2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第三章第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 课时练（含答案）
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| 名称 | 2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第三章第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 课时练（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 745.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-29 18:30:38 | ||
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文档简介
第2课时 共价晶体
题组一 共价晶体及其性质
1．(2022·北京房山区高二期中)下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
2.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③
C．④ D．②
3．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。下列推断可能正确的是( )
A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同
B．Si3N4晶体是空间网状结构
C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅
D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂
4．根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是( )
A．熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点为3 500 ℃，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，固态或液态时不导电
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键长更短
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．氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，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AlON可得到Al
C．AlON中N元素的化合价为－1价
D．AlON和SiO2的晶体类型相同
题组二 共价晶体的晶体结构
7.二氧化硅晶体是空间网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是( )
A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连
B．晶体中硅、氧原子个数比为1∶2
C．晶体中最小环上的原子数为8
D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构
8.如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为( )
A．AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
9．下列说法正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成
B．AlCl3晶体属于共价晶体
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体
10．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晶体的说法不正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，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．该晶体与金刚石相似，碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶2
D．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
11．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三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，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
12．由一种原子直接构成的物质，不可能( )
A．硬度很大 B．常温下为气态
C．属于共价晶体 D．属于非电解质
13．硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p-n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法正确的是( )
A．1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA
B．若在Si晶体中掺入P元素，可得n型半导体
C．p-n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电
D．光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能
14．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题：
(1)下列说法不正确的是________(填字母)。
A．砷化镓是分子晶体
B．电负性：As＞Ga
C．第一电离能：As＞Ga
D．砷化镓晶体中含有非极性键
(2)Ga的核外电子排布式为_______________________________________________________。
(3)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃下反应制得，(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为______________，(CH3)3Ga分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子。AsH3分子空间结构为______________，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是__________________(用氢化物分子式表示)。
(4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为________，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为____________________。
15．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。
(1)氮化硅晶体属于________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________________________________________________________________________。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、____________个硼原子，立方氮化硼的密度是____________ g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。
第2课时 共价晶体
1．A 2.B 3.B
4．B [共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强的应该是金属晶体，A不正确；无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，B正确；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电，不符合共价晶体的性质，C不正确；熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，D不正确。]
5．B [碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬，说明该化合物为共价晶体，为空间三维骨架结构，A错误；由于原子半径：N6．B
7．C [由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12；晶体中每个硅原子有四对共用电子对，每个氧原子有两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构。]
8．C [由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B，每个B原子形成2个B—A，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式可能是AB2。]
9．A [金刚石是共价晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子，A正确；AlCl3的熔、沸点较低，其晶体属于分子晶体，B错误；1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O，而1个氧原子能形成2个Si—O,1 mol SiO2晶体有1 mol硅原子和2 mol氧原子，含有Si—O的物质的量为4 mol，C错误。]
10．C [C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，则该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石更牢固，A正确；C的最外层有4个电子，因此一个碳原子连接4个N原子，N的最外层有5个电子，因此一个N原子连接3个C原子，B正确；根据以上分析可知该晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶4，C错误；构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构，D正确。]
11．A [与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的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：
]
12．D 13.B
14．(1)AD (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) (3)sp2 非极性 三角锥形 NH3＞AsH3＞PH3 (4)4 正四面体形
解析 (1)由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于共价晶体，A错误；同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，As和Ga处于同一周期，而处于第ⅤA族的As的4p轨道处于半充满的稳定结构，故电负性：As＞Ga，第一电离能：As＞Ga，B、C正确；Ga原子与As原子形成极性键，D错误。(2)Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布式为4s24p1，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(3)Ga的价层电子对数为3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化方式为sp2，(CH3)3Ga分子为平面正三角形结构，所以该分子为非极性分子。AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价层电子对数为4，孤电子对数为1，所以该分子空间结构为三角锥形。由于NH3分子间存在氢键，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3。(4)根据“均摊法”：白球个数为6×＋8×＝4。由与同一个镓原子相连的砷原子有4个可知，镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为正四面体形。
15．(1)共价 (2)Si3N4
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
(4)4 4
解析 (2)氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。(4)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×＋6×＋4＝8，则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是ρ＝＝ g·cm－3。
题组一 共价晶体及其性质
1．(2022·北京房山区高二期中)下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是( )
A.4.03米大口径碳化硅反射镜 B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服 C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D.“玉兔二号”钛合金筛网轮
2.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是( )
①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃ ④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③
C．④ D．②
3．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。下列推断可能正确的是( )
A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同
B．Si3N4晶体是空间网状结构
C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅
D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂
4．根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是( )
A．熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点为3 500 ℃，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，固态或液态时不导电
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键长更短
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．氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，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AlON可得到Al
C．AlON中N元素的化合价为－1价
D．AlON和SiO2的晶体类型相同
题组二 共价晶体的晶体结构
7.二氧化硅晶体是空间网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是( )
A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连
B．晶体中硅、氧原子个数比为1∶2
C．晶体中最小环上的原子数为8
D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构
8.如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为( )
A．AB B．A5B4
C．AB2 D．A2B5
9．下列说法正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成
B．AlCl3晶体属于共价晶体
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体
10．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晶体的说法不正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，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．该晶体与金刚石相似，碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶2
D．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
11．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三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，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
12．由一种原子直接构成的物质，不可能( )
A．硬度很大 B．常温下为气态
C．属于共价晶体 D．属于非电解质
13．硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p-n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法正确的是( )
A．1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA
B．若在Si晶体中掺入P元素，可得n型半导体
C．p-n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电
D．光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能
14．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题：
(1)下列说法不正确的是________(填字母)。
A．砷化镓是分子晶体
B．电负性：As＞Ga
C．第一电离能：As＞Ga
D．砷化镓晶体中含有非极性键
(2)Ga的核外电子排布式为_______________________________________________________。
(3)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃下反应制得，(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为______________，(CH3)3Ga分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子。AsH3分子空间结构为______________，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是__________________(用氢化物分子式表示)。
(4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为________，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为____________________。
15．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。
(1)氮化硅晶体属于________晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________________________________________________________________________。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、____________个硼原子，立方氮化硼的密度是____________ g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。
第2课时 共价晶体
1．A 2.B 3.B
4．B [共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强的应该是金属晶体，A不正确；无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，B正确；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电，不符合共价晶体的性质，C不正确；熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，D不正确。]
5．B [碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬，说明该化合物为共价晶体，为空间三维骨架结构，A错误；由于原子半径：N
7．C [由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12；晶体中每个硅原子有四对共用电子对，每个氧原子有两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构。]
8．C [由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B，每个B原子形成2个B—A，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式可能是AB2。]
9．A [金刚石是共价晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子，A正确；AlCl3的熔、沸点较低，其晶体属于分子晶体，B错误；1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O，而1个氧原子能形成2个Si—O,1 mol SiO2晶体有1 mol硅原子和2 mol氧原子，含有Si—O的物质的量为4 mol，C错误。]
10．C [C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，则该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石更牢固，A正确；C的最外层有4个电子，因此一个碳原子连接4个N原子，N的最外层有5个电子，因此一个N原子连接3个C原子，B正确；根据以上分析可知该晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1∶4，C错误；构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构，D正确。]
11．A [与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的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：
]
12．D 13.B
14．(1)AD (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) (3)sp2 非极性 三角锥形 NH3＞AsH3＞PH3 (4)4 正四面体形
解析 (1)由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于共价晶体，A错误；同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，As和Ga处于同一周期，而处于第ⅤA族的As的4p轨道处于半充满的稳定结构，故电负性：As＞Ga，第一电离能：As＞Ga，B、C正确；Ga原子与As原子形成极性键，D错误。(2)Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布式为4s24p1，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(3)Ga的价层电子对数为3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化方式为sp2，(CH3)3Ga分子为平面正三角形结构，所以该分子为非极性分子。AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价层电子对数为4，孤电子对数为1，所以该分子空间结构为三角锥形。由于NH3分子间存在氢键，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3。(4)根据“均摊法”：白球个数为6×＋8×＝4。由与同一个镓原子相连的砷原子有4个可知，镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为正四面体形。
15．(1)共价 (2)Si3N4
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
(4)4 4
解析 (2)氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。(4)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×＋6×＋4＝8，则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是ρ＝＝ g·cm－3。