高中化学 第3章 物质的聚集状态与物质性质 第3节 原子晶体与分子晶体练习(含解析)鲁科版选修3-鲁

第3节原子晶体与分子晶体
1.了解原子晶体空间结构特点及性质。

2.能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

3．了解分子晶体的结构特点及性质。

原子晶体
1．原子晶体
概念相邻原子间以□
1________结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体
结构特点(1)由于共价键的饱和性与方向性，使每个中心原子周围排列的原子数目是□2 ________的
(2)由于所有原子间均以□3________相结合，所以晶体中不存在单个分子
物理性质(1)原子晶体由于以强的共价键相结合，因此一般熔点□4________，硬度□5
________
(2)结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点□6 ________
(1)金刚石
①晶体中C—C键间的夹角为□7________，碳原子采取了□8________杂化。

②在晶体中每个碳原子以□9________与相邻的4个碳原子相结合，形成□10________形空间网状结构。

③最小环上有6个碳原子。

(2)二氧化硅
①1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，1个氧原子和2个硅原子形成2个共价键，SiO2晶体中硅原子和氧原子的个数比为□
11________。

②最小环上有□
12________个原子，包括□13________个硅原子，□14________个氧原子。

自我校对：
□1共价键□2有限□3共价键□4较高□5较大□6越高□7109.5°□8sp3□9共
136 □146
价键□10正四面体□111∶2□1212 □
1．判断正误
(1)原子晶体中一定存在极性键，可能存在范德华力。

( )
(2)CO2、SiO2均属于原子晶体。

( )
(3)硬度很大、熔点很高的晶体可能是原子晶体。

( )
(4)SiC熔化时断裂非极性共价键。

( )
(5)原子晶体一定不是电解质。

( )
答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√
2. 碳化硅(SiC)的晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。

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：选A。

原子晶体中，熔点高低与键长有关，因键长Si—Si>Si—C>C—C，所以熔点从高到低的顺序为①③②。

1．原子晶体的结构特征
(1)构成原子晶体的基本微粒：原子。

晶体中不存在单个分子，原子晶体的化学式仅仅表示物质中的原子个数关系，不是分子式。

(2)形成原子晶体的作用力：共价键。

在原子晶体中只存在共价键(极性键或非极性键)，没有分子间作用力和其他相互作用。

(3)原子晶体中的原子以共价键相结合，共价键有方向性和饱和性，因此在原子晶体中，每个原子周围的其他原子的数目是一定的，原子之间的相对位置也是确定的，彼此连接形成稳定的空间立体网状结构。

原子的堆积不遵循紧密堆积原则。

2．原子晶体熔点、沸点和硬度的比较
结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的稳定性就越高。

从物理性质方面来说，原子晶体的稳定性表现在熔点和沸点很高，硬度很大。

以金刚石、硅、锗为例，从碳到锗，电子层数增多，原子半径依次增大，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次增长，键长越长，共价键越不稳定，因此键的稳定性：C—C键>Si—Si键>Ge—Ge 键，所以，金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。

常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼、二氧化硅、碳化硅。

下表是某些原子晶体的熔点和硬度。

原子晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
A．构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高
B．构成原子晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越低
C．构成原子晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大
D．构成原子晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越大
[解析] 原子晶体的熔点和硬度与构成原子晶体的原子间的共价键键能有关，而原子间的共价键键能与原子半径的大小有关。

即原子半径越小，键能越大，熔点、硬度越高。

[答案] D
原子晶体的结构
1．在金刚石的晶体中，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、109.5° D．6个、109.5°
解析：选D。

根据金刚石的结构特点可知最小环上碳原子数为6个，每个碳原子上任意两个C—C键间夹角为109.5°。

2．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火
花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，则下列分析正确的是( )
A ．该碳氮化合物呈片层状结构
B ．该碳氮化合物呈空间网状结构
C ．该碳氮化合物中C —N 键键长比金刚石的C —C 键键长长
D ．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小
解析：选B 。

由题意知，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是空间网状结构；与金刚石相比，C 原子半径大于N 原子半径，所以C —N 键键长小于C —C 键键长。

3．单质硼有无定形和结晶形两种，参考下表数据，回答问题：
物质 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/℃ >3 550 1 410 2 573 沸点/℃ 5 100 2 628 2 823 硬度
10
7.0
9.5
(1)晶体硼属于________晶体，理由是_________________________________________。

(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子构成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。

通过观察图形及推算，得出此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B —B 键的键角为________。

解析：(1)从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间，属于原子晶体。

(2)从题图可得出，每个顶点上的硼原子均被5个正三角形共有，故分摊到每个正三角形的硼原子为15个，每个正三角形含有(1
5×3)个硼原子，此结构单元含硼原子数为
20×1
5
×3＝12。

答案：(1)原子 晶体硼的熔、沸点高，硬度大 (2)12 60°
原子晶体的性质
4．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是( )
A．熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点为3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电
D．熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
解析：选B。

A项中延展性好，不是原子晶体的特征，因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使原子晶体质硬而脆，A项不正确，B项符合原子晶体的特征；C项符合离子晶体的特征；D项符合分子晶体的特征。

5．某些原子晶体的熔点如下表所示：
原子晶体金刚石氮化硼
硅锗
熔点/℃ 3 550 3 000 1 415 1 211
(1)从原子结构角度分析，金刚石、硅、锗的熔点逐渐降低的原因是
________________________________________________________________________。

(2)ⅣA族与ⅤA族元素组成的晶体多是原子晶体，如氮化碳、氮化硅等。

写出氮化碳、氮化硅的熔点大小关系： ____________________________________(用化学式表示)。

解析：(1)碳、硅、锗晶体的结构相似，都属于原子晶体。

由于碳、硅、锗的原子半径逐渐增大，共价键的键能逐渐减小，所以金刚石、硅、锗的熔点逐渐降低。

(2)由于C的原子半径比Si的原子半径小，故熔点：C3N4>Si3N4。

答案：(1)碳、硅、锗的原子半径逐渐增大，共价键键能逐渐减小(2)C3N4＞Si3N4
分子晶体
1．分子晶体
概念分子之间通过□1__________结合而形成的晶体
结构特点由于分子间作用力不具有□2________，所以分子晶体在堆积排列时尽可能地利用空间，采取□3________的方式
物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的□4____________相结合，因此一般熔点□5______，硬度□6______
(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力□7________，熔、沸点□8________
2.典型的分子晶体
单质碘
干冰
冰
晶胞或 结构模型
微粒间
作用力 范德华力
范德华力
氢键、范德华力 晶胞微粒数 4 4 配位数
12
4
3.石墨晶体 (1)结构特点
①石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子排列成□9________，一个个六边形排列成平面的网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。

②在同一层内，相邻的碳原子以□10________相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成□
11________键。

③层与层之间以□12________相结合。

(2)所属类型
石墨中既有□13________，又有□14____________，同时还有□15________的特性，是一种□16________型晶体。

(3)性质：熔点高、质软、易导电。

自我校对：
□
1分子间作用力 □2方向性 □3最密堆积 □4分子间作用力 □5较低 □6较小 □7增强 □8升高 □9正六边形 □10共价键 □11大π □12范德华力 □13共价键 □14范德华力 □15金属键 □
16混合键
1．判断正误
(1)分子晶体内分子间只存在范德华力。

( )
(2)分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力。

( )
(3)熔点：CO2>SiO2，HF<HCl。

( )
(4)石墨属于原子晶体，能导电，也属于电解质。

( )
答案：(1)×(2)√(3)×(4)×
2．下列化学式既能表示物质的真实组成，又能表示物质的一个分子的是( )
A．NaOH B．SiO2
C．Fe D．C3H8
解析：选D。

NaOH是离子晶体，离子晶体的化学式表示的是阴、阳离子的最简个数比，并不表示它的真实组成。

SiO2是原子晶体，原子间以共价键结合，是呈空间网状结构的巨型分子。

Fe为金属晶体，金属晶体是由金属阳离子和“自由电子”构成的晶体，金属晶体的化学式也不能表示该微粒的真实组成。

3．有常温、常压下呈气态的化合物，降温使其固化而得到的晶体属于( )
A．分子晶体B．原子晶体
C．离子晶体D．无法判断
解析：选A。

一般情况下，分子晶体的熔点在200～300 ℃，离子晶体的熔点在几百至一千多度之间，而原子晶体的熔点通常在 1 000 ℃以上。

而题目中常温、常压下呈气态的化合物，显然化合物熔点低，降温使其固化而得到的晶体属于分子晶体。

分子晶体熔、沸点高低的比较
1．组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。

如O2>N2，HI>HBr>HCl。

2．相对分子质量相等或相近时，极性分子间的范德华力大，相应晶体的熔、沸点高。

如CO>N2。

3．分子间含有氢键的物质，熔、沸点较高。

如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。

4．在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点越低。

如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

某化学兴趣小组，在学习了分子晶体后，查阅了几种氯化物的熔、沸点，记录
如下：
氯化物NaCl MgCl2AlCl3SiCl4CaCl2
熔点/℃801 712 190 －68 782
沸点/℃ 1 465 1 418 178 57 1 600
A．NaCl、MgCl2、CaCl2B．AlCl3、SiCl4
C．NaCl、CaCl2D．全部
[解析] 分子晶体中，分子与分子之间以分子间作用力相结合，而分子间作用力较弱，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低。

表中NaCl、MgCl2、CaCl2的熔、沸点较高，不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4的熔、沸点较低，应为分子晶体，所以B 项正确，A、C、D项错误。

[答案] B
为什么NaCl的熔、沸点低于MgCl2的？
答案：离子半径：Na＋>Mg2＋，离子电荷数：Mg2＋>Na＋，则晶格能：NaCl<MgCl2，故熔、沸点：NaCl<MgCl2。

分子晶体的结构与性质
1．下列各组晶体都属于化合物组成的分子晶体是( )
A．H2O、O3、CCl4B．CCl4、(NH4)2S、H2O2
C．SO2、SiO2、CS2D．P2O5、CO2、H3PO4
解析：选D。

A项，O3属于单质；B项，(NH4)2S属于离子晶体；C项，SiO2属于原子晶体。

2．当SO3晶体熔化时，下述各项发生变化的是( )
A．化学键B．硫与氧的原子个数之比
C．分子构型D．分子间作用力
解析：选D。

SO3晶体属于分子晶体，熔化时克服分子间作用力，分子内的化学键不断裂。

3.如图为甲烷晶体的晶胞结构，下列有关说法正确的是( )
A ．甲烷晶胞中的球体只代表一个碳原子
B ．晶体中1个CH 4分子有12个紧邻的甲烷分子
C ．CH 4晶体熔化时需克服共价键
D ．一个甲烷晶胞中含有8个CH 4分子
解析：选B 。

甲烷是分子晶体，熔化时需克服范德华力。

晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个碳原子。

以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在面上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×1
2＝12(个)。

甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞含有甲烷的分
子个数为8×18＋6×1
2
＝4(个)。

综上所述，只有B 项正确。

4．(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“>”或“<”)。

①CO 2________SO 2； ②NH 3________PH 3； ③O 3________O 2； ④Ne________Ar ； ⑤CO________N 2。

(2)已知AlCl 3的熔点为190 ℃(2.202×105
Pa)，但它在180 ℃即开始升华。

请回答： ①AlCl 3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，较容易比较五组物质熔、沸点的高低。

(2)①由AlCl 3的熔点低以及在180 ℃时开始升华判断AlCl 3晶体为分子晶体。

②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，若不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。

答案：(1)①< ②> ③> ④< ⑤>
(2)①分子 ②在熔融状态下，检测AlCl 3是否导电，若不导电则AlCl 3是共价化合物
石墨晶体的结构与性质
5．石墨晶体中碳原子杂化轨道的类型及同层原子间的主要作用力分别是( ) A ．sp 1
，范德华力 B ．sp 2，范德华力 C ．sp 2，共价键 D ．sp 3，共价键
解析：选C 。

石墨晶体中每个碳原子形成3个σ键，无孤对电子，故采用sp 2
杂化；同层原子间形成共价键，层与层之间以范德华力作用。

6．石墨的片层结构如图所示，试回答：
(1)平均________个碳原子构成一个正六边形。

(2)石墨晶体每一层内碳原子数与C —C 键键数之比是________。

(3)n g 碳原子可构成________个正六边形。

解析：(1)利用点与面之间的关系，平均每个正六边形需碳原子数：6×1
3＝2。

(2)分析
每个正六边形：所占的碳原子数为6×13＝2；所占的C —C 键键数为6×1
2
＝3，故
两者之比为2∶3。

(3)n g 碳原子数为n
12N A ，故可构成的正六边形个数为n
12N A
2＝n ·N A
24。

答案：(1)2 (2)2∶3 (3)
n ·N A
24
重难易错提炼
1.原子晶体是指相邻原子间以共价键结合形成的具有空间立体网状结构的晶体。

2.常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、二氧化硅、碳化硅。

3.原子晶体具有熔点高、硬度大，不溶于溶剂的特性。

4.对于结构相似的原子晶体，其原子半径越小，键长越短、键能越大，晶体的熔点越高。

5.分子晶体是指分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体。

6.常见的分子晶体有非金属单质(除Si外)、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、多数有机物。

7.分子晶体具有硬度小，熔、沸点低的特性。

8.由组成和结构相似的分子组成的不含氢键的分子晶体，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，晶体的熔点升高。

课后达标检测
[基础巩固]
1．氮化铝(AlN)常用作砂轮及高温炉衬材料，熔化状态下不导电，可知它属于( ) A．离子晶体B．原子晶体
C．分子晶体D．无法判断
解析：选B。

熔化状态下不导电的化合物必定是共价化合物，排除是离子化合物的可能，又因为具有耐高温的性能，所以必定是原子晶体。

2．干冰、碘易升华是由于( )
A．干冰、碘是非极性分子
B．键能小
C．化学性质不活泼
D．分子间的作用力较弱
解析：选D。

干冰和碘均属于分子晶体，升华时只需要克服较弱的分子间作用力。

3．下列有关叙述不正确的是( )
A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体
B．1 mol金刚石中的C—C键数目是2N A，1 mol SiO2晶体中的Si—O键数目是4N A
C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂
D．SiO2晶体是原子晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式
解析：选C。

金刚石和二氧化硅晶体的基本结构单元都是正四面体，A正确；金刚石中，
1个C原子与另外4个C原子形成C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有1
2
，所以1 mol
C原子形成的C—C键为4×1
2
＝2 mol，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形
成4个Si—O键，则1 mol SiO2晶体中Si—O键为4 mol，B正确；水晶是原子晶体，在熔化时，共价键断裂形成自由移动的Si、O原子，而分子晶体干冰熔化时，分子间作用力被破坏形成自由移动的CO2分子而C==O键不会断裂，C错；根据原子晶体的结构特点可知D正确。

4．已知氯化铝易溶于苯和乙醚，其熔点为190 ℃，则下列说法不正确的是( ) A．氯化铝是电解质B．固态氯化铝是分子晶体
C．氯化铝是极性分子D．氯化铝是非极性分子
解析：选C。

AlCl3易溶于苯和乙醚等非极性分子形成的溶剂，故为非极性分子组成的分子晶体。

5．C3N4晶体和Si3N4晶体的结构相似，下列说法正确的是( )
A．C3N4晶体和Si3N4晶体中都含有共价键
B．C3N4和Si3N4都易与水反应生成NH3
C．C3N4和Si3N4中N的化合价都为＋3
D．C3N4晶体的硬度比Si3N4晶体小
解析：选A。

根据题意可推断出C3N4、Si3N4都为原子晶体，原子晶体中含有共价键，A 项正确；原子晶体难溶于水，也不与水反应，B项错误；氮元素的非金属性比碳和硅的强，故在C3N4、Si3N4中氮均显－3价，C项错误；C的原子半径比Si小，故C—N键的键能比Si—N 键大，则C3N4晶体的硬度比Si3N4晶体大，D项错误。

6.如图所示是某种原子晶体A的空间结构片断，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物质的化学式可能为( )
A．AB B．A5B4
C．AB2D．A2B5
解析：选C。

由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A键中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B键，每个B原子形成2个B—A 键，则A、B原子个数比为1∶2，所以C的化学式可能是AB2。

7．石墨晶体是层状结构，在每一层内的每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合，如图所示，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )
A．10个B．14个
C．18个D．24个
解析：选B。

每个碳环由6个碳原子组成，每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合，即为3个碳环所共有，因此，平均每个碳环含有2个碳原子。

8．AB型化合物形成的晶体结构多种多样。

如图所示的几种结构所表示的物质最有可能是分子晶体的是( )
A．①③B．②⑤
C．⑤⑥D．③④⑤⑥
解析：选B。

从各图中可以看出②⑤都不能再以化学键与其他原子结合，所以最有可能是分子晶体。

9．有下列晶体：A.水晶、B.冰醋酸、C.氧化镁、D.白磷、E.晶体氩、F.氯化铵、G.铝、
H.金刚石。

用序号回答下列问题。

(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是________。

(2)由极性分子构成的晶体是________，含有共价键的离子晶体是________，属于原子晶体的单质是________。

(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________。

解析：解答本题时一定要注意选项中的关键词。

如(1)中属于原子晶体的化合物，则不能选H，因为金刚石为单质；直接由原子构成的晶体不仅有原子晶体，还要注意分子晶体中稀有气体的特殊性——稀有气体为单原子分子；(2)中注意选项中的关键词，如极性分子、含有共价键、单质等。

答案：(1)A A、E、H E (2)B F H (3)G B、D、E
10．在第3周期各元素(稀有气体除外)中，原子半径最大的原子是______(填元素符号)，
其单质晶体属于______晶体；原子半径最小的原子是______(填元素符号)，其单质晶体属于______晶体，用电子式表示两原子形成化合物的过程：__________________________，该化合物的晶体属于________晶体，最低负化合价的绝对值等于最高正化合价的原子是______，其单质晶体类型为_______________________________。

解析：同周期从左到右，原子半径依次减小；|最低负化合价|＝最高正化合价，必为第ⅣA 族元素。

答案：Na 金属 Cl 分子
―→ 离子 Si 原子晶体
11．氧是地壳中含量最多的元素。

(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。

(2)H 2O 分子内的O —H 键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为
________________________________________________________________________。

(3)H ＋可与H 2O 形成H 3O ＋，H 3O ＋中O 原子采用________杂化。

H 3O ＋中H —O —H 键角比H 2O 中H —O —H 键角大，原因为_____________________________________。

(4)CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构，已知CaO 晶体密度为a g ·cm
－3, N A 表示阿伏
加德罗常数，则CaO 晶胞体积为________cm 3。

解析：(1)氧元素核外有8个电子，其基态原子核外电子排布为1s 22s 22p 4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2个。

(2)O —H 键属于共价键，键能最大；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于分子间的范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O —H 键、氢键、范德华力。

(3)依据价层电子对互斥理论知H 3O ＋中O 上的孤电子对数＝5－3×12
＝1，由于O 原子的价层电子对数为3＋1＝4(对)，所以H 3O ＋为四面体，因此H 3O ＋中O 原子采用的是sp 3杂化；
同理可以计算出H 2O 中O 原子上的孤电子对数＝6－2×12
＝2，因此排斥力较大，水中H —O —H 键角较小。

(4)氯化钠的晶胞如图所示，因此晶胞中含有的氯离子个数为8×18＋6×12
＝4，同样也
可以计算出钠离子个数为4。

由于CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构，所以CaO 晶胞中
也含有4个钙离子和4个氧离子，因此CaO 晶胞体积为4×56N A ·a cm 3＝224aN A
cm 3。

答案：(1)2 (2)O —H 键、氢键、范德华力
(3)sp 3 H 2O 中O 原子上有2对孤对电子，排斥力较大；H 3O ＋只有1对孤对电子，排斥
力较小 (4)224aN A
[能力提升]
12．下列分子晶体：①HCl、②HBr、③HI、④CO、⑤N 2、⑥H 2的熔点由高到低的顺序是
( )
A ．①②③④⑤⑥
B ．③②①⑤④⑥
C ．③②①④⑤⑥
D ．⑥⑤④③②①
解析：选C 。

题给六种物质都属于分子晶体，而相对分子质量由大到小的顺序是③>②>①>④＝⑤>⑥，CO 和N 2的相对分子质量相同，但CO 是极性分子，N 2是非极性分子，所以熔点前者大于后者，故正确顺序为③②①④⑤⑥。

13．制造光导纤维的材料是一种纯度很高的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是其简化了的平面示意图，下列关于这种物质的说法正确的是( )
A ．晶体中Si 与O 的原子个数比是1∶4
B ．晶体中Si 与O 的原子个数比是1∶6
C ．该物质是原子晶体
D ．该物质是分子晶体
解析：选C 。

分析题图可知，每个十二元环中有6个硅原子和6个氧原子，但是每个氧原子形成2个Si —O 键，每个硅原子形成4个Si —O 键，Si 与O 的原子个数比是1∶2，A 、B 项错误。

该晶体是具有立体网状结构的晶体，因此其是原子晶体而非分子晶体，C 项正确，D 项错误。

14．美国某国家实验室成功地在高压下将CO 2转化为具有类似SiO 2结构的晶体，下列关于CO 2的原子晶体的说法正确的是( )
A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体
B．在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C．CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D．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原子与2个C原子结合
解析：选D。

A项，同分异构体是分子式相同、结构不同的不同分子，而CO2的原子晶体中不存在分子；B项，当CO2的原子晶体转化为分子晶体时，必须破坏晶体中的共价键，且有新化学键形成，所以是化学变化；C项，CO2的原子晶体和分子晶体结构不同，则其物理性质有很大差异；D项，结合SiO2晶体的结构，可判断D项正确。

15．四种短周期元素的性质或结构信息如下表所示，请回答下列问题：
(2)写出C单质与强碱反应的离子方程式：_____________________________________。

(3)A、B两元素的氢化物分子中键能较小的是________(填分子式)；分子较稳定的是________(填分子式)。

(4)已知D的单质的晶体结构与SiC的晶体结构相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间的作用力为________。

SiC与D的单质的晶体的熔、沸点高低顺序是________(填化学式)。

解析：单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS2，能形成两种二元含氧酸的元素是硫。

原子的M层有1个未成对的p电子，核外p电子总数大于7，其电子排布式应是1s22s22p63s23p5，则B是氯元素。

单质能溶于强酸和强碱的是铝。

原子核外电子层上s电子总数比p电子总数少2，再结合D的其他信息，可知其电子排布式是1s22s22p63s23p2，D为硅元素。

晶体硅中1个硅原子与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以其杂化方式是sp3，SiC的晶体结构与晶体硅相似，故C原子的杂化方式也是sp3杂化；因为Si—C键的键长小于Si—Si键，所以熔、沸点：碳化硅>晶体硅。

答案：(1)3s23p414(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)H2S HCl
(4)sp 3
杂化 共价键 SiC>Si
16．X 、Y 、Z 、W 、R 、Q 为前30号元素，且原子序数依次增大。

X 是所有元素中原子半径最小的，Y 有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z 原子单电子数在同周期元素中最多，W 与Z 同周期，第一电离能比Z 的低，R 与Y 同一主族，Q 的最外层只有一个电子，其他电子层均处于饱和状态。

请回答下列问题：
(1)Q ＋核外电子排布式为______________________。

(2)化合物X 2W 2中W 的杂化方式为________，ZW －2离子的空间构型是________。

(3)Y 、R 的最高价氧化物的沸点较高的是________(填化学式)，原因是
________________________________________________________________________。

(4)Y 有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图，该晶体一个晶胞的Y 原子数为________，Y 原子的配位数为________；若晶胞的边长为a pm ，晶体的密度为ρ g/cm 3，则阿伏加德罗常数的数值为________(用含a 和ρ的代数式表示)。

解析：X 、Y 、Z 、W 、R 、Q 为前30号元素，且原子序数依次增大。

X 是所有元素中原子半径最小的，则X 为H 元素；Y 有三个能级，且每个能级上的电子数相等，核外电子排布为1s 22s 22p 2，故Y 为C 元素；R 与Y 同一主族，结合原子序数可知，R 为Si ；而Z 原子单电子数在同周期元素中最多，则价电子排布为n s 2n p 3，原子序数小于Si ，故Z 为N 元素；W 与Z 同周期，第一电离能比Z 的低，则W 为O 元素；Q 的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布为1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1或[Ar]3d 104s 1，则Q 为Cu 元素。

(1)Cu ＋核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 10或[Ar]3d 10；(2)化合物H 2O 2中结构式为H —O —O —H ，O 原子价层电子对数
为2＋6－2×12＝4，故O 原子采取sp 3杂化；NO －2离子中N 原子孤电子对数为5＋1－2×22
＝1，价层电子对数为2＋1＝3，故其空间构型是V 形；(3)Y 、R 的最高价氧化物分别为二氧化碳、二氧化硅，SiO 2为原子晶体，CO 2为分子晶体，故沸点较高的是SiO 2；(4)碳有多种同素异形
体，其中一种同素异形体的晶胞结构如题图，该晶体一个晶胞的Y 原子数为4＋8×18＋6×12
＝8；每个Y 与周围的4个Y 原子相邻，故Y 原子的配位数为4；若晶胞的边长为a pm ，则。