发布时间 : 星期一 文章2020高中化学 第三章 晶体结构与性质 3.2 分子晶体与原子晶体同步测试 新人教版选修3更新完毕开始阅读
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(3)N的常见氢化物为NH3,立体构型为三角锥形,N2H4的结构式为,其电子式
(4)C分别和S、Cl形成的共价化合物为CS2、CCl4,CS2和CO2结构相似,都是直线形非极性分子,其结构式为
,其电子式
12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。
Si—Si—H—H—CSi—Si—化学键 O Cl H l Si C 360 436 431 176 347 460
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)右图中立方体中心的“”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。 答案：(1)> < (2)如图
(3)+236
解析：(1)SiC和Si皆为原子晶体,由于Si—C键键能大于Si—Si键键能,故SiC的熔点比Si高;SiCl4为分子晶体,SiO2为原子晶体,前者的熔点低于后者。(2)根据硅原子与硅原子可形成四个相等的硅硅键可知除立方体中心的硅原子外,与它相邻的硅原子应处于可形成正四面体的四个顶点上。(3)根据题意,所给反应的旧化学键键能之和为4×360 kJ·mol-1+2×436 kJ·mol-l=2 312 kJ·mol-1,新化学键键能之和为4×431 kJ·mol-1+2×176
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kJ·mol(每摩尔硅原子形成的晶体中含有2 mol Si—Si键)=2 076 kJ·mol,所以反应热为2 312 kJ·mol-2 076 kJ·mol-1=236 kJ·mol-1。
13据报道,科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。已知:①N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构;②N—N键的键能为167 kJ·mol。请回答下列问题。 (1)N60分子组成的晶体为 晶体,其熔、沸点比N2 (填“高”或“低”),原因是
。
(2)1 mol N60分解成N2时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ(已知kJ·mol),表明稳定性N60 (填“>”“<”或“=”)N2。 (3)由(2)列举N60的一种用途 。
答案：(1)分子 高 N60、N2均形成分子晶体,N60的相对分子质量大,分子间作用力大,故熔、沸点高
(2)放出 13 230 < (3)N60可作高能炸药
解析：(1)N60、N2形成的晶体均为分子晶体,因Mr(N60)>Mr(N2),故N60晶体中分子间的范德华力比N2晶体中的大,N60晶体的熔、沸点比N2晶体的高。(2)因每个氮原子形成三个N—N键,每个N—N键被2个N原子共用,故1 mol N60中存在N—N键:1 mol×60×3
mol。发生的反应为N60
30N2 ΔH=90×167 kJ·mol-30×942
-1
-1
-1
-1-1-1
键的键能为942
kJ·mol-1=-13 230 kJ·mol-1<0,为放热反应,表明稳定性N2>N60。(3)由于反应放出大量的热同时生成大量气体,因此N60可用作高能炸药。
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1下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是( ) ①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮 ⑥硫黄和碘 A.①②③ 答案：C 2下列性质符合分子晶体的是( ) A.熔点1 070 ℃,易溶于水,水溶液能导电
B.熔点97.81 ℃,质软、能导电、密度是0.97 g·cm C.熔点10.31 ℃,液体不导电,水溶液能导电 D.熔点2 030 ℃,熔化时能导电,水溶液也能导电 答案：C 3下列关于CH4和CO2的说法正确的是( )
-3
B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤
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A.固态CO2属于分子晶体
B.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
C.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2 D.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp2 答案：A 解析：固态CO2是分子晶体,A项正确;CH4分子是正四面体对称结构,其为含有极性键的非极性分子,B选项错误;CH4和CO2都是分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高,与键能无关,C选项错误;CH4为正四面体结构,碳原子的杂化类型是sp3杂化,CO2为直线形分子,碳原子的杂化类型是sp杂化,D选项错误。
4碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题:
(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5,该化合物的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于 晶体。 (2)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,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
答案：(1)分子 (2)①3 2 ②12 4 解析：(1)Fe(CO)5熔、沸点低,属于分子晶体。
(2)①在石墨烯晶体中每个C原子连接3个六元环;并且每个C原子被3个六元环共用,则每个六元环占有的碳原子数为6
②在金刚石晶体中,每个C原子连接12个六元环;每个六元环中最多有4个C原子共面。 ★
5碳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)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别为 、 。
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(3)C60属于 晶体,石墨属于 晶体。
(4)石墨晶体中,层内C—C键的键长为142 pm,而金刚石中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在C—C间的 共价键,而石墨层内的C—C间不仅存在 共价键,还有 键。
(5)金刚石晶胞含有 个碳原子。若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r=
a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (不要求计算结果)。
答案：(1)同素异形体 (2)sp sp
(3)分子 混合 (4)σ σ π(或大π或p-p π)
3
2
(5)8
解析：(1)由同一元素形成的不同单质互称为同素异形体。(2)金刚石为正四面体形结构,所以C原子采用sp
3
杂化。石墨烯(指单层石墨)为平面形结构,C原子采用sp2杂化。(3)C60属于分子晶体。从结构上说,石墨既具有原子晶体的特征,又具有分子晶体的特征,一般称石墨为混合晶体。(4)金刚石中只存在C—C间的σ共价键,而石墨层内的C—C间既存在σ共价键,又存在π共价键。(5)金刚石晶胞中含有碳原子数为8
2r为
晶
胞
体
对
角
线
ra3,所以碳原子在晶胞中的空
间占有率