第三章第二节分子晶体与共价晶体同步练习 （含解析）2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

第三章第二节分子晶体与共价晶体同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
2．晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是
A．C60摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．C60晶体中仅存在范德华力
D．每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
3．20世纪，科学家发现并证明碳有新的单质分子(晶体的晶胞结构如图所示)存在，后来科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子。下列说法错误的是
A．晶体中每个分子周围与它距离最近且相等的分子有80个
B．熔点比较：晶体<金刚石
C．金刚石、、管状碳和洋葱状碳互为同素异形体
D．12g金刚石中含有共价键的数目为
4．钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕育，再经打磨，能放射出闪烁的光芒，钻石就是经过打磨的金刚石。已知金刚石的结构如图所示，由此可看出在含有共价键形成的碳原子环中，其中形成最小的环所需碳原子数及任意两个键间的夹角是
A．6个 120° B．5个 108° C．4个 109°28′ D．6个 109°28′
5．图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H。下列有关说法正确的是
A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B．冰晶体具有空间网状结构，是共价晶体
C．水分子间通过键形成冰晶体
D．冰融化后，水分子之间的空隙增大
6．二氧化硅晶体是立体网状结构，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
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
7． 分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是
A．晶体可能具有很高的熔、沸点
B．晶体可能易溶于四氯化碳中
C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻
8．下列说法错误的是
A．SiC和Si的结构相似，都属于共价晶体，熔点
B．B与Si的单质性质差异很大
C．和的价电子数相同
D．如图所示银的晶胞中含有4个银原子
9．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是
A．氮化铝属于分子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
10．北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是
A．冰、干冰晶体类型不同 B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小
C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D．1个干冰晶胞的质量约为
11．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子
12．“天问一号”采用了我国自主研制的高性能碳化硅材料。碳化硅也叫金刚砂，硬度大，具有耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性等性能，结构如图，下列叙述不正确的是
A．碳化硅中只含有极性键 B．碳化硅的熔点比金刚石低
C．碳化硅中含键 D．碳化硅为原子晶体
13．正硼酸()是一种片层状结构的白色晶体，层内分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示，图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是
A．含的晶体中有6mol氢键
B．分子中硼原子、氧原子最外层均为的稳定结构
C．正硼酸晶体属于共价晶体
D．分子的稳定性与氢键无关
14．二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示，下列说法中，正确的是
A．硅原子的物质的量比氧原子的物质的量比硅氧键=1：2：4
B．CO2和SiO2是等电子体，晶体类型相同
C．晶体中Si原子杂化方式为sp3，O原子杂化方式为sp
D．晶体中最小环上的原子数为6
15．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．18 g冰(图1)中含氢键数目为4NA
B．28 g晶体硅(图2)中含有Si－Si键数目为4NA
C．88 g干冰(图3)中含有0.5NA个晶胞结构单元
D．12 g石墨烯中含C－C键数目为3NA
二、填空题
16．水分子间存在一种“氢键”的作用(作用力介于范德华力与化学键之间)，彼此结合而形成(H2O)2。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。
(1)1 mol冰中有_______mol“氢键”。
(2)水蒸气中常含有部分(H2O)2，要确定(H2O)2的存在，可采用的方法是_______。
A．标准状况下把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产生氢气的体积
B．标准状况下把1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量
C．该水蒸气冷凝后，测水的pH
D．该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比
(3)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为_______。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是_______。
(4)在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol-1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol-1，则冰晶体中氢键的能量是_______kJ·mol-1。
17．I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。
(1)在一个晶胞中，含有硼原子_______个，氮原子_______个。
(2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是___cm，DE原子之间的距离是____cm。
(3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子为________。
(4)氮化硼晶胞的俯视投影图是_______。
(5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为_______g/cm3(用代数式表示)。
II.在硅酸盐中，SiO四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。
(6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为_______，化学式为_______。
三、结构与性质
18．我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(用R代表)。回答下列问题：
(1)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_______，不同之处为_______(填标号)。
A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型
(2)中阴离子中的σ键总数为_______个。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则中的大键应表示为_______。
(3)图中虚线代表氢键，其表示式为、_______、_______。
(4)R的晶体密度为，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为_______。
19．有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数。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，其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态，且与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)写出的电子式：_______，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，其主要原因有_______、_______。
(3)化合物甲由T、X两元素组成，其晶胞如下图所示，则甲的化学式为_______。
(4)化合物乙的晶胞如下图所示，乙由E、Q两元素组成，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_______。
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参考答案：
1．A
【详解】A．金刚石属于共价晶体，其中的碳采取sp3杂化轨道与周围的4个碳原子形成正四面体结构，以共价键形成空间网状结构，晶体中最小环上有6个碳原子，A项正确；
B．分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体形成的晶体为分子晶体，稀有气体是单原子分子，原子间没有共价键，B项错误；
C．HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C项错误；
D．SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D项错误；
答案选A。
2．D
【详解】A．C60的摩尔质量为720g/mol，A错误；
B．由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，而苯是碳氢形成的化合物，B错误；
C．C60属于分子晶体，晶体中不仅存在范德华力，还存在碳与碳之间的共价键，C错误；
D．根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近等距离的C60分子分布在立方体的面心上，每个C60分子被8个立方体共用，有12个面与之相连，所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个，D正确；
答案选D。
3．A
【详解】A．以晶胞顶角上的为例，与之距离最近且相等的分子在该点所在面的面心上，所以这样的分子共有个，A错误；
B．金刚石属于共价晶体，属于分子晶体，因此金刚石的熔点比晶体的高，B正确；
C．金刚石、、管状碳和洋葱状碳，都是由碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；
D．金刚石中每个碳原子参与形成4个共价键，但每个共价键为2个碳原子所共有，所以12g金刚石中含有共价键的数目为，D正确；
故选：A。
4．D
【详解】根据金刚石的晶体结构特点可知，最小环上碳原子数为6个，每个碳原子与相连的4个碳原子形成正四面体结构，因而任意两个键的夹角为109°28′，故选：D。
5．A
【详解】A．如图所示，每个水分子可以与另外四个水分子之间形成氢键，从而形成四面体结构，A正确；
B．冰晶体属于分子晶体，B错误；
C．冰晶体中的水分子主要是靠氢键结合在一起，氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，C错误；
D．冰晶体中形成的氢键具有方向性和饱和性，故水分子间由氢键连接后，分子间空隙变大，而冰融化成水后，体积减小，水分子之间空隙减小，D错误；
故选A。
6．C
【详解】A．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，A正确；
B．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，B正确；
C．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，C错误；
D．晶体中每个硅原子形成四对共用电子对，每个氧原子形成两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构，D正确；
故答案选C。
7．A
【详解】A.构成晶体的基本微粒是分子，因此晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点，A错误；
B.由于是非极性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正确；
C.每个的晶胞中含有的分子数为，因此含有的碳原子数为，C正确；
D.如果以晶胞中一个顶点的分子为研究对象，则共用这个顶点的面的面心的分子与其距离最近且相等，有个，D正确；
故选A。
8．B
【详解】A．碳化硅和硅都是共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，碳硅键的键长小于硅硅键、键能大于硅硅键，则碳化硅的熔点高于硅，A正确；
B．由对角线规则可知，处于对角线上的硼与硅的单质性质相似，B错误；
C．和互为同位素，核外电子数和核外电子排布相同，则价电子数相同，C正确；
D．由晶胞结构可知，晶胞中银原子的个数为，D正确；
故选B。
9．B
【详解】A．硬度高、熔点高一般不会是分子晶体，描述错误，A不符题意；
B．硬度高、熔点高正好适合在高温环境下切割金属的道具材料，描述正确，B符合题意；
C．根据晶胞结构，顶点和体心有Al原子，故晶胞含有Al原子个数为，描述错误，C不符题意；
D．由晶胞体心的Al原子周围的N原子个数可知，Al原子的配位数应是4，描述错误，D不符题意；
综上，本题选B。
10．A
【详解】A．冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；
B．在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以氢键的存在使四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个紧邻水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；
C．氟利昂排放到大气中会破坏O3层，干冰不能破坏O3层，氟利昂的温室效应是二氧化碳的3400~15000倍，故用干冰制冷比用氟利昂制冷环保，C项正确；
D．由干冰的晶胞可知，1个晶胞中含CO2的个数为=4，则1个干冰晶胞的质量约为=，D项正确；
答案选A。
11．D
【详解】A．甲烷晶体为分子晶体，晶胞中的每个球都代表1个CH4分子，A不正确；
B．晶体中1个CH4分子周围有紧邻的CH4分子数为，B不正确；
C．甲烷晶体为分子晶体，熔化时只需克服分子间的作用力，不需要破坏分子内的共价键，C不正确；
D．1个CH4晶胞中含有CH4分子的数目为，D正确；
故选D。
12．C
【详解】A．由图可知，碳化硅中只含有碳硅极性键，故A正确；
B．碳化硅和金刚石都是原子晶体，碳化硅中碳硅键的键能小于金刚石中碳碳键、键长大于金刚石中碳碳键，共价键弱于金刚石中碳碳键，所以碳化硅的熔点比金刚石低，故B正确；
C．由图可知，碳化硅中，1个碳原子与4故硅原子形成碳硅极性键，所以1mol碳化硅中含4mol碳硅键，故C错误；
D．由碳化硅也叫金刚砂，硬度大，具有耐热性可知，碳化硅为熔沸点高、硬度大的原子晶体，故D正确；
故选C。
13．D
【详解】A．由题图可看出，1个H3BO3分子周围共有6个氢键，1个氢键为2个H3BO3分子所共有，因此1 mol H3BO3的晶体中只含有3 mol氢键，选项A错误；
B．硼原子有3个价电子，与相邻的氧原子形成共价单键，硼原子的最外层只有6个电子，选项B错误；
C．H3BO3是以分子形成晶体，为分子晶体，选项C错误；
D．分子的稳定性与化学键有关，与氢键无关，选项D正确；
答案选D。
14．A
【详解】A．根据图知，该晶体中每个Si原子连接4个O原子、每个O原子连接2个Si原子，则Si、O原子个数之比为2∶4 =1∶2，每个Si原子含有4个硅氧键，则硅原子的物质的量比氧原子的物质的量比硅氧键=1∶2∶4，A正确；
B．CO2晶体是由分子构成的，SiO2晶体是由原子构成的，则前者为分子晶体、后者为共价晶体，晶体类型不同，B错误；
C．该晶体中每个Si原子形成4个共价键，每个O原子形成2个共价键且每个O原子还含有2个孤电子对，则Si、O原子的价层电子对数都是4，则Si、O原子都采用sp3杂化，C错误；
D．由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，所以最小环上的原子数为12，D错误；
故选A。
15．C
【详解】A．由图可知，每个水分子与4个水分子形成4个氢键，每个水分子形成的氢键数目为4×=2个，则18 g冰中含氢键数目为×2×NA mol—1=2NA，故A错误；
B．由图可知，晶体硅中每个硅原子与4个硅原子形成4个硅硅键，每个硅原子形成的硅硅键数目为4×=2个，则28 g冰中含氢键数目为×2×NA mol—1=2NA，故B错误；
C．由晶胞结构可知，晶胞中含有二氧化碳的个数为8×+6×=4，则88 g干冰中含有的晶胞结构单元为××NA mol—1=0.5NA，故C正确；
D．由图可知，石墨烯中每个碳原子与3个碳原子形成碳碳键，每个碳原子形成的碳碳键数目为3×=1.5个，则12 g石墨烯中含碳碳键数目为×1.5×NA mol—1=1.5NA，故D错误；
故选C。
16．(1)2
(2)AB
(3) H2O＋H2OH3O＋＋OH- 双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用
(4)20
【详解】（1）冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形四面体，1 mol冰中含有氢键的物质的量为，故答案：2。
（2）A.该物质也能与金属钠反应产生氢气，1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，若混有该物质，由于(H2O)2也能生成氢气，且一分子(H2O)2生成2分子氢气，所以产生氢气体积多，故A正确；
B.该物质也能被浓硫酸吸收，若1 L水蒸气通过浓硫酸后，由于相对H2O而言，(H2O)2的相对分子质量大，所以分子数目相同时，浓硫酸增重的质量大，说明存在该物质，故B正确；C.该物质的pH也等于7，无论该物质是否存在，pH都等于7，故C错误；
D.该物质的分子中氢氧原子个数比仍为2∶1，无论是否存在，氢氧原子个数比不变，故D错误；故答案：AB。
（3）水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH-，已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是双氧水的相对分子质量比水的相对分子质量稍大，但题中强调双氧水的沸点明显高于水，因此可判断双氧水分子之间存在着更为强烈的氢键作用。故答案：H2O＋H2OH3O＋＋OH-；双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用。
（4）1 mol冰吸收的总能量为51 kJ，克服范德华力吸收的能量为11 kJ，故克服氢键吸收的总能量为40 kJ，而1 mol 冰中含有2 mol氢键，故冰晶体中氢键的能量是20 kJ·mol-1，故答案：20。
17． 4 4 b 1:3 或
【分析】结合晶胞示意图、确定原子的相对位置关系、进行计算；用均摊法计算晶胞密度、硅酸盐的化学式；
【详解】I(1)硼原子位于晶胞内，氮原子位于顶点和面心，则在一个晶胞中，含有硼原子4个，个。
(2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为N与B之间，最短距离为晶胞体对角线的，则是cm，DE原子即晶体中两个距离最近的B原子，二者之间的距离为晶胞的棱长的，即是cm。
(3)已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则由E原子的位置知，E的原子分数坐标为。
(4)由晶胞示意图知，氮化硼晶胞的俯视投影图是b。
(5)1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个，则晶胞的质量为，氮化硼晶胞参数为γcm，则晶胞体积为，晶胞密度即晶体的密度为。
II(6)观察图可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，所以每个四面体中的硅原子数是1，氧原子数是，即Si与O的原子数之比为1:3；化学式为或。
18．(1) ABD C
(2) 5
(3)
(4)(或)
【解析】（1）
中键数为3，中心原子孤电子对数为，价层电子对数为4，杂化轨道类型为，立体结构为三角锥形；中键数为4，中心原子孤电子对数为，价层电子对数为4，杂化轨道类型为，立体结构为正四面体形；和中均含极性共价键和配位键，故两种阳离子的相同之处为A、B、D，不同之处为C。
（2）
由图中的结构可知中的键数为5；中的5个原子参与形成大键，每个原子中参与形成大键的电子数为1(孤电子对不参与)，故参与形成大键的电子数为，中大键应表示为。
（3）
当H与N、O、F相连时，可以与相邻分子的N、O、F相连，所以还可以形成的氢键有：和；
（4）
晶体的密度为，晶胞的体积为，晶胞的质量为，则，。
19．(1)
(2) 这两种氢化物均为极性分子 分子之间能形成氢键
(3)
(4) 共价晶体 键的键长小于键，键能大于键
【分析】由题意知，X为周期表前四周期中电负性最小的元素，则X为K元素；Z的原子序数为28，则Z为Ni元素；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)【详解】（1）、具有相同的原子数和价电子数，电子式相似，故的电子式为，基态Ni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，其主要原因有这两种氢化物均为极性分子、分子之间能形成氢键。
（3）由化合物甲的晶胞可知，K原子位于顶点和面心，则K原子数为4，O2原子团位于棱心和体心，则O2原子团数为4，即K原子和O2原子团的个数之比为1：1，则甲的化学式为。
（4）①由化合物乙的晶胞可知，乙的化学式为其硬度大，属于共价晶体，其硬度超过金刚石的原因是键的键长小于键，键能大于键。
②晶体中C、N两种元素原子的杂化方式均为杂化。
答案第1页，共2页
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