《共价键-原子晶体》同步习题1.doc

《共价键 原子晶体》同步习题
一、选择题
1.(2015·烟台高二检测)下列晶体中属于原子晶体的是　(　　)
A.干冰 B.食盐
C.胆矾 D.晶体硅
2.下列说法中不正确的是　(　　)
A.双键、叁键都有π键
B.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
C.因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定
D.所有原子轨道在空间都有自己的方向性
3.对σ键的认识不正确的是　(　　)
A.s-sσ键与s-pσ键的对称性相同
B.σ键不属于共价键，是另一种化学键
C.若分子中含有共价键，则至少含有一个σ键
D.含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
【补偿训练】下列说法正确的是　(　　)
A.非金属元素之间只能形成共价键，而不能形成离子键
B.共价键的方向性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系
C.烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烷烃中的σ键比烯烃中的σ键稳定
D.乙醇分子中不存在π键
4.(双选)已知C3N4晶体具有比金刚石更大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体的说法正确的是　(　　)
A.C3N4晶体是离子晶体
B.C3N4晶体中，C—N键的键长比金刚石中C—C键的键长要短
C.C3N4晶体中微粒间通过离子键结合
D.C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子
【补偿训练】用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，同时用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜，这种化合物可以比金刚石更坚硬，其原因可能是　(　　)
A.碳、氮原子构成空间网状结构的晶体
B.碳、氮的单质化学性质均不活泼
C.碳氮键比金刚石中的碳碳键长
D.氮原子最外层电子数比碳原子多
5.(2015·苏州高二检测)下列关于原子晶体的说法不正确的是　(　　)
A.原子晶体硬度较大
B.原子晶体的熔、沸点较高
C.原子晶体不导电
D.金刚石、水晶和干冰属于原子晶体
6.(2015·大连高二检测)下列共价键的键长按由小到大排列的是　(　　)
A.N—Cl　N—Br　N—F
B.H—Cl　H—S　H—P
C.Se—H　S—H　O—H
D.C—H　N—H　O—H
【补偿训练】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.SiCl4的熔点比SiC熔点低
B.HCl的稳定性比HI稳定性高
C.C—C的键能大于Si—Si
D.拆开1 mol四氯化硅中的化学键所吸收的能量为360 kJ
7.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
8.(2015·杭州高二检测)在1 mol石英晶体中，含有Si—O键数是　(　　)
A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol
9.(2015·韶关高二检测)下列物质的分子中，没有π键的是　(　　)
A.CO2 B.N2 C.CH2CH2 　 　D.HClO
10.下列有关化学键类型的叙述正确的是　(　　)
A.全部由非金属元素构成的化合物中肯定不存在离子键
B.所有物质中都存在化学键
C.已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键
(C≡C)
D.乙烷分子中只存在σ键，不存在π键
11.(双选)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.在一定条件下，CO2的原子晶体转化为分子晶体是物理变化
B.CO2的原子晶体和CO2的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质
C.CO2的原子晶体中，每个碳原子周围结合4个氧原子，每个氧原子跟2个碳原子相结合
D.CO2的原子晶体的硬度很大，熔、沸点比干冰高得多
二、非选择题
12.用下列分子的序号填空，①HF，②Br2，③H2O，④N2，⑤CO2，⑥H2，⑦H2O2，⑧HCN
(1)分子中只有σ键的是___________________；
(2)分子中含有π键的是　；
(3)分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是　　　　　　　　　；
(4)分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是　　　　　　　；
(5)分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是　　　　　　　　　；
(6)分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是　　　　　　　　　　。
13.(2015·成都高二检测)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300℃反应获得。
(1)氮化硅晶体属于　　　　晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子和氮原子，硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式__________________________________________。
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气的保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________。
14.单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据:

金刚石
晶体硅
晶体硼
熔点/K
>3 550
1 410
2 573
沸点/K
4 827
2 628
2 823
摩氏硬度
10
6.5
9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于　　　　　。
(2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，其中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算得出此基本结构单元是由　　　　个硼原子构成；共有
　　　　个B—B键，其中B—B键的键角为　　　　。
15.A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。A元素的原子最外层电子排布为ns1，B元素的原子价电子排布为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p轨道中有3个电子。
(1)C原子的电子排布式为　　　　　　，若A元素的原子最外层电子排布为1s1，则按原子轨道的重叠方式，A与C形成的化合物中的共价键属于　　　　(填“σ”或“π”)键。　
(2)当n=2时，B的原子结构示意图为　　　　，B与C形成物质的化学式可能为　　　　　　　。当n=3时，B与C形成的晶体中微粒间的作用力是_____。
(3)若A元素的原子最外层电子排布为2s1，B元素的原子价电子排布为3s23p2，元素A在周期表中的位置是　　　　　　，
A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　　　　(用元素符号表示)。
16.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X的基态原子核外2p轨道上有2个电子
Y
常温常压下，Y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积
Z
Z和Y同周期，Z的电负性大于Y
W
W的一种核素的质量数为63，中子数为34
(1)Y位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族，Y和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是___________________________________________(写化学式)。
(2)XY2是一种常用的溶剂，XY2的分子中存在　　　　个σ键。在H—Y、H—Z两种共价键中，键的极性较强的是_______________________________________，
键长较长的是　　　　。
(3)W的基态原子核外电子排布式是_________________________。
W2Y在空气中煅烧生成W2O的化学方程式是______________________________
答案：
一、选择题
1.
【解析】选D。常见的原子晶体中属于非金属单质的有金刚石、晶体硅、晶体硼等，属于非金属化合物的有二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。
2.
【解析】选D。s—sσ键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。
【易错提醒】(1)碳碳叁键和碳碳双键的键能不是碳碳单键键能的3倍和2倍，原因是这些键的类型不完全相同。
(2)键长约等于成键两原子的半径之和，实际上，由于轨道的重叠，前者比后者略短一些。
3.
【解析】选B。因s轨道为球形对称，因此s-sσ键与s-pσ键的对称性相同，A正确；σ键是共价键的一种，B错；若分子中含有共价键，则至少有一个σ键，C正确；形成π键时，一般会形成双键或叁键，因此与只含有σ键的化合物的化学性质不同，D正确。
【方法规律】σ键、π键判断方法
共价单键是σ键，共价双键中有一个是σ键，另一个是π键，共价叁键中有一个是σ键，另两个是π键，如CH2CH2中的碳碳双键，一个是σ键，一个是π键，CH≡CH中的碳碳叁键，一个是σ键，两个是π键。
【补偿训练】
【解析】选D。全由非金属元素构成的物质，只要含有铵根就一定含离子键；共价键的饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系；烯烃比烷烃的化学性质活泼是由于烯烃中有π键。
4.
【解析】选B、D。C3N4晶体原子间均以单键结合，则原子间为共价键，且硬度比金刚石大，所以C3N4晶体是原子晶体，A、C错；因为氮原子比碳原子半径小，所以C—N键比C—C键的键长要短，B正确；因为碳原子最外层有4个孤电子对，易形成4个共价键，氮原子最外层有3个孤电子对，易形成3个共价键，所以C3N4晶体中每个碳原子连接4个氮原子，而每个氮原子连接3个碳原子，D正确。
【补偿训练】
【解析】选A。碳氮化合物薄膜比金刚石更坚硬，说明此薄膜属于原子晶体范畴；而此原子晶体中共价键的键长(近似等于原子半径之和)比C—C短。
5.
【解析】选D。原子晶体的硬度较大；熔、沸点较高；原子晶体不导电；干冰不属于原子晶体。
6.
【解析】选B。共价键的键长可以用原子半径之和大体上估算，但事实上不等于两原子半径之和。
【补偿训练】
【解析】选D。虽然Si—Cl键键能高于Si—C键，但SiC是原子晶体，而SiCl4是分子晶体，熔点SiC高，A正确；氯原子半径小于碘，故H—Cl键的键长小于H—I键，H—Cl键键能较高，HCl分子较稳定，B正确；碳原子半径小于硅，故C—C键键长小于Si—Si键，C—C键键能较高，C正确；1 mol SiCl4中含有4 mol Si—Cl键，需吸收4×360 kJ能量，D错。
7.
【解析】选C。空间结构的一个单元中含有5个A原子，每个A—A键中插入一个B原子，5个A原子含有10个A—A键，所以插入了10个B原子，所以该单元中含有5个A原子10个B原子，所以A、B原子个数比是1∶2，所以其化学式是AB2。
8.
【解析】选D。SiO2的结构类似于金刚石的空间网状结构，但每个Si键合4个O，每个O键合2个Si。1 mol石英(SiO2)晶体有1 mol Si，由于每个Si键合四个O，就形成4个Si—O键；所以形成的Si—O键的物质的量为4 mol。
9.
【解析】选D。在共价单键中只有σ键；双键中有一个σ键、一个π键；叁键中有一个σ键、两个π键。各种物质的结构式分别为OCO，N≡N，H2—CC—H2，
H—O—Cl，故只有HClO分子中没有π键。
10.
【解析】选D。铵盐是离子化合物，含有离子键，但其中就没有金属元素，A项错；稀有气体的原子本身就达到稳定结构，不存在化学键，B项错；乙炔中存在3个σ键和2个π键，即2个C—H键和碳碳叁键中的1个键是σ键，而碳碳叁键中的两个是π键，C项错。
11.
【解析】选C、D。反应过程为OCO→有键断裂和重排过程，属于化学变化，晶体类型也随之改变。二者的化学性质相同，但物理性质不同，CO2的原子晶体类似于SiO2，即每个碳原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个碳原子。由于是原子晶体，因此硬度大，熔、沸点高。
二、非选择题
12.
【解析】写出分子的结构式，明确σ键与π键的判断方法与σ键的类型是解题的关键。
答案:(1)①②③⑥⑦　(2)④⑤⑧　(3)②④⑤　(4)⑥
(5)①③⑦⑧　(6)②④⑤⑦⑧
13.
【解析】(1)从题给信息知氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，应是原子晶体。
(2)每个原子都满足8电子稳定结构，可知氮显-3价，硅显+4价，正负化合价代数和为零，可得化学式为Si3N4。
(3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+ 12HCl。
答案:(1)原子　(2)Si3N4
(3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+ 12HCl
14.
【解析】(1)晶体硼的熔、沸点较高，属于原子晶体。
(2)通过硼的基本结构单元图形可知，每个等边三角形中有3个硼原子，而每个硼原子为5个等边三角形共用，故此基本结构单元中硼原子的个数为=12。
从图形中可知，每个B形成5个化学键，每两个B形成一个共价键，故B—B键的个数为12×5×=30个。
每三个B形成一个正三角形，故B—B键的键角为60°。
答案:(1)原子晶体　(2)12　30　60°
15.
【解析】C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，则C为O；D元素原子的M电子层的p轨道中有3个电子，则D为P。
(1)A元素的原子最外层电子排布为1s1，则A为H，A与C形成的化合物有H2O和H2O2。
(2)n=2时，B为碳，B与C形成的物质为CO2或CO；n=3时，B为硅，B与C形成的晶体为SiO2，晶体内部存在的作用力为共价键。
(3)A元素的原子最外层电子排布为2s1，则A为Li，B元素的原子价电子排布为3s23p2，则B为Si。
答案:(1)1s22s22p4　σ　(2)　CO或CO2　共价键　(3)第2周期ⅠA族　O>P>Si>Li
16.
【解析】X的核外电子排布式为1s22s22p2，是碳元素；Y是硫元素；Z是氯元素；W的原子序数为63-34=29，是铜元素。
(1)Cl的非金属性比S的非金属性强，所以HClO4的酸性比H2SO4的酸性强。
(2)CS2分子中有2个双键，双键中有一个键是σ键，一个键是π键。Cl的电负性比S的电负性强，所以H—Cl键的极性比H—S键的极性强；S的原子半径比Cl的原子半径大，所以H—S键的键长比H—Cl键的键长长。
(3)铜元素原子的3d轨道处于全满状态。Cu2S煅烧时生成SO2，不是SO3。
答案:(1)3　ⅥA　HClO4　(2)2　H—Cl　H—S
(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2