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2019-2020年高中化學(xué) 3.3共價鍵 原子晶體練習(xí) 蘇教版選修3 一、選擇題 1.(xx煙臺高二檢測)下列晶體中屬于原子晶體的是　(　　) A.干冰 B.食鹽 C.膽礬 D.晶體硅 【解析】選D。常見的原子晶體中屬于非金屬單質(zhì)的有金剛石、晶體硅、晶體硼等,屬于非金屬化合物的有二氧化硅、碳化硅、氮化硅等。 2.下列說法中不正確的是　(　　) A.雙鍵、叁鍵都有π鍵 B.成鍵原子間原子軌道重疊越多,共價鍵越牢固 C.因每個原子未成對電子數(shù)是一定的,故配對原子個數(shù)也一定 D.所有原子軌道在空間都有自己的方向性 【解析】選D。s—sσ鍵無論s軌道從哪個方向重疊都相同,因此這種共價鍵沒有方向性。 【易錯提醒】(1)碳碳叁鍵和碳碳雙鍵的鍵能不是碳碳單鍵鍵能的3倍和2倍,原因是這些鍵的類型不完全相同。 (2)鍵長約等于成鍵兩原子的半徑之和,實際上,由于軌道的重疊,前者比后者略短一些。 3.對σ鍵的認(rèn)識不正確的是　(　　) A.s-sσ鍵與s-pσ鍵的對稱性相同 B.σ鍵不屬于共價鍵,是另一種化學(xué)鍵 C.若分子中含有共價鍵,則至少含有一個σ鍵 D.含有π鍵的化合物與只含σ鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)不同 【解析】選B。因s軌道為球形對稱,因此s-sσ鍵與s-pσ鍵的對稱性相同,A正確;σ鍵是共價鍵的一種,B錯;若分子中含有共價鍵,則至少有一個σ鍵,C正確;形成π鍵時,一般會形成雙鍵或叁鍵,因此與只含有σ鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)不同,D正確。 【方法規(guī)律】σ鍵、π鍵判斷方法 共價單鍵是σ鍵,共價雙鍵中有一個是σ鍵,另一個是π鍵,共價叁鍵中有一個是σ鍵,另兩個是π鍵,如CH2CH2中的碳碳雙鍵,一個是σ鍵,一個是π鍵,CH≡CH中的碳碳叁鍵,一個是σ鍵,兩個是π鍵。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列說法正確的是　(　　) A.非金屬元素之間只能形成共價鍵,而不能形成離子鍵 B.共價鍵的方向性決定了原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系 C.烯烴比烷烴的化學(xué)性質(zhì)活潑是由于烷烴中的σ鍵比烯烴中的σ鍵穩(wěn)定 D.乙醇分子中不存在π鍵 【解析】選D。全由非金屬元素構(gòu)成的物質(zhì),只要含有銨根就一定含離子鍵;共價鍵的飽和性決定了原子形成分子時相互結(jié)合的數(shù)量關(guān)系;烯烴比烷烴的化學(xué)性質(zhì)活潑是由于烯烴中有π鍵。 4.(雙選)已知C3N4晶體具有比金剛石更大的硬度,且原子間均以單鍵結(jié)合,下列關(guān)于晶體的說法正確的是　(　　) A.C3N4晶體是離子晶體 B.C3N4晶體中,C—N鍵的鍵長比金剛石中C—C鍵的鍵長要短 C.C3N4晶體中微粒間通過離子鍵結(jié)合 D.C3N4晶體中每個碳原子連接4個氮原子,而每個氮原子連接3個碳原子 【解析】選B、D。C3N4晶體原子間均以單鍵結(jié)合,則原子間為共價鍵,且硬度比金剛石大,所以C3N4晶體是原子晶體,A、C錯;因為氮原子比碳原子半徑小,所以C—N鍵比C—C鍵的鍵長要短,B正確;因為碳原子最外層有4個孤電子對,易形成4個共價鍵,氮原子最外層有3個孤電子對,易形成3個共價鍵,所以C3N4晶體中每個碳原子連接4個氮原子,而每個氮原子連接3個碳原子,D正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松,同時用射頻電火花噴射氮?dú)?此時碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜,這種化合物可以比金剛石更堅硬,其原因可能是　(　　) A.碳、氮原子構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 B.碳、氮的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)均不活潑 C.碳氮鍵比金剛石中的碳碳鍵長 D.氮原子最外層電子數(shù)比碳原子多 【解析】選A。碳氮化合物薄膜比金剛石更堅硬,說明此薄膜屬于原子晶體范疇;而此原子晶體中共價鍵的鍵長(近似等于原子半徑之和)比C—C短。 5.(xx蘇州高二檢測)下列關(guān)于原子晶體的說法不正確的是　(　　) A.原子晶體硬度較大 B.原子晶體的熔、沸點較高 C.原子晶體不導(dǎo)電 D.金剛石、水晶和干冰屬于原子晶體 【解析】選D。原子晶體的硬度較大;熔、沸點較高;原子晶體不導(dǎo)電;干冰不屬于原子晶體。 6.(xx大連高二檢測)下列共價鍵的鍵長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 【解析】選B。共價鍵的鍵長可以用原子半徑之和大體上估算,但事實上不等于兩原子半徑之和。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱。下列說法中錯誤的是(　　) 化學(xué)鍵 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 鍵能/kJmol-1 460 360 436 431 176 347 B.HCl的穩(wěn)定性比HI穩(wěn)定性高 C.C—C的鍵能大于Si—Si D.拆開1 mol四氯化硅中的化學(xué)鍵所吸收的能量為360 kJ 【解析】選D。雖然Si—Cl鍵鍵能高于Si—C鍵,但SiC是原子晶體,而SiCl4是分子晶體,熔點SiC高,A正確;氯原子半徑小于碘,故H—Cl鍵的鍵長小于H—I鍵,H—Cl鍵鍵能較高,HCl分子較穩(wěn)定,B正確;碳原子半徑小于硅,故C—C鍵鍵長小于Si—Si鍵,C—C鍵鍵能較高,C正確;1 mol SiCl4中含有4 mol Si—Cl鍵,需吸收4360 kJ能量,D錯。 7.某原子晶體A,其空間結(jié)構(gòu)中的一部分如圖所示,A與某物質(zhì)B反應(yīng)生成C,其實質(zhì)是在每個A—A鍵中插入一個B原子,則C的化學(xué)式為　(　　) A.AB　　　B.A5B4　　　C.AB2　　　D.A2B5 【解析】選C?？臻g結(jié)構(gòu)的一個單元中含有5個A原子,每個A—A鍵中插入一個B原子,5個A原子含有10個A—A鍵,所以插入了10個B原子,所以該單元中含有5個A原子10個B原子,所以A、B原子個數(shù)比是1∶2,所以其化學(xué)式是AB2。 8.(xx杭州高二檢測)在1 mol石英晶體中,含有Si—O鍵數(shù)是　(　　) A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol 【解析】選D。SiO2的結(jié)構(gòu)類似于金剛石的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但每個Si鍵合4個O,每個O鍵合2個Si。1 mol石英(SiO2)晶體有1 mol Si,由于每個Si鍵合四個O,就形成4個Si—O鍵;所以形成的Si—O鍵的物質(zhì)的量為4 mol。 9.(xx韶關(guān)高二檢測)下列物質(zhì)的分子中,沒有π鍵的是　(　　) A.CO2 B.N2 C.CH2CH2 　 　D.HClO 【解析】選D。在共價單鍵中只有σ鍵;雙鍵中有一個σ鍵、一個π鍵;叁鍵中有一個σ鍵、兩個π鍵。各種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式分別為OCO,N≡N,H2—CC—H2, H—O—Cl,故只有HClO分子中沒有π鍵。 10.下列有關(guān)化學(xué)鍵類型的敘述正確的是　(　　) A.全部由非金屬元素構(gòu)成的化合物中肯定不存在離子鍵 B.所有物質(zhì)中都存在化學(xué)鍵 C.已知乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H,則乙炔中存在2個σ鍵(C—H)和3個π鍵 (C≡C) D.乙烷分子中只存在σ鍵,不存在π鍵 【解析】選D。銨鹽是離子化合物,含有離子鍵,但其中就沒有金屬元素,A項錯;稀有氣體的原子本身就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),不存在化學(xué)鍵,B項錯;乙炔中存在3個σ鍵和2個π鍵,即2個C—H鍵和碳碳叁鍵中的1個鍵是σ鍵,而碳碳叁鍵中的兩個是π鍵,C項錯。 11.(雙選)某國家實驗室成功地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的原子晶體。下列關(guān)于CO2的原子晶體的說法正確的是　(　　) A.在一定條件下,CO2的原子晶體轉(zhuǎn)化為分子晶體是物理變化 B.CO2的原子晶體和CO2的分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) C.在CO2的原子晶體中,每個碳原子周圍結(jié)合4個氧原子,每個氧原子跟2個碳原子相結(jié)合 D.CO2的原子晶體的硬度很大,熔、沸點比干冰高得多 【解析】選C、D。反應(yīng)過程為OCO→有鍵斷裂和重排過程,屬于化學(xué)變化,晶體類型也隨之改變。二者的化學(xué)性質(zhì)相同,但物理性質(zhì)不同,CO2的原子晶體類似于SiO2,即每個碳原子周圍結(jié)合4個氧原子,每個氧原子周圍結(jié)合2個碳原子。由于是原子晶體,因此硬度大,熔、沸點高。 二、非選擇題 12.用下列分子的序號填空,①HF,②Br2,③H2O,④N2,⑤CO2,⑥H2,⑦H2O2,⑧HCN (1)分子中只有σ鍵的是___________________; (2)分子中含有π鍵的是　; (3)分子中所有原子都滿足最外層為8個電子結(jié)構(gòu)的是　　　　　　　　　; (4)分子中含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是　　　　　　　; (5)分子中含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是　　　　　　　　　; (6)分子中含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是　　　　　　　　　　。 【解析】寫出分子的結(jié)構(gòu)式,明確σ鍵與π鍵的判斷方法與σ鍵的類型是解題的關(guān)鍵。 答案:(1)①②③⑥⑦　(2)④⑤⑧　(3)②④⑤　(4)⑥ (5)①③⑦⑧　(6)②④⑤⑦⑧ 13.(xx成都高二檢測)氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300℃反應(yīng)獲得。 (1)氮化硅晶體屬于　　　　晶體。 (2)已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且氮原子和氮原子,硅原子與硅原子不直接相連,同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請寫出氮化硅的化學(xué)式__________________________________________。 (3)現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獾谋Ｗo(hù)下,加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng),可得到較高純度的氮化硅。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________ _________________________________________________________________。 【解析】(1)從題給信息知氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,應(yīng)是原子晶體。 (2)每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),可知氮顯-3價,硅顯+4價,正負(fù)化合價代數(shù)和為零,可得化學(xué)式為Si3N4。 (3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+ 12HCl。 答案:(1)原子　(2)Si3N4 (3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+ 12HCl 14.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種,參考下列數(shù)據(jù): 金剛石 晶體硅 晶體硼 熔點/K >3 550 1 410 2 573 沸點/K 4 827 2 628 2 823 摩氏硬度 10 6.5 9.5 (1)晶體硼的晶體類型屬于　　　　　。 (2)已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示),其中有二十個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點,每個頂點各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算得出此基本結(jié)構(gòu)單元是由　　　　個硼原子構(gòu)成;共有 　　　　個B—B鍵,其中B—B鍵的鍵角為　　　　。 【解析】(1)晶體硼的熔、沸點較高,屬于原子晶體。 (2)通過硼的基本結(jié)構(gòu)單元圖形可知,每個等邊三角形中有3個硼原子,而每個硼原子為5個等邊三角形共用,故此基本結(jié)構(gòu)單元中硼原子的個數(shù)為=12。 從圖形中可知,每個B形成5個化學(xué)鍵,每兩個B形成一個共價鍵,故B—B鍵的個數(shù)為125=30個。 每三個B形成一個正三角形,故B—B鍵的鍵角為60。 答案:(1)原子晶體　(2)12　30　60 15.A、B、C、D分別代表四種不同的短周期元素。A元素的原子最外層電子排布為ns1,B元素的原子價電子排布為ns2np2,C元素的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍,D元素原子的M電子層的p軌道中有3個電子。 (1)C原子的電子排布式為　　　　　　,若A元素的原子最外層電子排布為1s1,則按原子軌道的重疊方式,A與C形成的化合物中的共價鍵屬于　　　　(填“σ”或“π”)鍵。 (2)當(dāng)n=2時,B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為　　　　,B與C形成物質(zhì)的化學(xué)式可能為　　　　　　　。當(dāng)n=3時,B與C形成的晶體中微粒間的作用力是_____。 (3)若A元素的原子最外層電子排布為2s1,B元素的原子價電子排布為3s23p2,元素A在周期表中的位置是　　　　　　, A、B、C、D四種元素的第一電離能由大到小的順序是　　　　　　　　　(用元素符號表示)。 【解析】C元素的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍,則C為O;D元素原子的M電子層的p軌道中有3個電子,則D為P。 (1)A元素的原子最外層電子排布為1s1,則A為H,A與C形成的化合物有H2O和H2O2。 (2)n=2時,B為碳,B與C形成的物質(zhì)為CO2或CO;n=3時,B為硅,B與C形成的晶體為SiO2,晶體內(nèi)部存在的作用力為共價鍵。 (3)A元素的原子最外層電子排布為2s1,則A為Li,B元素的原子價電子排布為3s23p2,則B為Si。 答案:(1)1s22s22p4　σ　(2)　CO或CO2　共價鍵　(3)第2周期ⅠA族　O>P>Si>Li 16.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四種常見元素,其相關(guān)信息如下表: 元素 相關(guān)信息 X X的基態(tài)原子核外2p軌道上有2個電子 Y 常溫常壓下,Y單質(zhì)是淡黃色固體,常在火山口附近沉積 Z Z和Y同周期,Z的電負(fù)性大于Y W W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為63,中子數(shù)為34 (1)Y位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族,Y和Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性較強(qiáng)的是____________________________________________ (寫化學(xué)式)。 (2)XY2是一種常用的溶劑,XY2的分子中存在　　　　個σ鍵。在H—Y、H—Z兩種共價鍵中,鍵的極性較強(qiáng)的是_______________________________________, 鍵長較長的是　　　　。 (3)W的基態(tài)原子核外電子排布式是_________________________。 W2Y在空氣中煅燒生成W2O的化學(xué)方程式是______________________________ _________________________________________________________________。 【解析】X的核外電子排布式為1s22s22p2,是碳元素;Y是硫元素;Z是氯元素;W的原子序數(shù)為63-34=29,是銅元素。 (1)Cl的非金屬性比S的非金屬性強(qiáng),所以HClO4的酸性比H2SO4的酸性強(qiáng)。 (2)CS2分子中有2個雙鍵,雙鍵中有一個鍵是σ鍵,一個鍵是π鍵。Cl的電負(fù)性比S的電負(fù)性強(qiáng),所以H—Cl鍵的極性比H—S鍵的極性強(qiáng);S的原子半徑比Cl的原子半徑大,所以H—S鍵的鍵長比H—Cl鍵的鍵長長。 (3)銅元素原子的3d軌道處于全滿狀態(tài)。Cu2S煅燒時生成SO2,不是SO3。 答案:(1)3?、鯝　HClO4　(2)2　H—Cl　H—S (3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2