PAGE8-共價(jià)晶體分子晶體晶體結(jié)構(gòu)的困難性(建議用時(shí)：40分鐘)[合格過(guò)關(guān)練]1．下列固體的化學(xué)式能真實(shí)表示物質(zhì)分子組成的是()A．NaOH B．CO2C．CsCl D．SiO2B[NaOH和CsCl固體均為離子晶體，在晶體中只存在陰陽(yáng)離子，其化學(xué)式表示的是構(gòu)成晶體的離子個(gè)數(shù)比；SiO2固體為共價(jià)晶體，在晶體中只存在原子，其化學(xué)式表示的是構(gòu)成晶體的原子個(gè)數(shù)比。]2．在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，其中最小的環(huán)上的碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上隨意兩個(gè)C—C鍵間的夾角分別是()A．6、120° B．5、108°C．4、109°28′ D．6、109°28′D[金剛石中最小的碳環(huán)含有6個(gè)碳原子，兩個(gè)C—C鍵間的夾角是109°28′。]3．下列晶體的結(jié)構(gòu)不遵循“緊密積累”原則的是()A．金屬銅 B．氯化鈉C．金剛石 D．干冰C[金屬鍵、離子鍵、范德華力均沒(méi)有方向性，而共價(jià)鍵有方向性。]4．金剛石晶胞如圖，屬于一個(gè)金剛石晶胞的碳原子數(shù)為()A．18 B．16C．10 D．8D[從晶胞上看8個(gè)頂點(diǎn)各有1個(gè)C原子，屬于該晶胞的部分相當(dāng)于只有1個(gè)，6個(gè)面上相當(dāng)于有3個(gè)，晶胞內(nèi)部還有4個(gè)，故屬于該晶胞的碳原子數(shù)為8個(gè)。]5．在常溫常壓下呈氣態(tài)的化合物，降溫使其固化得到的晶體屬于()A．分子晶體 B．原子晶體C．離子晶體 D．何種晶體無(wú)法推斷A[因該化合物在常溫時(shí)為氣態(tài)，說(shuō)明熔、沸點(diǎn)很低，具有分子晶體的性質(zhì)。]6．(雙選)下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度。共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅硅鍺熔點(diǎn)/℃3350300026001415938.4硬度109.59.07.06.0分析表中的數(shù)據(jù)，推斷下列敘述正確的是()A．構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類(lèi)越多，晶體的熔點(diǎn)越高B．構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高C．構(gòu)成共價(jià)晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D．構(gòu)成共價(jià)晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越小BD[共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與原子種類(lèi)多少無(wú)關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大，共價(jià)鍵鍵能越小，晶體的硬度越小。]7．(素養(yǎng)題)科學(xué)家發(fā)覺(jué)的C60是一種新型分子，它具有空心、類(lèi)似于足球的結(jié)構(gòu)。最近科學(xué)家又發(fā)覺(jué)另一種分子“N60”，它與C60的結(jié)構(gòu)相像，在高溫或機(jī)械撞擊時(shí)，其積蓄的巨大能量會(huì)在一瞬間釋放出來(lái)。下列關(guān)于N60A．N60是由共價(jià)鍵結(jié)合而成的空心球狀結(jié)構(gòu)，是一種分子晶體B．N60和14N都是氮的同位素C．N60與NO2互為同素異形體D．N60不行能成為很好的火箭燃料A[A項(xiàng)，由于C60為分子晶體，而N60的結(jié)構(gòu)與之相像，故N60也為分子晶體；B項(xiàng)，同位素是質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的同種元素，N60是一種分子而非元素；C項(xiàng)，同素異形體是指同種元素形成的不同單質(zhì)；D項(xiàng)，N60在高溫或機(jī)械撞擊時(shí)，其積蓄的巨大能量會(huì)在一瞬間釋放出來(lái)，故N60可能成為很好的火箭燃料。]8．下列說(shuō)法正確的是()A．二氧化硅與二氧化碳都是共價(jià)化合物，且晶體類(lèi)型相同B．氧氣生成臭氧的過(guò)程中有化學(xué)鍵的斷裂和生成C．因?yàn)镹N鍵的鍵能比OO鍵的鍵能大，所以氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的高D．硫晶體與氖晶體均是由單原子構(gòu)成的分子晶體B[SiO2中Si與O形成共價(jià)鍵，CO2中C與O形成共價(jià)鍵，所以二者都是共價(jià)化合物，但SiO2形成的是共價(jià)晶體，CO2形成的是分子晶體，A項(xiàng)錯(cuò)誤。N2與O2形成的晶體都是分子晶體，二者沸點(diǎn)的凹凸取決于分子間作用力的相對(duì)大小，與分子中共價(jià)鍵的鍵能無(wú)關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。硫晶體不是單原子構(gòu)成的分子晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]9.如圖為冰的一種骨架形式，依此為單位向空間延長(zhǎng)，請(qǐng)問(wèn)該冰中的每個(gè)水分子有幾個(gè)氫鍵()A．2 B．4C．8 D．12A[每個(gè)水分子與四個(gè)方向的其他4個(gè)水分子形成氫鍵，因此每個(gè)水分子具有的氫鍵個(gè)數(shù)為4×eq\f(1,2)＝2。]10．金剛石的熔點(diǎn)為a℃，晶體硅的熔點(diǎn)為b℃，足球烯(分子式為C60)的熔點(diǎn)為c℃，a、b、c的大小關(guān)系是()A．a(chǎn)>b>c B．b>a>cC．c>a>b D．c>b>aA[金剛石和晶體硅均為共價(jià)晶體，二者晶體結(jié)構(gòu)相像，熔點(diǎn)高，由于碳原子半徑小于硅原子半徑，所以碳碳鍵的鍵能高于硅硅鍵的鍵能，則金剛石的熔點(diǎn)高于晶體硅；足球烯(分子式為C60)為分子晶體，熔化時(shí)只須要克服分子間作用力，故熔點(diǎn)低。綜上所述，三者熔點(diǎn)：金剛石＞晶體硅＞足球烯，A項(xiàng)符合題意。]11．石墨晶體中碳原子的雜化軌道類(lèi)型及同層原子間的主要作用力分別是()A．sp、范德華力 B．sp2、范德華力C．sp2、共價(jià)鍵 D．sp3、共價(jià)鍵C[石墨晶體中每個(gè)碳原子形成3個(gè)σ鍵，無(wú)孤對(duì)電子，故實(shí)行sp2雜化；同層原子間形成共價(jià)鍵，層與層之間的作用力為范德華力。]12．已知NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述正確的是()A．60gSiO2晶體中含有2NA個(gè)Si—O鍵B．12g金剛石中含有的C—C鍵數(shù)目為4NAC．18g冰中含有的氫鍵數(shù)目為4NAD．1molCO2晶體中C=O鍵數(shù)目為2NAD[60g二氧化硅的物質(zhì)的量為eq\f(60g,60g·mol－1)＝1mol，而1mol二氧化硅中含有4mol硅氧鍵，故應(yīng)含4NA個(gè)硅氧鍵，A錯(cuò)誤；12g金剛石中含有1molC原子，在金剛石晶體中，每個(gè)C原子與4個(gè)C原子相連，每個(gè)C—C鍵為2個(gè)C原子所共用，C—C鍵數(shù)目為2NA，B錯(cuò)誤；18g冰的物質(zhì)的量為1mol,1個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵，每個(gè)氫鍵為2個(gè)水分子所共用，故氫鍵數(shù)目為2NA，C錯(cuò)誤；1個(gè)CO2分子中含有2個(gè)C=O鍵，故1molCO2晶體中含有C=O鍵的數(shù)目為2NA，D正確。]13．已知氯化鋁的熔點(diǎn)為190℃(2.02×105Pa)，但它在180℃和常壓下即起先升華。(1)氯化鋁是________(填“離子”或“分子”)晶體。(2)在500℃，1.01×105Pa時(shí)，氯化鋁的蒸氣密度(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)為11.92g·L－1，且已知它的結(jié)構(gòu)中還含有配位鍵，氯化鋁的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_______。(3)設(shè)計(jì)一個(gè)更牢靠的試驗(yàn)，證明氯化鋁是離子晶體還是分子晶體，你的試驗(yàn)是_____________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]分子晶體的熔點(diǎn)較低，AlCl3的熔點(diǎn)也僅有190℃，而且它還能升華，這就充分說(shuō)明AlCl3是分子晶體。AlCl3蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量＝11.92×22.4≈267，則1個(gè)氯化鋁蒸氣分子是由2個(gè)AlCl3構(gòu)成的。[答案](1)分子(2)(3)在加壓條件下加熱至熔融，測(cè)其導(dǎo)電性，若導(dǎo)電，則是離子晶體；若不導(dǎo)電，則為分子晶體14．碳及其化合物廣泛存在于自然界中?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)碳在形成化合物時(shí)，其鍵型以共價(jià)鍵為主，緣由是_____________________________________________________。(2)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5，該化合物的熔點(diǎn)為253K，沸點(diǎn)為376K，其固體屬于________晶體。(3)碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：①在石墨烯晶體中，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有________個(gè)C原子。②在金剛石晶體中，C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán)，每個(gè)C原子連接________個(gè)六元環(huán)。六元環(huán)中最多有________個(gè)C原子在同一平面。[解析](1)碳原子核外最外層有4個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中很難失去4個(gè)電子形成陽(yáng)離子，也很難得到4個(gè)電子形成陰離子。因此，碳在形成化合物時(shí)，主要通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵。(2)因Fe(CO)5熔、沸點(diǎn)較低，常溫下為液體，其固體應(yīng)屬于分子晶體。(3)①由石墨烯的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C原子連接3個(gè)六元環(huán)，每個(gè)六元環(huán)占有的C原子數(shù)為eq\f(1,3)×6＝2。②由金剛石的結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C可參加形成4條C—C鍵，其中隨意兩條邊(共價(jià)鍵)可以構(gòu)成2個(gè)六元環(huán)。依據(jù)組合學(xué)問(wèn)可知四條邊(共價(jià)鍵)任選其中兩條有6組，6×2＝12。因此每個(gè)C原子連接12個(gè)六元環(huán)。六元環(huán)中C原子實(shí)行sp3雜化，為空間六邊形結(jié)構(gòu)，最多有4個(gè)C原子位于同一平面。[答案](1)C有4個(gè)價(jià)電子且半徑小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)(2)分子(3)①32②12415．砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，可用于制作微型激光器或太陽(yáng)能電池等?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式為[Ar]________。(2)依據(jù)元素周期律，元素的電負(fù)性Ga________(填“大于”或“小于”，下同)As，第一電離能B________Ga；BF3和NH3的分子能夠通過(guò)配位鍵相結(jié)合的緣由是_____________________________________________________。(3)殺蟲(chóng)劑Na3AsO4中陰離子的空間構(gòu)型為_(kāi)_______，As原子實(shí)行________雜化。(4)組成相像的GaF3和GaCl3晶體，前者屬于離子晶體，后者屬于分子晶體，從F－和Cl－結(jié)構(gòu)的不同分析其緣由是___________________________________。(5)原子晶體GaAs的晶胞參數(shù)a＝xpm，它的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶胞內(nèi)部存在的共價(jià)鍵數(shù)為_(kāi)_______；A原子距離B原子所在六面體的側(cè)面的最短距離為_(kāi)_______(用x表示)pm；該晶胞的密度為_(kāi)_______(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)g·cm－3。[解析](1)鎵是31號(hào)元素，原子核外有31個(gè)電子，基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，簡(jiǎn)寫(xiě)成[Ar]3d104s24p1。(2)同周期元素從左到右，電負(fù)性漸漸增大，第4周期元素Ga、As分別位于第ⅢA、ⅤA族，故Ga元素的電負(fù)性小于As元素；同主族元素從上到下，原子半徑漸漸增大，原子核吸引電子實(shí)力漸漸減弱，第一電離能漸漸減小，第ⅢA族元素B、Ga分別位于第2、4周期，故B元素的第一電離能大于Ga元素；B原子供應(yīng)空軌道、N原子供應(yīng)孤電子對(duì)，B、N原子之間形成配位鍵。(3)AsOeq\o\al(3－,4)中含有的孤電子對(duì)數(shù)是eq\f(1,2)×(5＋3－2×4)＝0，中心原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，所以其空間構(gòu)型是正四面體形，As原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，其雜化方式為sp3。(4)Cl－的電子層數(shù)比F－的多，離子半徑比F－的大，F(xiàn)原子吸引電子的實(shí)力較強(qiáng)，故GaF3為離子晶體，GaCl3為分子晶體。(5)如圖每個(gè)Ga原子與4個(gè)As原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，晶胞中共含4×4＝16個(gè)共價(jià)鍵；A原子距離B原子所在六面體的側(cè)面的最短距離為eq\f(a,4)＝0.25xpm；晶胞中As原子數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，Ga原子數(shù)也為4，該晶胞的密度為eq\f(4×145,NA×x×10－103)g·cm－3＝eq\f(5.8×1032,x3NA)g·cm－3。[答案](1)3d104s24p1(2)小于大于NH3中的N原子具有孤電子對(duì)，BF3中的B原子核外具有空軌道(3)正四面體sp3(4)Cl－的電子層數(shù)比F－的多，離子半徑比F－的大(5)160.25xeq\f(5.8×1032,x3NA)[素養(yǎng)培優(yōu)練]16．氮化碳部分結(jié)構(gòu)如圖所示，其中β-氮化碳的硬度超過(guò)金剛石晶體，成為數(shù)一數(shù)二的超硬新材料。下列有關(guān)氮化碳的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．β-氮化碳屬于共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵比金剛石的更穩(wěn)定B．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿(mǎn)意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C．β-氮化碳的化學(xué)式為C3N4，其中氮顯－3價(jià)，碳顯＋4價(jià)D．該晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相像，都是原子間以非極性鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)D[A項(xiàng)中，N原子半徑小于C原子，鍵長(zhǎng)：C—N鍵<C—C鍵，故C—N鍵比C—C鍵更穩(wěn)定，正確；B項(xiàng)中，晶體中N、C原子間形成單鍵，1個(gè)N原子分別與3個(gè)C原子形成共用電子對(duì)，N原子最外層電子數(shù)為5＋3＝8,1個(gè)C原子分別與4個(gè)N原子形成共用電子對(duì)，C原子最外層電子數(shù)為4＋4＝8，正確；C項(xiàng)中，晶體結(jié)構(gòu)圖中虛線(xiàn)部分是晶體的最小結(jié)構(gòu)單元，正方形頂點(diǎn)的C原子被4個(gè)正方形所共有，邊上的C原子被2個(gè)正方形所共有，故實(shí)際含有的C原子數(shù)為4×eq\f(1,4)＋4×eq\f(1,2)＝3，N原子數(shù)為4，化學(xué)式為C3N4，因?yàn)镹元素的電負(fù)性比C元素的大，故N顯負(fù)價(jià)(－3)，C顯正價(jià)(＋4)，正確；D項(xiàng)中，金剛石晶體中只含C—C非極性鍵，C3N4晶體中只含C—N極性鍵，錯(cuò)誤。]17．甲烷晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()甲烷晶胞A．甲烷晶胞中的球只代表1個(gè)C原子B．晶體中1個(gè)CH4分子四周有12個(gè)緊鄰的CH4分子C．甲烷晶體熔化時(shí)需克服共價(jià)鍵D．1個(gè)CH4晶胞中含有8個(gè)CH4分子B[題圖所示的甲烷晶胞中的球代表的是1個(gè)甲烷分子，并不是1個(gè)C原子，A錯(cuò)誤；由甲烷的一個(gè)晶胞分析可知，與位于晶胞頂點(diǎn)的甲烷分子距離最近且相等的甲烷分子有3個(gè)，而這3個(gè)甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2個(gè)晶胞所共用，故與1個(gè)甲烷分子緊鄰的甲烷分子數(shù)目為3×8×eq\f(1,2)＝12，B正確；甲烷晶體是分子晶體，熔化時(shí)需克服范德華力，C錯(cuò)誤；甲烷晶胞屬于面心立方晶胞，該晶胞中甲烷分子的數(shù)目為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，D錯(cuò)誤。]18．二茂鐵[(C5H5)2Fe]的發(fā)覺(jué)是有機(jī)金屬化合物探討中具有里程碑意義的事務(wù)，開(kāi)拓了有機(jī)金屬化合物探討的新領(lǐng)域。已知二茂鐵的熔點(diǎn)是173℃(在100℃時(shí)起先升華)，沸點(diǎn)是249℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非極性溶劑。下列說(shuō)法不正確的是()A．二茂鐵屬于分子晶體B．在二茂鐵結(jié)構(gòu)中，C5Heq\o\al(－,5)與Fe2＋之間形成的化學(xué)鍵類(lèi)型是離子鍵C．已知：環(huán)戊二烯的結(jié)構(gòu)式為，則其中僅有1個(gè)碳原子實(shí)行sp3雜化D．C5Heq\o\al(－,5)中肯定含有π鍵B[二茂鐵的熔、沸點(diǎn)較低，屬于分子晶體，故A正確；碳原子含有孤電子對(duì)，鐵原子含有空軌道，兩者形成配位鍵，故B錯(cuò)誤；l號(hào)碳原子形成4個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，實(shí)行sp3雜化，2、3、4、5號(hào)碳原子形成3個(gè)σ鍵，無(wú)孤電子對(duì)，實(shí)行sp2雜化，因此僅有1個(gè)碳原子實(shí)行sp3雜化，故C正確；C5Heq\o\al(－,5)中存在不飽和碳碳鍵，則肯定存在π鍵，故D正確。]19．視察下列模型并結(jié)合有關(guān)信息，推斷下列說(shuō)法不正確的是()晶體硼(其每個(gè)結(jié)構(gòu)單元中有12個(gè)B原子)NaClS8HCN結(jié)構(gòu)模型示意圖備注熔點(diǎn)2573K－易溶于CS2－A．晶體硼屬于原子晶體，結(jié)構(gòu)單元中含有30個(gè)B—B鍵，含20個(gè)正三角形B．NaCl晶體中每個(gè)Na＋四周距離最近且相等的Na＋有6個(gè)C．S8分子中的共價(jià)鍵為非極性鍵D．HCN分子中含有2個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵B[晶體硼是由非金屬原子通過(guò)共價(jià)鍵形成的，且其熔點(diǎn)高，應(yīng)屬于原子晶體，每個(gè)硼原子與其他硼原子間形成5個(gè)共價(jià)鍵，則該結(jié)構(gòu)單元中含B—B鍵的個(gè)數(shù)為eq\f(5×12,2)＝30，每個(gè)正三角形平均占有硼原子的個(gè)數(shù)為3×eq\f(1,5)＝eq\f(3,5)，故結(jié)構(gòu)單元中含正三角形個(gè)數(shù)為12÷eq\f(3,5)＝20，A項(xiàng)正確；NaCl晶體中每個(gè)Na＋四周距離最近且相等的Na＋有12個(gè)，B項(xiàng)不正確；S8分子中同種原子間形成非極性鍵，C項(xiàng)正確；HCN的結(jié)構(gòu)式為CHN，故其分子中含有2個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵，D項(xiàng)正確。]20．碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是C60、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖：回答下列問(wèn)題：(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們互為_(kāi)_______。(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為_(kāi)_______、________。(3)C60屬于________晶體，石墨屬于________晶體。(4)石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長(zhǎng)為142pm，而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其緣由是金剛石中只存在C—C間的________（填“σ”或“π”，下同）鍵，而石墨層內(nèi)的C—C間不僅存在________鍵，還有________鍵。(5)金剛石晶胞含有________