【全优设计】2014年高中化学 课时训练15 原子晶体 新人教版选修3

课时训练15 原子晶体1.下列晶体中不属于原子晶体的是( )A.干冰B.金刚砂C.金刚石D.水晶答案:A2.下列晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是()A.SO2与SiO2B.CO2与H2O2C.金刚石与HCll4与SiC解析:题目中所给八种物质属分子晶体的是S O2、CO2、H2O2、HCl、CCl4,属原子晶体的是SiO2、金刚石、SiC,只有B项符合。

答案:B3.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。

答案:D4.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.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正四面体结构单元。

因键长由长到短的顺序是Si—Si>Si—C>C—C(这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。

答案:AC5.下列说法正确的是( )A.在含4 mol Si—O键的二氧化硅晶体中,氧原子的数目为4N AB.金刚石晶体中,碳原子数与C—C键数之比为1∶2C.30 g二氧化硅晶体中含有0.5N A个二氧化硅分子D.晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体解析:在二氧化硅晶体中,每个硅原子形成4个Si—O键,故含有4 mol Si—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol,即含有2N A个氧原子,A项错误;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个C—C键,故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C键,因此碳原子数与C—C键数之比为1∶2,B项正确;二氧化硅晶体中不存在分子,C项错误;氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的,属于分子晶体,D项错误。

答案:B6.最近,美国LawreceLiremore国家实验室(LLNL)的V.Lota.C.S.Yoo和Cynn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C原子周围结合4个O原子,每个O原子与2个C原子相结合解析: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C原子结合4个O原子,每个O原子结合2个C原子。

答案:D7.下列各组物质中,熔点由高到低的是( )A.H2O、H2S、H2SeB.GeH4、SiH4、CH4C.CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3D.晶体硅、碳化硅、金刚石解析:A项中的H2O分子之间能形成氢键,H2O的熔点比另外两种高;H2S、H2Se中H2Se的相对分子质量更大,分子间作用力大,H2Se的熔点比H2S高,A错误。

B项中三种物质是组成和结构相似的分子晶体,GeH4、SiH4、CH4相对分子质量依次减小,分子间作用力依次减小,熔点依次降低,B正确。

C项也是组成和结构相似的分子晶体,但相对分子质量依次增大,因此熔点升高,C错误。

D项是结构相似的原子晶体,键长Si—Si>Si—C>C—C,键能Si—Si<Si—C<C—C,熔点依次升高,D错误。

答案:B8.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有空间网状结构的原子晶体。

在立方体中,若一碳原子位于立方体中心,则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如下图中的小立方体)。

请问,图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少,它们分别位于大立方体的什么位置( )A.12,大立方体的12条棱的中点B.8,大立方体的8个顶角C.6,大立方体的6个面的中心D.14,大立方体的8个顶角和6个面的中心解析:与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点,共12个。

如图所示:答案:A9.某原子晶体A,其空间结构中的一部分如图所示。

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的化学式为( )A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5解析:由于处于中心的A原子实际结合的B原子为×4=2,故C的化学式为AB2(如图)。

答案:C10.科学家发现C60分子由60个碳原子构成,它的形状像足球(图丙),含有键,因此又叫足球烯。

1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管,是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子(图丁),图甲、图乙分别是金刚石和石墨的结构示意图。

图中小黑点均代表碳原子。

(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体,它们在物理性质上存在较大的差异,其原因是。

(2)同条件下,足球烯、石墨分别和气体单质F2反应时,化学性质活泼性的比较为足球烯比石墨(填“活泼”“一样活泼”或“更不活泼”),理由是。

(3)由图中石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中,每个正六边形平均所占有的C原子数与C—C键数之比为。

(4)在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上有个碳原子 (填数字),每个碳原子上的任两个C—C键的夹角都是(填角度)。

(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广,除较经济的制氢方法尚未完全解决外,还需解决H2的贮存问题,上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是。

答案:(1)碳原子排列方式不同(2)活泼足球烯含有键容易加成(3)2∶3(4)6 109°28'(或109.5°)(5)碳纳米管11.金刚石和金刚砂(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、硅原子交替以单键相结合。

试回答下列问题。

(1)金刚砂属于晶体。

金刚砂熔点比金刚石熔点。

(2)在金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合个碳原子,键角是。

(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环,其中最小的环上有个硅原子。

解析:根据题意可知金刚砂属于原子晶体,由于Si—C键的键长大于C—C键的键长,故Si—C 键的键能小,金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。

硅原子与碳原子交替以共价单键相结合,且Si、C原子都形成四个单键,故一个碳原子周围结合4个硅原子,同时一个硅原子周围结合4个碳原子。

由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列,故键角为109°28'。

类比金刚石中最小的原子环中有6个碳,则在金刚砂中,最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。

答案:(1)原子低(2)4 109°28'(3)312.X、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R是长周期元素。

X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全充满电子。

请回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示．．．．．．．．．．．)(1)R的基态原子的电子排布式为。

(2)X、Y、Z三种元素第一电离能从大到小顺序为。

(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不一定代表单键):①该分子中两个Y原子之间的键型组合正确的是。

A.仅1个σ键B.1个σ键和2个π键C.1个σ键和1个π键D.仅2个σ键②该分子中Y原子的杂化方式是。

(4)X与Y元素可以形成一种超硬新材料,其晶体部分结构如下图所示,有关该晶体的说法正确的是。

A.该晶体属于分子晶体B.此晶体的硬度比金刚石还大C.晶体的化学式是X3Y4D.晶体熔化时共价键被破坏,没有克服范德华力和氢键解析:由题意可知X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,Q为氟元素,R为Cu元素。

(1)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。

(3)由N2F2的两种结构可知,其结构式为和两个N原子以双键形式成键,存在1个σ键和1个π键,C项正确;N原子以sp2杂化。

(4)观察图形可发现与C原子相连的有4个N原子,与N原子相连的有3个C原子,形成了空间立体网状结构可知该晶体为原子晶体,化学式为C4N3(或N3C4),晶体熔化时,化学键被破坏,故A项错误,C、D二项正确。

对原子晶体而言键长越短,其硬度越大,由于C—C键长大于C—N键的键长,故B项正确。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(2)N>O>C (3)①C②sp2(4)B、C、D。