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第2课时　共价晶体　分子晶体　晶体结构的复杂性(基础课)
素养 目标 1．通过金刚石、晶体硅、SiO2晶体的结构模型认识共价晶体的结构特点，能解释共价晶体的性质。 2．通过认识干冰、冰、碘晶体的结构模型，认识分子之间通过范德华力和氢键结合形成分子晶体的结构特点的不同，能解释分子晶体的性质。 3．通过认识石墨晶体的特殊结构，知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
旧知 回顾 1．金刚石是自然界中硬度最大的物质；晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。 2．二氧化硅熔、沸点高，不溶于水；二氧化碳常温下是无色气体。 3．石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细磷片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，石墨还具有优良的导电性能。 4．由金刚石、石墨和C60的结构可知，C60分子是由60个原子构成的分子，而金刚石、石墨中不存在单个分子。
一、共价晶体
1．共价晶体及结构特点
定义 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体
构成微粒 原子
结构特点 (1)共价键具有饱和性与方向性，故每个中心原子周围排列的原子数目有限 (2)所有原子间均以共价键相结合成网状结构，故晶体中不存在单个的分子
常见共价晶体 (1)单质：金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、晶体锗(Ge) (2)化合物：二氧化硅晶体(SiO2)、碳化硅晶体(SiC)、氮化硼晶体(BN)、氮化硅晶体(Si3N4)、氮化铝晶体(AlN)、砷化镓晶体(GaAs)、α型氧化铝晶体(α-Al2O3)
2．几种共价晶体的结构
(1)金刚石(C)
①碳原子采取sp3杂化，C—C键键角为109°28′。
②每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间立体网状结构。
③最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上所有碳原子不在同一平面内。
(2)碳化硅(SiC)晶体
把金刚石中的C原子换成Si与C原子相互交替，就得到碳化硅的结构。晶体中Si与C原子个数比为1∶1。
(3)二氧化硅晶体(SiO2)
①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键的键角为109°28′。
②每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。
③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。
3．共价晶体的物理性质
晶体 键能/(kJ·mol-1) 熔点/℃ 硬度
金刚石 (C—C)347 大于3 500 10
碳化硅 (C—Si)301 2 830 9
晶体硅 (Si—Si)226 1 412 7
(1)键能：C—C>C—Si>Si—Si；熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅；硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅(填“>”或“<”)。
(2)规律：共价晶体具有很高的熔点，很大的硬度；对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)含有共价键的晶体都是共价晶体。 (　　)
(2)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　　)
(3)凡是由原子构成的晶体均为共价晶体。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×
二、分子晶体
1．分子晶体
定义 分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体
构成微粒 分子或原子
微粒间作用力 分子间作用力
典型分子晶体 (1)多数非金属单质：X2(卤素单质)、O2、H2、P4、单质硫、C60、稀有气体、红磷等 (2)非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、PH3、HX(卤化氢)等 (3)多数非金属氧化物：CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等 (4)含氧酸：H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等 (5)大多数有机物分子：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白质、糖类等
2．典型分子晶体的结构
碘晶体 干冰 冰
晶胞或结构模型
微粒间作用力 范德华力 范德华力 范德华力和氢键
晶胞微粒数 4 4 —
配位数 — 12 4
3．分子晶体的物理性质
(1)分子晶体以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。
(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素的氧化物，但属于不同的晶体类型。 (　　)
(2)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。 (　　)
[答案]　(1)√　(2)×
三、晶体结构的复杂性
1．石墨晶体
晶体模型
结构特点 (1)石墨晶体具有层状结构，在每一层内，每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的3个碳原子以共价键相结合，形成无限的六边形平面网状结构。每个碳原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键(2)C原子采取sp2杂化，C—C键之间的夹角为120°(3)层与层之间以范德华力结合
晶体类型 石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，因此石墨晶体属于混合型晶体
物理性质 熔点高、质软、易导电
2．Na2SiO3晶体
在Na2SiO3固体中并不存在单个的简单，Si通过共价键与4个O原子相连，形成硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐}∞单元(如图所示)，带负电的链状硅酸盐}∞单元与金属阳离子以离子键相互作用。
3．晶体的复杂性
(1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。例如，BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子，Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子。
(2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是，原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
(3)金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等模型都是典型的晶体结构模型，大多数实际晶体结构复杂得多，都是过渡晶体或混合型晶体。
　(1)石墨晶体为什么具有导电性？
提示：石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨沿层的平行方向导电。
(2)稀有气体由单原子构成，它属于共价晶体吗？
提示：不属于，它属于分子晶体。
共价晶体的结构与性质
水晶是一种宝石，晶体完好时呈六棱柱钻头形，它的主要成分是二氧化硅。水晶的结构可以看成是硅晶体中每个Si—Si键中“插入”一个氧原子形成的。
1．在水晶中Si—O—Si键是否是直线形？
提示：不是，Si—O—Si键呈角形。
2．在SiO2晶体中，1 mol SiO2含Si—O键的物质的量是多少？
提示：4 mol。
1．共价晶体的结构特征
(1)在共价晶体中，各原子均以共价键结合，原子不采取密堆积方式。
(2)共价晶体的组成微粒是原子，不存在单个分子，其化学式仅代表原子的个数比。
(3)空间结构：空间立体网状结构。
2．共价晶体熔点和硬度的比较
共价晶体具有不同的结构类型，对于结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的稳定性越高，熔、沸点越高，硬度越大。
3．判断晶体是否是共价晶体的思路
(1)根据共价晶体的构成微粒和微粒间作用力判断。
(2)根据共价晶体的物理性质判断。
(3)常见的共价晶体。
金刚石 碳化硅 二氧化硅
晶胞
中心原子杂化类型 sp3 sp3 sp3
键角 109°28′ 109°28′ 109°28′
晶胞中微粒数目 8个C C：4个 Si：4个 Si：8个 O：16个
1 mol 物质中化学键数目 2 mol C—C 4 mol C—Si 4 mol Si—O
1．根据下列物质的性质，判断其属于共价晶体的是(　　)
A．熔点2 700 ℃，导电性强，延展性强
B．无色晶体，熔点3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电
D．熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
B　[共价晶体一般不导电，没有延展性，A项错误；共价晶体难溶于水，C项错误；共价晶体一般熔点很高，硬度很大，D项错误。]
2．(双选)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是 (　　)
A．11BN和10BN的化学性质几乎无差异
B．该晶体具有良好的导电性
C．该晶胞中含有14个B原子，4个N原子
D．B原子周围等距且最近的B原子数为12
[答案]　AD
3．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体模型如图所示，请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
(1)二氧化硅晶体中最小环为_________________________________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有；每个最小环中有________个硅原子，________个氧原子。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子，_________________个氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O键。
[解析]　(1)SiO2晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中，每个最小环上有6个碳原子，因此SiO2晶体中每个最小环上有6个Si原子，另外六边形的每条边上都插入了1个氧原子，所以最小环为12元环。
(2)据图可知，每个硅原子周围有四条边，而每条边又被6个环所共有，同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的，因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为＝12。(3)由于每个硅原子被12个环共有，因此每个环只占有该硅原子的，又因为每个最小环上有6个硅原子，所以每个最小环平均拥有的硅原子数为6×＝。又因为SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1∶2的比例所组成，因此每个最小环中平均拥有氧原子的数目为×2＝1。(4)据图可知，1个Si原子周围有4条Si—O键，无共用，所以1 mol SiO2中有4 mol Si—O键。
[答案]　(1)12　(2)12　6　6　(3)　1　(4)4
分子晶体的结构与性质
C60分子又称为足球烯，它是一个由60个碳原子结合形成的稳定分子，英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托勾画出的C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，将其命名为富勒烯。科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60。
1．固态N60的晶体类型是什么？N60晶体与N2晶体的熔点谁的更高？
提示：固态N60是分子晶体，由于分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以N60晶体的熔点高于N2晶体。
2．为什么液态水变为冰时，体积膨胀，密度减小？
提示：冰晶体主要是水分子之间依靠氢键结合形成的，因氢键具有一定的方向性，使水分子间的间距比较大，有很大空隙，比较松散。所以水结成冰后，体积膨胀，密度减小。
3．干冰和碘晶体易升华的原因是什么？乙醇与甲醚的相对分子质量相等，为什么乙醇的沸点高于甲醚？
提示：碘晶体和干冰的分子间以较弱的范德华力结合；乙醇分子间存在氢键，分子间作用力强，甲醚分子间不存在氢键，分子间作用力弱，所以乙醇的沸点高于甲醚。
1．分子晶体的结构特点
若分子间不存在氢键，则分子晶体的微粒排列时尽可能采用紧密堆积方式；若分子间存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，则晶体不能采用紧密堆积方式。
2．分子晶体的性质
(1)分子晶体一般具有较低的熔点和沸点、较小的硬度、较强的挥发性。
(2)分子晶体在固态、熔融时均不导电。
(3)不同的分子晶体在溶解度上存在较大差别，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解度也有较大差别。
[注意]　a.稀有气体固态时形成分子晶体，微粒之间只存在分子间作用力，分子内不存在化学键。b.分子晶体气化或熔融时，克服分子间作用力，不破坏化学键。
1．(双选)下列性质中，符合分子晶体性质的是(　　)
A．熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
C．易溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃
D．熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm-3
BC　[熔点为1 070 ℃，熔点高，易溶于水，水溶液导电，属于离子晶体的特点，A不符合题意；熔点为10.31 ℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，溶于水后，分子在水分子的作用下，电离出自由移动的离子，B符合题意；CS2为非极性分子，易溶于CS2的一般为分子晶体，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃，熔、沸点低，符合分子晶体的性质，C符合题意；熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为 0.97 g·cm-3，这是金属Na的物理性质，符合金属晶体的特点，D不符合题意。]
2．(双选)晶胞是晶体结构中可重复出现的基本的结构单元，C60晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．C60分子的摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．一个C60晶胞中有4个C60分子
D．每个C60分子周围与它距离最近且相等的C60分子有12个
CD　[C60分子的相对分子质量是12×60＝720，所以摩尔质量为720 g·mol-1，选项A错误；由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，而苯是由碳、氢元素形成的化合物，选项B错误；C60分子构成的晶胞为面心立方晶胞，根据“切割法”可知，在一个C60晶胞中含有C60分子的个数为8×＋6×＝4，选项C正确；根据晶胞的结构可知，以晶胞中任意顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近且相等的C60分子分布在立方体的面心上，每个顶点上的C60分子被8个立方体共用，所以每个C60分子周围与它距离最近且相等的C60分子有12个，选项D正确。]
3．的结构片段为，下列关于(SN)x的说法正确的是(　　)
A．是共价化合物 B．固态时为共价晶体
C．固态时为离子晶体 D．原子最外层都是8电子
A　[由S、N两种元素组成，是共价化合物，固态属于分子晶体；中N原子形成3个共价键，最外层是8电子结构，S原子形成3个共价键，最外层不是8电子结构，D错误。]
1．SiCl4的分子结构与CCl4的相似，下列对SiCl4的推测不正确的是(　　)
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温、常压下SiCl4是气体
C．SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4为正四面体结构
B　[由于SiCl4的分子结构与CCl4的相似，所以SiCl4晶体属于分子晶体；CCl4是正四面体结构，SiCl4与其结构相似，因此也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。]
2．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是(　　)
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
A　[金刚石属于共价晶体，其中的碳原子采取sp3杂化，每个碳原子与周围的4个碳原子形成正四面体结构，通过共价键形成空间立体网状结构，晶体中最小环上有6个碳原子，A项正确；分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体形成的晶体为分子晶体，稀有气体是单原子分子，原子间没有共价键，B项错误；HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C项错误；SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D项错误。]
3．下列关于SiO2晶体网状结构(如图)的叙述正确的是(　　)
A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
B．最小环上有3个Si和3个O
C．最小环上Si和O原子数之比为1∶2
D．最小环上有6个Si和6个O
D　[二氧化硅晶体中存在四面体结构单元，每个硅原子能形成四个共价键，每个氧原子能形成2个共价键，Si处于四面体中心，O处于四面体4个顶角，故A错误；最小的环上，有6个Si和6个O，所以最小的环上硅、氧原子数之比为1∶1，故B、C错误，D正确。]
4．(双选)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是(　　)
A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电
B．立方相氮化硼只含有σ键
C．两种晶体均为分子晶体
D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形
BD　[A项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有σ键，正确；C项，立方相氮化硼是共价晶体，错误；D项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，层内每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形，正确。]
5．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ 3 350 1 415 2 573
沸点/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于________，理由是______________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示，其中有20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由__________个硼原子构成，其中B—B键的键角为__________，共含有________个B—B键。
[解析]　(1)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，且从元素周期表中位置看硼与碳相邻，与硅处于对角线位置(相似)，也能推知晶体硼属于共价晶体。
(2)根据“切割法”，每个晶体硼的结构单元：B原子个数为20××3＝12，正三角形键角为60°，B—B键个数为20××3＝30。
[答案]　(1)共价晶体　晶体硼的熔、沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石和晶体硅都是共价晶体　(2)12　60°　30
课时分层作业(十九)　共价晶体　分子晶体
晶体结构的复杂性
(选择题只有一个选项符合题目要求)
1．下列固体的化学式能真实表示物质分子组成的是(　　)
A．NaOH B．CO2
C．CsCl D．SiO2
B　[NaOH和CsCl固体均为离子晶体，在晶体中只存在阴阳离子，其化学式表示的是构成晶体的离子个数比；SiO2固体为共价晶体，在晶体中只存在原子，其化学式表示的是构成晶体的原子个数比。]
2．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是(　　)
A．金刚石晶体和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子
B．在金刚石晶体中每个C连接4个六元环，石墨晶体中每个C连接3个六元环
C．金刚石晶体与石墨晶体中的碳原子的杂化方式均为sp2
D．金刚石晶体中碳原子数与C—C键键数之比为1∶4，而石墨晶体中碳原子数与C—C键键数之比为1∶3
A　[A.金刚石是共价晶体，具有空间立体网状结构，最小的环上有6个C，石墨晶体中最小的环也含有6个碳原子，A选项正确；B.金刚石中每个C连接12个六元环，石墨中每个C连接3个六元环，B选项错误；C.金刚石晶体结构可看作碳原子之间以sp3杂化轨道形成共价键结合在一起的空间网状结构，而石墨晶体中碳原子采取sp2杂化，C选项错误；D.金刚石晶体中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，根据“切割法”，每个碳原子平均形成的共价键数目为4×＝2，故碳原子数与C—C键数之比为1∶2，石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数目为3×＝1.5，故碳原子数与C—C键数之比为2∶3，D选项错误。]
3．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有12个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
B　[甲烷晶体的构成微粒是甲烷分子，所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子，故A错误；晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数为3×8×＝12，故B正确；甲烷晶体为分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，故C错误；1个CH4晶胞中CH4分子个数＝8×＋6×＝4，故D错误。]
4．二茂铁是一种含铁的有机化合物，黄色针状晶体，熔点173 ℃(在100 ℃时开始升华)，沸点249 ℃，可看作是Fe2+与两个正五边形的环戊二烯负离子配体形成的夹心型分子(如图所示)。下列关于二茂铁晶体的说法不正确的是(　　)
A．存在离子键、配位键、范德华力
B．为分子晶体
C．存在大π键
D．二茂铁易溶于有机溶剂
A　[据题干信息可知二茂铁是有机化合物，熔、沸点较低，则二茂铁晶体为分子晶体，故不存在离子键，A错误；二茂铁晶体为分子晶体，B正确；图示五元环中存在大π键，C正确；有机物一般易溶于有机溶剂，D正确。]
5．碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，俗称金刚砂。下列说法正确的是(　　)
A．SiC晶体中硅、碳元素的质量比为1∶1
B．SiC晶体的熔点较高
C．SiC晶体的硬度较小
D．SiC属于分子晶体
B　[A.SiC晶体中硅、碳元素的质量比为28∶12＝7∶3，A项错误；B.SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，熔点较高，B项正确；C.SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，硬度较大，C项错误；D.SiC晶体结构与金刚石相似，属于共价晶体，D项错误。]
6．I2形成的晶体的晶胞如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．该晶胞中含有4个碘原子
B．碘晶体具有各向异性
C．I2的升华需要破坏范德华力
D．可通过凝华的方法得到碘晶体
A　[A.由均摊法可知，该晶胞中含I2的个数为×8＋×6＝4，则含有8个碘原子，故A错误；B.由该晶胞结构可知，碘晶体具有各向异性，故B正确；C.碘晶体是分子晶体，I2升华需要破坏分子间作用力，即范德华力，故C正确；D.碘单质易升华，碘蒸气易凝华，可通过凝华的方法得到碘晶体，故D正确。]
7．下列各组物质中，“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．③④⑥ B．①②③
C．④⑤⑥ D．①③⑤
A　[①SO3晶体是分子晶体，SiO2晶体是共价晶体，故不符合题意；②HCl晶体是分子晶体，晶体硼是共价晶体，故不符合题意；③CO2晶体和SO2晶体都是分子晶体，二者都只含共价键，故符合题意；④晶体硅和金刚石都是共价晶体，二者都只含共价键，故符合题意；⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体，晶体氖不含共价键，晶体氮含共价键，故不符合题意；⑥硫黄和碘晶体都是分子晶体，二者都只含共价键，故符合题意。]
8．北京冬奥会采用CO2跨临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．冰、干冰晶体类型不同
B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小
C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保
D．1个干冰晶胞的质量约为g
A　[A.冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；B.在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以氢键的存在使四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个紧邻水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；C.氟利昂排放到大气中会破坏臭氧层，干冰不会破坏臭氧层，氟利昂引起的温室效应是二氧化碳的3 400～15 000倍，故用干冰制冷比用氟利昂制冷环保，C项正确；D.由干冰的晶胞图可知，1个晶胞中含CO2的个数为8×＋6×＝4，则1个干冰晶胞的质量约为g＝g，D项正确。]
9．已知氯化铝晶体的熔点为190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃、常压下即开始升华。
(1)氯化铝晶体是________(填“离子”或“分子”)晶体。
(2)在500 ℃，1.01×105 Pa时，氯化铝蒸气的密度(换算成标准状况)为11.92 g·L-1，且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的结构式为________。
(3)设计一个更可靠的实验，证明氯化铝晶体是离子晶体还是分子晶体，你的实验是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　分子晶体的熔点较低，AlCl3晶体的熔点也仅有190 ℃，而且它还能升华，这就充分说明AlCl3晶体是分子晶体。AlCl3蒸气的相对分子质量＝11.92×22.4≈267，则1个氯化铝蒸气分子是由2个AlCl3构成的。
[答案]　(1)分子　(2)
(3)在加压条件下加热氯化铝晶体至熔融状态，测其导电性，若导电，则是离子晶体；若不导电，则为分子晶体
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)
10．硫单质有多种组成形式(如图)。下列有关说法中正确的是(　　)
、、
(冠状)
A．S4、S6、S8形成的晶体的熔、沸点逐渐降低
B．O—H键的键能大于S—H键的键能，所以沸点：H2O>H2S
C．S4、S6、S8形成的晶体均为分子晶体
D．SO2、H2S与H2O的空间结构均为角形
CD　[A.S4、S6、S8形成的晶体的熔、沸点逐渐升高，故A错误；B.水的沸点高于硫化氢是因为水分子间能形成氢键，硫化氢分子间不能形成氢键，水分子间的作用力强于硫化氢分子间的作用力，则沸点高于硫化氢，与键能的大小无关，故B错误；C.S4、S6、S8形成的晶体均为分子晶体，故C正确；D.SO2中硫原子的价电子对数为3，孤电子对数为1，分子的空间结构为角形，H2S与H2O中的中心原子的价电子对数都为4，孤电子对数都为2，则分子的空间结构均为角形，故D正确。]
11．氮化碳部分结构如图所示，其中β-氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。设NA阿伏加德罗常数的值，下列有关氮化碳的说法错误的是(　　)
A．β-氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定
B．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
C．β-氮化碳的化学式为C3N4，其中氮显－3价，碳显＋4价
D．该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键形成的空间网状结构
D　[A项中，N原子半径小于C原子，键长：C—N键12．As是氮族元素，下列有关黄砷As4(结构如图：)的叙述正确的是(　　)
A．黄砷晶体为正四面体形结构
B．7.5 g黄砷含有0.4NA个σ键(NA为阿伏加德罗常数的值)
C．该结构中共价键的键角约为109°28′
D．熔点：白磷＜黄砷
AD　[A.黄砷晶体中键角为60°，为正四面体形结构，故A正确；B.As4为正四面体形结构，As为位于正四面体的顶点上，形成6个共价键，即6个σ键，则7.5 g黄砷的物质的量为＝0.025 mol，含有的σ键数目为0.025×6×NA＝0.15NA，故B错误；C.黄砷与白磷的结构相似，属于正四面体形，四个As或P位于四面体顶点，则键角为60°，故C错误；D.黄砷和白磷均属于分子晶体，且不含分子间氢键，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高，黄砷相对分子质量大，范德华力大，熔、沸点高，即熔点：白磷＜黄砷，故D正确。]
13．碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的晶胞结构图：
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)中碳原子的杂化形式分别为________、________。
(3)C60晶体属于____________晶体，石墨晶体属于________晶体。
(4)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石晶体中C—C键的键长为154 pm。其原因是金刚石晶体中只存在C—C间的________(填“σ”或“π”，下同)键，而石墨层内的C—C间不仅存在______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)。
[解析]　(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质，性质不同，它们互称同素异形体。(2)在金刚石中碳原子的四个价电子与四个C原子形成四个共价键，C原子的杂化形式是sp3；在石墨烯(指单层石墨)中碳原子与相邻的三个C原子形成三个共价键，C原子的杂化形式为sp2。(3)C60晶体属于分子晶体。而石墨晶体在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨晶体属于混合型晶体。(4)在金刚石晶体中只存在C—C间的σ键；在石墨晶体层内的C—C间不仅存在σ键，还存在π键。(5)金刚石晶胞中，顶点8个C原子，相当于1个C原子，面心上6个C原子，相当于3个C原子，而在其8个四面体空隙中有一半也是C原子，且在晶胞内，故还有4个C原子，加在一起，可得一个金刚石晶胞中有8个C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，则正方体体对角线的就是C—C键的键长，即a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空间占有率ω＝＝＝。
[答案]　(1)同素异形体　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合型　(4)σ　σ　π
(5)8　　＝＝
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第2课时　共价晶体　分子晶体　晶体结构的复杂性(基础课)
第3章　不同聚集状态的物质与性质
第2节　几种简单的晶体结构模型
素养目标 1．通过金刚石、晶体硅、SiO2晶体的结构模型认识共价晶体的结构特点，能解释共价晶体的性质。
2．通过认识干冰、冰、碘晶体的结构模型，认识分子之间通过范德华力和氢键结合形成分子晶体的结构特点的不同，能解释分子晶体的性质。
3．通过认识石墨晶体的特殊结构，知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
旧知
回顾 1．金刚石是自然界中硬度最大的物质；晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。
2．二氧化硅熔、沸点高，不溶于水；二氧化碳常温下是无色气体。
3．石墨是一种深灰色的有金属光泽而不透明的细磷片状固体。石墨很软，有滑腻感。此外，石墨还具有优良的导电性能。
4．由金刚石、石墨和C60的结构可知，C60分子是由60个原子构成的分子，而金刚石、石墨中不存在单个分子。
必备知识 自主预习
一、共价晶体
1．共价晶体及结构特点
定义 相邻____间以______结合而形成的具有____________结构的晶体
构成微粒 ____
原子
共价键
空间立体网状
原子
结构特点 (1)共价键具有____性与____性，故每个中心原子周围排列的原子数目有限
(2)所有原子间均以共价键相结合成网状结构，故晶体中不存在单个的____
常见共价晶体 (1)单质：金刚石(C)、晶体硅(Si)、晶体硼(B)、晶体锗(Ge)
(2)化合物：二氧化硅晶体(SiO2)、碳化硅晶体(SiC)、氮化硼晶体(BN)、氮化硅晶体(Si3N4)、氮化铝晶体(AlN)、砷化镓晶体(GaAs)、α型氧化铝晶体(α-Al2O3)
饱和
方向
分子
2．几种共价晶体的结构
(1)金刚石(C)
①碳原子采取_____杂化，C—C键
键角为_________。
②每个碳原子与周围紧邻的_个碳原子以共价键结合成________结构，向空间伸展形成空间立体网状结构。
③最小碳环由_个碳原子组成，且最小环上所有碳原子不在同一平面内。
sp3
109°28′
4
正四面体
6
(2)碳化硅(SiC)晶体
把金刚石中的C原子换成Si与C原子相互交替，就得到碳化硅的结构。晶体中Si与C原子个数比为____。
(3)二氧化硅晶体(SiO2)
①Si原子采取_____杂化，正四面体内O—Si—O键的键角为_________。
1∶1
sp3
109°28′
②每个Si原子与_个O原子形成_个共价键，____原子位于正四面体的中心，__原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被_个硅氧正四面体共用；每个O原子和_个Si原子形成_个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为____。
③最小环上有__个原子，包括_个O原子和_个Si原子。
4
4
Si
O
2
2
2
1∶2
12
6
6
3．共价晶体的物理性质
晶体 键能/(kJ·mol-1) 熔点/℃ 硬度
金刚石 (C—C)347 大于3 500 10
碳化硅 (C—Si)301 2 830 9
晶体硅 (Si—Si)226 1 412 7
(1)键能：C—C__C—Si__Si—Si；熔点：金刚石__碳化硅__晶体硅；硬度：金刚石__碳化硅__晶体硅(填“>”或“<”)。
(2)规律：共价晶体具有____的熔点，____的硬度；对结构相似的共价晶体来说，原子半径____，键长____，键能____，晶体的熔点就越高。
>
>
>
>
>
>
很高
很大
越小
越短
越大
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)含有共价键的晶体都是共价晶体。 (　　)
(2)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　　)
(3)凡是由原子构成的晶体均为共价晶体。 (　　)
×
×
×
二、分子晶体
1．分子晶体
定义 分子之间通过____________结合形成的晶体称为分子晶体
构成微粒 分子或原子
微粒间作用力 分子间作用力
分子间作用力
典型分子晶体 (1)多数非金属单质：X2(卤素单质)、O2、H2、P4、单质硫、C60、稀有气体、红磷等
(2)非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、PH3、HX(卤化氢)等
(3)多数非金属氧化物：CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等
(4)含氧酸：H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等
(5)大多数有机物分子：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白质、糖类等
碘晶体 干冰 冰
晶胞或结构模型

2．典型分子晶体的结构
碘晶体 干冰 冰
微粒间作用力 ________ ________ ________和____
晶胞微粒数 _ _ —
配位数 — __ _
范德华力
范德华力
范德华力
氢键
4
4
12
4
3．分子晶体的物理性质
(1)分子晶体以比较弱的____________相结合，因此一般熔点____，硬度____。
(2)对组成和结构____，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力____，熔、沸点____。
分子间作用力
较低
较小
相似
增大
升高
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素的氧化物，但属于不同的晶体类型。 (　　)
(2)水是一种非常稳定的化合物，这是由于水中存在氢键。 (　　)
√
×
晶体模型

三、晶体结构的复杂性
1．石墨晶体
结构特点 (1)石墨晶体具有层状结构，在每一层内，每个碳原子用_____杂化轨道与邻近的3个碳原子以共价键相结合，形成无限的______平面网状结构。每个碳原子还有1个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，并含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键(2)C原子采取_____杂化，C—C键之间的夹角为120°(3)层与层之间以范德华力结合
晶体类型 石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，因此石墨晶体属于____型晶体
物理性质 熔点高、质软、易导电
sp2
六边形
sp2
混合
3．晶体的复杂性
(1)物质组成的复杂性导致晶体中存在多种不同微粒以及不同的微粒间作用。例如，BaTiO3含有一种阴离子和多种阳离子，Ca5(PO4)3OH含有一种阳离子和多种阴离子。
(2)金属键、离子键、共价键、配位键等都是化学键的典型模型，但是，原子之间形成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态。由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能是居于金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。
(3)金属晶体、离子晶体、共价晶体、分子晶体等模型都是典型的晶体结构模型，大多数实际晶体结构复杂得多，都是过渡晶体或混合型晶体。
想一想　(1)石墨晶体为什么具有导电性？
提示：石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨沿层的平行方向导电。
(2)稀有气体由单原子构成，它属于共价晶体吗？
提示：不属于，它属于分子晶体。
关键能力 情境探究
[情境探究]
水晶是一种宝石，晶体完好时呈六棱柱钻头形，它的主要成分是二氧化硅。水晶的结构可以看成是硅晶体中每个Si—Si键中“插入”一个氧原子形成的。
共价晶体的结构与性质
1．在水晶中Si—O—Si键是否是直线形？
提示：不是，Si—O—Si键呈角形。
2．在SiO2晶体中，1 mol SiO2含Si—O键的物质的量是多少？
提示：4 mol。
[归纳总结]
1．共价晶体的结构特征
(1)在共价晶体中，各原子均以共价键结合，原子不采取密堆积方式。
(2)共价晶体的组成微粒是原子，不存在单个分子，其化学式仅代表原子的个数比。
(3)空间结构：空间立体网状结构。
2．共价晶体熔点和硬度的比较
共价晶体具有不同的结构类型，对于结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的稳定性越高，熔、沸点越高，硬度越大。
3．判断晶体是否是共价晶体的思路
(1)根据共价晶体的构成微粒和微粒间作用力判断。
(2)根据共价晶体的物理性质判断。
(3)常见的共价晶体。
金刚石 碳化硅 二氧化硅
晶胞

中心原子杂化类型 sp3 sp3 sp3
金刚石 碳化硅 二氧化硅
键角 109°28′ 109°28′ 109°28′
晶胞中微粒数目 8个C C：4个
Si：4个 Si：8个
O：16个
1 mol 物质中化学键数目 2 mol C—C 4 mol C—Si 4 mol Si—O
[能力达成]
1．根据下列物质的性质，判断其属于共价晶体的是(　　)
A．熔点2 700 ℃，导电性强，延展性强
B．无色晶体，熔点3 550 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电
D．熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
B　[共价晶体一般不导电，没有延展性，A项错误；共价晶体难溶于水，C项错误；共价晶体一般熔点很高，硬度很大，D项错误。]
√
2．(双选)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是 (　　)
A．11BN和10BN的化学性质几乎无差异
B．该晶体具有良好的导电性
C．该晶胞中含有14个B原子，4个N原子
D．B原子周围等距且最近的B原子数为12
√
√
3．二氧化硅晶体是立体的网状结构，其晶体模型如图所示，请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
(1)二氧化硅晶体中最小环为_______元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有；每个最小环中有________个硅原子，________个氧原子。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子，_______个氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O键。
12
12
6
6

1
4
[解析]　(1)SiO2晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中，每个最小环上有6个碳原子，因此SiO2晶体中每个最小环上有6个Si原子，另外六边形的每条边上都插入了1个氧原子，所以最小环为12元环。
[情境探究]
C60分子又称为足球烯，它是一个由60个碳原子结合形成的稳定分子，英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托勾画出的C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，将其命名为富勒烯。科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60。
分子晶体的结构与性质
1．固态N60的晶体类型是什么？N60晶体与N2晶体的熔点谁的更高？
提示：固态N60是分子晶体，由于分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以N60晶体的熔点高于N2晶体。
2．为什么液态水变为冰时，体积膨胀，密度减小？
提示：冰晶体主要是水分子之间依靠氢键结合形成的，因氢键具有一定的方向性，使水分子间的间距比较大，有很大空隙，比较松散。所以水结成冰后，体积膨胀，密度减小。
3．干冰和碘晶体易升华的原因是什么？乙醇与甲醚的相对分子质量相等，为什么乙醇的沸点高于甲醚？
提示：碘晶体和干冰的分子间以较弱的范德华力结合；乙醇分子间存在氢键，分子间作用力强，甲醚分子间不存在氢键，分子间作用力弱，所以乙醇的沸点高于甲醚。
[归纳总结]
1．分子晶体的结构特点
若分子间不存在氢键，则分子晶体的微粒排列时尽可能采用紧密堆积方式；若分子间存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，则晶体不能采用紧密堆积方式。
2．分子晶体的性质
(1)分子晶体一般具有较低的熔点和沸点、较小的硬度、较强的挥发性。
(2)分子晶体在固态、熔融时均不导电。
(3)不同的分子晶体在溶解度上存在较大差别，并且同一分子晶体在不同的溶剂中溶解度也有较大差别。
[注意]　a.稀有气体固态时形成分子晶体，微粒之间只存在分子间作用力，分子内不存在化学键。b.分子晶体气化或熔融时，克服分子间作用力，不破坏化学键。
[能力达成]
1．(双选)下列性质中，符合分子晶体性质的是(　　)
A．熔点为1 070 ℃，易溶于水，水溶液能导电
B．熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电
C．易溶于CS2，熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃
D．熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为0.97 g·cm-3
√
√
BC　[熔点为1 070 ℃，熔点高，易溶于水，水溶液导电，属于离子晶体的特点，A不符合题意；熔点为10.31 ℃，熔点低，符合分子晶体的特点，液态不导电，是由于液态时，只存在分子，没有离子，水溶液能导电，溶于水后，分子在水分子的作用下，电离出自由移动的离子，B符合题意；CS2为非极性分子，易溶于CS2的一般为分子晶体，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃，熔、沸点低，符合分子晶体的性质，C符合题意；熔点为97.81 ℃，质软，导电，密度为 0.97 g·cm-3，这是金属Na的物理性质，符合金属晶体的特点，D不符合题意。]
2．(双选)晶胞是晶体结构中可重复出现的基本的结构单元，C60晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．C60分子的摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．一个C60晶胞中有4个C60分子
D．每个C60分子周围与它距离最近且相等
的C60分子有12个
√
√
√
学习效果 随堂评估
1．SiCl4的分子结构与CCl4的相似，下列对SiCl4的推测不正确的是(　　)
A．SiCl4晶体是分子晶体
B．常温、常压下SiCl4是气体
C．SiCl4分子是由极性键形成的非极性分子
D．SiCl4为正四面体结构
2
4
3
题号
1
5
√
B　[由于SiCl4的分子结构与CCl4的相似，所以SiCl4晶体属于分子晶体；CCl4是正四面体结构，SiCl4与其结构相似，因此也是正四面体结构，是含极性键的非极性分子。]
2
4
3
题号
1
5
2．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是(　　)
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
2
3
题号
1
4
5
√
A　[金刚石属于共价晶体，其中的碳原子采取sp3杂化，每个碳原子与周围的4个碳原子形成正四面体结构，通过共价键形成空间立体网状结构，晶体中最小环上有6个碳原子，A项正确；分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体形成的晶体为分子晶体，稀有气体是单原子分子，原子间没有共价键，B项错误；HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C项错误；SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D项错误。]
2
3
题号
1
4
5
3．下列关于SiO2晶体网状结构(如图)的叙述正确的是(　　)
A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角
B．最小环上有3个Si和3个O
C．最小环上Si和O原子数之比为1∶2
D．最小环上有6个Si和6个O
2
3
题号
4
1
5
√
D　[二氧化硅晶体中存在四面体结构单元，每个硅原子能形成四个共价键，每个氧原子能形成2个共价键，Si处于四面体中心，O处于四面体4个顶角，故A错误；最小的环上，有6个Si和6个O，所以最小的环上硅、氧原子数之比为1∶1，故B、C错误，D正确。]
2
3
题号
4
1
5
4．(双选)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是(　　)
2
4
3
题号
1
5
A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电
B．立方相氮化硼只含有σ键
C．两种晶体均为分子晶体
D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形
2
4
3
题号
1
5
√
√
BD　[A项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有σ键，正确；C项，立方相氮化硼是共价晶体，错误；D项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，层内每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形，正确。]
2
4
3
题号
1
5
5．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
2
4
3
题号
1
5
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ 3 350 1 415 2 573
沸点/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于____________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________。
2
4
3
题号
1
5
共价晶体
晶体硼的熔、沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石和晶体硅都是共价晶体
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示，其中有20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由__________个硼原子构成，其中B—B键的键角为__________，共含有________个B—B键。
2
4
3
题号
1
5
12
60°
30
2
4
3
题号
1
5

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