2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第三章 晶体结构与性质 阶段重点突破练(三)（含答案）
文档属性
| 名称 | 2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第三章 晶体结构与性质 阶段重点突破练(三)（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 562.8KB | ||
| 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 19:32:05 | ||
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文档简介
阶段重点突破练(三)
一、分子晶体、共价晶体的微粒分析
1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮
⑥硫黄和碘
A．①②③ B．④⑤⑥
C．③④⑥ D．①③⑤
2．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C—O的键能比Si—O的键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
3．(2022·沈阳高二检测)下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是( )
A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C的键能大于Si—Si的键能
B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构
C．稀有气体的晶体属于共价晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力
D．空间结构为正四面体的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，可能为60°
二、分子晶体、共价晶体的结构分析及应用
4.如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法正确的是( )
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是共价晶体
D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
5．如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是( )
A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力
B．沸点：金刚石>干冰>冰
C．冰晶体中的氧原子和金刚石晶体中的碳原子均可形成四面体结构
D．干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有10个
6．P元素有白磷、红磷、黑磷三种常见的单质。黑磷是一种黑色有金属光泽的晶体，是一种比石墨烯更优秀的新型材料。白磷、红磷都是分子晶体，黑磷晶体具有与石墨类似的层状结构，如图所示。下列有关黑磷晶体的说法正确的是( )
A．黑磷晶体中磷原子的杂化方式为sp2杂化
B．黑磷晶体中层与层之间的作用力是分子间作用力
C．黑磷晶体的每一层中磷原子都在同一平面上
D．P元素三种常见的单质中，白磷的熔、沸点最高
三、分子晶体、共价晶体的性质分析及应用
7．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中最硬的共价晶体。下列有关叙述错误的是( )
A．WX4是沼气的主要成分
B．固态X2Y是分子晶体
C．ZW是共价晶体
D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”
8．在20世纪90年代末期，科学家发现并证明碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家庭。下列有关说法错误的是( )
A．金刚石、C60、C70、管状碳和洋葱状碳都不能与H2发生加成反应
B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，则石墨比金刚石稳定
C．C60晶胞结构如图所示，每个C60分子周围与它最近且等距离的C60分子有12个
D．熔点：C60＜C70＜C90＜金刚石
9．(1)锗、砷、硒、溴的第一电离能由大到小的顺序为________________(用元素符号表示)；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂，其熔点为－49.5 ℃，沸点为83.1 ℃，则其晶体类型为__________，中心原子的杂化类型为________。
(2)在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成三维骨架结构。氮原子的杂化轨道类型为________。这种高聚氮N—N 的键能为160 kJ·mol－1，而N2的键能为942 kJ·mol－1，其可能潜在的应用是__________________。
(3)白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图。已知晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中含有的P原子的个数为________，该晶体的密度为________ g·cm－3(用含NA、a的式子表示)。
10．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为________；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为______；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为______________________。
(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与______个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为______________。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为____________cm(用代数式表示即可)。
11．回答下列问题：
(1)CO2由固态变为气态需克服的微粒间作用力是______________。
(2)熔点：金刚石________(填“＞”或“＜”，下同)晶体硅；沸点：CH4________SiH4。
(3)下列有关元素锗及其化合物的叙述正确的是________(填字母)。
A．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
B．四氯化锗与四氯化碳分子都是正四面体结构
C．常温下，二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物
D．锗和碳都存在具有共价晶体结构的单质
(4)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(结构如图所示，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有________个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是______________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________。
(6)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由________个硼原子构成，其中B—B的键角为________，共含有________个B—B。
12．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数依次增大。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且第一电离能I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2具有相同的原子数和价
电子数。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：
(1)基态Z原子的核外电子排布式为______________________________________________
________________。
(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因是_________________________、
________________________________________________________________________。
(3)化合物甲由T、X两种元素组成，其晶胞如图所示，则甲的化学式为________。
(4)化合物乙的结构如图所示，乙由E、Q两种元素组成，硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为________，其硬度超过金刚石的原因是____________________________
________________________________________________________________________。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为________。
阶段重点突破练(三)
1．C 2.C
3．C [金刚石、晶体硅都属于共价晶体，键能大小决定晶体的熔、沸点高低，因为C—C的键能大于Si—Si的键能，故金刚石的熔、沸点高于晶体硅，A正确；二氧化硅晶体属于共价晶体，含有硅氧四面体的空间网状结构，不存在SiO2分子，只有硅、氧原子最简比，即化学式为SiO2，B正确；稀有气体的晶体属于分子晶体，组成微粒是分子，存在分子间作用力，C错误；空间结构为正四面体的分子中，化学键的键角可能为60°，如白磷等，D正确。]
4．A [每个晶胞中有4个碘分子，B项错误；碘晶体是分子晶体，C项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子之间，D项错误。]
5．C [冰晶体中还存在H—O共价键，故A错误；金刚石晶体是共价晶体，冰、干冰晶体都是分子晶体，所以金刚石的沸点最高，由于冰中存在氢键，故其沸点比干冰高，故B错误；根据冰晶体和金刚石晶体的结构可知，冰晶体中1个O原子与邻近的4个O原子可形成四面体结构，金刚石晶体中1个C原子与邻近的4个C原子可形成正四面体结构，故C正确；干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个，故D错误。]
6．B 7.D
8．A [C60的结构中存在碳碳双键，可与H2发生加成反应，A错误；石墨转化为金刚石为吸热反应，则石墨能量低，金刚石能量高，能量越高，越不稳定，所以石墨比金刚石稳定，B正确；以晶胞顶点上的C60分子为例，与之距离最近的C60分子有12个，C正确；C60、C70、C90为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，金刚石为共价晶体，在这四种物质中熔点最高，所以熔点：C60＜C70＜C90＜金刚石，D正确。]
9．(1)Br>As>Se>Ge 分子晶体 sp3 (2)sp3 制炸药(或高能燃料) (3)16
解析 (3)根据均摊法，P原子的个数为×4＝16；晶胞的摩尔质量是16×31 g·mol－1＝496 g·mol－1，1个晶胞的体积是a3 cm3，ρ＝ ＝ g·cm－3。
10．(1)共价晶体 12
g·cm－3
(2)4 正四面体形 ×
解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子连接4个碳原子，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10－10 cm，体积V＝(a×10－10 cm)3，ρ＝＝ g·cm－3。
(2)根据物质的晶胞结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形。在该硅晶体的晶胞中含有Si原子的数目是8×＋6×＋4＝8，则1个晶胞的体积为 cm3＝ cm3，晶胞的边长为
cm，在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即 ×
cm。
11．(1)分子间作用力(或范德华力) (2)＞ ＜ (3)BD (4)8 碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) (5)6 (6)12 60° 30
解析 (3)锗与碳同主族，其中锗位于第四周期，故锗的第一电离能、电负性均小于碳；GeCl4与CCl4的结构相似，因中心原子价电子全部成键且价层电子对数为4，故为正四面体；常温下，GeO2为固体；晶体锗、金刚石均为共价晶体。(6)20个正三角形，共60个硼原子，每个硼原子为5个正三角形共有，故硼原子个数为60×＝12，B—B的个数为20×3×＝30。
12．(1)1s22s22p63s23p63d84s2 (2)这两种氢化物均为极性分子 分子之间能形成氢键 (3)KO2 (4)①共价晶体 C—N的键长小于C—C的键长，C—N的键能大于C—C的键能 ②sp3
一、分子晶体、共价晶体的微粒分析
1．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮
⑥硫黄和碘
A．①②③ B．④⑤⑥
C．③④⑥ D．①③⑤
2．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是( )
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C—O的键能比Si—O的键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
3．(2022·沈阳高二检测)下列叙述中，结论(事实)和对应的解释(事实)均不正确的是( )
A．金刚石的熔、沸点高于晶体硅，因为C—C的键能大于Si—Si的键能
B．二氧化硅晶体中不存在SiO2分子，因为它含有硅氧四面体的空间网状结构
C．稀有气体的晶体属于共价晶体，因为其组成微粒是原子，不存在分子间作用力
D．空间结构为正四面体的分子中，化学键的键角不一定是109°28′，可能为60°
二、分子晶体、共价晶体的结构分析及应用
4.如图为碘晶体晶胞结构。下列有关说法正确的是( )
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是共价晶体
D．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
5．如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是( )
A．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力
B．沸点：金刚石>干冰>冰
C．冰晶体中的氧原子和金刚石晶体中的碳原子均可形成四面体结构
D．干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有10个
6．P元素有白磷、红磷、黑磷三种常见的单质。黑磷是一种黑色有金属光泽的晶体，是一种比石墨烯更优秀的新型材料。白磷、红磷都是分子晶体，黑磷晶体具有与石墨类似的层状结构，如图所示。下列有关黑磷晶体的说法正确的是( )
A．黑磷晶体中磷原子的杂化方式为sp2杂化
B．黑磷晶体中层与层之间的作用力是分子间作用力
C．黑磷晶体的每一层中磷原子都在同一平面上
D．P元素三种常见的单质中，白磷的熔、沸点最高
三、分子晶体、共价晶体的性质分析及应用
7．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中最硬的共价晶体。下列有关叙述错误的是( )
A．WX4是沼气的主要成分
B．固态X2Y是分子晶体
C．ZW是共价晶体
D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”
8．在20世纪90年代末期，科学家发现并证明碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家庭。下列有关说法错误的是( )
A．金刚石、C60、C70、管状碳和洋葱状碳都不能与H2发生加成反应
B．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＞0，则石墨比金刚石稳定
C．C60晶胞结构如图所示，每个C60分子周围与它最近且等距离的C60分子有12个
D．熔点：C60＜C70＜C90＜金刚石
9．(1)锗、砷、硒、溴的第一电离能由大到小的顺序为________________(用元素符号表示)；其中锗的化合物四氯化锗可用作光导纤维掺杂剂，其熔点为－49.5 ℃，沸点为83.1 ℃，则其晶体类型为__________，中心原子的杂化类型为________。
(2)在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成三维骨架结构。氮原子的杂化轨道类型为________。这种高聚氮N—N 的键能为160 kJ·mol－1，而N2的键能为942 kJ·mol－1，其可能潜在的应用是__________________。
(3)白磷(P4)的晶体属于分子晶体，其晶胞结构如图。已知晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中含有的P原子的个数为________，该晶体的密度为________ g·cm－3(用含NA、a的式子表示)。
10．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为________；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为______；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为______________________。
(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与______个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为______________。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为____________cm(用代数式表示即可)。
11．回答下列问题：
(1)CO2由固态变为气态需克服的微粒间作用力是______________。
(2)熔点：金刚石________(填“＞”或“＜”，下同)晶体硅；沸点：CH4________SiH4。
(3)下列有关元素锗及其化合物的叙述正确的是________(填字母)。
A．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
B．四氯化锗与四氯化碳分子都是正四面体结构
C．常温下，二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物
D．锗和碳都存在具有共价晶体结构的单质
(4)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(结构如图所示，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。每个冰晶胞平均占有________个水分子。冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是______________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子，二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________。
(6)已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有1个B原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由________个硼原子构成，其中B—B的键角为________，共含有________个B—B。
12．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数依次增大。E、Q、T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级，且第一电离能I1(E)＜I1(T)＜I1(Q)，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且QT与ET2具有相同的原子数和价
电子数。X为周期表前四周期中电负性最小的元素，Z的原子序数为28。请回答下列问题(答题时如需表示具体元素，请用相应的元素符号)：
(1)基态Z原子的核外电子排布式为______________________________________________
________________。
(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物，其主要原因是_________________________、
________________________________________________________________________。
(3)化合物甲由T、X两种元素组成，其晶胞如图所示，则甲的化学式为________。
(4)化合物乙的结构如图所示，乙由E、Q两种元素组成，硬度超过金刚石。
①乙的晶体类型为________，其硬度超过金刚石的原因是____________________________
________________________________________________________________________。
②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为________。
阶段重点突破练(三)
1．C 2.C
3．C [金刚石、晶体硅都属于共价晶体，键能大小决定晶体的熔、沸点高低，因为C—C的键能大于Si—Si的键能，故金刚石的熔、沸点高于晶体硅，A正确；二氧化硅晶体属于共价晶体，含有硅氧四面体的空间网状结构，不存在SiO2分子，只有硅、氧原子最简比，即化学式为SiO2，B正确；稀有气体的晶体属于分子晶体，组成微粒是分子，存在分子间作用力，C错误；空间结构为正四面体的分子中，化学键的键角可能为60°，如白磷等，D正确。]
4．A [每个晶胞中有4个碘分子，B项错误；碘晶体是分子晶体，C项错误；碘原子间只存在非极性共价键，范德华力存在于分子之间，D项错误。]
5．C [冰晶体中还存在H—O共价键，故A错误；金刚石晶体是共价晶体，冰、干冰晶体都是分子晶体，所以金刚石的沸点最高，由于冰中存在氢键，故其沸点比干冰高，故B错误；根据冰晶体和金刚石晶体的结构可知，冰晶体中1个O原子与邻近的4个O原子可形成四面体结构，金刚石晶体中1个C原子与邻近的4个C原子可形成正四面体结构，故C正确；干冰晶体中每个CO2周围距离相等且最近的CO2有12个，故D错误。]
6．B 7.D
8．A [C60的结构中存在碳碳双键，可与H2发生加成反应，A错误；石墨转化为金刚石为吸热反应，则石墨能量低，金刚石能量高，能量越高，越不稳定，所以石墨比金刚石稳定，B正确；以晶胞顶点上的C60分子为例，与之距离最近的C60分子有12个，C正确；C60、C70、C90为分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，金刚石为共价晶体，在这四种物质中熔点最高，所以熔点：C60＜C70＜C90＜金刚石，D正确。]
9．(1)Br>As>Se>Ge 分子晶体 sp3 (2)sp3 制炸药(或高能燃料) (3)16
解析 (3)根据均摊法，P原子的个数为×4＝16；晶胞的摩尔质量是16×31 g·mol－1＝496 g·mol－1，1个晶胞的体积是a3 cm3，ρ＝ ＝ g·cm－3。
10．(1)共价晶体 12
g·cm－3
(2)4 正四面体形 ×
解析 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子连接4个碳原子，所以每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10－10 cm，体积V＝(a×10－10 cm)3，ρ＝＝ g·cm－3。
(2)根据物质的晶胞结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形。在该硅晶体的晶胞中含有Si原子的数目是8×＋6×＋4＝8，则1个晶胞的体积为 cm3＝ cm3，晶胞的边长为
cm，在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即 ×
cm。
11．(1)分子间作用力(或范德华力) (2)＞ ＜ (3)BD (4)8 碳原子与氧原子都为sp3杂化，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性(每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键) (5)6 (6)12 60° 30
解析 (3)锗与碳同主族，其中锗位于第四周期，故锗的第一电离能、电负性均小于碳；GeCl4与CCl4的结构相似，因中心原子价电子全部成键且价层电子对数为4，故为正四面体；常温下，GeO2为固体；晶体锗、金刚石均为共价晶体。(6)20个正三角形，共60个硼原子，每个硼原子为5个正三角形共有，故硼原子个数为60×＝12，B—B的个数为20×3×＝30。
12．(1)1s22s22p63s23p63d84s2 (2)这两种氢化物均为极性分子 分子之间能形成氢键 (3)KO2 (4)①共价晶体 C—N的键长小于C—C的键长，C—N的键能大于C—C的键能 ②sp3