2016-2017学年高中化学 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与原子晶体(第2课时)课

8．下列晶体中，化学键种类相同，晶体类型也相同的是 A．SO2与SiO2

B．CO2与H2O2 D．CCl4与SiC

( )

C．金刚石与HCl 答案 B

解析 题目中所给八种物质属分子晶体的是SO2、CO2、H2O2、HCl、CCl4，属原子晶体的是SiO2、金刚石、SiC，只有B项符合。

9．金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。 试回答：

(1)金刚砂属于________晶体。金刚砂的熔点比金刚石熔点________。

(2)金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子，其中键角是__________。

(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。 (4)碳、硅原子均采取________杂化。

答案 (1)原子 低 (2)4 109°28′ (3)3 (4)sp

解析 由于金刚砂是网状结构，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅原子半径比碳原子大，故金刚砂熔点低；硅和碳电子层结构、成键方式相同，均采取sp杂化，硅原子周围有4个碳原子，键角109°28′；组成的六元环中，有3个碳原子，3个硅原子。 [能力提升题] 10．下列说法正确的是

( )

3

3

A．在含4 mol Si—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA B．金刚石晶体中，碳原子数与C—C键数之比为1∶2 C．30 g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子 D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体 答案 B

解析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成4个Si—O键，故含有4 mol Si—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1 mol，即含有2NA个氧原子，A项错误；金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个C—C键，故1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C键，因此碳原子数与C—C键数之比为1∶2，B项正确；

二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误；氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D项错误。

11．有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族；X与M

2－

－

＋

2－

具有相同的电子层结构；离子半径：Z＞W；Y的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。下列说法中，正确的是( ) A．X、M两种元素只能形成X2M型化合物

B．由于W、Z、M元素的氢化物的相对分子质量依次减小，所以其沸点依次降低 C．元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体 D．元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂 答案 D

解析 本题的突破口是：Y单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料，即Y是Si。根据X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族，X与M具有相同的电子层结构知，M是O，Z是S，X为Na。离子半径：Z＞W，则W为Cl。即X、Y、Z、W、M分别对应的是：Na、Si、S、Cl、O。A项，X、M两种元素能形成Na2O和Na2O2两种化合物。B项，W、Z、M元素的氢化物分别为HCl、H2S、H2O，相对分子质量依次减小，但由于水分子间存在氢键，故水的沸点最高。C项，Y、Z、W的单质晶体分别属于原子晶体、分子晶体和分子晶体。D项，W和M的单质Cl2、O3可作为水处理中的消毒剂。故选D。

12．硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。

(1)基态硅原子的核外电子排布式为___________________________________。

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小约为________。 (3)下表列有三种物质(晶体)的熔点：

物质 熔点/℃ 简要解释熔点产生差异的原因：

①SiO2和SiCl4：___________________________________________________； ②SiCl4和SiF4：____________________________________________________。 答案 (1)1s2s2p3s3p (2)109°28′

(3)①SiO2是原子晶体，微粒间作用力为共价键。SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范

2

2

6

2

2

2－

－

＋

2－

SiO2 1 710 SiCl4 －70.4 SiF4 －90.2 德华力，故SiO2熔点高于SiCl4 ②SiCl4和SiF4均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4

解析 晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体结构，所以Si—Si键之间的夹角大小约为109°28′。晶体类型不同，其熔点具有很大的差别，一般原子晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。

13．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答：

熔点/K 沸点/K 硬度 金刚石 ＞3 550 5 100 10 晶体硅 1 410 2 628 7.0 晶体硼 2 573 2 823 9.5 注：硬度以金刚石的硬度为10为代表。 (1)晶体硼的晶体类型属于__________晶体。

(2)已知晶体硼的基本结构单元是由B原子构成的正二十面体(如图所示)，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个B原子。通过观察图形及推算，可知此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B—B键间的键角是__________(填角度)。 答案 (1)原子 (2)12 60°

解析 比较给出的金刚石、晶体硅及晶体硼的熔点数据，可得出晶体硼为原子晶体。硼原子形成了正三角形，所以B—B键间的夹角为60°，由题中信息可以看出，要构成正二十面体，需要有20×3个顶点，同时又知每个顶点为五个正三角形所共用，故在该正20×3

二十面体中实际顶点(硼原子)数为＝12，故此基本结构单元是由12个硼原子构成

5的。

14．下表是元素周期表中短周期的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。

(1)上述元素的单质中熔点最高的可能是________(填字母)；dh4比gh4稳定，其原因是

__________________________________________________________

_________________________________________________________________。

(2)f和a所形成的物质的沸点在f相应主族元素的同类型化合物中比较高，其原因是____________________________________________________________ _________________________________________________________________。

(3)f的氢化物属于________晶体，a与d形成的化合物da4的立体构型是________，它的晶体属于________晶体。

(4)c、i、j可组成离子化合物cxij6，其晶胞结构如下图所示，阳离子c(用○表示)位于正方体棱的中点和正方体内部；阴离子ij6(用●表示)位于该正方体的顶点和面心。该化合物的化学式是____________。

x－

＋

答案 (1)d 碳的原子半径比硅的原子半径小，C—Cl键的键能比Si—Cl键的键能大 (2)水分子之间存在氢键 (3)分子 正四面体 分子 (4)Na3[AlF6]

解析 (1)根据各元素在周期表中的位置，结合物质熔点规律可知d(碳元素)形成的单质熔点最高。CCl4比SiCl4稳定，原因是碳的原子半径比硅的原子半径小，C—Cl键的键能比Si—Cl键的键能大；(2)H2O的沸点比同主族其他元素的氢化物沸点高的原因是水分子间存在氢键；(3)f的氢化物(一般指水)属于分子晶体，a与d形成的化合物(CH4)其分子1

的空间构型是正四面体，它的晶体属于分子晶体；(4)在晶胞中，含有阴、阳离子的数

8目比为1∶3，则化学式为Na3[AlF6]。

15．通常人们把形成1 mol某化学键所释放的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以用于衡量化学键的强弱，也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂的旧化学键的键能之和与反应中形成的新化学键的键能之和的差。 请根据下表中的数据回答下列问题：

化学键 键能Si—O 460 Si—Cl 360 H—H 436 H—Cl 431 Si—Si 176 Si—C 347