p63s23p2
(2)109°28′
(3)如图所示
(4)①SiO2是原子晶体，微粒间作用力为共价键。

SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4 ②SiCl4和SiF4均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4
10．(10分)(1)水分子的立体结构是________，水分子能与很多金属离子形成配合物，其原因是在氧原子上有________。

(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)与金刚石晶胞类似。

每个冰晶胞平均占有________个水分子。

冰晶胞与金刚石晶胞中粒子排列方式相同的原因是_________________
________________________________________________________________________。

(3)实验测得冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0 kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________。

解析：(1)掌握配位键的形成条件，即孤电子对和空轨道，氧原子上有孤电子对；(2)应用均摊法，此处的
水分子相当于金刚石中的碳原子，进行类比，每个冰晶胞平均占有的水分子数为8×18＋6×12
＋4＝8个；(3)氢键没有被全部破坏，说明液态水中同样存在氢键。

答案：(1)V 形(或角形) 孤电子对 (2)8 碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) (3)冰融化为液态水时只是破坏了一部分氢键，说明液态水中仍存在氢键
11．(10分)有E 、Q 、T 、X 、Z 五种前四周期元素，原子序数E ＜Q ＜T ＜X ＜Z 。

E 、Q 、T 三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q 原子的2p 轨道处于半充满状态，且2QT +
与ET2互为等电子体。

X 为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z 的原子序数为28。

请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：
(1)Q 的简单氢化物极易溶于T 的简单氢化物，其主要原因有______________________。

(2)化合物甲由T 、X 两元素组成，其晶胞如图，甲的化学式为____________________。

(3)化合物乙的晶胞如图，乙由E 、Q 两元素组成，硬度超过金刚石。

①乙的晶体类型为________，其硬度超过金刚石的原因是______________________。

②乙的晶体中E 、Q 两种元素原子的杂化方式均为________。

解析：本题解题的关键是E 、Q 、T 、X 、Z 五种元素的推断。

“基态Q 原子的2p 轨道处于半充满状态”，符合这一要求的原子只有N 元素；“E、Q 、T 三种元素的基态原子具有相同的能层和能级”，说明E 、Q 、T 位于同一周期，又“2QT +与ET2互为等电子体，且原子序数E ＜Q ＜T”，说明E 为C 元素，T 为O 元素；“X 为周期表前四周期中电负性最小的元素”可推知X 为K 元素；“Z 的原子序数为28”说明Z 是Ni 元素等。

答案：(1)这两种氢化物均为极性分子、相互之间能形成氢键
(2)KO2 (3)①原子晶体 C —N 键的键长小于C —C 键，键能大于C —C 键 ②sp3。