高中化学鲁科版选修3课后练习：3-3-1 原子晶体

高中化学鲁科版选修3课后练习：3-3-1 原子晶体

www.ks5u.com 第3节　原子晶体与分子晶体 第1课时　原子晶体 一、非标准 ‎1.构成原子晶体的微粒及作用力是(　　)‎ A.原子、共价键 B.分子、共价键 ‎ C.原子、分子间作用力 D.分子、分子间作用力 解析:相邻原子之间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体称为原子晶体。‎ 答案:A ‎2.将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅(Si3N4)固体,氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料,在工业上有广泛的应用。氮化硅所属的晶体类型是(　　)‎ A.原子晶体 B.分子晶体 C.离子晶体 D.金属晶体 解析:根据氮化硅(Si3N4)的元素组成,可判断它不可能为离子晶体和金属晶体;根据氮化硅的性质,可判断它不可能是分子晶体。‎ 答案:A ‎3.在金刚石的晶体中,含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角是(　　)‎ A.6个、120° B.5个、108°‎ C.4个、109.5° D.6个、109.5°‎ 解析:根据金刚石的结构特点可知最小环上碳原子数为6个,每个碳原子上任意两个C—C键间夹角为109.5°。‎ 答案:D ‎4.据报道:用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”,再用一个射频电火花喷射出氮气,可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜,该碳氮化合物的硬度比金刚石更大,则下列分析正确的是(　　)‎ A.该碳氮化合物呈片层状结构 B.该碳氮化合物呈立体网状结构 C.该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长 D.该碳氮化合物中含有分子间作用力 解析:因碳氮化合物硬度比金刚石还大,说明该碳氮化合物为原子晶体,故是立体网状结构。与金刚石相比,C原子半径大于N原子半径,所以C—N键键长小于C—C键键长。‎ 答案:B ‎5.有关键能数据如表:‎ 化学键 Si—O OO Si—Si 键能/(kJ· mol-1)‎ x ‎498‎ ‎226‎ 晶体硅在氧气中燃烧的热化学方程式:Si(s)+O2(g)SiO2(s)　ΔH=-890 kJ· mol-1,则表中x的值为(　　)‎ A.460 B.920 C.1 165 D.423‎ 解析:根据题目所给反应,需要断裂的旧化学键键能之和:498 kJ· mol-1+2×226 kJ· mol-1=950 kJ· mol-1,形成的新化学键键能之和:4×x kJ· mol-1,由4×x kJ· mol-1-950 kJ· mol-1=890 kJ· mol-1,求得x=460 kJ·mol-1。‎ 答案:A ‎6.德、俄两国化学家共同宣布,在高压下氮气会发生聚合得到一种低熔点物质——高聚氮,这种高聚氮的N—N键比N2分子中的N≡N键要弱得多,其晶体结构如图所示。下列有关高聚氮的说法正确的是(　　)‎ A.高聚氮晶体属于原子晶体 B.高聚氮晶体中每个氮原子和另外3个氮原子相连 C.高聚氮属于高分子化合物 D.高聚氮转变成氮气是氧化还原反应 解析:由题中信息,N—N键要比N≡N键弱得多,且高聚氮的熔点较低,说明高聚氮不是原子晶体;而高分子化合物一般是针对有机物而言,且高聚氮的相对分子质量也不够大,故不是高分子化合物;因高聚氮只含氮元素,转变为N2,化合价不变,故不属于氧化还原反应;由结构知每个氮原子和另外3个氮原子相连。‎ 答案:B ‎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,近期用不导热的碳化硅也能制成假钻石,则识别它们的可靠方法是(　　)‎ A.能在玻璃上刻画出痕迹的为金刚石 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:比玻璃硬度大的物质比较多,用刻画玻璃的方法不可靠,由题干知金刚石导热不导电,而锆石不导电也不导热,故选B。‎ 答案:B ‎8.1919年朗缪尔提出等电子体假说:“凡原子数和总电子数均相等的物质,其结构相同,物理性质相近,相应的物质称为等电子体。”例如,CO和N2就是等电子体。现有一种新型层状结构的无机材料BN的一种同分异构体αBN,其平面结构如下图所示,则关于该物质的性质和用途正确的是(　　)‎ A.它是一种高温润滑材料,也可做电器材料 B.它是一种坚硬耐磨材料,也可用做钻具 C.它是一种化学纤维,可用做织物 D.以上判断均不正确 解析:从化学式和结构图看,该物质与石墨是等电子体,性质应该非常相似,四个选项中只有A满足石墨的性质要求。‎ 答案:A ‎9.下图是部分短周期元素的单质熔点的变化图,根据此图,填写下列空格:‎ ‎(1)③号元素位于周期表第　　　　周期　　　　族,其单质的一种同素异形体能导电,该同素异形体的名称叫　　　　。 ‎ ‎(2)⑦号元素的核外电子排布式为　。 ‎ ‎(3)②④两元素形成的化合物其晶体有两种结构,其中一种结构与金刚石相似,该结构的晶体属　　　　晶体,若使其熔化,需破坏的作用力为　　　　。 ‎ 解析:注意看清本题图中的横坐标表示原子序数,③号元素为原子序数为6的碳元素,它的单质(金刚石)熔点是第2周期中最高的,碳元素位于周期表第2周期ⅣA族。碳元素的单质中能导电的是石墨。⑦号元素为原子序数为14的硅元素,它的单质(晶体硅)熔点是第3周期中最高的。②④两元素分别为硼和氮,两元素形成的化合物中与金刚石结构相似的,晶体属原子晶体;若使其熔化,需破坏的作用力为共价键(或极性键)。‎ 答案:(1)2　ⅣA　石墨 ‎(2)1s22s22p63s23p2‎ ‎(3)原子　共价键(或极性键)‎ ‎10.通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。‎ 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能‎(kJ· mol‎-1‎)‎ ‎460‎ ‎360‎ ‎436‎ ‎431‎ ‎226‎ ‎301‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”或“<”)。‎ SiC　　　　　Si;SiCl4　　　　　SiO2。 ‎ ‎(2)右图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子,请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。‎ ‎(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取:‎ SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)‎ 该反应的反应热ΔH= 　　　　　kJ·mol-1。 ‎ 解析:(1)SiC和晶体Si皆为原子晶体,由于碳化硅晶体中的Si—C键的键能大于硅晶体中Si—Si键的键能,故SiC的熔点比Si高;SiCl4为分子晶体,SiO2为原子晶体,故SiCl4的熔点比SiO2低。(2)晶体硅的结构与金刚石相似,每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围,这4个硅原子位于四面体的四个顶点上,被包围的硅原子处于正四面体的中心。(3)根据题目所给反应,需要断裂的旧化学键键能之和为:‎ ‎4×360 kJ· mol-1+2×436 kJ· mol-1=2 312 kJ· mol-1,形成的新化学键键能之和为4×431 kJ· mol-1+2×226 kJ· mol-1=2 176 kJ· mol-1,所以ΔH=+136 kJ·mol-1。‎ 答案:(1)>　<　(2)如图①或图②　(3)+136‎ ‎11.六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　个硼原子,立方氮化硼的密度是　　　　 g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值。阿伏加德罗常数为NA)。 ‎ 解析:金刚石晶胞中有8个C原子,则BN晶胞中也有8个原子,B原子、N原子各4个。BN的摩尔质量为25 g·mol-1,一个晶胞的质量为‎4‎NA×25 g,除以一个晶胞的体积(361.5×10-10)3 cm3(1 pm=10-12 m=10-10 cm),即为所求。‎ 答案:4　4　‎‎25×4‎‎(361.5×1‎0‎‎-10‎‎)‎‎3‎×‎NA