2021年高中化学选修三课时达标·效果检测-第3章-晶体结构与性质3.2-.docx

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课时达标·效果检测
一、选择题
1.据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推想下列有关N60的说法正确的是　(　　)
A.N60易溶于水
B.N60是一种原子晶体，有较高的熔点和硬度
C.N60的熔点高于N2
D.N60的稳定性比N2好
【解析】选C。C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂，因此A、B项错误，C项正确。N2分子以N≡N键结合，N60分子中只存在N—N键，而N≡N键比N—N键牢固得多，所以D项错误。
【加固训练】现代无机化学对硫-氮化合物的争辩是最为活跃的领域之一。如图所示是已经合成的最出名的硫-氮化合物的分子结构。下列说法正确的是
　(　　)

A.该物质的分子式为SN
B.该物质的分子中既有极性键又有非极性键
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。
2.(2022·孝感高二检测)美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断确定不正确的是　(　　)
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
【解析】选B。CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键状况也发生了变化，由原来的碳氧双键变为碳氧单键，但化学键照旧为极性共价键，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。
【加固训练】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。
3.(2022·济南高二检测)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积累形成的晶体
B.冰晶体中每个水分子四周只有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，一个分子四周有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，分子实行密积累，一个分子四周有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，故每个水分子四周只有4个紧邻的水分子，实行非紧密积累的方式，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。
【加固训练】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
【解析】选B。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。
4.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。近期发觉不良商贩用制耐热器的碳化硅制成假钻石，则识别它们的牢靠方法是　(　　)
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
【解析】选B。比玻璃硬度大的物质比较多，用刻划玻璃的方法不行靠，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。
5.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
【解析】选D。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。
6.(2022·宜昌高二检测)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、沸点差别很大的缘由是　(　　)
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
【解析】选C。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。

7.下列物质，按沸点降低挨次排列的一组是　(　　)
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
【解析】选D。HF和H2O分子间含有氢键，沸点反常；对组成和结构相像的物质，沸点随相对分子质量的增加而增大。
8.(2022·宁德高二检测)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
【解析】选B。依据β-氮化碳硬度超过金刚石晶体推断，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。
9.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.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B5
【解析】选C。由于处于中心的A原子实际结合的B原子为12×4=2，故C的化学式为AB2(如图)。
【易错提示】本题易错选B，错解的主要缘由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原子的基础上简洁加和，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
10.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，依据要求填空(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)在确定条件下，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
11.(2022·邢台高二检测)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，由于Si存在3d空轨道，能同H2O发生反应而猛烈水解，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。
答案：(1)4s24p3
(2)共价键(或σ键)　(3)原子
(4)SiCl4+3H2O====H2SiO3↓+4HCl
12.(2022·郑州高二检测)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。
请回答下列问题：
(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、沸点凹凸并说明理由 

　 。
【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，再依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。其稳定性由化学键打算，键能越大，化合物越稳定；沸点由分子间作用力(含氢键)打算。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3　As
(2)　氧
(3)三角锥形
(4)As2O3+6Zn+6H2SO4====2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
(5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，由于键长越短，键能越大，化合物越稳定；沸点：NH3>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
【加固训练】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像。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，请推想NCl3水解的主要产物是　 。
【解析】(1)这五种元素为H、C、O、P、Fe。
(2)因GaN晶体结构与单晶硅相像，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周体。GaN属于原子晶体。
(3)依据题意，NCl3水解的化学方程式为NCl3+4H2O====3HClO+NH3·H2O。
答案：(1)5
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
4　正四周体　原子
(3)HClO、NH3·H2O
13.(力气挑战题)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。
请回答下列问题：
(1)固体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是　　　，理由是_____________

　 。
(2)试估量C60跟F2在确定条件下，　　　　(填“可能”或“不行能”)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　　　　。
【解析】(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”不行)
(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12×(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。
答案：(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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