2021学年第二节 分子晶体与原子晶体第2课时同步达标检测题

第2课时　原子晶体

基础过关练

题组　原子晶体及其结构

1.下列各物质中,含有极性键的原子晶体是(　　)

A.干冰 B.石英 C.烧碱 D.晶体硅

2.下列有关晶体的叙述中,错误的是(　　)

A.分子晶体熔化时化学键一般不被破坏

B.白磷晶体中,结构粒子之间通过共价键结合

C.石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体

D.分子晶体中可能存在共价键

3.下列说法中正确的是(　　)

A.晶体中分子间作用力越大分子越稳定

B.原子晶体中共价键越强熔点越高

C.冰融化时水分子中共价键发生断裂

D.氢氧化钠熔化时离子键、共价键均被破坏

4.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　)

A.原子晶体的硬度通常比分子晶体大

B.原子晶体的熔、沸点较高

C.某些分子晶体的水溶液能导电

D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体

5.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断正确的是(　　)

A.SiCl4、Si3N4的晶体类型相同

B.Si3N4晶体是立体网状结构

C.原子晶体C3N4的熔点比Si3N4的低

D.SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂

6.下列物质的晶体直接由原子构成的是(　　)

①CO2　②SiC　③Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥He

A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥

C.②③⑥ D.①②⑤⑥

7.单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是(　　)

A.是一种立体网状结构的晶体

B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连

C.晶体中最小环上的原子数目为8

D.晶体中最小环上的原子数目为6

8.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si键之间插入一个O原子(如图)。根据SiO2晶体结构图,下列说法不正确的是(　　)

A.石英晶体中每个Si原子与4个O原子结合

B.石英晶体中每个O原子与2个Si原子结合

C.石英晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成

D.在石英晶体中存在分子,故“SiO2”为分子式

9.(2020黑龙江哈三中高二上学期期末)下列说法正确的是(　　)

A.124 g 白磷含有的P—P键的个数为6NA

B.12 g石墨中含有的C—C键的个数为2NA

C.12 g金刚石中含有的C—C键的个数为1.5NA

D.60 g SiO2中含Si—O键的个数为2NA

10.硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。

(1)基态硅原子的核外电子排布式为　。 

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si键之间的夹角约为　　　　。 

(3)请在下图中补充完整SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出),并进行必要的标注。

(4)下表列有三种物质(晶体)的熔点:

简要解释熔点产生差异的原因:

①SiO2和SiCl4:　                                       。 

②SiCl4和SiF4:　                                       。 

能力提升练

1.(★★☆)根据下列性质判断,属于原子晶体的是(　　)

A.熔点2 700 ℃,导电性好,延展性强

B.无色晶体,熔点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,固态或液态不导电

2.(★★☆)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

B.电解熔融的AlON可得到Al

C.AlON中N元素的化合价为-1

D.AlON和SiO2的晶体类型相同

3.(★★☆)物质结构包括原子结构、分子结构、晶体结构。下列关于物质结构与性质的说法正确的是(　　)

A.SiO2晶体为原子晶体,CO2晶体为分子晶体

B.σ键都是由两个p轨道“头碰头”重叠形成的

C.VSEPR模型就是分子的空间构型

D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性依次减弱

4.(★★☆)一种新型陶瓷的化学成分为BN,其晶体具有高熔点、高硬度的特性,关于BN晶体的说法不正确的是(　　)

A.该晶体为原子晶体,具有金刚石的结构特征

B.该晶体中B的杂化类型是sp2杂化

C.该晶体中存在配位键

D.该晶体可作耐高温、耐磨材料

5.(2019山西运城新绛二中高二下期中,★★☆)美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的晶体,下列关于CO2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素异形体

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原子结合4个O原子,每个O原子与2个碳原子结合

6.(2019浙江临海白云高级中学高一月考,★★☆)下列说法不正确的是(　　)

A.Mg2+和S2-的最外电子层都形成了8个电子的稳定结构

B.石英和金刚石都是原子间通过共价键结合形成的原子晶体

C.浓硫酸和水混合时放出热量与微粒之间的作用力有关

D.H2O2易分解是因为H2O2分子间作用力弱

7.(2019福建三明第一中学高三第二次返校考试,★★☆)下列晶体的熔、沸点按由高到低的顺序排列正确的是(　　)

①SiC　②Si　③HCl　④HBr　 ⑤HI　⑥CO　⑦N2　⑧H2

A.①②③④⑤⑥⑦⑧ B.①②⑤④③⑥⑦⑧

C.①②⑤④③⑦⑥⑧ D.⑥⑤④③②①⑦⑧

8.(★★☆)晶胞是构成晶体的基本重复单元,在二氧化硅晶胞中有8个硅原子位于立方晶胞的8个顶角,有6个硅原子位于晶胞的6个面心,还有4个硅原子与16个氧原子在晶胞内构成4个硅氧四面体,它们均匀排列于晶胞内,根据如图二氧化硅晶胞结构,每个晶胞内所含“SiO2”数为(　　)

A.4个 B.6个 C.8个 D.18个

9.(★★☆)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法正确的是(　　)

A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电

B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大

C.两种晶体均为分子晶体

D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形

10.(疑难,★★★)下列关于原子晶体、分子晶体的叙述中,正确的是(　　)

A.在SiO2晶体中,1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键

B.分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定

C.HI的相对分子质量大于HF,所以HI的沸点高于HF

D.金刚石为立体网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小环上有6个碳原子

答案全解全析

基础过关练

1.B　干冰属于分子晶体,A错误;石英是通过极性键形成的原子晶体,B正确;烧碱是氢氧化钠,含有离子键和极性键,是离子晶体,C错误;晶体硅是通过非极性键形成的原子晶体,D错误。

2.B　分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力,分子内部的化学键未被破坏,A项正确;白磷晶体是分子晶体,在白磷分子中存在共价键,而白磷分子之间是通过分子间作用力结合的,B项错误;石英晶体是原子晶体,C项正确;稀有气体在固态时属于分子晶体,但稀有气体是单原子分子,分子中不存在共价键,在干冰中,CO2分子中存在共价键,D项正确。

3.B　分子晶体的分子间作用力影响分子晶体的物理性质,而分子的稳定性与共价键的强弱有关,A错误;原子晶体中微粒间的作用力为共价键,原子晶体熔化时共价键要断裂,所以原子晶体中共价键越强,晶体的熔点越高,B正确;冰属于分子晶体,融化时破坏分子间作用力,而H—O键未发生断裂,C错误;氢氧化钠属于离子晶体,离子晶体熔化时破坏离子键,共价键不被破坏,D错误。

4.D　由于原子晶体中原子间以共价键结合,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,硬度通常更大,A、B项正确;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等,C项正确;干冰(CO2的晶体)是分子晶体,D项错误。

5.B　SiCl4是分子晶体,在熔化过程中克服的是分子间作用力,化学键不断裂。Si3N4是原子晶体,为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大,故C3N4的熔点比Si3N4的高。

6.C　CO2、白磷、氨基乙酸、He是分子晶体,但稀有气体He为单原子分子;SiC、Si属于原子晶体,直接由原子构成。

7.C　单质硅是一种立体网状结构的原子晶体,A正确;晶体中每个硅原子与4个硅原子相连,B正确;根据单质硅的晶体结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6,C错误,D正确。

8.D　晶体硅的结构是5个硅原子形成正四面体结构,其中有1个位于正四面体的中心,另外4个位于正四面体的顶点,故SiO2的结构为每个硅原子周围有4个氧原子,而每个氧原子周围有2个硅原子,在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,“SiO2”仅表示石英的组成,晶体中没有单个的SiO2分子。

9.A　白磷是正四面体结构,1个白磷分子中含有6个P—P键,124 g白磷的物质的量是=1 mol,124 g 白磷中含P—P键的数目为6NA,A正确;12 g石墨中n(C)=1 mol,石墨中n(C)∶n(C—C键)=2∶3,12 g石墨中含C—C键的数目为1.5NA,B不正确;12 g金刚石中n(C)=1 mol,金刚石中n(C)∶n(C—C键)=1∶2,12 g金刚石中含有的C—C键的个数为2NA,C不正确;60 g SiO2的物质的量为1 mol,二氧化硅中平均每个硅原子形成的Si—O键的个数为4,则60 g SiO2中含Si—O键的个数为4NA,D不正确。

10.答案　(1)1s22s22p63s23p2

(2)109°28'

(3)

(4)①SiO2为原子晶体,SiCl4为分子晶体,原子晶体熔点比分子晶体的高　②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔点越高

解析　(2)晶体硅以一个硅原子为中心,与另外4个硅原子形成正四面体结构,所以Si—Si键之间的夹角约为109°28'。(3)根据硅晶体的结构补充完整SiO2晶体的结构,SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,所以只要在每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子,再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同,其熔点具有很大的差别,一般原子晶体的熔点高,而分子晶体的熔点低。

能力提升练

1.B　原子晶体质硬熔点高。A项中延展性好,不是原子晶体的特征;C项符合离子晶体的特征;D项符合分子晶体的特征。

2.B　AlON和SiO2均属于原子晶体,均只含有共价键,A、D项正确;AlON属于原子晶体,熔融态不导电,B项错误;AlON中O元素为-2价,Al元素为+3价,所以N元素的化合价为-1,C项正确。

3.A　SiO2晶体是由Si原子和O原子形成的原子晶体,CO2晶体是由CO2分子形成的分子晶体,A正确;σ键有p-p σ键、s-p σ键和s-s σ键,B错误;VSEPR模型不一定是分子的空间构型,C错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的热稳定性越强,简单离子的还原性越弱,非金属性从F到I依次减弱,所以HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱、还原性依次增强,D错误。

4.B　由题中信息可知,BN晶体具有高熔点、高硬度的特性,所以其为原子晶体,可作耐高温、耐磨材料。其结构应与金刚石相似,B原子采取sp3杂化。由于B原子有空轨道,而N原子有孤电子对,故二者可形成配位键。

5.D　二氧化碳是化合物不是单质,所以二氧化碳的原子晶体和分子晶体不是同素异形体,A错误;二氧化碳原子晶体和二氧化碳分子晶体属于不同物质,所以在一定条件下,CO2原子晶体转化为分子晶体是化学变化,B错误;二氧化碳分子晶体和二氧化碳原子晶体的空间构型不同,所以物理性质不同,C错误;利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子,所以在二氧化碳的原子晶体中,每个C原子结合4个O原子,每个O原子与2个C原子相结合,D正确。

6.D　Mg2+和S2-分别是10电子和18电子微粒,最外电子层都形成了8个电子的稳定结构,A正确;原子间通过共价键形成的空间网状结构的晶体是原子晶体,石英和金刚石都是原子间通过共价键结合形成的原子晶体,B正确;浓硫酸和水混合后会生成硫酸的水合物及水合离子,该过程有化学键形成,所以浓H2SO4和H2O混合时放出热量与微粒之间的作用力有关,C正确;H2O2易分解是因为H2O2分子中化学键键能较小,易断裂,分子间作用力只能影响物质的物理性质,D错误。

7.B　一般来说,晶体熔、沸点由高到低顺序是:原子晶体>离子晶体>分子晶体,原子晶体熔、沸点与共价键键长有关,分子晶体熔、沸点与相对分子质量有关,但含有氢键的熔、沸点较高。SiC和Si是原子晶体,熔、沸点较高,键长Si—C键<Si—Si键,所以熔、沸点SiC>Si;其余物质都是分子晶体,且都不含氢键,相对分子质量由大到小顺序是⑤>④>③>⑥=⑦>⑧,氮气为非极性分子、CO为极性分子,极性分子熔、沸点高于非极性分子,所以题述物质熔、沸点由高到低顺序是①②⑤④③⑥⑦⑧。

8.C　每个晶胞中的硅原子数为8×+6×+4=8,氧原子数为16,即每个晶胞内所含“SiO2”数为8。

9.D　由题图可知,六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子形成3个共价单键,且B原子不存在孤电子对,该物质的层状结构中不存在自由移动的电子,不能导电,A项错误;立方相氮化硼中只有σ键,不存在π键,B项错误;立方相氮化硼为原子晶体,C项错误; 六方相氮化硼中一个硼原子与相邻的3个氮原子形成3个共价单键,且B原子不存在孤电子对,则B原子为sp2杂化,构成平面三角形,D项正确。

10.D　在SiO2晶体中,1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键,A不正确;分子晶体中分子间作用力越大,其熔、沸点和硬度越高,但是与分子的稳定性没有关系,稳定性只与分子内的化学键的强度有关,B不正确;虽然HI的相对分子质量大于HF,但是,由于HF分子之间可以形成氢键,所以HF的沸点高于HI,C不正确;金刚石为立体网状结构,由共价键形成的碳原子环中,最小环上有6个碳原子,D正确。