3.2分子晶体与共价晶体
一、单选题(本大题共14小题)
1. 下列关于晶体的说法正确的组合是( )
分子晶体中都存在共价键
在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
金刚石、、、、、晶体的熔点依次降低
离子晶体中只有离子键没有共价键,分子晶体中肯定没有离子键
硬度由大到小顺序:
晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
分子晶体中分子间作用力越大,分子越稳定
A. B. C. D.
2. 将与过量的液氨反应可生成化合物。将该化合物在无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅固体,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. 、的晶体类型相同 B. 晶体是立体网状结构
C. 共价晶体的熔点比的低 D. 晶体在熔化过程中化学键断裂
3. 下列说法正确的有几个
石英和金刚石都是原子晶体,都属于共价化合物
在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子
金刚石、、、晶体的熔点依次降低
和均含有共价键,但都属于离子晶体
氯化钠晶体不导电,是因为无阴阳离子
晶体中每个硅原子与个氧原子成键,每个氧原子与个硅原子成键
分子晶体:共价键键能越大,熔沸点越高;原子晶体:共价键键能越大,熔沸点也越高
氯化氢溶于水时共价键被破坏,属于物理变化
元素的金属性越强,则其构成金属单质的金属键也越强
A. B. C. D.
4. 下列各组物质中,化学键类型与晶体类型均相同的是( )
A. 、 B. 、
C. 、 D. 、
5. 我国实验室成功地在高压下将转化为具有类似结构的晶体,下列关于的共价晶体的说法正确的是( )
A. 的共价晶体和分子晶体互为同素异形体
B. 在的共价晶体中,每个原子周围结合个原子,每个原子与个碳原子结合
C. 的共价晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D. 在一定条件下,的共价晶体转化为分子晶体是物理变化
6. 金刚石的熔点为,晶体硅的熔点为,足球烯分子式为的熔点为,、、的大小关系是 ( )
A. B. C. D.
7. 金刚石具有硬度大、熔点高等特点,大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示,下列判断正确的是 ( )
A. 金刚石中键的键角均为,所以金刚石和的晶体类型相同
B. 金刚石的熔点高与键的键能无关
C. 金刚石中碳原子个数与键键数之比为
D. 金刚石的熔点高,所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
8. 砷的化合物丰富多彩,砷的一种氧化物的分子结构如图所示。是人工合成的新型材料,其晶体结构与金刚石相似。下列说法错误的是( )
A. 砷位于金属元素与非金属元素分界线附近,可作半导体材料
B. 图中砷的氧化物的分子式为
C. 熔点:砷的氧化物
D. 溴化氢稳定性比砷化氢稳定性强
9. 已知某些化学键的键能如表所示。下列说法错误的是 ( )
化学键
键能
A. 键的键能大于键的键能
B. 的稳定性比的稳定性高
C. 的熔点比的熔点低
D. 断开中的化学键所吸收的能量为
10. 磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元,其中每个原子最外层均满足电子稳定结构。下列有关说法正确的是( )
A. 磷化硼的化学式为,其晶体属于分子晶体
B. 磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电
C. 磷化硼晶体中每个原子均参与形成个共价键
D. 磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
11. 图分别代表、金刚石、干冰、石墨结构的一部分.下列说法正确的是( )
A. 如图,晶体只有在熔融状态下离子键被完全破坏,才能形成自由移动的离子
B. 如图,金刚石中存在的化学键只有共价键,不能导电
C. 如图,干冰中的化学键只需吸收很少的热量就可以破坏,所以干冰容易升华
D. 如图,石墨中碳原子的最外层电子都参与了共价键的形成,故熔点很高、硬度很大
12. 氮化硼是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂主要成分为起始物,经过一系列反应可以得到和,如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 是分子晶体,其熔沸点低于,制备的是离子晶体,其熔沸点高于
B. 六方相氮化硼结构与石墨相似,则六方相氮化硼也导电
C. 立方相氮化硼结构与金刚石相似,立方相氮化硼晶体中含有配位键的数目为
D. 由可制备晶体硼,晶体硼的熔点,沸点,硬度大,属于混合晶体
13. 国外有人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,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、氮原子构成网状结构的晶体
B. 碳氮键比金刚石中的碳碳键更长
C. 氮原子最外层电子数比碳原子最外层电子数多
D. 碳、氮的单质化学性质均不活泼
14. 如图所示是元素周期表的一部分,、、、为四种短周期元素。下列说法正确的是( )
A. 四种元素中没有金属元素
B. 由、和氢三种元素形成的化合物中只有共价键
C. 若和的最高价氧化物的水化物能相互反应,则的氢化物沸点可能高于的氢化物的沸点
D. 若这四种元素的原子最外层电子数之和为,则物质、、均有熔点高、硬度大的性质
二、填空题(本大题共3小题)
15. 现有两组物质的熔点数据如表所示:
组 组
金刚石: :
晶体硅: :
晶体硼: :
二氧化硅: :
根据表中数据回答下列问题。
组物质属于_________晶体,其熔化时克服的微粒间的作用力是________________。
组物质中熔点反常是由于_______________。
组晶体不可能具有的性质是__________________填序号。
硬度小 水溶液能导电 固体能导电 液体状态能导电
16. 太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。单晶硅的晶体类型为 。是生产高纯硅的前驱体,其中采取的杂化类型为 。可发生水解反应,机理如下:
含、、轨道的杂化类型有:、、,中间体中采取的杂化类型为 填标号。
分子中存在 个键和 个键。
17. 如图所示,甲、乙、丙分别表示、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。
请回答下列问题:
的熔点为,从晶体类型来看,属 晶体。
二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为,实际上一个二氧化碳晶胞中含有 个二氧化碳分子,二氧化碳分子中键与键的个数比为 。
碘晶体属于 晶体。
碘晶体熔化过程中克服的作用力为 。
假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为、、,阿伏加德罗常数的值为,则碘晶体的密度为 。
三、推断题(本大题共1小题)
18. 已知、、、、、都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数。其中原子核外有三个未成对电子;化合物为离子晶体,原子核外的层中只有两对成对电子;元素是地壳中含量最高的金属元素;单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的;原子最外层电子数与的相同,其余各层均充满电子。请根据以上信息,回答下列问题注:、、、、、用所对应的元素符号表示:
、、、的第一电离能由小到大的顺序为________用元素符号表示。
的氯化物的熔点比的熔点________填“高”或“低”,理由是___________。
的外围电子排布式是________,它位于周期表的_______区。
、形成某种化合物的晶胞结构如图所示其中显价,则其化学式为________每个球均表示个原子。
、形成的化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,则其化学式为________,其晶体中所含的化学键类型为________。
答案和解析
1.【答案】
【解答】
分子晶体中不一定都存在共价键,如单原子分子形成的分子晶体,故错误;
在晶体中有阳离子不一定有阴离子,如金属晶体中只有金属阳离子没有阴离子,是自由电子带负电荷,故错误;
金刚石、是共价晶体,根据原子半径越小,晶体熔沸点越高分析,金刚石的熔点高于碳化硅,是离子晶体,熔点比共价晶体的低,、为分子晶体,但水分子之间存在氢键,熔点比硫化氢的高,所以晶体的熔点依次降低正确,故正确;
离子晶体中有离子键可能有共价键,如氢氧化钠中,分子晶体中肯定没有离子键,故错误;
、、、的离子半径逐渐增大,所以晶格能由大到小顺序:,硬度由大到小顺序:,故正确;
晶体中每个硅原子与个氧原子以共价键相结合,每个氧原子与个硅原子以共价键相结合,故错误;
共价键键能越大,分子越稳定,与分子间作用力大小无关,故错误。
2.【答案】
【解答】
A.四氯化硅为分子晶体,氮化硅为共价晶体,故A错误;
B.氮化硅固体,氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料,故结构为立体网状结构,故B正确;
C.因这两种晶体均为共价晶体,决定熔点的是共价键强弱,因碳原子半径小于硅原子,故前者共价键短,则熔点高,故C错误;
D.四氯化硅晶体是分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,故D错误。
3.【答案】
【解答】
石英通过硅原子与氧原子形成共价键,金刚石通过碳原子之间形成共价键,二者都属于原子晶体,石英属于共价化合物,但金刚石为单质,不属于共价化合物,故错误;
根据离子晶体的概念可知,晶体中只要有阴离子,必定是离子晶体,所以一定有阳离子,故正确;
金刚石、属于原子晶体,键长,故金刚石中化学键键能更大,其熔点更高,、属于分子晶体,分子之间存在氢键,熔点较高。一般来说原子晶体的熔点大于分子晶体,则金刚石、、、的熔点依次降低,故正确;
氯化镁中只含有离子键,无共价键,故错误;
氯化钠晶体不导电,是因为氯化钠中没有自由移动的离子,氯化钠固体中存在钠离子和氯离子,故错误;
在的晶体中、以单键相结合,因此每个硅原子与个氧原子成键,每个氧原子与个硅原子成键,故错误;
分子晶体的溶沸点只与分子间作用力和氢键有关,一般来说,分子间作用力大的溶沸点高。而共价键的键能大小与分子的稳定性有关,故错误;
氯化氢溶于水,氯原子和氢原子之间的共价键被破坏,电离成离子,但无新物质生成,属于物理变化,故正确;
金属性强的元素,原子核对外层电子吸引力弱,外层电子更活跃,容易脱离原子,从而发生化学反应;金属键就是金属离子和自由电子的相互作用,故错误。
综上,正确的有个。
4.【答案】
【解析】A.都为离子晶体,但中含有离子键和共价键、氯化钠中只含离子键,二者所含化学键类型不相同,故A错误;
B.二者都只含极性键,但是前者为原子晶体、后者为分子晶体,晶体类型不同,故B错误;
C.二者都含有离子键和极性键,且都属于离子晶体,所以化学键类型和晶体类型完全相同,故C正确;
D.中含有极性键和非极性键,属于分子晶体,过氧化钠中含有离子键和非极性键,属于离子晶体,所以所含化学键不相同,晶体类型不同,故D错误。
5.【答案】
【解答】
A.同素异形体的研究对象为单质,为化合物,故A错误;
B.共价晶体的结构与类似,每个碳原子与个氧原子通过对共用电子结合,每个氧原子与个碳原子通过对共用电子结合,故B正确;
C.共价晶体与分子晶体结构不同,二者是不同的物质,物理性质不同,如共价晶体硬度很大,分子晶体硬度较小,故C错误;
D.共价晶体转化为分子晶体,结构已发生改变,且二者的性质也有较大差异,故二者是不同的物质,所以二者间的转化是化学变化,故D错误。
6.【答案】
【解析】金刚石和晶体硅均为共价晶体,二者晶体结构相似,由于碳原子的半径小于硅原子的半径,所以碳碳键的键能高于硅硅键的键能,则金刚石的熔点高于晶体硅的;足球烯分子式为为分子晶体,熔化时只需要克服分子间作用力,故熔点低。综上所述,三者熔点:金刚石晶体硅足球烯,项符合题意。
7.【答案】
【解答】
A.金刚石是共价晶体,是分子晶体,二者的晶体类型不同,故A错误;
B.金刚石熔化过程中键断裂,因为键的键能大,断裂时需要的能量多,金刚石的熔点很高,故B错误;
C.金刚石中每个都参与了个键的形成,而每个键为两个原子所共用,碳原子个数与键个数之比为,故C正确;
D.金刚石的熔点高,但在打孔过程中会产生很高的温度,如不浇水冷却钻头,会导致钻头熔化,故D错误。
8.【答案】
【解析】A.位于元素周期表中金属元素与非金属元素分界线附近的元素通常既具有金属性又具有非金属性,可作半导体材料,A正确;
B.能形成个共价键,能形成个共价键,故图中砷的氧化物的分子式为,B错误;
C.的晶体结构与金刚石相似,是原子晶体,是分子晶体,原子晶体熔化时破坏共价键,分子晶体熔化时破坏分子间作用力,共价键的强度强于分子间作用力,故G的熔点大于砷的氧化物,C正确;
D.砷和溴位于同一周期,溴的非金属性强于砷,故溴化氢的稳定性比砷化氢的稳定性强,D正确。
9.【答案】
【解析】原子的半径比原子的小,故C键的键长小于键的键长,因此键的键能大于键的键能,项正确;
键的键能比键的大,故HC的稳定性比的稳定性高,项正确;
是分子晶体,其熔点比共价晶体的熔点低,项正确;
个中含个键,故断开中的化学键所吸收的能量为,项错误。
10.【答案】
【解答】
A.由磷化硼的晶胞结构可知,位于顶角和面心,数目为,位于晶胞内,数目为,故磷化硼的化学式为,磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,所以磷化硼晶体属于原子晶体,A错误;
B.磷化硼属于共价化合物,熔融状态下不能导电,B错误;
C.由磷化硼中每个原子均满足电子稳定结构可知,磷化硼晶体中每个原子均参与形成个化学键,C正确;
D.磷化硼晶体为原子晶体,熔化时需克服共价键,D错误。
故选C。
11.【答案】
【解答】
A.氯化钠为离子晶体,熔融状态下离子键被削弱,而不是离子键被完全破坏,氯化钠溶于水离子键也能被破坏,故A错误;
B.金刚石是共价晶体,原子间通过共价键结合形成空间网状结构,无自由电子,所以不能导电,故B正确;
C.干冰是分子晶体,干冰升华克服的是分子间作用力而不是化学键,故C错误;
D.石墨中碳原子的最外层电子只有三个电子参与形成共价键,层与层之间滑动,很软,故D错误。
故选B。
12.【答案】
【解答】
A. 是分子晶体,由于与结构相似,相对分子质量小于,则其熔沸点低于,由于与同为离子晶体,的半径小于半径,因此,晶格能大于的晶格能,因此熔沸点低于,故A错误;
B. 六方相氮化硼结构与石墨相似,但六方相氮化硼中不存在自由移动的电子,因此不导电,故B错误;
C. 立方相氮化硼结构与金刚石相似,则晶体中,一个周围有原子,则与之间形成的化学键中必定有属于配位键,因此,含有立方相氮化硼晶体中含有配位键的数目为,故C正确;
D. 由于晶体硼的熔点,沸点,硬度大,应属于原子晶体,故D错误。
13.【答案】
【解答】
A、碳、氮原子结合成碳氮化合物比金刚石更坚硬,说明形成的碳氮化合物为原子晶体,原子晶体为立体网状结构,故A正确;
B、由于原子半径,原子半径越小,共价键的键长越短,则键能越大,所以碳氮化合物比金刚石更坚硬,故B错误;
C、原子晶体的熔沸点和硬度,与共价键有关,与电子数多少无关,故C错误;
D、碳、氮的单质化学性质均不活泼,与其硬度无关,故D错误。
故选A。
14.【答案】
【解答】
A.位于第三周期,可以为金属元素,故A错误;
B.当为、为元素时,、、可以形成硝酸铵,硝酸铵为离子化合物,含有离子键,故B错误;
C.若和的最高价氧化物的水化物能相互反应,则为元素,为元素,为元素,为元素,与形成的化合物为烃,含有较多碳原子的烃具有较高沸点,其沸点可以大于氨气,故C正确;
D.、、、为短周期元素,由元素在周期表中位置可知,、处于第二周期,、处于第三周期,若这四种元素的原子最外层电子数之和为,设的最外层电子数为,则、、最外层电子数分别为、、,则:,解得:,则为、为、为、为,、属于原子晶体,熔点高,硬度大,而属于分子晶体,熔点低,硬度小,故D错误;
故选:。
15.【答案】原子;共价键
分子间能形成氢键,熔化时需要消耗的能量更多
【解答】组物质的熔点都很高,应是原子晶体,原子晶体熔化时破坏的是共价键。
组物质均是分子晶体,且结构相似,一般是相对分子质量越大,熔点越高;的熔点出现反常的原因是分子间存在氢键,熔化时除了破坏分子间作用力,还要破坏氢键,所需能量更多,因而熔点高。
分子晶体在固态和熔融状态都不导电。
16.【答案】共价晶体
【解析】略
17.【答案】分子
分子
分子间作用力
【解析】熔、沸点低,应为分子晶体。
二氧化碳晶胞中,二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置,则晶胞中含有二氧化碳的分子数为,二氧化碳的分子结构为,每个分子中含有个键和个键,所以键与键的个数比为。
碘晶体属于分子晶体。
碘晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。
观察碘晶胞不难发现,一个晶胞中含有碘分子数为,即含有个碘原子。一个晶胞的体积为 ,其质量为,则碘晶体的密度为。
18.【答案】;
低 半径小于,半径小于,且中离子所带电荷数大于中离子所带电荷数,晶格能大
共价键。
【解答】
A、、、、、都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数。
元素是地壳中含量最高的金属元素,则为元素;
原子核外有三个未成对电子,原子序数小于元素,其电子排布式为,则为元素;
原子核外的层中只有两对成对电子,电子排布式为,则为元素;
化合物的晶体为离子晶体,应为第Ⅰ族元素,且原子序数在元素和之间,则为元素;
单质的晶体类型在同周期的单质中没有相同的,处于第三周期,故D为元素;
原子核外最外层电子数与相同,其余各层均充满,且原子序数最大,电子排布式为,故F为元素,据此解答。
在元素周期表中,同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小,据此可判断四种元素的第一电离能的顺序为:;
的氯化物的熔点比的熔点低,理由是半径小于,半径小于,且中离子所带电荷数大于中离子所带电荷数,晶格能大
为元素,其核外电子排布式为:,外围电子排布式是 它位于周期表的区;
为,为,且为价,由晶胞结构图可知,原子在顶点,则原子数为,原子在棱心,则原子数为,所以化学式为;
、形成的化合物为,根据化合物具有高沸点和高硬度,是一种新型无机非金属材料,可判断晶体类型为共价晶体,化学键类型为共价键;
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