3.2 分子晶体与共价晶体 同步练习
一、单选题
1.下列固体中,属于原子晶体的共价化合物是( )
A.NaCl B.Si C.SiO2 D.CH3COOH
2.下列物质不属于分子晶体的是( )
A.冰 B.二氧化硅 C.碘 D.固态的氩
3.近年来,我国科技迅猛发展,下列科技成果中蕴含的化学知识叙述不正确的是( )
A.建造港珠澳大桥所采用的高强抗震螺纹钢属于合金
B.中国天眼FAST用到的SiC是新型无机非金属材料
C.华为麒麟芯片的主要成分是单质硅
D.飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料,Si3N4属于分子晶体
4.下列说法中正确的是( )
A.电子层结构相同的不同简单离子,其半径随核电荷数增多而减小
B.失去电子难的原子获得电子的能力一定强
C.在化学反应中,某元素由化合态变为游离态,则该元素一定被还原
D.共价键的键能越大,分子晶体的熔点越高
5.下列的晶体中,化学键种类相同,晶体类型也相同的是( )
A.SO2与SiO2 B.CO2与H2O
C.NaCl与HCl D.CCl4与KCl
6.X、Y、Z、W、Q是周期表中前4周期元素,且原子序数依次增大。X、Z的基态原子2p轨道中均有2个未成对电子,W的最外层电子数是次外层的一半,Q最外层有1个电子,内层电子全部充满。Q2+能与NH3形成[Q(NH3)4]2+,[Q(NH3)4]2+中2个NH3被2个Cl-取代可得两种不同的结构。Q2Z种晶胞如下图所示。
下列说法正确的是( )
A.X的一种晶体具有很大的硬度,1 mol该晶体中含有4molX-X键
B.Y2、Z2的晶体类型均为共价晶体
C.[Q(NH3)4]2+的空间构型为正四面体形
D.Q2Z晶胞中,距离每个Q+最近的Z2-有2个
7.我国科学家预言的碳已被合成。碳的晶体结构可看作将金刚石中的碳原子用由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代所得,金刚石和碳的晶胞如图所示。下列说法正确的是( )
A.金刚石中每个碳原子被12个最小环共用
B.碳中最小环由24个碳原子组成
C.碳属于分子晶体
D.碳中键角是
8.氮氧化铝(AlON)是一种硬度超强透明材料,下列描述正确的是( )
A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON不属原子晶体
C.AlON和Al2O3的组成微粒相同 D.AlON和AlCl3晶型相同
9.下列晶体由原子直接构成,且属于分子晶体的是 ( )
A.固态氢 B.固态氖 C.磷 D.三氧化硫
10.下列有关金属的说法中正确的是( )
A.金属原子的核外电子在金属晶体中都是自由电子
B.镁型和铜型的原子堆积方式空间利用率最高
C.金属原子在化学变化中失去的电子数越多,其还原性越强
D.温度升高,金属的导电性将变大
11.下列说法正确的是( )
A.CaCl2晶体中存在共价键
B.H2SO4溶于水能电离出H+和SO42-,所以硫酸是离子化合物
C.SiO2属于原子晶体,熔化破坏共价键和分子间作用力
D.I2是分子晶体,加热升华过程中只需克服分子间作用力
12.根据下表给出的几种物质的熔点、沸点数据,判断下列有关说法中错误的是( )
晶体 NaCl KCl AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 810 776 190 -68 2300
沸点/℃ 1465 1418 180 57 2500
A.AlCl3加热能升华
B.单质B 可能是原子晶体
C.NaCl中化学键的强度比KCl 中的小
D.SiCl4是分子晶体
13.如图分别表示冰晶体、干冰晶体的结构,下列关于这两种晶体的说法错误的是( )
A.冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力
B.沸点:冰>干冰
C.冰晶体中的一个水分子和周围四个水分子形成4个氢键
D.干冰晶体中每个周围距离相等且最近的有12个
14.下列说法中错误的是( )
①H2O汽化成水蒸气破坏分子间作用力、H2O分解为H2和O2,需要破坏共价键
②C4H10的两种同分异构体因为分子间作用力大小不同,因而沸点不同
③因为晶体硅的摩尔质量比金刚石的摩尔质量大,所以晶体硅的熔点比金刚石的高
④SiO2与CO2的分子结构类似,所以化学性质类似
⑤分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔、沸点越高
A.①②⑤ B.①②③
C.②④⑤ D.③④⑤
15.下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是( )
A.原子晶体硬度通常比分子晶体大
B.原子晶体的熔沸点较高
C.分子晶体中有的水溶液能导电
D.金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体
16.下列说法中,正确的是( )
A.共价晶体中,共价键的键长越短,键能越大,熔点就越高
B.碘单质升华时,分子中I-I键发生断裂
C.分子晶体中,共价键的键能越大,该物质的熔、沸点就越高
D.分子晶体中,分子间作用力越大,则分子越稳定
17.类比法是研究物质结构与性质的重要方法。下列说法正确的是( )
A.CO2和SiO2的沸点低,常温下都为气体
B.纯液态HCl和熔融NaCl都能够产生自由离子,具有导电性
C.CH3Cl和CH2Cl2分子中碳原子都采用 sp3杂化,为四面体形分子
D.CH3CH2CH2OH与(CH3)2CHOH 分子中都含有羟基,能发生催化氧化反应生成醛
18.下列叙述错误的是( )
A.在干冰晶体中,每一个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子紧密相邻
B.金刚石网状结构中,由共价键构成的碳原子环中,最小的环上有4个碳原子
C.熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅
D.在12g金刚石晶体中,含共价键为2NA
19.含物质种类最多的晶体是( )
A.离子晶体 B.原子晶体 C.分子晶体 D.金属晶体
20.干冰()的晶胞结构如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.干冰晶体属于分子晶体
B.干冰晶胞中,含有4个分子
C.干冰晶体中,每个周围等距且紧邻的有6个
D.干冰晶体中分子间作用力较小,常压下易升华
二、综合题
21.某加碘盐的包装袋上有如下说明,回答下列问题:
产品标准 GB5461
产品等级 一级
配料 食盐、碘酸钾、抗结剂
碘含量(以I计) 18~33mg/kg
(1)加碘盐中的“碘”是指碘酸钾,其化学式为 ,碘元素在周期表中的位置为 。
(2)①比较离子半径:Na+ Cl-(填“大于”或“小于”),其原因是 。
②NaCl晶胞如图,若NaCl晶体的密度为dg·cm-3,则晶体中Na+与Na+之间的最短距离是 cm。(已知阿伏加德罗常数的值为NA)
(3)食盐中的抗结剂常见的是亚铁氰化钾,其化学式为K4[Fe(CN)6]。CN-的电子式是 ,1molCN-中含有π键的数目为 。在该配合物中所含化学键的类型有 (填字母)。
A.离子键 B.极性键 C.非极性键 D.金属键 E.配位键 F.氢键
(4)二茂铁(结构简式为 )是重要的有机金属化合物,常温下为橙黄色粉末,熔点172~174℃,沸点249℃,100℃以上能升华,不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂。根据以上性质,判断二茂铁的晶体类型为 。
22.氮化硼(BN)是一种高硬度、耐高温、耐腐蚀、高绝缘性的材料。一种获得氮化硼的方法如下:
NaBH4B(OH)3→BN
已知:①电负性:H2.1 B2.0 N3.0 O3.5
②SiC与BN晶体的熔点和硬度数据如下:
物质 熔点/℃ 硬度
碳化硅(SiC) 2830 9-9.5
氮化硼(BN) 3000 9.5
(1)NaBH4被认为是有机化学上的“万能还原剂”。从化合价角度分析NaBH4具有强还原性的原因是 。
(2)硼酸的化学式为B(OH)3,是一元弱酸。硼酸产生H+过程为:B(OH)3+H2O H++[B(OH)4]-
①硼酸分子的空间构型为 。
②硼酸具有弱酸性是由于B与水中的OH-形成配位键,描述配位键的形成过程 。
(3)某一种氮化硼晶体的晶胞结构如下图:
①氮化硼(BN)属于 晶体;B原子的轨道杂化类型为 。
②该种氮化硼的熔点和硬度均高于SiC的原因是 。
③已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则晶胞的边长为 cm(列计算式)。
23.原子结构与元素周期表、元素性质三者关系密切。A,B,D,E,F为原子序数依次增大的前四周期元素,其中A的最外层电子数是其内层电子数的2倍,B,D,E为同周期元素,B原子的核外电子总数是其未成对电子数的5倍,E原子最外层有1个未成对电子,F原子核外有22种运动状态的电子。
请回答下列问题:
(1)F元素位于周期表 区,其价电子排布图为: 。
(2)B,D,E三种元素中,第一电离能最小的是 (填元素符号);写出AD2的等电子体 (分子和阴离子各写一种)。
(3)AO2和DO2熔点高的是 ,原因是 。
24.
(1)Ⅰ.氮化硼晶体的结构与金刚石相似,其晶胞结构如图甲所示。
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γ cm,则在此晶胞中,任意两个原子之间的最短距离是 cm,D、E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原子的坐标为 。
(4)氮化硼晶胞的俯视投影图是 (填序号)。
(5)设NA为阿伏加德罗常数的值,则氮化硼晶体的密度为 g·cm-3(用代数式表示)。
(6)Ⅱ.在硅酸盐中,四面体(如图乙为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构。
图丙为一种无限长单链结构的多硅酸根离子,其中Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。
25.
(1)如图为CO2分子晶体结构的一部分,观察图形。试说明每个 CO2分子周围有 个与之紧邻且等距的 CO2分子;该结构单元平均占有 个CO2分子。
(2)在40 GPa高压下,用激光器加热到1800 K时,人们成功制得原子晶体干冰,其结构和性质与SiO2原子晶体相似,下列说法正确的是________。
A.原子晶体干冰易升华,可用作制冷剂
B.原子晶体干冰有很高的熔点和沸点
C.原子晶体干冰的硬度小,不能用作耐磨材料
D.原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应
E.每摩尔原子晶体干冰中含有4 mol C—O键
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】A.NaCl晶体是由Na+和Cl-通过离子键结合而成的离子晶体,A不符合题意;
B.Si晶体是全部由Si原子通过共价键结合而成的原子晶体的单质,B不符合题意;
C.SiO2晶体是由Si原子和O原子通过共价键结合而成的原子晶体的共价化合物,C符合题意;
D.CH3COOH晶体全部是由CH3COOH分子通过分子间作用力结合而成的分子晶体,D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A.氯化钠由阴、阳离子通过离子键结合而成的离子晶体;
B.单质是由同种元素组成的纯净物;
C.全部由共价键结合而成的化合物叫共价化合物;原子晶体中所有原子都以共价键相互结合的共价键网状结构;
D.只含分子且通过分子间作用力结合而成的晶体称为分子晶体。
2.【答案】B
【解析】【解答】冰、碘、固态的氩均由分子间作用力结合形成,为分子晶体,二氧化硅是由共价键形成的共价晶体,
故答案为:B。
【分析】通过分子间作用力互相结合形成的晶体为分子晶体。
3.【答案】D
【解析】【解答】 A:钢属于合金,叙述正确,故A不符合题意;
B:SiC属于新型无机非金属材料,叙述正确,故B不符合题意;
C:芯片的主要成分是单质硅 ,叙述正确,故C不符合题意;
D:分子晶体有低熔点的特性,氮化硅结构材料耐高温, 故Si3N4不属于分子晶体,属于共价晶体,叙述错误,故D符合题意;
故答案为:D
【分析】SiC属于新型无机非金属材料,其中的碳原子和硅原子通过共价键连接,具有硬度很大、优异的高温抗氧化性能。
利用硅的半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片。
分子晶体和共价晶体判断:①构成共价晶体的微粒是原子,构成分子晶体的微粒是分子。②共价分子晶体有低熔点、低沸点的特性。③常见的分子晶体:所有非金属氰化物、部分非金属单质、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大数有机物。常见的共价晶体:某些单质(硼、硅、锗、灰锡等)、某些非金属化合物(碳化硅、Si3N4等)。
4.【答案】A
【解析】【解答】A.电子层结构相同的不同简单离子,其半径随核电荷数增多而减小,故A符合题意;
B.失去电子难的原子获得电子的能力不一定强,故B不符合题意;
C.在化学反应中,某元素由化合态变为游离态,则该元素可能被还原,也可能被氧化,故C不符合题意;
D.共价键的键能越大,含有该分子的物质的稳定性就越强,故D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】B.失电子难的原子获得电子的能力不一定强,如稀有气体的原子;
C.某元素由化合态变为游离态,化合价可能升高也可能降低;
D.分子晶体的熔沸点由分子间作用力决定。
5.【答案】B
【解析】【解答】A.SO2与SiO2均含有共价键,前者是分子晶体,后者是原子晶体,A不符合题意;
B.CO2与H2O均含有共价键,均是分子晶体,B符合题意;
C.NaCl含有离子键,属于离子晶体,HCl含有共价键,属于分子晶体,C不符合题意;
D.CCl4含有共价键,属于分子晶体,KCl含有离子键,属于离子晶体,D不符合题意,
故答案为:B。
【分析】离子晶体一定含离子键,也可以含共价键,分子晶体一定只含共价键,原子晶体一定只含共价键。其中题中氯化氢,水,二氧化碳,二氧化硫,四氯化碳是分子晶体。二氧化硅是原子晶体,氯化钠,氯化钾都是离子晶体。
6.【答案】D
【解析】【解答】A.C的一种晶体硬度很大,则该晶体为金刚石,金刚石中每个C都和4个C以C-C键相连,每个C-C键被2个C共有,所以每个C相等于连接2个C-C键,所以1mol金刚石中含有2molC-C键,故A不符合题意;
B.N2和O2晶体中存在的是分子间作用力,为分子晶体,故B不符合题意;
C.[Cu(NH3)4]2+中2个NH3被2个Cl-取代可得两种不同的结构,所以[Cu(NH3)4]2+为平面正方形结构,故C不符合题意;
D.根据阴阳离子个数比可知,在Cu2O晶胞中,顶点和体心为O2-,内部的4个离子为Cu+,则距离每个Cu+最近的O2-有2个,距离每个O2-最近的Cu+有4个,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.X为C元素,X的一种晶体具有很大的硬度,则该晶体为金刚石;
B.N2和O2晶体为分子晶体;
C.[Cu(NH3)4]2+为平面正方形结构。
7.【答案】A
【解析】【解答】A、金刚石中,1个碳原子为4个碳原子共同拥有,每个碳原子可以形成3个六元环,则每个碳原子为12个最小环共同拥有,A正确
B、T-碳晶胞中,正四面体分别占据8个顶点、6个面心和4个体心,即晶胞中正四面体的个数为,每个正四面体有4个碳原子,则最小环由32个碳原子组成,B错误;
C、T-碳结构类似于金刚石,属于共价晶体,C错误;
D、正四面体中,每三个碳原子的夹角为60°,D错误;
故答案为:A
【分析】A、根据碳原子所连接其他碳原子和正四面体的碳原子个数计算;
B、结合晶胞中顶点、面心和体心占据情况计算;
C、金刚石为共价晶体,以正四面体替换碳原子,形成的晶体为共价晶体;
D、正四面体为四个正三角形构成的四面体,正四面体的夹角为60°。
8.【答案】A
【解析】【解答】A. AlON和石英都属于原子晶体,它们的化学键都是共价键,所以化学键类型相同,故A符合题意;
B. AlON属于原子晶体,故B不符合题意;
C. 原子晶体AlON的组成微粒是原子,离子晶体Al2O3的组成微粒是离子,它们的组成微粒不同,故C不符合题意;
D. 原子晶体AlON和分子晶体AlCl3晶型不同,故D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】氮氧化铝(AlON)因硬度超强而属于原子晶体。
9.【答案】B
【解析】【解答】根据题意可知必须是单原子分子,符合条件的只有稀有气体,
故答案为:B。
【分析】常见的分子晶体有:(1)大部分非金属单质;(2)非金属氢化物;(3)大部分非金属氧化物;(4)几乎所有的酸;(5)大部分有机物。
10.【答案】B
【解析】【解答】A.一般金属原子的最外层电子才能称为自由电子,A不符合题意。
C.金属原子的还原性强弱和失去电子的难易程度有关系,而与多少没有关系,C符合题意。
D.升高温度,金属的电阻变大,导电性减弱,D不符合题意。
故答案是B。
【分析】A.金属原子的自由电子指的是最外层电子,而不是所有的核外电子。
B.镁型和铜型的原子堆积方式空间利用率为74%,是最高的。
C.影响金属原子还原性强弱的因素是其失去电子的能力,而不是失去电子的多少。
D.升高温度会减弱金属的导电性。
11.【答案】D
【解析】【解答】A.CaCl2晶体中存在离子键,没有共价键,故A不符合题意;
B.H2SO4溶于水能电离出H+和SO42-,而硫酸是共价化合物,二者无因果关系,故B不符合题意;
C.SiO2属于原子晶体,熔化只破坏共价键,晶体中没有分子间作用力,故C不符合题意;
D.I2是分子晶体,加热升华过程中,状态发生变化,分子不变,只需克服分子间作用力,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.只存在钙离子与氯离子之间的作用力;
B.硫酸只含共价键;
C. SiO2属于原子晶体,不存在分子间作用力;
D. I2是分子晶体,加热升华过程中,状态发生变化,分子不变。
12.【答案】C
【解析】【解答】A项,由表中数据可得,AlCl3的沸点比熔点低,加热时会直接由固态转变为气态,所以AlCl3加热能升华,故A不符合题意;
B项,单质B熔沸点很高,可能是原子晶体,故B不符合题意;
C项,NaCl的熔点比KCl的熔点高,离子晶体熔化时离子键断裂,所以NaCl中化学键的强度比KCl中化学键的强度大,故C符合题意;
D项,SiCl4熔沸点较低,常温下为液态,所以是分子晶体,故D不符合题意。
【分析】根据各种物质的熔沸点分析其晶体类型,以及熔沸点与化学键强弱的关系即可。
13.【答案】A
【解析】【解答】A.冰晶体中存在共价键、范德华力、氢键,故A符合题意;
B.水分子间能形成氢键,所以沸点:冰>干冰,故B不符合题意;
C.氢键具有饱和性,根据图示,冰晶体中的一个水分子和周围四个水分子形成4个氢键,故C不符合题意;
D.根据干冰的晶胞结构,干冰是面心立方晶胞,每个周围距离相等且最近的有12个,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】易错分析:A.分子内作用力为极性共价键,分子间作用力为范德华力和氢键
14.【答案】D
【解析】【解答】① H2O分子之间存在分子间作用力,汽化成水蒸气,破坏了分子间作用力,H2O分解为H2和O2,需要破坏共价键H-O键,故①符合题意;②丁烷有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2两种同分异构体,前者为正丁烷、后者为异丁烷,结构不同,分子间作用力大小不同,因而沸点不同,故②符合题意;③因原子半径C<Si,则键长C-C<Si-Si,共价键键长越长,键能越小,则熔点越低,应为金刚石>晶体硅,故③不符合题意;④SiO2属于原子晶体,结构中没有单个的分子,故④不符合题意;⑤分子晶体中,物质的熔沸点与其相对分子质量(分子间作用力)成正比,与共价键的强弱无关,故⑤不符合题意;
故答案为:D。
【分析】①分子间作用力,又称范德瓦尔斯力,是存在于中性分子或原子之间的一种弱碱性的电性吸引力;共价键指的是原子之间通过共用电子对形成的化学键;
②分子式形同但是结构不同的化合物叫做同分异构体;
③原子的半径越长代表共价键的键长就越长,那么共价键的键能就越低,分子的熔沸点就越低;
④SiO2只是其结构式,不代表一个分子;
⑤影响分子晶体的熔沸点的因素是分子之间的作用力,而不是共价键。
15.【答案】D
【解析】【解答】A.原子晶体中是以共价键结合,而分子晶体分子之间是范德华力结合,硬度大,故A不符合题意
B.原子晶体中是以共价键结合,键能大,熔沸点大,故B不符合题意
C. 有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl,故C不符合题意
D.金刚石、水晶均是原子晶体,干冰是分子晶体,故D符合题意
故答案为:D
【分析】原子晶体和分子晶体的分子间作用力不同,原子晶体是共价键,而分子晶体是分子间作用力,原子晶体的熔沸点、硬度大。常见的分子晶体如硫酸、氯化氢分子溶于水可以电离出自由移动的电子,可以到导电,常见的金刚石和水晶均以共价键结合为是原子晶体,而干冰是以分子间作用力结合的分子晶体。
16.【答案】A
【解析】【解答】共价晶体中,共价键的键长越短,键能越大,熔点就越高,A符合题意;
碘单质升华时,只发生物质状态的改变,而化学键没有改变,所以分子中I-I键不发生断裂,B不符合题意;
分子晶体中,分子间作用力越大,该物质的熔、沸点就越高,与共价键无关,C不符合题意;
分子的稳定性与分子内的共价键有关,与分子间作用力无关,D不符合题意。
【分析】分子晶体三态变化时,破坏的是分子间作用力。
17.【答案】C
【解析】【解答】A:CO2常温下为气体,沸点低,SiO2常温下为固体,沸点高,故A不符合题意;
B:HCl是共价化合物,分子内没有离子键,液体HCl不能产生自由离子,不能导电,故B不符合题意;
C:CH3Cl和CH2Cl2分子中碳原子都采用sp3杂化,为四面体形分子,故C符合题意;
D:CH3CH2CH2OH与(CH3)2CHOH 分子中都含有羟基,(CH3)2CHOH 发生催化氧化反应生成酮,故D不符合题意
故答案为:C
【分析】SiO2常温下为固体,为共价晶体,沸点高。
HCl是共价化合物,分子内没有离子键。
CH3Cl和CH2Cl2分子中碳原子都采用sp3杂化,为四面体形分子。
与羟基相连的碳有两个或三个氢时羟基催化氧化为醛基,与羟基相连的碳有一个氢时羟基催化氧化为酮基。
18.【答案】B
【解析】【解答】A.采用X、Y、Z切割面的方法确定每个二氧化碳分子周围有多少个二氧化碳分子紧密相邻,每个切割面上有4个二氧化碳分子,所以与每个二氧化碳分子紧密相邻的二氧化碳分子个数=4×3=12,故A不符合题意;
B.金刚石晶体中,最小的碳环上有6个碳原子,每个碳原子形成4个共价键,从而构成了空间网状结构,故B符合题意;
C.共价键的键长越短,作用力越强,破坏之需要较高的能量;金刚石、碳化硅、晶体硅都是原子晶体,原子间键长大小顺序是硅硅键>碳硅键>碳碳键,所以这三种晶体熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅,故C不符合题意;
D.每个碳原子占有2个共价键,12g金刚石含有的原子个数= ×NA=NA,所以12g金刚石晶体中,含共价键为2NA,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】易错选项是D,金刚石中,每个碳原子能形成4个共价键,但每个共价键被2个碳原子共有,所以相当于每个碳原子单独占有2个共价键。
19.【答案】C
【解析】【解答】分子晶体是指分子间通过分子间作用力(包括范德华力和氢键)构成的晶体,种类最多的物质为有机物,而大部分有机物属于分子晶体,所以含物质种类最多的晶体是分子晶体,
故答案为C。
【分析】种类最多的是含碳物质,一般含碳物质形成的有机物居多为分子晶体
20.【答案】C
【解析】【解答】A.干冰晶体为分子晶体,A不符合题意;
B.CO2分子在晶胞的顶点和面心,顶点上的CO2分子被8个晶胞共有,面心上的CO2分子被2个晶胞共有,每个晶胞中有4个CO2分子,B不符合题意;
C.干冰晶体为分子密堆积,二氧化碳的配位数为12,每个CO2分子周围有12个紧邻的CO2分子,C符合题意;
D.干冰晶体是由CO2分子通过分子间作用力结合,分子间作用力较小,常压下易升华,D不符合题意;
故答案为:C
【分析】A.干冰晶体为分子晶体;
B.CO2分子在晶胞的顶点和面心,顶点上的CO2分子被8个晶胞共有,面心上的CO2分子被2个晶胞共有;
C.干冰晶体为分子密堆积,二氧化碳的配位数为12;
D.干冰晶体是由CO2分子通过分子间作用力结合,分子间作用力较小,常压下易升华。
21.【答案】(1)KIO3;第5周期,第VIIA族
(2)小于;Na+的电子层数小于Cl-; 或
(3);2NA;ABE
(4)分子晶体
【解析】【解答】(1)碘酸钾的化学式为KIO3;碘为53号元素,位于第5周期,第VIIA族;
(2)①Na+核外有2层电子,Cl-核外有3层电子,Na+的电子层数小于Cl-,所以半径Na+小于Cl-;
②Na+半径较小,即黑球为Na+,据图可知Na+与Na+之间的最短距离为面对角线的一半;根据均摊法晶胞中Na+的个数为 =4,根据化学式可知Cl-的个数也为4,所以晶胞的质量为 g,晶胞密度为dg·cm-3,则晶体的棱长为 cm,所以Na+与Na+之间的最短距离为 或 ;
(3)CN-与N2为等电子体,根据N2的电子式可知CN-的电子式应为 ;CN-中含有碳氮三键,三键有2个π键,所以1molCN-中含有π键的数目为2NA;该配合物中含有K+和[Fe(CN)6]4-之间的离子键、C原子和N原子形成的极性键、Fe2+与CN-形成的配位键,所以选ABE;
(4)二茂铁的熔沸点较低,且不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂,应为分子晶体。
【分析】(1)根据名称即可写出化学式,再根据碘原子的质子数即可判断位置
(2)①电子层数越大,半径越大②半径小的为钠离子,因此钠离子与钠离子的距离是边长的倍,根据ρ=m/v计算出体积即可
(3)根据碳原子和氮原子形成三键,且还有一个负电荷即可写出电子式,1个三键含有2个π键,配合物中含有的是配位键和离子键以及极性键
(4)熔点低,易升华。故符合分子晶体的特征
22.【答案】(1)NaBH4中H为-1价,体现出强还原性,易被氧化为0价
(2)平面三角形;B与水中的OH-形成配位键,B原子价电子式2s22p1,可提供1个p轨道作为空轨道,接受OH-中O原子提供的孤电子对形成配位键
(3)共价;sp3;N原子半径小于C,B原子半径小于Si,N-B共价键的键长小于C-Si键长,N-B共价键的键能大于C-Si键能,故该种氮化硼的熔点和硬度均高于SiC;
【解析】【解答】(1)NaBH4中H为-1价,体现出强还原性,易被氧化为0价,所以NaBH4具有强还原性;
(2)硼酸的化学式为B(OH)3,是一元弱酸。硼酸产生H+过程为:B(OH)3+H2O H++[B(OH)4]-
①硼酸分子中B原子采取sp2杂化,σ键数为3,没有孤电子对,空间构型为平面三角形;
②硼酸具有弱酸性是由于B与水中的OH-形成配位键,B原子价电子式2s22p1,可提供1个p轨道作为空轨道,接受OH-中O原子提供的孤电子对形成配位键;
(3)①氮化硼(BN)属于共价晶体;由图可知每个B原子距离最近的N原子有4个,B原子的价层电子对数为4,轨道杂化类型为sp3杂化;
②N原子半径小于C,B原子半径小于Si,N-B共价键的键长小于C-Si键长,N-B共价键的键能大于C-Si键能,故该种氮化硼的熔点和硬度均高于SiC;
③已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,晶胞中N=4,B=×6+×8=4,晶胞的边长为acm,,。
【分析】(1)NaBH4中的H是-1价,具有强还原性;
(2)①根据B原子的价层电子对数判断硼酸是平面三角形;
②该配位键的形成是因为B原子提供空轨道,OH-中的O提供孤电子对,形成了一个配位键生成[B(OH)4]-;
(3) ① BN是共价晶体,根据晶胞结构可知B原子的价层电子对数是4,所以B原子采用sp3杂化;
② BN中共价键的键长小于SiC中共价键的键长,键能大于SiC中共价键的键能,所以BN的硬度、熔点均高些;
③ 利用均摊法算出一个晶胞中含有B、N原子的个数,求一个晶胞的质量,再算晶胞的体积,最后求晶胞参数。
23.【答案】(1)d;
(2)S;CO2或N2O, CNO- 或SCN-
(3)SO2;SO2、CO2 均为分子晶体,SO2 相对分子质量较大且为极性分子,范德华力大
【解析】【解答】(1). F为Ti元素,位于周期表中第4周期,第IVB族,在周期表中属于d区元素,其价电子排布式为3d24s2,则价电子排布图为 ,故答案为:d: ;(2). 同周期主族元素,随着原子序数的增大,第一电离能呈现增大的趋势,但是第ⅡA族和第VA族元素反常,所以P、S、Cl三种元素中,第一电离能最小的是S,等电子体是指原子个数相同,价电子总数相同的微粒,则与CS2互为等电子体的有:CO2或N2O,CNO-或SCN-,故答案为:S;CO2或N2O,CNO-或SCN-;(3)AO2为CO2,DO2为SO2,二者均为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高,所以熔点高的是SO2,故答案为:SO2;SO2、CO2均为分子晶体,SO2相对分子质量较大且为极性分子,范德华力大。
【分析】(1)d区元素包括周期系第ⅢB~ⅦB,Ⅶ,ⅠB~ⅡB元素,不包括镧系和锕系元素。d区元素是元素周期表中的副族元素,即第3至第12族元素;
(2)同周期主族元素的第一电离能由左至右是增大的,但是由于ⅡA族和第VA族出现半满的状态,使第一电离能出现反常的现象,大于相邻元素;
(3)一般情况下,原子晶体的熔点大于离子晶体大于分子晶体,因为化学键的作用力要比分子间作用力强很多。
24.【答案】(1)4;4
(2);
(3)( ,,)
(4)b
(5)
(6)1:3; (或)
【解析】【解答】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4个硼原子,含有氮原子的个数为6×+8×=4。
(2)已知氮化硼晶胞参数为γ cm,则在此晶胞中,任意两个原子之间的最短距离为相连的N与B之间的距离,最短距离为晶胞体对角线长的,即γ cm,D、E原子为晶体中两个距离最近的B原子,二者之间的距离为晶胞面对角线长的,即γcm。
(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)由晶胞结构示意图知,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g,氮化硼晶胞参数为γ cm,则晶胞体积为γ3cm3,晶体的密度为=g·cm-3
Ⅱ. (6)由图丙可知,四面体两两之间通过共用1个氧原子连接
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2 +2×=3,即Si与0的原子数之比为1:3;化学式为 (或)2
【分析】Ⅰ.(1利用“均摊法”,一个微粒被n个晶胞共享,那么它属于每一个晶胞的只有1/n。
(2)由晶胞结构分析,任意两个原子之间的最短距离晶胞体对角线长的,D、E原子的距离为晶胞面对角线长的。
(3)利用三个原子分数坐标参数确定E原子的位置坐标。
(4)由晶胞结构示意图确定俯视投影图。
(5)利用“均摊法”,一个微粒被n个晶胞共享,那么它属于每一个晶胞的只有1/n确定晶胞微粒的数目,再利用计算。
Ⅱ. (6)由题图,利用“均摊法”,一个微粒被n个晶胞共享,那么它属于每一个晶胞的只有1/n。
25.【答案】(1)12;4
(2)B;D;E
【解析】【解答】(1)取任意一顶角的CO2分子,则与之紧邻且等距离的是共用该顶角的各面面心上的CO2分子,共有3个,而该顶角被8个晶胞共用,面心上的分子被2个晶胞共用,这样正确的CO2分子数为3×8÷2=12;在此结构中8个CO2分子处于顶角,6个CO2分子处于面心,所以该结构单元平均占有的CO2分子数为8×1/8+6×1/2=4;正确答案:12;4。
(2)原子晶体的结构特点为空间网状结构,硬度大,可做耐磨材料,熔沸点高,很难升华;SiO2为原子晶体,1 mol SiO2晶体中含4mol Si—O键,二氧化硅为酸性氧化物,能够与强碱反应;现制得原子晶体干冰,结构和性质与SiO2原子晶体相似,有关该物质的说法正确的有B.原子晶体干冰有很高的熔点和沸点;D.原子晶体干冰在一定条件下可与氢氧化钠反应;E.1mol原子晶体干冰中含有4 mol C—O键;正确答案:BDE。
【分析】
(1)面心立方晶胞的配位数是12,根据均摊法计算实际含有的微粒数。
(2)结构决定性质,根据结构的相似性进行类比。