【配套K12】2018_2019学年高中化学学业分层测评13原子晶体与分子晶体鲁科版选修3

学业分层测评(十三) 原子晶体与分子晶体
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．1999年美国《科学》杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K，人们成功制得了原子晶体干冰，下列推断中不正确的是( )
A．原子晶体干冰有很高的熔点、沸点，有很大的硬度
B．原子晶体干冰易汽化，可用作制冷材料
C．原子晶体干冰的硬度大，可用作耐磨材料
D．每摩尔原子晶体干冰中含4 mol C—O键
【解析】既然干冰是原子晶体，所以可将干冰类比成原子晶体SiO2，具有熔点高，硬度大，耐磨等性质。

每摩尔SiO2中有4 mol Si—O键，所以D项也正确。

【答案】 B
2．下列晶体的结构不遵循“紧密堆积”原则的是( )
A．金属铜B．氯化钠
C．金刚石D．干冰
【解析】金属键、离子键、范德华力均没有方向性，而共价键有方向性。

【答案】 C
3．金刚石晶胞如图，属于一个金刚石晶胞的碳原子数为( )
A．18 B．16
C．10 D．8
【解析】从晶胞上看8个顶点各有1个C原子，属于该晶胞的部分相当于只有1个，6个面上相当于有3个，晶胞内部还有4个，故属于该晶胞的碳原子数为8个。

【答案】 D
4．在常温常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于( )
A．分子晶体B．原子晶体
C．离子晶体D．何种晶体无法判断
【解析】因该化合物在常温时为气态，说明熔、沸点很低，具有分子晶体的性质。

【答案】 A
5．下列物质变化时，需克服的作用力不属于化学键的是( )
A．HCl溶于水B．I2升华
C．H2O电解D．烧碱熔化
【解析】A项破坏H—Cl键；C项破坏H—O键；D项破坏离子键；B项破坏范德华力。

【答案】 B
6．金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里所包含的碳原子数( )
A．前者多B．后者多
C．相等D．无法确定
【解析】二者都是6个。

【答案】 C
7．石墨晶体具有一些独特的性质，质地较软，但熔点很高，还具有导电性，这主要是因为石墨具有一种独特的结构，石墨晶体是( )
A．原子晶体B．金属晶体
C．分子晶体D．前三种晶体的混合型
【答案】 D
8．关于SiO2晶体的叙述正确的是(N A表示阿伏加德罗常数的数值)( )
A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为N A
B．60 g SiO2晶体中，含有2N A个Si－O键
C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D．SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
【解析】60 g SiO2晶体即1 mol SiO2，原子晶体不是由分子构成的；1 mol SiO2晶体中含有Si－O键数目为4 mol(每个硅原子、氧原子分别含有4个、2个未成对电子，各拿出一个单电子形成Si－O共价键)，含4N A个Si－O键；SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子，只是硅氧原子个数比为1∶2。

【答案】 C
9．如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
10.(1)右图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO 2
分子周围有________个与之紧邻且等距离的CO 2分子。

在干冰中撒入镁
粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为
______________________，反应的化学方程式是
_____________________________________________________。

(2)下列三种晶体①CO 2 ②CS 2 ③SiO 2的熔点由高到低的顺序是________＞________＞________(用序号填空)，其原因是
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】 (1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO 2分子等距离的CO 2分子，但是这些CO 2分子与坐标原点上的CO 2分子的距离并不是最近的。

与坐标原点上的CO 2分子最近的CO 2分子应该是每一个晶胞的面心上的，其距离应是前者的2
2，每个CO 2分子周围共有12个这样的CO 2分子。

(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只是克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。

如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。

【答案】 (1)12 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成 2Mg ＋CO 2=====点燃
2MgO ＋C
(2)③ ② ① SiO 2是原子晶体，CO 2、CS 2是分子晶体，所以SiO 2熔点最高；CO 2和CS 2组成和结构相似，且CS 2的相对分子质量大于CO 2的相对分子质量，所以CS 2的熔点高于CO 2
11．已知氯化铝的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃和常压下即开始升华。

(1)氯化铝是________晶体(填“离子”或“分子”)。

(2)在500 ℃，1.01×105 Pa 时，氯化铝的蒸气密度(换算成标准状况)为11.92 g·L －1
，且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的结构式为________。

(3)设计一个更可靠的实验，证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体，你的实验是_____________________________________________________________。

【解析】 分子晶体的熔点较低，AlCl 3的熔点也仅有190 ℃，而且它还能升华，这就充分说明AlCl 3是分子晶体。

AlCl 3蒸气的相对分子质量＝11.92×22.4≈267，则1个氯化铝蒸气分子是由2个AlCl 3构成的。

【答案】 (1)分子 (2)
(3)在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体；若不导电，则为分子晶体
12．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。

【导学号：66240030】
(1)氮化硅晶体属于________晶体。

(2)下列物质熔化时，所克服的微粒间作用力与氮化硅熔化时所克服的微粒间作用力相同的是________(填编号)。

①单质I 2和金刚石 ②晶体硅和二氧化硅 ③冰和干冰 ④金刚石和碳化硅
(3)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子、硅原子与硅原子不直接相连，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：________。

(4)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_____________________________________。

【解析】 (1)这是一道信息题，从题给信息知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，应是原子晶体。

(2)氮化硅熔化时所克服的微粒间作用力为共价键，所给的4组物质中，单质I 2、冰和干冰都是分子晶体，只需破坏范德华力。

(3)氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子和氮原子、硅原子和硅原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si 3N 4。

【答案】 (1)原子 (2)②④ (3)Si 3N 4
(4)3SiCl 4＋2N 2＋6H 2=====高温
Si 3N 4＋12HCl
[能力提升]
13．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 ．原子晶体的熔点、沸点较高
C ．分子晶体有些溶于水时导电
D ．金刚石、水晶和干冰属于原子晶体
【解析】 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时不导电，但有的溶于水能导电，如H 2SO 4等；干冰属于分子晶体。

【答案】 D
14．通常情况下，氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体结构分别如图所示：
下列关于这些晶体结构和性质的叙述不正确的是( )
A ．同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质不一定具有相同的晶体结构
B ．氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都有立方的晶胞结构，它们具有相似的物理性质
C ．二氧化碳晶体是分子晶体，其中不仅存在分子间作用力，而且也存在共价键
D ．二氧化硅晶体不是密堆积结构
【解析】 SiO 2和CO 2的化学式相似，但其晶体结构不同，A 项正确；二氧化碳为分子晶体，因此分子间存在分子间作用力，而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键，氯化钠和氯化铯为离子晶体，所以三者物理性质不同，B 项错误，C 项正确；由于共价键具有方向性和饱和性，由此形成的晶体不是密堆积结构，D 项正确。

【答案】 B
15．正硼酸(H 3BO 3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H 3BO 3分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示，图中“虚线”表示氢键)。

下列有关说法正确的是( )
A ．含1 mol H 3BO 3的晶体中有6 mol 氢键
B ．分子中硼原子、氧原子最外层均为8e －
的稳定结构
C ．正硼酸晶体属于原子晶体
D ．H 3BO 3分子的稳定性与氢键无关
【解析】 每个H 3BO 3分子能形成6个氢键，属于该分子的氢键占12，即1 mol H 3BO 3晶体含有3 mol 氢键；分子中B 原子最外层有6个电子；由题干“分子之间通过氢键相连”知该晶体是由分子构成的，属分子晶体；H 3BO 3的稳定性与化学键强弱有关，与氢键无关。

【答案】 D
16．C 60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示其中的一层结构)：
(1)C 60、金刚石和石墨三者的关系互为________。

A ．同分异构体
B ．同素异形体
C ．同系物
D ．同位素
(2)固态时，C 60属于________(填“原子”或“分子”)晶体，C 60分子中含有双键和单键，推测C 60跟F 2_______(填“能”或“否”)发生加成反应。

C 60固体与金刚石熔点更高的是________，原因是______________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________。

(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，但其最高价氧化物的物理性质差别较大，是因为SiO 2是________晶体，CO 2是________晶体。

(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形拥有的碳原子个数是________。

层与层是以________结合，所以石墨是非常好的润滑剂。

【解析】 (1)C 60、金刚石和石墨三者都是碳元素形成的不同单质，所以它们互为同素异形体。

(2)C 60晶体中存在不饱和的碳碳双键，在一定条件下能与F 2发生加成反应。

C 60是分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，金刚石是原子晶体，熔化时克服共价键，所以金刚石熔点更高。

(4)因为每个碳原子被3个正六边形共用，所以平均每个正六边形拥有的碳原子个数是6×13＝2个。

【答案】 (1)B
(2)分子 能 金刚石 C 60是分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，金刚石是原子晶体，熔化时需克服共价键
(3)原子 分子 (4)2 范德华力。