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  • 2021-07-02 发布

2019-2020学年高中化学课时作业14原子晶体含解析 人教版选修3

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课时作业(十四)‎ A组—双基训练 ‎1.有关原子晶体的叙述,错误的是(  )‎ A.原子晶体中,原子不遵循紧密堆积原则 B.原子晶体的熔点和硬度都较高 C.原子晶体中不存在独立的分子 D.原子晶体熔化时不破坏共价键 答案 D 解析 构成原子晶体的原子间以共价键结合,要熔化原子晶体,必须破坏其中的共价键,D项错误。‎ ‎2.下列式子中,真实表示分子组成的是(  )‎ A.H2SO4         B.SiC C.SiO2 D.C 答案 A 解析 H2SO4是分子晶体,所以H2SO4表示硫酸分子的组成;SiC为原子晶体,SiC只能表示晶体中Si原子与C原子的个数比为1∶1;SiO2是原子晶体,SiO2只能表示晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2;C既可表示金刚石,又可表示石墨等单质的实验式,不是分子式。‎ ‎3.下列关于SiO2晶体网状结构的叙述中正确的是(  )‎ A.最小的环上,有3个硅原子和3个氧原子 B.最小的环上,硅原子数和氧原子数之比为1∶2‎ C.最小的环上,有6个硅原子和6个氧原子 D.存在四面体结构单元,O处于中心,Si处于4个顶点 答案 C 解析 SiO2晶体中,每个硅原子与4个氧原子成键、每个氧原子与2个硅原子成键,晶体中的硅氧四面体中Si处于中心、O处于4个顶点。最小的环是十二元环,环上有6个Si、6个O,Si、O原子数之比是1∶1。‎ ‎4.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 8‎ B.原子晶体的熔、沸点较高 C.有些分子晶体的水溶液能导电 D.金刚石、水晶和干冰属于原子晶体 答案 D 解析 原子晶体的硬度和熔、沸点都比分子晶体大;分子晶体熔融或晶体时不导电但有的溶于水能导电,如H2SO4等;干冰属于分子晶体。‎ ‎5.金刚石是典型的原子晶体,下列关于金刚石的说法中错误的是(  )‎ A.晶体中不存在独立的“分子”‎ B.含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有2 mol C.是自然界中硬度最大的物质 D.化学性质稳定,即使在高温下也不会与氧气发生反应 答案 D 解析 在金刚石晶体中,碳原子间以共价键结合形成空间网状结构,不存在“独立”的分子,A项正确;碳原子的最外层电子数是4,每个碳原子形成4个共价键,每个共价键为2个碳原子所共用,则含有1 mol C的金刚石中,形成的共价键有2 mol,B项正确;由于碳原子半径比较小,碳与碳之间形成的共价键键能很大,所以金刚石的硬度很大,C项正确;金刚石是碳的单质,一定条件下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2,D项错误。‎ ‎6.干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物,它们的熔、沸点差别很大的原因是(  )‎ A.二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量 B.C===O键键能比Si—O键键能小 C.干冰为分子晶体,二氧化硅为原子晶体 D.干冰易升华,二氧化硅不能 答案 C 解析 干冰和二氧化硅晶体尽管同属ⅣA族元素的最高价氧化物,但干冰是分子晶体,二氧化硅为原子晶体,干冰的熔、沸点取决于其分子间作用力的大小,而不是共价键键能的强弱,而二氧化硅的熔、沸点则由Si—O共价键键能的强弱所决定的。‎ ‎7.‎ 8‎ 金刚石具有硬度大、熔点高等特点,大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示,下列判断正确的是(  )‎ A.金刚石中C—C键的键角均为109°28′,所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B.金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 C.金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2‎ D.金刚石的熔点高,所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 答案 C 解析 A项,金刚石是原子晶体,CH4是分子晶体,二者的晶体类型不同;B项,金刚石熔化过程中C—C键断裂,因C—C键的键能大,断裂时需要的能量多,故金刚石的熔点很高;C项,金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成,而每个C对每条键的贡献只有一半,故碳原子个数与C—C键键数之比为∶4=1∶2;D项,金刚石的熔点高,但在打孔过程中会产生很高的温度,如不浇水冷却钻头,会导致钻头熔化。‎ ‎8.金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构,在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。‎ 试回答:‎ ‎(1)金刚砂属于________晶体。‎ ‎(2)在金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合________个碳原子,其中键角是________。‎ ‎(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环,其中最小的环上有________个硅原子。‎ 答案 (1)原子 (2)4 109°28′ (3)3‎ 解析 由于金刚砂的晶体构型是网状结构,碳原子、硅原子交替以共价键相结合,故金刚砂是原子晶体;硅和碳电子层结构,成键方式相同,硅原子周围有4个碳原子,键角109°28′;组成六元环中,有3个碳原子、3个硅原子。‎ ‎9.C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。‎ ‎(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似,其中C原子的杂化方式为________,粒子间存在的作用力是____________。SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________。‎ 8‎ ‎(2)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成π键,试从原子半径大小的角度分析,其原因是___________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ SiO2属于________晶体,干冰属于________晶体,所以熔点:干冰________(填“<”“=”或“>”)SiO2。‎ ‎(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、干冰四种晶体的构成粒子分别是__________________________________________(填“原子”“分子”或“离子”),熔化时克服的粒子间的作用力分别是_____________________________________________。‎ 答案 (1)sp3 共价键 SiC>Si (2)C的原子半径较小,C、O原子能充分接近,p-p轨道肩并肩重叠程度较大,形成较稳定的π键;而Si原子半径较大,Si、O原子间距较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键 原子 分子 < (3)原子、原子、原子、分子 共价键、共价键、共价键、分子间作用力 解析 (1)SiC中Si和C原子均形成单键,故其为sp3杂化;非金属原子之间形成的化学键全部是共价键;由于Si-C的键长小于Si-Si,所以熔、沸点高低顺序:SiC>Si;(2)CO2晶体是分子晶体,其中C的原子半径较小,C、O原子能充分接近,p-p轨道肩并肩重叠程度较大,形成稳定的π键;而Si原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键;SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体,故熔沸点SiO2>CO2;(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体,组成粒子为原子,熔化时破坏共价键,CO2为分子晶体,由分子构成,以分子间作用力结合。‎ ‎10.单质硼有无定型和晶体两种,参考下表数据,回答下列问题:‎ 物质 金刚石 晶体硅 晶体硼 溶点/K 大于3 828‎ ‎1 683‎ ‎2 573‎ 沸点/K ‎5 100‎ ‎2 628‎ ‎2 823‎ 硬度/Mob ‎10‎ ‎7.0‎ ‎9.5‎ ‎(1)晶体硼的晶体类型属于________晶体,理由是___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 8‎ ‎(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体,如图。其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有一个硼原子。通过观察及推算,此基本结构单元由________个硼原子构成,其中B—B键的键角为________,B—B键的键数为________。‎ 答案 (1)原子 晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间,晶体硅和金刚石均为原子晶体,晶体硼也为原子晶体 ‎(2)12 60° 30‎ 解析 (1)晶体硼的熔、沸点介于晶体硅和金刚石之间,而晶体硅和金刚石均为原子晶体,故晶体硼也为原子晶体。‎ ‎(2)每个三角形的顶点为5个三角形所共有,此顶点完全属于一个三角形的只有,每个三角形有3个这样的顶点,且晶体的基本单元中有20个这样的三角形,故有3××20=12,又因为三角形为正三角形,所以键角为60°,每个边为2个三角形共用,所以边数为20×3×=30。‎ B组—能力提升 ‎11.下列关于硅及硅的化合物的叙述不正确的是(  )‎ ‎①硅的晶体结构和金刚石相似,都是原子晶体 ‎②硅是地壳中含量最多的非金属 ‎③晶体硅是良好的半导体材料 ‎④SiO2是制造光导纤维的重要原料 ‎⑤SiO2分子是由两个氧原子和硅原子组成的 ‎⑥SiO2是酸性氧化物,不溶于任何酸 A.①②⑥ B.①⑤⑥‎ C.③④⑤ D.②⑤⑥‎ 答案 D 解析 本题考查晶体硅及二氧化硅的结构和性质。硅在地壳中含量仅次于氧,‎ 8‎ 其晶体为原子晶体,其结构与金刚石相似,是良好的半导体材料;二氧化硅是原子晶体,其结构中不存在单个的“SiO2”分子,能溶于氢氟酸。‎ ‎12.新型材料B4C可用于制作切割工具和高温热交换器。下列关于B4C的推断正确的是(  )‎ A.B4C是分子晶体 B.B4C是该物质的分子式 C.B4C是原子晶体 答案 C 解析 新型材料B4C可用于制作切割工具和高温热交换器,表现了B4C具有硬度大、熔点高的特性, 属于原子晶体,而分子晶体硬度小、熔沸点低,A项错误,C项正确; B4C属于原子晶体,组成粒子是C、B原子,不含分子,B项错误;原子晶体中原子间以共价键相结合,B4C中C和B形成四对共用电子,电子式为∶, D项错误。‎ ‎13.(双选)据报道,国外有科学家用激光将置于铁中的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,此时碳氮原子构成碳氮化合物薄膜。据称这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是(  )‎ A.碳氮原子构成网状结构的晶体 B.碳氮键比金刚石中的碳碳键更强 C.氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多 D.碳氮单质的化学性质均不活泼 答案 AB 解析 根据题给条件,这种化合物比金刚石更坚硬,可分析该化合物属原子晶体,A项正确;因为氮原子半径小于碳原子半径,所以C—N键的键能大于C—C键的键能,B项正确。‎ ‎14.氮氧化铝(AlON)属于原子晶体,是一种高强度透明材料,下列叙述错误的是(  )‎ A.AlON和SiO2所含化学键的类型相同 8‎ B.电解熔融AlON可得到Al C.AlON中N元素的化合价为-1价 D.AlON和SiO2的晶体类型相同 答案 B 解析 AlON和SiO2均属于原子晶体,均只含有共价键,A、D两项正确;AlON属于原子晶体,熔融时不导电,B项错误;AlON中O为-2价,Al为+3价,所以N元素的化合价为-1价,C项正确。‎ ‎15.A、B、C、D均为短周期元素且它们的原子序数依次增大。A、B两元素原子的质子数之和与D元素原子的质子数相等,D元素原子最外层电子数是C元素原子最外层电子数的4倍。A、D元素同主族。‎ ‎(1)B元素在周期表中位于第________周期第________族。‎ ‎(2)单质A和D、B两种元素形成的化合物在电炉中反应的化学方程式为________________________。‎ ‎(3)A、D元素分别与B元素按1∶2的原子数目比形成的化合物分别属于________晶体、________晶体。‎ ‎(4)A元素的单质中,属于原子晶体的有________,该晶体中的键角是________;属于分子晶体的有________(写一种),该晶体中每个分子周围与它距离最近且相等的分子有________个。‎ 答案 (1)二 ⅥA ‎(2)2C+SiO2Si+2CO↑‎ ‎(3)分子 原子 ‎(4)金刚石 109°28′ C60(或C70、C540等) 12‎ 解析 由题意可推知A、B、C、D依次为C、O、Na、Si元素。(3)CO2、SiO2的晶体类型分别是分子晶体、原子晶体。(4)C60属于分子晶体,其晶胞与干冰晶胞相似,分子密堆积,每个分子周围距离最近且相等的分子数目为12。‎ ‎16.氮化铝(AlN)是一种重要的功能材料,如下流程图所示,以三乙基铝[(C2H5)3Al]和氨为原料,采用溶胶-凝胶法可合成AlN。‎ 8‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)基态N原子的电子排布式为________,H、C、N三种元素的电负性由大到小的顺序为________。‎ ‎(2)中间体分子中Al与N之间的相互作用力为________,中间体分子中采取sp3杂化的原子有________。‎ ‎(3)在C2H6分子中,存在下列作用中的________(填序号)。‎ ‎①σ键 ②π键 ③极性键 ④非极性键 ‎(4)AlN的晶体结构与金刚石类似,AlN晶体中Al—N—Al键角为________;AlN晶胞中含有________个Al原子;若AlN的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则AlN晶胞的边长为________cm。‎ 答案 (1)1s22s22p3 N>C>H ‎(2)配位键 C、Al、N ‎(3)①③④ (4)109°28′ 4  解析 (2)中间体分子(C2H5)3Al·NH3中Al与N之间的相互作用力为配位键,中间体分子(C2H5)3Al·NH3中采取sp3杂化的原子有C、Al、N。(3)在C2H6分子中,存在下列作用:σ键(C—C、C—H键)、极性键(C—H键)、非极性键(C—C键)。(4)AlN的晶体结构与金刚石类似,金刚石是正四面体结构,则AlN晶体中Al—N—Al键角为109°28′;金刚石结构中含有8个碳原子,而AlN晶体是Al、N交替,则存在4个Al和4个N,1个AlN晶胞中存在4个AlN;设AlN晶胞边长为a,AlN的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则有=,a== cm。‎ 8‎