第二节 分子晶体与原子晶体
提升训练
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 B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤ 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-3 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( ) 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6×3=2。
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:
1
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 、 。 (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)sp3 sp2
(3)分子 混合 (4)σ σ π(或大π或p-p π) (5)8
8×π??3√33 8??34
=
√3π 16
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sp3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8×8+6×2+
1
1
1
√3a,一个碳原子的体积为8
8×π??3??3434=8。2r为晶胞体对角线的4,体对角线的长度为√3??,故r=
4π??33
,金刚石晶胞的体积为a3,所以碳原子在晶胞中的空间占有率为
=
√3π。 16
2020年高中化学 选修3 第三章 第二节 分子晶体与原子晶体 提升训练(人教版)
