第二節(jié)分子晶體與共價晶體課后·訓練提升基礎鞏固1.下列關于分子晶體的說法正確的是()。A.晶體中分子間作用力越大,分子越穩(wěn)定B.在分子晶體中一定存在共價鍵C.冰和Br2都是分子晶體D.稀有氣體不能形成分子晶體答案C解析分子晶體的穩(wěn)定性與化學鍵有關,共價鍵越強,穩(wěn)定性越大,而分子間作用力只影響物質(zhì)的熔、沸點,A項錯誤。稀有氣體形成的分子晶體,不含有共價鍵,B項錯誤。冰和Br2都是由分子構(gòu)成的分子晶體,C項正確。稀有氣體的構(gòu)成粒子是分子,能形成分子晶體,D項錯誤。2.如果分子間作用力只是范德華力,則該分子晶體將采取密堆積,原因是分子晶體中()。A.范德華力無方向性和飽和性B.晶胞中的構(gòu)成粒子是原子C.化學鍵是共價鍵D.三者都是答案A解析分子晶體中分子間以范德華力結(jié)合在一起,由于范德華力沒有方向性和飽和性,所以分子在堆積成晶體時將采取分子密堆積,A項正確。3.干冰熔點很低是由于()。A.CO2是非極性分子B.CO的鍵能很小C.CO2化學性質(zhì)不活潑D.CO2分子間的作用力較弱答案D解析干冰熔化時破壞的是分子間作用力。4.下列屬于分子晶體性質(zhì)的是()。A.熔點1070℃,易溶于水,水溶液能導電B.能溶于CS2,熔點112.8℃,沸點444.6℃C.熔點1400℃,可作半導體材料,難溶于水D.熔點97.81℃,質(zhì)軟,導電,密度為0.97g·cm-3答案B解析分子晶體的主要性質(zhì)有熔、沸點低,硬度小;極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性溶劑;分子晶體不導電,熔融狀態(tài)下也不導電。5.AB型化合物形成的晶體結(jié)構(gòu)多種多樣。下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)所表示的物質(zhì)最有可能是分子晶體的是()。A.①③ B.②⑤C.⑤⑥ D.③④⑤⑥答案B解析分子晶體中通常兩個或兩個以上的原子形成一個分子,分子中的原子不能被另一個分子共用,即分子中不存在向外擴展或延伸的結(jié)構(gòu),從各圖中可以看出②⑤不存在共用現(xiàn)象,最有可能是分子晶體。6.已知干冰晶體的晶胞如圖所示,在每個CO2周圍距離22a(其中a為晶胞的棱長)的CO2有()。A.4個 B.8個 C.12個 D.6個答案C解析在1個晶胞中處于晶胞頂角處的每個CO2周圍距離22a的CO2即為3個面心上的CO2分子,故每個CO2周圍距離22a的CO2有3×7.下列敘述中,結(jié)論(事實)和對應的解釋(事實)均不正確的是()。A.金剛石的熔、沸點高于晶體硅,因為C—C的鍵能大于Si—Si的鍵能B.二氧化硅晶體中不存在SiO2分子,因為它含有硅氧共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)C.稀有氣體的晶體屬于共價晶體,因為其組成粒子是原子,不存在分子間作用力D.空間結(jié)構(gòu)為正四面體的分子中,化學鍵的鍵角可能為60°答案C解析金剛石、晶體硅都屬于共價晶體,鍵能大小決定晶體的熔、沸點高低,因為C—C的鍵能大于Si—Si的鍵能,故金剛石的熔、沸點高于晶體硅,A項正確;二氧化硅晶體屬于共價晶體,有硅氧共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu),不存在SiO2分子,只是硅、氧原子個數(shù)最簡比為1∶2,即化學式為SiO2,B項正確;稀有氣體的晶體屬于分子晶體,C項錯誤;空間結(jié)構(gòu)為正四面體的分子中,化學鍵的鍵角可能為60°,如白磷等,D項正確。8.目前,世界上已合成了幾百種有機超導體,TCNQ就是其中之一。TCNQ的分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列關于TCNQ的說法中錯誤的是()。A.分子中所有的氮原子在同一平面內(nèi)B.屬于共價晶體C.分子式為C12H4N4D.該物質(zhì)難溶于水答案B解析在CC中,C原子采取sp2雜化,在中C原子采取sp雜化,sp2雜化軌道為平面三角形,sp雜化軌道為直線形,故TCNQ分子中所有的原子都在同一平面內(nèi),分子中所有的氮原子也都在同一平面內(nèi),A項正確;TCNQ是分子,所形成的晶體為分子晶體,B項不正確;由分子結(jié)構(gòu)知其分子式為C12H4N4,C項正確;TCNQ分子的對稱性很好,是非極性分子,難溶于極性溶劑水中,D項正確。9.制造光導纖維的材料是一種很純的硅氧化物,它是具有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體,下圖是簡化了的平面示意圖。下列關于這種制造光纖的材料的說法正確的是()。A.它的晶體中硅原子與氧原子數(shù)目比是1∶4B.它的晶體中硅原子與氧原子數(shù)目比是1∶6C.這種氧化物是共價晶體D.這種氧化物是分子晶體答案C解析由晶體結(jié)構(gòu)圖可知,每個硅原子周圍連有4個氧原子,每個氧原子周圍連有2個硅原子,Si、O原子個數(shù)比為1∶2,A、B項錯誤。該晶體具有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu),是共價晶體,不是分子晶體,C項正確,D項錯誤。10.C和Si元素在化學中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,其中C原子的雜化方式為,粒子間存在的作用力是。SiC和晶體Si的熔點高低順序是。

(2)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2的化學式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵,SiO2中Si與O原子間不形成π鍵,試從原子半徑大小的角度分析,其原因是。SiO2屬于晶體,干冰屬于晶體,所以熔點:干冰(填“<”“>”或“=”)SiO2。

(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、干冰四種晶體的構(gòu)成粒子分別是(填“原子”“分子”或“離子”),熔化時克服的粒子間的作用力分別是。答案(1)sp3共價鍵SiC>Si(2)Si的原子半徑較大,Si、O原子間距離較大,p-p軌道肩并肩重疊程度較小,不能形成π鍵共價分子<(3)原子、原子、原子、分子共價鍵、共價鍵、共價鍵、分子間作用力解析(1)晶體硅中1個硅原子與4個硅原子相連,呈正四面體形結(jié)構(gòu),所以硅原子采用sp3雜化,SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,故碳原子也采用sp3雜化;因為Si—C的鍵長小于Si—Si,所以熔點:碳化硅>晶體硅。(2)SiO2為共價晶體,干冰為分子晶體,所以熔點:SiO2>干冰。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為共價晶體,構(gòu)成粒子均為原子,熔化時破壞共價鍵;干冰為分子晶體,由分子構(gòu)成,CO2分子以分子間作用力相結(jié)合。11.單質(zhì)硼有無定形體和晶體兩種,參考下表數(shù)據(jù):晶體金剛石晶體硅晶體硼熔點/K>350017102573沸點/K510026282823硬度107.09.5(1)晶體硼的晶體類型屬于晶體,理由是。

(2)已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(下頁圖),其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂角,每個頂角上各有1個B原子。通過觀察圖形及推算,此晶體結(jié)構(gòu)單元由個B原子組成,鍵角為。

答案(1)共價晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體硅和金剛石之間,而金剛石和晶體硅均為共價晶體,B與C相鄰且與Si處于對角線位置,也應為共價晶體(2)1260°解析晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體Si和金剛石之間,而金剛石和晶體Si均為共價晶體,B與C相鄰且與Si處于對角線位置,也應為共價晶體。每個三角形的頂角被5個三角形所共有,所以,此頂角完全屬于一個三角形的只占15,每個三角形中有3個這樣的頂角,且晶體B中有20個這樣的三角形,因此,晶體B中這樣的頂角(B原子)有35×20=12個。晶體B中的三角形為正三角形,所以鍵角為能力提升1.某研究所合成了一種球形分子,它的分子式為C60Si60,其結(jié)構(gòu)中包含C60和Si60。下列對該分子的敘述中正確的是()。A.形成的晶體屬于分子晶體B.分子中Si60被包裹在C60里面C.其摩爾質(zhì)量為2400D.熔點高、硬度大答案A解析球形分子的分子式為C60Si60,其結(jié)構(gòu)中包含C60和Si60,該物質(zhì)的晶體是由C60分子和Si60分子構(gòu)成的,屬于分子晶體,A項正確。Si原子的半徑大于C原子,所以Si—Si的鍵長比C—C的鍵長長,分子中Si60包裹著C60,B項錯誤。摩爾質(zhì)量的單位為g·mol-1,C項錯誤。C60Si60屬于分子晶體,熔點低、硬度小,D項錯誤。2.下圖所示是某無機化合物的二聚分子,該分子中A、B兩種元素都是第三周期的元素,分子中所有原子的最外層電子都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是()。A.該化合物的分子式是Al2Cl6B.該化合物是離子化合物,在熔融狀態(tài)下能導電C.該化合物在固態(tài)時所形成的晶體是分子晶體D.該化合物中不存在離子鍵,也不含有非極性共價鍵答案B解析將二聚分子變成單分子,得BA3,根據(jù)兩種元素都處于第三周期,可知BA3可能是PCl3或AlCl3,而在PCl3中所有原子已達穩(wěn)定結(jié)構(gòu),不可能形成二聚分子,故只可能是AlCl3,則該化合物的分子式是Al2Cl6,故A項正確。該化合物是無機化合物的二聚分子,屬于共價化合物,不存在離子鍵,只有極性共價鍵,在熔融狀態(tài)下不能導電,固態(tài)時形成的晶體是分子晶體,故B項錯誤,C、D項正確。3.冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞類似,如圖所示。下列有關冰晶胞的說法正確的是()。金剛石晶胞A.冰晶胞內(nèi)水分子間以共價鍵結(jié)合B.每個冰晶胞平均含有4個水分子C.水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性,也是σ鍵的一種D.實驗測得冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol-1,而冰的熔化熱為5.0kJ·mol-1,這說明冰熔化成水,氫鍵部分被破壞答案D解析水分子內(nèi)存在共價鍵,水分子間為分子間作用力,冰晶胞中水分子間作用力主要是氫鍵,A項錯誤。冰晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似,可將金剛石晶胞圖中小球皆看成水分子,所以冰晶胞中含有水分子數(shù)為4+8×18+6×12=8,B項錯誤。水分子間的氫鍵具有方向性和飽和性,氫鍵屬于分子間作用力,不屬于化學鍵,C項錯誤。冰中氫鍵的作用力為18.5kJ·mol-1,而冰的熔化熱為5.0kJ·mol-1,說明冰熔化為液態(tài)水時只是破壞了一部分氫鍵,并且液態(tài)水中仍存在氫鍵4.X是核外電子數(shù)最少的元素,Y是地殼中含量最豐富的元素,Z在地殼中的含量僅次于Y,W可以形成自然界中最硬的共價晶體。下列敘述錯誤的是()。A.WX4是天然氣的主要成分B.固體X2Y是分子晶體C.ZW是共價晶體D.ZY2的水溶液俗稱水玻璃答案D解析經(jīng)分析可知X為H,Y為O,Z為Si,W為C,則WX4為CH4,是天然氣的主要成分,A項正確。X2Y為H2O,固態(tài)時為分子晶體,B項正確。ZW為SiC,為共價晶體,C項正確。ZY2為SiO2,Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃,D項錯誤。5.金剛石是由碳原子所形成的正四面體結(jié)構(gòu)向空間無限延伸而得到的具有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的共價晶體。在立方體中,若一碳原子位于立方體體心,則與它直接相鄰的四個碳原子位于該立方體互不相鄰的四個頂角上(如圖中的小立方體)。請問,圖中與小立方體頂角的四個碳原子直接相鄰的碳原子數(shù)為多少,它們分別位于大立方體的什么位置()。A.12,大立方體的12條棱的中點B.8,大立方體的8個頂角C.6,大立方體的6個面的中心D.14,大立方體的8個頂角和6個面的中心答案A解析與小立方體頂角的四個碳原子直接相鄰的碳原子分別位于大立方體的12條棱的中點,共12個。如圖所示:6.氮化鋁(AlN)是一種重要的功能材料,如下面流程圖所示,以三乙基鋁[(C2H5)3Al]和氨為原料,采用溶膠-凝膠法可合成AlN。請回答下列問題。(1)基態(tài)N原子的電子排布式為,H、C、N三種元素的電負性由大到小的順序為。

(2)中間體分子中采取sp3雜化的原子有。

(3)在C2H6分子中,存在下列作用中的(填序號)。

①σ鍵②π鍵③極性鍵④非極性鍵(4)AlN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似,AlN晶體中Al—N—Al鍵角為;1個AlN晶胞中含有個Al原子;若AlN的密度為dg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則AlN晶胞的棱長為cm。

答案(1)1s22s22p3N>C>H(2)C、Al、N(3)①③④(4)109°28'43解析(4)AlN的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似,Al與4個N呈正四面體結(jié)構(gòu),則AlN晶體中Al—N—Al鍵角為109°28';金剛石結(jié)構(gòu)中含有8個碳原子,而AlN晶體是Al、N交替,1個AlN晶胞中含有4個Al和4個N,1個AlN晶胞中存在4個AlN;設AlN晶胞棱長為acm,AlN的密度為dg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則有d=4×41a37.有E、Q、T、X、Z五種前四周期元素,原子序數(shù):E<Q<T<X<Z。E、Q、T三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級,且I1(E)<I1(T)<I1(Q),其中基態(tài)Q原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)。X為周期表前四周期中電負性最小的元素,Z的原子序數(shù)為28。請回答下列問題(答題時如需表示具體元素,請用相應的元素符號):(1)基態(tài)Z原子的核外電子排布式為。

(2)Q的簡單氫化物極易溶于T的簡單氫化物,其主要原因有等兩種。

(3)化合物甲由T、X兩元素組成,其晶胞如下圖,則甲的化學式為。

(4)化合物乙的晶胞如下圖,乙由E、Q兩種元素組成,其硬度超過金剛石。①乙的晶體類型為,其硬度超過金剛石的原因是。

②乙的晶體中E、Q兩種元素原子的雜化方式均為。

答案(1)1s22s22p63s23p63d84s2(2)這兩種氫化物均為極性分子、相互之間能形成氫鍵(3)KO2(4)①共價晶體