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　第三单元 共价键　共价晶体
第2课时　共价键键能与化学反应的反应热　共价晶体
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列晶体中,属于共价晶体且为单质的是(　　)。
A.金属铜 B.金刚砂
C.金刚石 D.水晶
答案：C
解析：金属铜属于金属晶体;金刚砂(SiC)、水晶(SiO2)属于共价晶体,但为化合物;金刚石是由碳原子形成的单质,属于共价晶体,C项正确。
2.下列事实中,能够用键能解释的是(　　)。
A.氮气的化学性质比氧气稳定
B.常温常压下,溴呈液态,碘呈固态
C.稀有气体一般很难发生化学反应
D.硝酸易挥发,硫酸难挥发
答案：A
解析：N≡N键比OO键的键能大而难以断裂,所以氮气化学性质比氧气稳定,A项正确;常温常压下,溴呈液态,碘呈固态,与分子间作用力有关,与分子内共价键的键能无关,B项错误;稀有气体一般很难发生化学反应的原因是其原子的最外层已达稳定状态,稀有气体不含化学键,C项错误;硫酸、硝酸的挥发性与分子内的共价键的键能无关,D项错误。
3.已知X—X、Y—Y、Z—Z键的键长分别为198 pm、74 pm、154 pm,则它们单质分子的稳定性是(　　)。
A.X2>Y2>Z2
B.Z2>Y2>X2
C.Y2>X2>Z2
D.Y2>Z2>X2
答案：D
解析：共价键的键长越短,键能越大,共价键越稳定,分子也越稳定,而三种单质的键长由小到大的顺序为Y—YZ2>X2。
4.据报道,在40 GPa的高压下,用激光加热到1 800 K,人们成功制得了共价晶体CO2,下列对该物质的推断一定不正确的是(　　)。
A.该共价晶体中含有极性键
B.该共价晶体易汽化,可用作制冷材料
C.该共价晶体有很高的熔点
D.该共价晶体硬度大,可用作耐磨材料
答案：B
解析：CO2的共价晶体中化学键依然为极性共价键,A项正确。CO2的共价晶体具有高硬度、高熔点等特点,C、D两项正确,B项错误。
5.下表是某些共价晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙述正确的是(　　)。
共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 550 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
摩氏硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
①构成共价晶体的原子种类越多,晶体的熔点越高
②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大,晶体的熔点越高
③构成共价晶体的原子半径越大,晶体的硬度越大
④构成共价晶体的原子半径越小,晶体的硬度越大
A.①② B.③④
C.①③ D.②④
答案：D
解析：共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键,构成共价晶体的原子半径越小,键长越短,键能越大,对应共价晶体的熔、沸点越高,硬度越大。
6.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的,具有共价键三维骨架结构的共价晶体。在立方体中,若一个碳原子位于立方体体心,则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶点上(如图中的小立方体)。请问,图中与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少,它们分别位于大立方体的什么位置(　　)。
A.12,大立方体的12条棱的中点
B.8,大立方体的8个顶点
C.6,大立方体的6个面的中心
D.14,大立方体的8个顶点和6个面的中心
答案：A
解析：与小立方体顶点的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点,共12个。如图所示:
7.某共价晶体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
答案：C
解析：由于处于中心的A原子实际结合的B原子数为×4=2,故C的化学式为AB2,其空间结构如图。
8.下表是一些化学键的键能数据(单位:kJ·mol-1)。
化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能
H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 431 H—O 463
S—S 268 H—S 339 C—F 427 C—O 351
C—Cl 330 C—I 218 H—F 567 — —
(1)由上表中数据能否得出这样的结论(填“能”或“不能”):
①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)。　　　　。
②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。　　　　 。
(2)能否从数据中找出一些规律,请写出一条: 　 。
(3)试预测C—Br键的键能范围:　　　　　　答案：(1)①不能　②不能
(2)能,同主族元素与相同原子结合形成共价键时,原子半径越小,共价键越强
(3)218 kJ·mol-1　330 kJ·mol-1
解析：根据表中的有关数据及元素周期律知识分析可知氯原子的半径小于硫原子的半径,且硫元素的非金属性较氯元素的非金属性弱,但硫硫键的键能大于氯氯键的键能,因此不能说半径越小的原子形成的共价键越牢固,也不能说非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。根据表中数据分析可以得出如下规律:同主族元素与相同原子结合形成共价键时,原子半径越小,共价键越强;根据此规律可知C—Br键的键能介于C—Cl键的键能和C—I键的键能之间,即218~330 kJ·mol-1。
能力提升
1.磷化硼是一种超硬、耐磨的涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元,其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是(　　)。
A.磷化硼的化学式为BP,其晶体属于共价晶体
B.磷化硼晶体的熔点高,且熔融状态下能导电
C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成2个共价键
D.磷化硼晶体中不存在配位键
答案：A
解析：由磷化硼的晶胞结构可知,P位于顶点和面心,数目为×8+6×=4,B位于晶胞内,数目为4,故磷化硼的化学式为BP,磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,所以磷化硼晶体属于共价晶体,熔融状态下不能导电,A项正确,B项错误。由磷化硼晶胞结构可知,磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键,C项错误。根据共价键的饱和性,可以判断磷化硼晶体中存在配位键,D项错误。
2.单质硼有无定形体和晶体两种,参考下表数据回答下列问题。
晶体 金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K >3 500 1 415 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于　　　　晶体,理由是　 　 。
(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(下图),其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算,此晶体结构单元由　　　　个B原子组成,键角为　　　　。
答案：(1)共价　晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间,而金刚石和晶体硅均为共价晶体,B与C相邻且与Si处于对角线位置,也应为共价晶体
(2)12　60°
解析：晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为共价晶体,B与C相邻且与Si处于对角线位置,也应为共价晶体。每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的三角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有×20=12个。晶体B中的三角形为正三角形,所以键角为60°。
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