3.2 分子晶体与共价晶体同步训练2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2
一、单选题
1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述不正确的是
A．标准状况下，2NA和NO与NA个O2充分反应后的气体体积为44.8L
B．14g乙烯(CH2=CH2)和丙烯(CH2=CHCH3)的混合气体质子数为8NA
C．常温下，4.5gSiO2晶体中所含有的硅氧键的数目为0.3NA
D．常温下，将5.6gFe放入含0.8molHNO3的浓硝酸中，反应转移的电子数小于0.3NA
2．设NA代表阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是
A．6.4gCH4O中含有的碳氢键数目为0.8NA
B．过氧化钠与水反应时，每生成0.1mol氧气转移的电子数是0.2NA
C．标准状况下，2.24LHCl气体中含有的H+数目为0.1NA
D．1mol硅中含有的共价键数目为4NA
3．美国某国家实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的原子晶体，下列关于CO2的原子晶体的说法正确的是（ ）
A．CO2的原子晶体和分子晶体互为同分异构体
B．在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
C．CO2的原子晶体和分子晶体具有相同的物理性质
D．在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合
4．下列叙述与范德华力无关的是
A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固 B．白磷易自燃
C．干冰易升华 D．S8的熔、沸点较低
5．Al2O3在一定条件下可制得硬度大、熔点高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞结构如图所示，下列说法不正确的是
A．氮化铝为原子晶体(共价晶体)
B．第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞Al
C．氮化铝晶体中N原子配位数为2
D．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
6．干冰晶体是面心立方结构，如图所示，若干冰晶体的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有
A．4个 B．8个 C．12个 D．6个
7．键能的大小可以衡量化学键的强弱。下列说法中错误的是
化学键 Si-O Si-Cl H-H H-Cl Si-Si Si-C
键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347
A．C-C的键能大于Si-Si
B．HCl的稳定性比HI稳定性高
C．SiCl4的熔点比SiC熔点低
D．拆开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为360 kJ
8．陈述I和陈述II均正确，且具有因果关系的是
选项 陈述I 陈述II
A 甲苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色 甲苯中甲基使苯环活化
B 乙醇与足量反应生成 乙醇分子中氢氧键极性大，易断裂；碳氢键极性小，不易断裂
C SiO2的熔点比干冰高 SiO2分子间的范德华力比干冰大
D 某些金属盐灼烧呈现不同焰色 电子从低能轨道跃迁至高能轨道时吸收光波长不同
A．A B．B C．C D．D
9．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．12g金刚石中含有碳碳单键的数目为2NA
B．1LpH=3的0.1mol L-1K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数为0.1NA
C．12.0g熔融的NaHSO4中含有的阳离子数目为0.2NA
D．标准状况下，3.36LHF中含有的质子数为1.5NA
10．下列说法正确的是
A．Cl2比F2沸点高，因为其相对分子质量较大
B．分子中键长越短，键能越大，熔沸点越高
C．用纯碱溶液洗涤油脂，符合相似相溶原理
D．水加热到很高的温度都难分解，因为水分子间存在氢键
11．W、X、Y、Z四种短周期元素在周期表中位置如图所示，下列说法错误的是
X Y
W Z
A．四种元素中原子半径最大的为W
B．和所属晶体类型相同
C．X和W的氧化物都可以与NaOH溶液反应
D．W单质是重要的半导体材料
12．AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构最有可能是分子晶体的是
A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．②③ D．①④⑤⑥
13．下列关于晶体的说法正确的是
A．能导电的固体一定是金属晶体
B．离子晶体中的化学键可能存在饱和性和方向性
C．分子晶体中分子间作用力越强，分子越稳定
D．由共价化合物构成的晶体都是共价晶体
14．硫和氮是两种常见的“明星元素”，其化合物是现代无机化学研究的最为活跃的领域之一。如图是已经合成的某硫氮化合物的分子结构，下列说法错误的是
A．该物质的分子式为S4N4 B．该物质的熔沸点较低
C．该物质的分子中不含非极性键 D．N的电负性比S的电负性强
二、填空题
15．碳及其化合物广泛存在于自然界中.回答下列问题：
(1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_______。
(2)分子中含有_______(填“键”“键”或“键和键”)，C原子的杂化轨道类型是_______。
(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接_______个六元环，每个六元环占有_______个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_______个六元环。
16．元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
回答下列问题：
(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为__________。
(2)C60属于_________晶体，石墨属于________晶体。
(3)石墨晶体中，层内C-C键的键长为142pm，而金刚石中C-C键的键长为154pm。其原因是金刚石中只存在C-C间的_____共价键(填σ或π，下同)，而石墨层内的C—C间不仅存在____共价键，还有____键。
(4)金刚石晶胞含有_______个碳原子。
17．共价晶体与分子晶体熔沸点高低的比较方法_______。
三、计算题
18．如果1mol金刚石的质量为a g，密度为ρg·cm﹣3，请计算出每个碳原子的共价半径________（两个原子核之间距离的一半）（设碳原子为紧密堆积结构，见图）。(用含a，ρ，NA的式子表示。NA表示阿伏伽德罗常数的值)
四、实验题
19．碳化物衍生碳以其独特的性能被广泛应用在超级电容器、催化剂载体等方面。常用氯气刻蚀法制备。该方法通过高温氯化2小时在SiC表面制备碳涂层(已知：的沸点是59℃，极易水解)，其方法如图：
(1)圆底烧瓶A中为氯酸钾固体，仪器a中的试剂是______________________，A中发生反应的化学方程式为__________________。
(2)仪器C中所盛物质为_______________。
(3)高温环境氯气与氩气混合气氛中氯气与SiC反应，将Si原子从SiC中刻蚀掉形成碳层，反应的化学方程式为__________________，如果温度超过1175℃，涂层上的碳结构发生如下变化：碳→骨架碳→非晶碳→石墨碳，则碳涂层硬度会______________(填“逐渐变高”或“逐渐变低”)，SiC熔点远高于的原因是__________________。
(4)装置F的作用是__________________，NaOH溶液中生成的盐除了NaCl外，还有__________________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】A．标准状况下，44.8LNO为2mol，22.4LO2物质的量为1mol，混合后反应2NO+O2=2NO2；生成二氧化氮为2mol，二氧化氮和四氧化二氮存在化学平衡，2NO2 N2O4；反应后的气体W物质的量小于2mol，标况下体积小于44.8L，故A错误；
B．乙烯与丙烯具有相同最简式CH2，14g乙烯(CH2=CH2)和丙烯(CH2=CHCH3)的混合气体质子数为：8×NA=8NA，故B正确；
C．4.5gSiO2晶体物质的量0.075mol，1mol二氧化硅中含4mol硅氧键，所含有的硅氧键数目=0.075mol×4×NA=0.3NA，故C正确；
D．常温下，铁在浓硝酸中会钝化，故反应程度很小，则转移的电子数小于0.3NA个，故D正确；
故选：A。
2．B
【详解】A．1个CH4O分子中含有3个碳氢键，6.4gCH4O的物质的量为6.4g÷32g/mol=0.2mol，则含有的碳氢键数目为0.6NA，A错误；
B．，由过氧化钠与水反应的电子转移情况可知，每生成0.1mol氧气转移的电子数是0.2NA，B正确；
C．氯化氢气体是由氯化氢分子构成的，不存在氢离子，C错误；
D．硅晶体中1个硅原子形成4个共价键，每个共价键为2个硅原子共用，则1mol硅中含有的共价键数目为2NA，D错误；
故选B。
3．D
【详解】A．同分异构体是分子式相同、结构不同的不同分子，而CO2的原子晶体中不存在分子，故A错误；
B．当CO2的原子晶体转化为分子晶体时，必须破坏晶体中的共价键，且有新化学键形成，所以是化学变化，故B错误；
C．CO2的原子晶体和分子晶体结构不同，则其物理性质有很大差异，故C错误；
D．CO2的原子晶体和SiO2相似，所以在CO2的原子晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个碳原子结合，故D正确；
故答案选：D。
【点睛】同分异构体是分子式相同、结构不同的不同分子，而CO2的原子晶体中不存在分子。
4．B
【详解】A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固，克服了分子间的范德华力，A不符合题意；
B．白磷易自燃，是其着火点较低，与范德华力无关，B符合题意；
C．干冰易升华，是二氧化碳分子间的范德华力较弱，C不符合题意；
D．S8是分子晶体，其熔、沸点较低，是由于其分子间的范德华力较弱，D不符合题意；
故选B。
5．C
【详解】A．氮化铝(AlN) 硬度大、熔点高，符合原子晶体(共价晶体)的特征，因此氮化铝(AlN)为原子晶体(共价晶体)，故A正确；
B．同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，第一电离能：N＞O＞B；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，第一电离能：B＞Al，因此第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞Al，故B正确；
C．晶胞中Al原子与周围最近的4个N原子形成正四面体，Al位于正四面体中心，N原子位于正四面体顶点，故Al原子配位数为4，结合AlN的化学式，N原子的配位数为4，故C错误；
D．氮化铝(AlN)熔沸点高，硬度大，可用于制造切割金属的刀具，故D正确；
故选C。
6．C
【详解】以顶点CO2分子为研究对象，若干冰晶体的晶胞棱长为a，该CO2分子周围与其相距a的CO2分子处于面心，由于顶点CO2分子为8个晶胞共有，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有=12个；
答案选C。
7．D
【详解】A．C原子半径小于Si原子半径，C-C键的键长比Si-Si键的短，键长越短化学键越稳定，键能越大，所以C-C的键能大于Si-Si，故A说法正确；
B．H-I键的键长比H-Cl长，键长越短键能越大，化学键越稳定，氢化物越稳定，所以HCl的稳定性比HI稳定性高，故B说法正确；
C．SiCl4是分子晶体，SiC是共价晶体，熔点：共价晶体＞分子晶体，所以SiCl4的熔点比SiC熔点低，故C说法正确；
D.1mol四氯化硅中含有4molSi-Cl键，拆开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为360kJ/mol×4mol=1440kJ，故D说法错误；
答案为D。
8．B
【详解】A．甲苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色、反应生成苯甲酸，则甲苯中苯环使甲基活化，A错误；
B．乙醇与足量反应生成，说明乙醇分子中有1个活泼氢原子、乙醇的结构简式为CH3CH2OH，则乙醇分子中氢氧键极性大，易断裂；碳氢键极性小，不易断裂，B正确；
C．SiO2的熔点比干冰高，因为SiO2属于共价晶体、干冰属于分子晶体，共价键键能比分子间的范德华力大，C错误；
D．某些金属盐灼烧呈现不同焰色即焰色试验，是因为电子从高能轨道跃迁至低能轨道时释放光波长不同，D错误；
答案选B。
9．A
【详解】A．金刚石中每个C周围有4条C-C键，每条C-C键被2个C共用，故C：C-C=1：2，12g金刚石中含有碳碳单键的数目为2NA，A项正确；
B．溶液中存在平衡，故该溶液Cr2O离子数小于0.1NA，B项错误；
C．熔融NaHSO4电离产生Na+和，故12.0g熔融的NaHSO4中含有的阳离子数目为0.1NA，C项错误；
D．标准状况下，HF为液态，不能根据气体摩尔体积计算其物质的量，D项错误；
答案选A。
10．A
【详解】A．Cl2比F2相对分子质量较大，范德华力较强，则沸点更高，所以Cl2比F2沸点高，故A正确；
B．影响分子晶体熔沸点的是分子间作用力，和键能、键长无关，故B错误；
C．油脂属于酯类，在纯碱溶液中能水解为易溶于水的甘油和高级脂肪酸钠，与“相似相溶”原理无关，故C错误；
D．水分子的热稳定性由H-O键的键能大小决定，与氢键无关，故D错误；
故选A。
11．B
【分析】根据元素在周期表中的位置可知， X为C元素，Y为O元素，W为Si元素，Z为Cl元素。
【详解】A．同周期元素从左到右半径依次减小，同主族元素从上到下半径依次增大，四种元素中原子半径最大的是Si，即W，A正确；
B．CCl4是分子晶体，SiO2是共价晶体，晶体类型不同，B错误；
C．CO2和SiO2都能与NaOH反应，CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O、SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O，C正确；
D．Si是重要的半导体材料，用于计算机芯片、太阳能电池等多项领域，D正确；
故选B。
12．C
【详解】从结构上看：①④⑤⑥构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体和原子晶体的结构特点，而②和③的结构没有这种特点，不能再以化学键与其它原子结合，该结构可以看成一个分子，所以可能是分子晶体。
故答案为C。
13．B
【详解】A．石墨也能导电，但石墨不属于金属晶体，A错误；
B．离子键没有饱和性和方向性，共价键具有饱和性和方向性，但是离子晶体中也可能存在共价键，具有饱和性和方向性，B正确；
C．分子的稳定性与分子间作用力无关，与共价键的强弱有关，C错误；
D．由共价化合物构成的晶体也可能是原子晶体，如二氧化硅等，D错误；
故选B。
14．C
【详解】A．由图可知，分子中含4个N原子、4个S原子，则该物质的分子式为S4N4，A正确；
B．该化合物为分子晶体，熔沸点较低，B正确；
C．分子中含有的S-S键为非极性键，C错误；
D．N的非金属性比S强，则N的电负性比S的电负性强，D正确；
综上所述答案为C。
15． C原子有4个价电子且半径较小，难以通过得失电子达到稳定结构 键和键 3 2 12
【详解】(1)共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用，碳原子有4个价电子，且半径较小，难以失去或得到电子，故碳在形成化合物时，其键型以共价键为主；
(2) CS2分子的结构式为S=C=S，含有键和键，CS2分子中C原子形成2个键，孤电子对数为，则C原子采取杂化；
(3)①根据石墨烯晶体结构图可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为；②在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个碳原子形成4个碳碳单键，最小的环为六元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接个六元环。
16． 同素异形体 分子 混合型 σ σ π 8
【分析】(1) 金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是含有碳元素的不同单质，据此判断；
(2)根据组成的微粒类型和微粒间作用力类型判断晶体类型；
(3)根据两种物质中存在的共价键类型分析解答；
(4)利用均摊法结合晶胞结构图分析计算。
【详解】(1)由同种元素组成的不同单质互称同素异形体，金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质，属于同素异形体，故答案为：同素异形体；
(2)C60的构成微粒是分子，属于分子晶体；石墨的构成微粒是原子，且层与层之间存在分子间作用力，所以石墨属于混合型晶体，故答案为：分子；混合型；
(3)共价单键为σ键，共价双键中含有σ键和π键，金刚石中碳原子之间只存在σ键，石墨中碳原子之间存在σ键和π键，故答案为：σ；σ；π；
(4)晶胞中顶点微粒数为：8×=1，面心微粒数为：6×=3，体内微粒数为4，共含有8个碳原子，故答案为：8。
【点睛】本题的易错点为(3)，要注意金刚石结构中中存在单键，而石墨晶体中存在单键和双键；难点为(4)，要注意均摊法的理解和应用。
17．分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较
(1)不同类型的晶体
熔、沸点：原子晶体>分子晶体。
(2)同一类型的晶体
分子晶体
①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O>H2Te> H2Se> H2S。
②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4>GeH4> SiH4> CH4。
③组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。
④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如
⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
共价晶体
①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。。
②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C
【解析】略
18．cm
【详解】由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4+6×1/2+8×1/8=8；设晶胞体积为V，，，晶胞边长为 ，若C原子半径为r，根据硬球接触模型，晶胞正方体对角线长度的1/4，就是C—C键的键长，即=2r， r=cm；答案：cm。
19．(1) 浓HCl KClO3+6HCl(浓)= KCl+3Cl2↑+3H2O
(2)P2O5或硅胶
(3) SiC+2Cl2C+SiCl4 逐渐变低 SiC为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体的熔点高于分子晶体，所以SiC熔点远高于SiCl4
(4) 除去Cl2和SiCl4，回收氩气 NaClO、Na2SiO3
【分析】由实验装置图可知，仪器a为分液漏斗，分液漏斗中盛有的试剂为浓盐酸，圆底烧瓶A中氯酸钾与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的五氧化二磷或硅胶用于干燥氯气，装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，装置F中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，气球用于回收氩气。
【详解】（1）由分析可知，仪器a为分液漏斗，分液漏斗中盛有的试剂为浓盐酸，圆底烧瓶A中发生的反应为氯酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、氯气和水，反应的化学方程式为KClO3+6HCl(浓)= KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案为：浓HCl；KClO3+6HCl(浓)= KCl+3Cl2↑+3H2O；
（2）由分析可知，装置C中盛有的五氧化二磷或硅胶用于干燥氯气，故答案为：P2O5或硅胶；
（3）由分析可知，装置E中氯气在氩气氛围中与碳化硅高温条件下反应生成碳和四氯化硅，反应的化学方程式为SiC+2Cl2C+SiCl4；石墨是混合型晶体，硬度较小，所以碳涂层硬度会逐渐变低；碳化硅为共价晶体，四氯化硅为分子晶体，共价晶体的熔点高于分子晶体，所以碳化硅熔点远高于四氯化硅，故答案为： SiC+2Cl2C+SiCl4；逐渐变低；SiC为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体的熔点高于分子晶体，所以SiC熔点远高于SiCl4；
（4）由分析可知，装置F中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收未反应的氯气和生成的四氯化硅，气球用于回收氩气；氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，四氟化硅与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、硅酸钠和水，则氢氧化钠溶液中溶液中生成的盐为氯化钠、次氯酸钠和硅酸钠，故答案为：除去Cl2和SiCl4，回收氩气；NaClO、Na2SiO3。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
