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第二节 分子晶体与原子晶体
基础巩固
1下列物质在室温下均是分子晶体的是( ) A.H2O、CH4、HF B.红磷、硫、碘 C.CO2、SO2、NO2 D.H2SO4、CH3CH2OH、HCHO 答案：B 解析：题目的核心是“室温”,在该条件下H2O、H2SO4、CH3CH2OH均为液体,而CH4、HF、CO2、NO2、SO2、HCHO均为气体,故B项正确。
2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.分子晶体中有的水溶液能导电 D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体 答案：D 解析：由于原子晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故原子晶体比分子晶体的熔、沸点高,硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl。D选项中的干冰(CO2)是分子晶体,D错。
3我国的激光技术在世界上处于领先地位。据报道,有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花喷射氮气,此时,碳原子与氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称,这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( ) A.碳、氮原子构成平面结构的晶体 B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短 C.氮原子电子数比碳原子电子数多 D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼 答案：B 解析：由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体,原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构,A选项错误;由于氮原子的半径比碳原子的半径要小,所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短,所以该晶体比金刚石的熔、沸点更高,硬度更大,B选项正确;原子的电子数和单质的活泼性一般不会影
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响到所形成的晶体的硬度等物理性质,C、D选项错误。
4下列各组物质的晶体中,化学键类型和晶体类型都相同的是( ) A.SO2和SiO2 C.BN和HCl 答案：B 解析：A项中SO2和SiO2的化学键相同,都是极性共价键,但晶体类型不同,SO2晶体属于分子晶体,SiO2晶体属于原子晶体;B项,CO2和H2O中的化学键都是极性共价键,且都属于分子晶体;C项中BN和HCl的化学键相同,都为极性共价键,但晶体类型不同,BN晶体属于原子晶体,HCl晶体属于分子晶体;D项,CCl4和KCl中的化学键不同,CCl4中为极性共价键,KCl中为离子键,且晶体类型也不同,CCl4晶体属于分子晶体,KCl晶体属于离子晶体。
5医院在进行外科手术时,常用HgCl2稀溶液作为手术刀的消毒剂。已知HgCl2有如下性质:①HgCl2晶体熔点较低;②HgCl2熔融状态下不导电;③HgCl2在水溶液中可发生微弱电离。下列关于HgCl2的叙述正确的是( ) A.HgCl2晶体属于分子晶体 B.HgCl2属于离子化合物
C.HgCl2属于电解质,且属于强电解质 D.HgCl2属于非电解质 答案：A 解析：由信息①可知HgCl2晶体属于分子晶体,A项正确;由信息②③可知HgCl2属于共价化合物,且为弱电解质,故B、C、D均错误。
6在高压下可以将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体,下列关于CO2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素异形体
B.在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是物理变化 C.CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质
D.在CO2的原子晶体中,每个碳原子周围结合4个氧原子,每个氧原子与两个碳原子相结合 答案：D 解析：同素异形体的研究对象是单质;CO2的晶体类型的转变已生成了新物质,故为化学变化;CO2的不同晶体具有不同的物理性质;CO2晶体类似于SiO2晶体,属原子晶体,每个碳原子结合4个氧原子,每个氧原子结合2个碳原子。
7(双选)碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构。其中碳原子和硅原子的位置是交替出现的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是( )
A.熔点从高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅
B.CO2和H2O D.CCl4和KCl
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B.熔点从高到低的顺序是:金刚石>晶体硅>碳化硅 C.三种晶体中的基本单元都是正四面体结构 D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体 答案：AC 解析：依题意,金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体,且都应有类似金刚石的四面体结构单元。因键长由长到短的顺序是Si—Si>Si—C>C—C(可由原子半径来推断),则键能为C—C>Si—C>Si—Si,所以破坏这些键时所需能量依次降低,从而熔点依次降低。上述三种原子晶体中晶体硅是半导体,具有一定的导电性。
8X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” 答案：D 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。
9下列晶体性质的比较中不正确的是( ) A.沸点:NH3>PH3
B.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4 C.硬度:白磷>冰>二氧化硅 D.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅 答案：C 解析：A项中注意NH3分子间存在氢键,故沸点NH3>PH3,正确;B项中三种物质的组成和结构相似,且均为分子晶体,熔点随相对分子质量的增大而升高,正确;C项中白磷和冰都是分子晶体,硬度小,而二氧化硅是原子晶体,硬度大,错误;D 项中的三种物质都是原子晶体,由于原子半径C
10(2016全国乙,节选)(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因
。
精品 GeClGeBr 4GeI4 4 熔点-49.26 146 /℃ 5 沸点83.1 186 /℃
(2)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为 ,微粒之间存在的作用力是 。
答案：(1)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (2)sp3 共价键
解析：(1)锗卤化物均为分子晶体,对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。
(2)金刚石中C为sp3杂化,C与C之间为非极性共价键,Ge单晶与金刚石结构相似,杂化方式与存在的作用力也与金刚石一样。
11Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种,Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等,R与Q同族,Y和Z的离子与Ar原子的电子层结构相同且Y的原子序数小于Z。 (1)Q的最高价氧化物,其固态属于 晶体,俗名叫 。
(2)R的氢化物分子的立体构型是 ,属于 (填“极性”或“非极性”)分子。 (3)X的常见氢化物的立体构型是 ;它的另一种氢化物X2H4是一种火箭燃料的成分,其电子式是
。
(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是 和 ;Q与Y形成的分子的电子式是 , 属于 (填“极性”或“非极性”)分子。 答案：(1)分子 干冰 (2)正四面体形 非极性
(3)三角锥形
400 约(4) CS2 CCl4
解析：(1)Q为C,其最高价氧化物为CO2,为分子晶体,俗名为干冰。
(2)R为Si,其氢化物为SiH4,其分子的立体构型是正四面体形,为非极性分子。 (3)N的常见氢化物为NH3,立体构型为三角锥形,N2H4的结构式为
,其电子式
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(4)C分别和S、Cl形成的共价化合物为CS2、CCl4,CS2和CO2结构相似,都是直线形非极性分子,其结构式为
,其电子式
12通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
Si—Si—H—H—CSi—Si—化学键 O Cl H l Si C 360 436 431 176 347 460
请回答下列问题:
(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”或“<”):SiC Si;SiCl4 SiO2。
(2)右图中立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。 (3)工业上高纯硅可通过下列反应制取: SiCl4(g)+2H2(g)
Si(s)+4HCl(g)
-1
该反应的反应热ΔH= kJ·mol。 答案：(1)> < (2)如图
(3)+236
解析：(1)SiC和Si皆为原子晶体,由于Si—C键键能大于Si—Si键键能,故SiC的熔点比Si高;SiCl4为分子晶体,SiO2为原子晶体,前者的熔点低于后者。(2)根据硅原子与硅原子可形成四个相等的硅硅键可知除立方体中心的硅原子外,与它相邻的硅原子应处于可形成正四面体的四个顶点上。(3)根据题意,所给反应的旧化学键键能之和为4×360 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-l=2 312 kJ·mol-1,新化学键键能之和为4×431 kJ·mol-1+2×176 kJ·mol-1(每摩尔硅原子形成的晶体中含有2 mol Si—Si键)=2 076 kJ·mol-1,所以反应热为2 312 kJ·mol-1-2 076 kJ·mol-1=236 kJ·mol-1。
13据报道,科研人员应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
2020高中化学 第三章 晶体结构与性质 3.2 分子晶体与原子晶体同步测试 新人教版选修3
