2022年高三化学寒假课时训练：11分子晶体与原子晶体 Word版含答案

这是一份2022年高三化学寒假课时训练：11分子晶体与原子晶体 Word版含答案，共51页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题
1．干冰气化时，下列所述内容发生变化的是( )
A．分子内共价键 B．分子间作用力 C．分子的性质 D．分子间的氢键
2．(双选)下列晶体性质的比较中，正确的是( )
A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅B．沸点：NH3>H2O>HF
C．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
3．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是( )
A．熔点2700℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点3550℃，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－56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
4．碘的熔、沸点低，其原因是( )
A．碘的非金属性较弱 B．I—I键的键能较小
C．碘晶体属于分子晶体 D．I—I共价键的键长较长
5．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、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
6．二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法中不正确的是( )
A．1 ml SiO2晶体中含2 ml Si—O键 B．晶体中Si、O原子个数比为1：2
C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子稳定结构 D．晶体中最小环上的原子数为12
7．下列性质适合于分子晶体的是( )
①熔点1 070℃，易溶于水，水溶液导电 ②熔点10.31℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃ ④熔点97.81℃，质软、导电，密度为0.97 g·cm－3
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
8．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1800 K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是( )
A．该原子晶体中含有极性键 B．该原子晶体易气化，可用作制冷材料
C．该原子晶体有很高的熔点 D．该原子晶体硬度大，可用作耐磨材料
9．下列各组物质发生状态变化时，所克服的微粒间的相互作用，属于同种类型的是( )
A．金刚石和硫的熔化 B．食盐和石蜡的熔化
C．碘和干冰的升华 D．二氧化硅和氧化钠的熔化
二、非选择题
10．(1)如图为干冰的晶胞结构，观察图形，确定在干冰中每个CO2分子周围有________个与之紧邻且等距离的CO2分子。在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为____________________________，反应的化学方程式是__________________。
(2)下列三种晶体①CO2，②CS2，③SiO2的熔点由高到低的顺序是________>________>________(用序号填空)，其原因是____________________________
________________________________________________________________________。
11．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键结合三个N原子而形成8电子稳定结构；②N—N键的键能为167 kJ·ml－1。请回答下列问题：
(1)N60分子组成的晶体为______晶体，其熔、沸点比N2______(填“高”或“低”)，原因是________________________。
(2)1 ml N60分解成N2时吸收或放出的热量是________ kJ(已知键的键能为942 kJ·ml－1)，表明稳定性N60________(填“>”、“<”或“＝”)N2。
(3)由(2)列举N60的用途(举一种)________________________。
能力提升
一、选择题
1．支持固态氨是分子晶体的事实是( )
A．氮原子不能形成阳离子B．铵离子不能单独存在
C．常温下，氨是气态物质D．氨极易溶于水
2．目前，科学界拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把“足球形”的C60熔进“足球形”的Si60分子中，外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。下列关于这种分子的说法中不正确的是( )
A．是一种新型化合物B．晶体属于分子晶体
C．是两种单质组成的混合物D．相对分子质量为2400
3.现代无机化学对硫－氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。其中如图是已经合成的最著名的硫－氮化合物的分子结构。下列说法正确的是( )
A．该物质的分子式为SN B．该物质的分子中既有极性键又有非极性键
C．该物质具有很高的熔、沸点 D．该物质与化合物S2N2互为同素异形体
4．目前，世界上已合成了几百种有机超导体，TCNQ就是其中之一。TCNQ的分子结构如下图所示。下列关于TCNQ的说法中错误的是( )
A．分子中所有的氮原子在同一平面内B．属于原子晶体
C．化学式为C12H4N4D．该物质难溶于水
5．关于SiO2晶体的叙述正确的是( )
A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的数值)
B．60 g SiO2晶体中，含有2 NA个Si—O键
C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D．SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
6．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )
A．该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成空间网状结构
7．下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力
D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性
二、非选择题
8．Ⅰ.(多选)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)，下列叙述正确的是( )
A．SiX4难水解B．SiX4是共价化合物
C．NaX易水解D．NaX的熔点一般高于SiX4
Ⅱ.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：

回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60和碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。
(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中C－C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。
(5)金刚石晶胞含有________个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率________(不要求计算结果)。

答案
基础巩固
一、选择题
1．B 解析：干冰是CO2的分子晶体，微粒间是分子间作用力，但不存在氢键，气化是破坏分子间作用力，分子性质不发生变化。
2．AD 解析：由C—C、C—Si、Si—Si键的键能和键长可判断A项正确；由SiI4、SiBr4、SiCl4的相对分子质量可判断D项正确；沸点H2O>HF>NH3，二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度小，B、C项错误。
3．B 解析：本题考查的是各类晶体的物理性质特征。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项应该是离子晶体，D项符合分子晶体的特征，所以应该选择B项。
4．C 解析：分子晶体的熔、沸点低，是因为分子晶体内部的分子间作用力小。
5．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，所以A选项是错误的。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，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。
6．A 解析：由二氧化硅晶体的空间结构图可以看出，1个硅原子与周围4个氧原子形成了4个Si—O键，其中有一半Si—O键(2个Si—O键)属于该硅原子，而1个氧原子能形成2个Si—O键，其中有一半Si—O键(1个Si—O键)属于该氧原子，1 ml SiO2含有1 ml硅原子和2 ml氧原子，故1 ml SiO2晶体中含有的Si—O键为4 ml×eq \f(1,2)＋2×2 ml×eq \f(1,2)＝4 ml，故选项A错误；SiO2晶体中，硅原子与氧原子的个数比为12，选项B正确；通过上面的分析可知，在SiO2晶体中，硅原子与氧原子最外层都达到了8电子稳定结构，选项C正确；由结构图可以看出，晶体中最小环上的原子数为12，其中包括6个硅原子和6个氧原子，故选项D正确。
7．C 解析：分子晶体熔点较低，①中物质熔点高，不是分子晶体，④是金属钠的性质。
8．B 解析：CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，但化学键依然为极性共价键，故A正确。CO2原子晶体具有高硬度、高熔点等特点，故C、D选项正确，B项错误。
9．C 解析：金刚石是原子晶体，熔化时克服共价键，硫是分子晶体，熔化时克服范德华力；食盐是离子化合物，熔化时克服离子键，石蜡是非晶体，没有固定的熔沸点，熔化时克服范德华力；碘和干冰均为分子晶体，升华时克服的都是范德华力；二氧化硅是原子晶体，熔化时克服共价键，氧化钠是离子化合物，熔化时克服离子键。
二、非选择题
10．答案：(1)12 镁粉在干冰中继续燃烧，发出耀眼的白光，并有黑色物质生成 2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
(2)③ ② ① SiO2是原子晶体，CO2、CS2是分子晶体，所以SiO2熔点最高；CO2和CS2组成和结构相似，且CS2的相对分子质量大于CO2的相对分子质量，所以CS2的熔点高于CO2
解析：(1)以晶胞中的任意一个顶点为坐标原点，以通过该顶点的三条棱边为坐标轴建立起一个三维直角坐标系，在坐标原点的周围可以无隙并置8个晶胞，这样在每一个坐标轴上都可以看到有两个与坐标原点上的CO2分子等距离的CO2分子，但是这些CO2分子与坐标原点上的CO2分子的距离并不是最近的。与坐标原点上的CO2分子最近的CO2分子应该是每一个晶胞的面心上的，其距离应是前者的eq \f(\r(2),2)，每个CO2分子周围共有12个这样的CO2分子。
(2)一般来说，原子晶体的熔点高于分子晶体的熔点，因为原子晶体熔化时要破坏共价键，而分子晶体熔化时只是克服分子间作用力，分子间作用力比共价键弱得多。如果同为分子晶体，当分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。
11．答案：(1)分子 高 N60和N2均形成分子晶体，且N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高
(2)13230 < (3)N60可作高能炸药
解析：(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体，因Mr(N60)>Mr(N2)，故N60晶体中分子的范德华力比N2晶体大，N60晶体的熔、沸点比N2晶体高。
(2)因每个氮原子形成三个N—N键，每个N—N键被2个N原子共用，故1 ml N60中存在N—N键：1 ml×60×3×eq \f(1,2)＝90 ml。发生的反应为N60===30N2 ΔH，故ΔH＝90×167 kJ·ml－1－30×942 kJ·ml－1＝－13 230 kJ·ml－1<0，为放热反应，表明稳定性N2>N60。
(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。
能力提升
一、选择题
1．C
2．C 解析：根据题意可知硅原子与碳原子之间形成了Si—C键，因此形成的是一种新的化合物而不是混合物，故A正确，C错误。因为题意中明确提到“二重构造”的球形分子，说明所形成的为分子晶体，且分子式为Si60C60，所以相对分子质量为2400。故B、D皆正确。
3.B 解析：题中图示表示是一种分子(不是晶胞)，故该化合物为分子晶体，分子式为S4N4。从分子结构图上可知，分子中存在N—S极性键和S—S非极性键。
4．B 解析：在C==C键中，C原子的杂化轨道为sp2杂化轨道，在C≡N键中C原子的杂化轨道为sp杂化轨道，sp2杂化轨道为平面三角形，sp杂化轨道为直线形，故TCNQ分子中所有的原子都在同一平面内，当然分子中所有的氮原子都在同一平面内，A正确；题干中讲TCNQ是分子，所以它所形成的晶体为分子晶体，B不正确；由分子结构知其化学式为C12H4N4，C正确；TCNQ分子的对称性很好，是非极性分子，难溶于极性溶剂水中，D正确。
5．C 解析：60 g SiO2晶体即1 ml SiO2，其中含有Si—O键 4 ml(每个硅原子与周围的4个氧原子形成Si—O键)，即含4 NA个Si—O键；SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子，硅、氧原子个数比为12。
6．D 解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度是因为N—C键比C—C键的键能大，C3N4晶体原子间以N—C极性键形成空间网状结构，故D项说法错误。
7． D 解析：根据题意，X与W属于同主族，且W的序数为X的2倍，可以得出在短周期元素中，X为氧元素，W为硫元素，由此可以推出Z为磷元素，Y为硅元素，T为砷元素。非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，所以X、W、Z的气态氢化物的稳定性依次减弱，A错误。自然界中存在硫单质，B错误。SiO2是原子晶体，SO3是分子晶体，SiO2熔化时需要破坏共价键，液态SO3气化时需要破坏分子间作用力，C错误。As处于金属和非金属的分界线附近，所以具有半导体特性，As的最高价为＋5，而As2O3中As的化合价为＋3，所以其既具有氧化性，又具有还原性，D正确。
二、非选择题
8．答案：Ⅰ.BD
Ⅱ.(1)同素异形体 (2)sp3 sp2 (3)分子 混合 (4)σ键 σ键 π键(或大π键或p－pπ键)
(5)8 eq \f(\r(3),8) eq \f(3×\f(4,3)πr3,a3)＝eq \f(\r(3)π,16)
解析：Ⅰ.A项硅的卤化物(SiX4)的水解比较强烈，如SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl、SiF4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HF，A错误；B项硅的卤化物(SiX4)全部由非金属元素构成，属于共价化合物，B正确；C项钠的卤化物(NaX)大部分属于强酸强碱盐，不发生水解，C错误；D项钠的卤化物(NaX)是由离子键构成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，D正确。
Ⅱ.(1)金刚石、石墨、C60和碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体；
(2)金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构；
(3)C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体；
(4)在金刚石中只存在C—C之间的σ键；石墨层内的C—C之间不仅存在σ键，还存在π键；
(5)由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4＋6×eq \f(1,2)＋8×eq \f(1,8)＝8；若C原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线长度的eq \f(1,4)就是C—C键的键长，即eq \f(\r(3),4)a＝2r，所以r＝eq \f(\r(3),8)a，碳原子在晶胞中的空间占有率(ω)＝eq \f(8×\f(4,3)πr3,a3)＝eq \f(8×\f(4,3)π\f(\r(3),8)a3,a3)＝eq \f(\r(3)π,16)。
X
Y
Z
W
T