人教版选修3 第3章第2节 分子晶体与原子晶体 作业 1Word文件下载.docx
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C.该物质具有很高的熔、沸点
D.该物质与化合物S2N2互为同素异形体
【解析】选B。
由题意知,该物质是分子,分子式应表示真实组成,为S4N4,其分子内既有N—S极性键,又有N—N非极性键,熔、沸点较低。
3.美国《科学》杂志曾报道:
在40GPa的高压下,用激光加热到1800K,人们成功制得了原子晶体CO2,下列对该物质的推断一定不正确的是 ( )
A.该原子晶体中含有极性键
B.该原子晶体易气化,可用作制冷材料
C.该原子晶体有很高的熔、沸点
D.该原子晶体硬度大,可用作耐磨材料
CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体,其成键情况也发生了变化,由原来的碳氧双键变为碳氧单键,但化学键依然为极性共价键,故A项正确。
由于晶体类型及分子结构发生变化,物质的熔、沸点等性质也发生了变化。
CO2原子晶体具有高硬度,高熔、沸点等特点,故C、D项正确,B项错误。
4.下列关于金刚石的叙述中,不正确的是 ( )
A.金刚石是碳元素的一种单质
B.金刚石是原子晶体
C.金刚石的硬度很大、熔点很高
D.金刚石晶体内含有范德华力和非极性键
【解析】选D。
金刚石是原子晶体,晶体内只含C—C非极性键,不存在范德华力,故金刚石的硬度很大、熔点很高。
5.下列有关冰和干冰的叙述不正确的是 ( )
A.干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体
B.冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子
C.干冰比冰的熔点低得多,常压下易升华
D.干冰中只存在范德华力不存在氢键,一个分子周围有12个紧邻的分子
【解析】选A。
干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力,分子采取密堆积,一个分子周围有12个紧邻的分子;
冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键,由于氢键具有方向性,故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子,采取非紧密堆积的方式,空间利用率小,因而密度小。
干冰熔化只需克服范德华力,冰熔化需要克服范德华力和氢键,由于氢键作用力比范德华力大,所以干冰比冰的熔点低得多,而且常压下易升华。
6.干冰升华时,下列所述内容发生变化的是 ( )
A.分子内共价键B.范德华力
C.分子的化学性质D.分子间的氢键
干冰是CO2的分子晶体,CO2分子间只存在范德华力,不存在氢键;
干冰升华时只需克服范德华力,分子的化学性质和分子内的共价键不发生变化。
7.晶体AB型共价化合物,若原子最外层电子数之和为8,常是具有半导体性质的原子晶体。
已知金刚石不导电而导热,锆石(ZrO2)不导电、不导热,却硬似钻石。
近期发现不良商贩用制耐热器的碳化硅制成假钻石,则识别它们的可靠方法是 ( )
A.能在玻璃上刻划出痕迹的为金刚石
B.很硬不导电而导热的是金刚石
C.既可导电又可导热的是碳化硅
D.不导电的为锆石
比玻璃硬度大的物质比较多,用刻划玻璃的方法不可靠,由题干知金刚石导热不导电,碳化硅不导热,但有半导体特性,而锆石不导电也不导热,故选B。
8.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.有些分子晶体的水溶液能导电
D.金刚石、水晶和干冰属于原子晶体
原子晶体的硬度、熔点、沸点通常比分子晶体大;
分子晶体熔融或晶体状态时不导电,但有的溶于水能导电,如H2SO4等;
干冰属于分子晶体。
9.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键键能比Si—O键键能小
C.干冰为分子晶体,二氧化硅为原子晶体
D.干冰易升华,二氧化硅不能升华
干冰和SiO2所属晶体类型不同,干冰为分子晶体,升华时破坏分子间作用力,SiO2为原子晶体,熔化时破坏共价键,所以SiO2熔、沸点较高。
10.下列物质,按沸点降低顺序排列的一组是 ( )
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
HF和H2O分子间含有氢键,沸点反常;
对组成和结构相似的物质,沸点随相对分子质量的增加而增大。
11.氮化碳结构如图,其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。
下列有关氮化碳的说法不正确的是 ( )
A.氮化碳属于原子晶体
B.氮化碳中碳显-4价,氮显+3价
C.氮化碳的化学式为C3N4
D.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连
根据β-氮化碳硬度超过金刚石晶体判断,氮化碳属于原子晶体,A项正确;
氮的非金属性大于碳的非金属性,氮化碳中碳显+4价,氮显-3价,B项错误;
氮化碳的化学式为C3N4,每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子与三个碳原子相连,C项和D项正确。
12.某原子晶体A,其空间结构中的一部分如图所示。
A与某物质B反应生成C,其实质是在每个A—A键中插入一个B原子,则C的化学式为 ( )
A.ABB.A5B4C.AB2D.A2B5
由于处于中心的A原子实际结合的B原子为
×
4=2,故C的化学式为AB2(如图
)。
【易错提醒】本题易错选B,错解的主要原因是没有搞清楚真正加入B原子后的结构,认为只是在原来5个A原子的基础上简单加和,又加上了4个B原子,就错误认为化学式为B选项。
二、非选择题
13.有下列物质:
①水晶 ②冰醋酸 ③氧化钙 ④白磷 ⑤晶体氩 ⑥氢氧化钠 ⑦铝 ⑧金刚石 ⑨过氧化钠 ⑩碳化硅 ⑪干冰 ⑫过氧化氢,根据要求填空(填序号)。
(1)属于原子晶体的化合物是 。
(2)直接由原子构成的分子晶体是 。
(3)由极性分子构成的晶体是 ,属于分子晶体的单质是 。
(4)在一定条件下,能导电且不发生化学变化的是 ,受热熔化需克服共价键的是 。
【解析】本题考查对原子晶体、分子晶体的辨别及晶体内作用力类型的分析。
属于原子晶体的有金刚石、碳化硅和水晶;
属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子);
金属导电过程中不发生化学变化;
晶体熔化时,分子晶体只需克服分子间作用力,不破坏化学键,但原子晶体熔化时需破坏化学键。
答案:
(1)①⑧⑩
(2)⑤
(3)②⑫ ④⑤ (4)⑦ ①⑧⑩
14.Al和Si、Ge和As在元素周期表的金属和非金属过渡位置上,其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工等方面应用广泛。
请回答下列问题:
(1)As的价电子排布式为 。
(2)AlCl3是化工生产中的常用催化剂,熔点为192.6℃,熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在,其中铝原子与氯原子的成键类型是 。
(3)超高导热绝缘耐高温纳米材料氮化铝(AlN)在绝缘材料中的应用广泛,AlN晶体与金刚石类似。
在四大晶体类型中,AlN属于 晶体。
(4)SiCl4常用作烟雾剂,因为Si存在3d空轨道,能同H2O发生反应而剧烈水解,在潮湿的空气中发烟,试用化学方程式表示其反应原理
。
【解析】砷在第4周期第ⅤA族,价电子排布式为4s24p3;
氯化铝熔点低,是分子晶体;
氮化铝与金刚石类似,是原子晶体;
四氯化硅在潮湿的空气中发烟是由于生成了固态小颗粒的硅酸。
(1)4s24p3
(2)共价键(或σ键) (3)原子
(4)SiCl4+3H2O====H2SiO3↓+4HCl
15.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。
X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成-1价离子。
(1)X元素原子基态时的电子排布式为 ,
该元素的符号是 ;
(2)Y元素原子的价电子的电子排布图为 ,
该元素的名称是 ;
(3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为 ;
(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是
;
(5)比较X的氢化物与同族第2、第3周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由
【解析】
(1)由X元素原子4p轨道上有3个未成对电子可知,X元素原子基态时电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为砷元素。
(2)Y元素原子最外层2p轨道上有2个未成对电子,结合题意可知应为氧元素,则其价电子排布图为
;
由原子序数之和为42可知Z为氢元素。
(3)AsH3与NH3结构类似,空间构型应为三角锥形。
(4)结合题干中信息写出反应物和生成物,再根据电子守恒法配平该化学方程式。
(5)其氢化物分别为NH3、PH3、AsH3。
其稳定性由化学键决定,键能越大,化合物越稳定;
沸点由分子间作用力(含氢键)决定。
(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
(2)
氧
(3)三角锥形
(4)As2O3+6Zn+6H2SO4====2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
(5)稳定性:
NH3>
PH3>
AsH3,因为键长越短,键能越大,化合物越稳定;
沸点:
AsH3>
PH3,NH3可形成分子间氢键,沸点最高,AsH3相对分子质量比PH3大,分子间作用力大,因而AsH3比PH3沸点高
16.请回答下列问题:
(1)前4周期元素中,基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有 种。
(2)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料,其晶体结构与单晶硅相似。
镓原子的电子排布式为 ,在GaN晶体中,每个镓原子与 个氮原子相连,与同一个镓原子相连的氮原子构成的空间构型为 。
在四大晶体类型中,GaN属于 晶体。
(3)在极性分子NCl3中,氮元素的化合价为-3价,氯元素的化合价为+1价,请推测NCl3水解的主要产物是 。
(1)这五种元素为H、C、O、P、Fe。
(2)因GaN晶体结构与单晶硅相似,所以每个镓原子与4个氮原子相连,与同一个镓原子相连的氮原子构成的空间构型为正四面体。
GaN属于原子晶体。
(3)根据题意,NCl3水解的化学方程式为NCl3+4H2O====3HClO+NH3·
H2O。
(1)5
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
4 正四面体 原子
(3)HClO、NH3·
H2O
17.C60分子是形如球状的多面体,该结构的建立基于以下考虑:
①C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;
②C60分子含有五边形和六边形;
③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
顶点数+面数-棱边数=2。
据上所述,可推知C60分子有12个五边形和20个六边形,C60分子所含的双键数为30。
(1)固体C60与金刚石相比较,熔点较高者应是 ,理由是
(2)试估计C60跟F2在一定条件下, (填“可能”或“不可能”)发生反应生成C60F60,并简述其理由:
(3)确定C60分子所含单键数为 。
(1)金刚石属原子晶体,而固体C60不是,故金刚石熔点较高。
(2)因C60分子中含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60。
(只要指出“C60含30个双键”即可,但答“C60含有双键”不可)
(3)通过计算,确定C60分子所含单键数。
依题意,C60分子形成的化学键为
(3×
60)=90,也可以由欧拉定理计算键数(即棱边数):
60+(12+20)-2=90,C60分子所含单键数为90-30=60。
(1)金刚石 金刚石属于原子晶体,而C60属于分子晶体,因此金刚石的熔点高于C60
(2)可能 C60分子中含30个双键,与极活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60
(3)60
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