分層作業(yè)15　共價(jià)晶體

分層作業(yè)15共價(jià)晶體A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練題組1.晶體類型的判斷1.下列關(guān)于共價(jià)晶體和分子晶體的說法不正確的是()A.共價(jià)晶體硬度通常比分子晶體大B.共價(jià)晶體的熔點(diǎn)較高C.有些分子晶體的水溶液能導(dǎo)電D.金剛石、水晶和干冰都屬于共價(jià)晶體2.下列晶體中,其中任何一個(gè)原子都被相鄰四個(gè)原子包圍,以共價(jià)鍵形成正四面體,并向空間伸展成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的是()A.C60 B.冰 C.金剛石 D.水晶3.氮化硅是一種新合成的超硬、耐磨、耐高溫的材料。下列對(duì)氮化硅的敘述正確的是()A.氮化硅是分子晶體B.氮化硅是共價(jià)晶體C.氮化硅的分子式為Si3N4D.氮化硅的化學(xué)式為Si4N34.下列各組晶體物質(zhì)中,化學(xué)鍵類型相同,晶體類型也相同的是()①SiO2和SO3②晶體硼和HCl③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤題組2.晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)5.下列事實(shí)能說明剛玉(Al2O3)是共價(jià)晶體的是()①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點(diǎn)為2045℃④自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A.①② B.②③ C.①④ D.③④6.在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán),其中最小的環(huán)上的碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上任意兩個(gè)C—C鍵間的夾角分別是()A.6、120° B.5、108°C.4、109°28' D.6、109°28'7.下列各組物質(zhì)的熔點(diǎn)按由高到低的順序排列,其中熔點(diǎn)高低均與鍵能大小有關(guān)的是()A.鈉、干冰 B.金剛石、晶體硅C.碘化氫、溴化氫 D.二氧化硅、二氧化硫8.科學(xué)家成功研制成了一種新型的碳氧化物,該化合物晶體與SiO2的晶體的結(jié)構(gòu)相似,晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合,形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。下列對(duì)該晶體的敘述錯(cuò)誤的是()A.該晶體是共價(jià)晶體B.該晶體中碳原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶2C.該晶體中碳原子數(shù)與C—O鍵數(shù)之比為1∶2D.該晶體中最小的環(huán)由12個(gè)原子構(gòu)成9.一種新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高溫?zé)峤粨Q器。關(guān)于B4C的推斷正確的是()A.B4C分子是由4個(gè)硼原子和1個(gè)碳原子構(gòu)成的B.B4C是一種共價(jià)晶體C.B4C是一種分子晶體D.B4C晶體中存在離子鍵10.C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,其中C原子的雜化方式為,粒子間存在的作用力是。SiC和晶體Si的熔、沸點(diǎn)高低順序是。

(2)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2的化學(xué)式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵,SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成上述π鍵,而Si、O原子間不能形成上述π鍵:,SiO2屬于晶體,CO2屬于晶體,所以熔點(diǎn):CO2(填“<”“=”或“>”)SiO2。

(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CO2四種晶體的構(gòu)成粒子分別是,熔化時(shí)克服的粒子間的作用力分別是

。

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練11.根據(jù)量子力學(xué)計(jì)算,氮化碳結(jié)構(gòu)有五種,其中一種氮化碳硬度超過金剛石晶體,成為首屈一指的超硬新材料,已知該氮化碳的二維晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)氮化碳的說法不正確的是()A.氮化碳屬于共價(jià)晶體B.氮化碳的化學(xué)式為C3N4C.該晶體的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)低D.每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連,每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連12.(2021·遼寧選考)我國(guó)科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體,晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法正確的是()A.11BN和10BN的性質(zhì)無差異B.該晶體具有良好的導(dǎo)電性C.該晶胞中含有14個(gè)B原子、4個(gè)N原子D.N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為1213.半導(dǎo)體材料砷化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,可看作是金剛石晶胞內(nèi)部的C原子被As原子代替、頂點(diǎn)和面心的C原子被B原子代替。下列說法不正確的是()A.基態(tài)As原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3B.砷化硼(BAs)晶體屬于分子晶體C.1molBAs晶體中含有4molB—As鍵D.與同一個(gè)B原子相連的As原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形14.共價(jià)晶體是由原子直接通過共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,因其具有高熔、沸點(diǎn),硬度大,耐磨等優(yōu)良特性而具有廣泛的用途。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。(1)晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料,被廣泛用于信息技術(shù)和能源科學(xué)等領(lǐng)域。晶體硅是與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體(其晶胞如圖甲所示),晶體硅的1個(gè)晶胞中含個(gè)Si原子,在晶體硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中最小環(huán)為元環(huán),每個(gè)最小環(huán)獨(dú)立含有個(gè)Si原子,含1molSi原子的晶體硅中Si—Si鍵的數(shù)目為。

(2)金剛砂(SiC)也與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如圖乙所示),在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,碳原子、硅原子交替以共價(jià)單鍵相結(jié)合。試回答下列問題:①金剛砂、金剛石的熔點(diǎn)比較高的是(用化學(xué)式表示)。

②在金剛砂的結(jié)構(gòu)中,一個(gè)硅原子結(jié)合了個(gè)碳原子,其中的鍵角是。

③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有C、Si原子以共價(jià)鍵結(jié)合形成的環(huán),其中一個(gè)最小的環(huán)上獨(dú)立含有個(gè)C—Si鍵。

④金剛砂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖丙所示,在SiC中,每個(gè)C原子周圍最近且等距的C原子數(shù)目為;若金剛砂的密度為ρg·cm-3,則晶體中最近的碳、硅原子之間的距離為pm(用代數(shù)式表示即可)。

C級(jí)學(xué)科素養(yǎng)拔高練15.回答下列問題:(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,是新型的非金屬高溫陶瓷材料,它們的硬度大、熔點(diǎn)高,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。①氮化硅的硬度(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是

。②已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連,同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式:。

(2)第ⅢA族、第ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料,其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。①在GaN晶體中,每個(gè)Ga原子與個(gè)N原子相連,與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為,GaN屬于晶體。

②三種新型半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)椤?/p>

答案：1.D解析由于共價(jià)晶體中粒子間以共價(jià)鍵結(jié)合,而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合,故共價(jià)晶體比分子晶體的熔點(diǎn)高、硬度大;有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動(dòng)的離子而導(dǎo)電,如H2SO4、HCl;干冰(固態(tài)CO2)是分子晶體,D錯(cuò)誤。2.C解析C60和冰都是分子晶體,A、B兩項(xiàng)均不符合題意;金剛石和水晶都是共價(jià)晶體,在金剛石中,每個(gè)碳原子周圍都有四個(gè)等距離的碳原子與之形成正四面體結(jié)構(gòu),C項(xiàng)符合題意;在水晶中,每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相連形成正四面體結(jié)構(gòu),但是每個(gè)氧原子只與兩個(gè)硅原子直接相連,D項(xiàng)不符合題意。3.B解析從構(gòu)成元素上看,氮化硅應(yīng)該是共價(jià)化合物,共價(jià)化合物形成的晶體有兩種可能——分子晶體和共價(jià)晶體,再由超硬、耐磨、耐高溫等特點(diǎn)考慮,其應(yīng)該屬于共價(jià)晶體,不存在分子式。從兩種元素的常見價(jià)態(tài)看,氮化硅的化學(xué)式應(yīng)為Si3N4。4.C解析屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃和碘。屬于共價(jià)晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。但晶體氖是由稀有氣體分子組成,稀有氣體為單原子分子,分子間不存在化學(xué)鍵。5.B解析Al2O3是兩性氧化物,屬于物質(zhì)的分類,與晶體類型無關(guān),①錯(cuò)誤;硬度很大、熔點(diǎn)為2045℃,都是共價(jià)晶體的物理性質(zhì),②③正確;紅寶石、藍(lán)寶石是剛玉在自然界中的存在形式,與晶體類型無關(guān),④錯(cuò)誤,故選B。6.D解析金剛石中最小的碳環(huán)含有6個(gè)碳原子,兩個(gè)C—C鍵間的夾角是109°28'。7.B解析干冰為分子晶體,熔點(diǎn)較低,是因?yàn)榉肿娱g作用力弱,而不是因?yàn)殒I能小,A錯(cuò)誤;晶體硅、金剛石都為共價(jià)晶體,原子半徑C<Si,原子半徑越小,共價(jià)鍵鍵能越大,則熔點(diǎn)越高,B正確;HI、HBr為同主族元素所形成的分子晶體,分子的相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,晶體的熔點(diǎn)越高,故熔點(diǎn):HI>HBr,C錯(cuò)誤;二氧化硫形成的是分子晶體,其熔點(diǎn)低是由于分子間作用力弱,不是由鍵能引起的,D錯(cuò)誤。8.C解析該化合物晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合,形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),則該化合物晶體中不存在分子,屬于共價(jià)晶體,A項(xiàng)正確;晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合,每個(gè)氧原子和2個(gè)碳原子以共價(jià)單鍵相結(jié)合,所以碳、氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2,B項(xiàng)正確;該晶體中每個(gè)碳原子形成4個(gè)C—O共價(jià)鍵,所以C原子數(shù)與C—O鍵數(shù)之比為1∶4,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該晶體中最小的環(huán)由6個(gè)碳原子和6個(gè)氧原子構(gòu)成,D項(xiàng)正確。9.B解析B4C由非金屬元素組成,可用于制作切削工具和高溫?zé)峤粨Q器,說明熔點(diǎn)高,應(yīng)為共價(jià)晶體,不存在單個(gè)分子,構(gòu)成微粒為原子,碳、硼原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合。10.答案(1)sp3雜化共價(jià)鍵SiC>Si(2)Si的原子半徑較大,Si、O原子間距離較大,p-p軌道“肩并肩”重疊程度較小,不能形成上述穩(wěn)定的π鍵共價(jià)分子<(3)原子、原子、原子、分子共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、共價(jià)鍵、分子間作用力解析(1)晶體硅中1個(gè)硅原子周圍與4個(gè)硅原子相連,呈正四面體結(jié)構(gòu),所以雜化方式是sp3雜化;SiC結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,粒子間存在的作用力為共價(jià)鍵;因?yàn)镾i—C的鍵長(zhǎng)小于Si—Si的鍵長(zhǎng),所以熔、沸點(diǎn):碳化硅>晶體硅。(2)SiO2為共價(jià)晶體,CO2為分子晶體,所以熔點(diǎn):SiO2>CO2。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為共價(jià)晶體,構(gòu)成粒子為原子,熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵;CO2為分子晶體,由分子構(gòu)成,CO2分子間以分子間作用力結(jié)合。11.C解析晶體硬度超過金剛石,同時(shí)具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這些特點(diǎn)確定該物質(zhì)為共價(jià)晶體,A項(xiàng)正確;晶體中每個(gè)C與4個(gè)N相連,而1個(gè)N被3個(gè)碳原子共用,則每個(gè)碳原子均攤的氮原子個(gè)數(shù)為13×4=43,則化學(xué)式為C3N4,B項(xiàng)正確;晶體均為共價(jià)晶體,rN<rC,C—N鍵長(zhǎng)短,C—N鍵能大于C—C,該晶體的熔點(diǎn)高于金剛石,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可以看出12.D解析11B和10B互為同位素,形成的化合物在化學(xué)性質(zhì)上無差異,但其物理性質(zhì)不同,A錯(cuò)誤;該晶胞具有共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu),BN為共價(jià)晶體,其中無可自由移動(dòng)的電子,不具有導(dǎo)電性,B錯(cuò)誤;由題圖可知,N原子位于晶胞的內(nèi)部,該晶胞含4個(gè)N原子,B原子位于晶胞的頂角和面心,故B原子的數(shù)量為8×18+6×12=4,C錯(cuò)誤;由晶胞示意圖可知,1個(gè)N原子與4個(gè)B原子成鍵,這4個(gè)B原子又分別與4個(gè)N原子成鍵,除去該N原子本身,每個(gè)B原子周圍有3個(gè)N原子與該N原子等距離且最近,則N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為13.B解析As原子核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d104s24p3,故