资源简介

共价晶体
【核心素养发展目标】
1．能辨识常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响
2．借助金刚石和晶体硅等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用
【主干知识梳理】
一、共价晶体的概念及其性质
1．概念：相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫做共价晶体
2．空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”
3．构成微粒及微粒间作用
(1)构成的微粒：原子
(2)微粒间的作用力：共价键
(3)气化或熔化时破坏的作用力：共价键
4．常见共价晶体及物质类别
(1)某些单质：金刚石、硅(Si)、硼(B)、锗(Ge)等
(2)某些非金属化合物：二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、金刚砂(SiC)、氮化硅(Si3N4)等
(3)极少数金属化合物：刚玉(α－Al2O3)、氮化铝(AlN)等
【微点拨】
①共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系，不是分子式
②由原子组成的晶体不一定是共价晶体。如：稀有气体组成的晶体属于分子晶体
③共价晶体中一定存在共价键，但晶体中有共价键却不一定都是共价晶体，还可以是分子晶体或离子晶体
5．共价晶体的物理性质
(1)熔点和沸点很高。共价晶体中，由于各原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化和汽化就要克服共价键作用，需要很多的能量。因此，共价晶体一般都具有很高的熔点和沸点。如：金刚石的熔点大于3550 ℃
(2)硬度很大。如：金刚石是天然存在的最硬的物质
(3)一般不导电，但晶体硅是半导体
(4)难溶于一些常见的溶剂
6．共价晶体熔、沸点比较规律
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高
如：金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低
【对点训练1】
1．下列晶体中①SiO2　②CO2　③P4　④晶体硅　⑤H2SO4　⑥P2O5　⑦SO3　⑧SiC　⑨冰醋酸　⑩金刚石，属于共价晶体的一组是(　　)
A．①③④⑤⑥⑩ B．①④⑧⑩ C．③④⑧⑨⑩ D．全部
2．下列有关共价晶体的叙述错误的是(　　)
A．共价晶体中，只存在共价键 B．共价晶体具有空间网状结构
C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键
3．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是(　　)
A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶 C．冰和干冰 D．碘和金刚砂
4．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是(　　)
①Al2O3是两性氧化物　 ②硬度很大 ③它的熔点为2 045 ℃　
④几乎不溶于水　 ⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石
A．①②③ B．②③④ C．④⑤ D．②⑤
二、常见共价晶体结构分析
1．金刚石
金刚石晶体结构、键角和晶胞示意图
原子半径(r)与边长(a)的关系：a＝8r
晶体结构模型 C—C—C夹角为109°28′ 金刚石的晶胞 金刚石的晶胞
(1)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网状结构
(2)碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′
(3)金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，内部的C在晶胞的体对角线的处，每个金刚石晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个碳原子
(4)最小碳环由6个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有4个碳原子在同一平面内
(5)每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子
(6)C原子数与C－C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键
(7)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)
2．晶体Si：由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞
(1)每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个硅原子相结合，形成三维骨架结构，键角均为109°28′
(2)每个硅晶胞中含有8个硅原子，最小的碳环为6元环，硅原子为sp3杂化
(3)每个硅原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个硅原子
(4)硅原子数与Si－Si键数之比为1∶2，1mol Si中含有2 mol共价键
3．二氧化硅晶体
(1)二氧化硅的结构：二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α－SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性(左、右型)
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链 石英的左、右型晶体
(2)二氧化硅的晶胞
SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内
SiO2的晶体结构模型 SiO2的晶胞
①SiO2晶体中最小的环为12元环，最小的环有6个硅原子和6个氧原子
②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子为两个正四面体共用，向空间扩展，构成空间网状结构，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2
③Si原子采取sp3杂化，正四面体内O－Si－O夹角为109°28′，而Si－O－Si夹角为104°30′
④每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用
⑤Si与Si－O共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol共价键
⑥SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子
(3)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料
4．SiC晶体和BN晶体：SiC晶胞和BN晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC晶胞含有4个Si原子和4个C原子；每个BN晶胞含有4个B原子和4个N原子
SiC晶胞 (1)碳、硅原子都采取sp3杂化，C－Si－C键角为109°28′(2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构(3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子(4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子(5)若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a＝4d
【对点训练2】
1．在金刚石的晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个C－C间的夹角是(　　)
A．6个，120° B．5个，108° C．4个，109°28′ D．6个，109°28′
2．下列有关共价晶体的叙述不正确的是(　　)
A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体结构
B．含1 mol C的金刚石中C－C键数目是2NA，1 mol SiO2晶体中Si－O键数目是4NA
C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂
D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式
3．单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-322.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-322.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．是一种立体三维骨架结构的晶体 B．晶体中每个硅原子与4个硅原子相连
C．晶体中最小环上的原子数目为8 D．晶体中最小环上的原子数目为6
4．二氧化硅晶体是立体网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ246.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）津京辽……（单选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ246.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B．晶体中硅、氧原子个数比为1∶2
C．晶体中最小环上的原子数为8 D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构
5．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三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一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角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角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(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\+5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\+5.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．12，大立方体的12条棱的中点 B．8，大立方体的8个顶角
C．6，大立方体的6个面的中心 D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心
6．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ247.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）津京辽……（单选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ247.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．金刚砂的化学式为SiC B．SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化
C．距离碳原子最近的碳原子数为12 D．金刚石的熔点低于2 700 ℃
7．立方氮化硼是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。如图是立方氮化硼的晶胞，下列说法不正确的是(　　)
A．每个晶胞包含4个B原子和4个N原子
B．每个N原子周围有4个B原子，每个B原子周围有2个N原子
C．立方氮化硼硬度很大与B—N共价键强度很大有关
D．常被用作磨料和刀具材料
8．石英晶体的平面示意图如图，它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个Si—Si中插入一个O)，其中硅、氧原子数比是m∶n，下列有关叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\化学 人教版新教材 大一轮\\教师word\\X12-73.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\化学 人教版新教材 大一轮\\教师word\\X12-73.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\大一轮 化学 人教版新教材\\教师word\\X12-73.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\王真\\i\\王真\\2023\\一轮\\大一轮 化学 人教版新教材\\教师word\\X12-73.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．m∶n＝2∶1
B．6 g该晶体中含有0.1NA个分子
C．原硅酸根离子(SiO)的结构为，则二聚原硅酸根离子Si2O中的x＝7
D．石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
三、共价晶体与分子晶体结构与性质的比较
1．共价晶体与分子晶体的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概念 相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的晶体 分子间通过分子间作用力相结合形成的晶体
构成微粒 原子 分子
微粒间作用力 共价键 分子间作用力
结构特点及堆积方式 空间网状结构，在共价晶体中，各原子均以共价键结合，因为共价键有方向性和饱和性，所以中心原子周围的原子数目是有限的，原子不采取密堆积方式 ①分子间不存在氢键的分子晶体，由于范德华力没有方向性和饱和性，分子尽可能采取密堆积方式②分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性和饱和性，分子不能采取密堆积方式
物理性质 熔、沸点高，硬度大，不溶于常见的溶剂，不导电，个别为半导体 熔、沸点较低，硬度较小，部分溶于水(遵守“相似相溶”规律)，不导电，部分溶于水导电
熔化时破坏的作用力 破坏共价键 一定破坏范德华力，有时还破坏氢键，如：冰熔化
熔、沸点比较 共价晶体＞分子晶体，共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力
实例 金刚石、二氧化硅等 冰、干冰等
2．判断晶体类型(共价晶体和分子晶体)的方法：非金属单质和共价化合物所形成的晶体是属于共价晶体还是分子晶体，可以从以下角度进行分析判断：
(1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断：组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力
(2)依据物质的分类判断
①常见的共价晶体有：金刚石、晶体硼、晶体硅、晶体锗等单质；SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等化合物；新型无机非金属材料“家庭 ”的成员(如Si3N4、BN等)熔点高、硬度大、耐高温、抗氧化，它们大多属于共价晶体
②大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅等除外)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、绝大多数有机物的晶体(有机盐除外)都是分子晶体
(3)依据晶体的熔点判断：共价晶体熔、沸点高，常在1000 ℃以上；分子晶体熔、沸点低，常在数百摄氏度以下甚至更低的温度
(4)依据物质的状态判断：常温下呈气态或液态的单质与化合物，其固态时都属于分子晶体
(5)依据物质的挥发性判断：易挥发的物质在固态时都属于分子晶体
(6)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能够导电；共价晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体
(7)依据硬度和机械性能判断：共价晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆
【对点训练3】
1．下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　)
A．共价晶体硬度通常比分子晶体大 B．共价晶体的熔点较高
C．分子晶体中有的水溶液能导电 D．金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体
2．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是(　　)
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量
B．C==O键能比Si—O键能小
C．干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体
D．干冰易升华，二氧化硅不能
3．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
4．下列晶体熔、沸点由高到低的顺序正确的是(　　)
①SiC　②Si　③HCl　④HBr　⑤HI　⑥CO　⑦N2　⑧H2
A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②⑤④③⑥⑦⑧
C．①②⑤④③⑦⑥⑧ D．⑥⑤④③②①⑦⑧
5．根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是(　　)
A．熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点为3 500 ℃，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．熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
6．根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　)
AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅
熔点/℃ 190 －68 2 300 ＞3 550 1 415
沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355
A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体
C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱
【课时跟踪检测】
1．下列物质中，属于共价晶体的化合物是(　　)
A．水晶 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰
2．直接由原子构成的一组物质是(　　)
A．水、二氧化碳、金刚石 B．单质碘、干冰、白磷(P4)
C．氯化钠、金刚石、二氧化硅晶体 D．硅晶体、金刚石、二氧化硅晶体
3．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/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
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
4．下列晶体性质的比较，错误的是(　　)
A．熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 B．沸点：NH3＞PH3
C．硬度：白磷＞冰＞二氧化硅 D．熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4
5．1877年人类首次合成的氮化铝是一种硬度、熔点都很高的晶体，是良好的耐热冲击材料，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ251.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）津京辽……（单选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ251.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．氮化铝属于分子晶体 B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．一个氮化铝晶胞中含有5个N原子 D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
6．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元。下列有关说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ254.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）津京辽……（单选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ254.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．磷化硼的化学式为B2P B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电
C．磷化硼晶体属于共价晶体 D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
7．碳化硅(SiC)晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。下列判断正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\化学 人教版新教材 大一轮\\教师word\\X12-64.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\化学 人教版新教材 大一轮\\教师word\\X12-64.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2023\\一轮\\大一轮 化学 人教版新教材\\教师word\\X12-64.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\王真\\i\\王真\\2023\\一轮\\大一轮 化学 人教版新教材\\教师word\\X12-64.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该晶体属于分子晶体 B．该晶体中存在极性键和非极性键
C．该晶体中Si的化合价为－4 D．该晶体中C的杂化类型为sp3
8．下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ250.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ250.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体
B．金刚石晶胞中含有6个碳原子
C．60 g SiO2晶体中所含共价键数目为6NA(NA是阿伏加德罗常数的值)
D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力
9．氮化碳部分结构如下图所示，其中β－氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"RJ256.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\化学人教选2\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）鲁琼湘冀（双选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\2022\\课件\\2023（春）化学 选择性必修2 人教版（新教材）津京辽……（单选）\\教师Word文档\\第三章　晶体结构与性质\\第二节　分子晶体与共价晶体\\RJ256.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳中C为－4价，N为＋3价
C．氮化碳的化学式为C3N4 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
10．碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是(　　)
A．熔点从高到低的顺序：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 B．熔点从高到低的顺序：金刚石＞晶体硅＞碳化硅
C．三种晶体中的结构单元都是三角锥结构 D．三种晶体都是共价晶体且均为电的良导体
11．下列关于SiO2晶体空间结构的叙述中正确的是(　　)
A．最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子
B．最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2
C．最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子
D．存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角
12．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是(　　)
A．28 g晶体硅中含有Si－Si的个数为2NA
B．124 g白磷(P4)晶体中含有P－P的个数为4NA
C．12 g金刚石中含有C－C的个数为4NA
D．SiO2晶体中1 mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si－O)
13．已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法错误的是(　　)
A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子
C．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构
D．该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成三维骨架结构
14．氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述错误的是(　　)
A．AlON和SiO2所含化学键的类型相同 B．电解熔融AlON可得到Al
C．AlON中N元素的化合价为－1 D．AlON和SiO2的晶体类型相同
15．下列说法正确的是(　　)
A．金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成
B．AlCl3晶体属于共价晶体
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的共价晶体
16．《科学》杂志曾报道：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．该共价晶体易气化，可用作制冷材料
C．该共价晶体有很高的熔、沸点 D．该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料
17．晶体AB型共价化合物，若原子最外层电子数之和为8，常是具有半导体性质的共价晶体。已知金刚石不导电、导热，锆石(ZrO2)不导电、不导热，却硬似钻石，近期用制耐热器的碳化硅也制成假钻石，则识别它们的可靠方法是(　　)
A．能在玻璃上刻画出痕迹的为金刚石 B．很硬不导电而导热的是金刚石
C．既可导电又可导热的是碳化硅 D．不导电的为锆石
18．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法错误的是(　　)
物质 AlCl3 SiCl4 单质B
熔点/℃ 190 －70 2 300
沸点/℃ 182.7 57.6 2 500
注：AlCl3的熔点在2.02×105 Pa条件下测定
A．SiCl4是共价晶体 B．单质B可能是共价晶体
C．AlCl3加热能升华 D．单质B和AlCl3晶体类型不同
19．如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-319.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-319.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5
20．W、X、Y、Z是元素周期表中短周期主族元素，其中X元素的某种原子其核内无中子，Y元素在地壳中含量最丰富，Z元素形成的单质是一种半导体材料，W与Z是同主族元素。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．点燃WX4前要验纯
B．W与Z均可形成熔点高、硬度大的单质
C．Z、W可形成共价晶体
D．Y和Z、Y和W都可形成结构相似的AB2物质
21．现有以下8种晶体：A．干冰　B．CS2　C．金刚石　D．SiC　E．晶体硅　F．水晶　G．冰　H．晶体氩
(1)属于分子晶体，且分子的空间结构为直线形的是________________(填字母，下同)
(2)通过非极性键形成的共价晶体是________；晶体内不含化学键的是________
(3)直接由原子构成的晶体是________
(4)受热熔化时，化学键发生变化的是________，干冰的熔点比冰的熔点低得多，原因是_______________________
____________________________________
(5)金刚石、SiC、晶体硅都是同主族元素组成的晶体，它们的熔点高低顺序为______＞_______＞______(用名称填空)，其原因是__________________________________________________
22．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
13 000 ℃时反应获得
(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N原子和N原子，Si原子与Si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气氛保护下，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_________________________________________________________
(4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有_____个氮原子、_____个硼原子，立方氮化硼的密度是________ g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)
23．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ ＞3 550 1 410 2 573
沸点/℃ 5 100 2 355 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼属于________晶体，理由是_______________________________________________
(2)金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是________
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-320.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-320.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同
B．金刚石的熔点高与C—C的键能无关
C．金刚石中碳原子个数与C—C数之比为1∶2
D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却
(3)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)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B－B的键角为__________，该结构单元共含有________个B—B。
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-321.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-321.TIF" \* MERGEFORMATINET
24．碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)
(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)
25．C和Si元素在化学中占有极其重要的地位
(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是______________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是____________________________
(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形
成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键，试从原子半径大小的角度分析，其原因是____________________
_____________________________________________________________________________________________。
SiO2属于________晶体，干冰属于________晶体，所以熔点：干冰________(填“＜”“＞”或“＝”)SiO2
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、干冰四种晶体的构成微粒分别是______________________(填“原子”“分子”或“离子”)，熔化时克服的微粒间的作用力分别是________________
26．按要求回答下列问题
(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高，化学性质稳定。
氮化硅的硬度________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是________________________________
(2)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似
①在GaN晶体中，每个Ga原子与______个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为_____________，GaN属于________晶体
②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为____________________________________
27．硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。请回答下列问题：
(1)Ga与B同主族，Ga的基态原子核外电子排布式为___________________________，B与同周期相邻两元素第一电离能由大到小的顺序是________________
(2)硼酸(H3BO3)是白色片状晶体(层状结构如图)，有滑腻感，在冷水中溶解度很小，加热时溶解度增大。
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\2-327.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\2-327.TIF" \* MERGEFORMATINET
①硼酸中B原子的杂化轨道类型为________
②硼酸晶体中存在的作用力有范德华力和__________________________________________
③加热时，硼酸的溶解度增大，主要原因是____________________________
④硼酸是一元弱酸，在水中电离时硼酸结合水电离出的H＋而呈酸性。写出硼酸的电离方程式 ____________
(3)立方氮化硼是一种新型陶瓷材料，结构和形体都类似金刚石，是现在所知的几乎最硬的物质，化学式为BN，则立方氮化硼中B原子的杂化轨道类型为________；1 mol立方氮化硼中B－N的物质的量为________
【共价晶体】答案
【对点训练1】
1．B。解析：十种物质中属于分子晶体的有CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸，其余的4种物质均为共价晶体。
2．D。解析：A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
3．B。解析：氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。
4．B。解析：①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。
【对点训练2】
1．D。解析：根据金刚石的晶体结构特点可知最小环上碳原子数为6，任意两个C—C间的夹角为109°28′。
2．C。解析：A对，金刚石是1个中心碳原子连接4个碳原子，二氧化硅是1个中心硅原子连接4个氧原子，均为正四面体结构。B对，金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以1 mol C原子形成的C—C键为4 mol×＝2 mol，而二氧化硅晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O键，则1 mol SiO2晶体中Si—O键为4 mol。C错，干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂。D对，共价晶体中不存在分子。
3．C。解析：单质硅是一种立体三维骨架结构的共价晶体，A正确；晶体中每个硅原子与4个硅原子相连，B正确；根据单质硅的晶胞结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6，C错误、D正确。
4．C。解析：由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12；晶体中每个硅原子有四对共用电子对，每个氧原子有两对共用电子对，二者都满足最外层8电子结构。
5．A。解析：与小立方体顶角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：
INCLUDEPICTURE "F:\\（新教材）人教版 选择性必修2\\+6.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2020\\同步\\化学\\化学 人教版 选择性必修2\\+6.TIF" \* MERGEFORMATINET
6．D。解析：A.由晶胞结构图可知，C原子位于顶点和面心，晶胞结构中C原子数为8×＋6×＝4，4个Si原子位于晶胞内，则Si∶C＝4∶4＝1∶1，金刚砂的化学式为SiC，故A正确；B.SiC晶体中碳原子形成4个C—Si键，同样每个Si原子形成4个Si—C键，均采用sp3杂化，故B正确；C.以4个Si原子形成立体结构看，距离最短的Si位于顶点和面心，每个顶点为12个面共有，则距离硅原子最近的硅原子数为12，故C正确；D.共价键的键长越短，键能越大，则熔沸点越高，C—C键键长比C—Si键键长短，金刚石的熔点高于2 700 ℃，故D错误。
7．B。解析：分析立方氮化硼的晶胞，B原子占据顶点和面心，共有8×＋6×＝4个，N原子在体心内，有4个，A项不符合要求；N原子位于4个B原子组成的正四面体的中心，因为B和N的原子个数比为1∶1，所以每个B原子周围也有4个N原子，B项符合要求；由于B—N共价键强度很大，所以导致立方氮化硼的硬度很大，常被用作磨料和刀具材料，C、D项不符合要求。
8．C。解析：每个Si原子占有O原子个数为4×＝2；该晶体是共价晶体，不存在分子；原硅酸(H4SiO4)的结构可表示为，两个原硅酸分子可发生分子间脱水生成二聚原硅酸：，二聚原硅酸电离出6个H＋后，形成带6个负电荷的二聚原硅酸根离子；在SiO2晶体中，由Si、O构成的最小单元环中共有12个原子。
【对点训练3】
1．D。解析：由于共价晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故共价晶体比分子晶体的熔点高，硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如H2SO4、HCl。D选项中的干冰(固态CO2)是分子晶体，D错误。
2．C。解析：干冰和二氧化硅晶体尽管同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，但干冰是分子晶体，二氧化硅为共价晶体。共价晶体微粒间以较强的共价键结合，其熔、沸点较高，而分子晶体以较弱的分子间作用力结合，熔、沸点较低。
3．C。解析：属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。
4．B。解析：SiC和Si为共价晶体，熔、沸点高，因为SiC晶体中Si—C比Si晶体中Si—Si更牢固，则SiC的熔、沸点大于Si的熔、沸点，剩余晶体均为分子晶体，熔、沸点低于共价晶体，结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力就越大，熔、沸点越高，相对分子质量相同的分子晶体，极性分子的熔、沸点大于非极性分子的熔、沸点，所以熔、沸点由高到低的顺序正确的是①②⑤④③⑥⑦⑧，故B项正确。
5．B。解析：共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为2 700 ℃，导电性好，延展性强应该是金属，A不正确；无色晶体，熔点为3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，B正确；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800 ℃，熔化时能导电，不符合共价晶体的性质，C不正确；熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，D不正确。
6．D。解析：SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在低于熔化的温度下就能气化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；晶体硼的熔、沸点很高，所以晶体硼是共价晶体，B正确；由金刚石与晶体硅的熔、沸点相对高低可知，金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强，D错误。
【课时跟踪检测】
1．A。解析：A项，水晶是共价晶体，属于化合物；B项，晶体硅是单质；C项，金刚石是单质；D项，干冰是分子晶体。
2．D。解析：A.水、二氧化碳为分子晶体，是由分子构成的，故A错误；B.单质碘、干冰、白磷(P4)为分子晶体，是由分子构成的，故B错误；C.氯化钠由离子构成，故C错误；D.二氧化硅、金刚石、晶体硅均为共价晶体，均直接由原子构成，故D正确。
3．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。
4．C。解析：A项，三种物质都是共价晶体且结构相似，因为C的原子半径小于Si，所以键长C—CC—Si>Si—Si，键能越大，共价晶体的熔点越高，正确；B项，NH3和PH3都是分子晶体，但NH3分子间存在氢键，故NH3的沸点较高，正确；C项，二氧化硅是共价晶体，硬度较大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，错误；D项，卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高，正确。
5．B。解析：A.根据氮化铝晶体的性质，可知它属于共价晶体，故A错误；B.共价晶体硬度大，能用于制造切割金属的刀具，故B正确；C.根据晶胞结构可知，一个氮化铝晶胞中含有的N原子的数目为4×＋1＝2，故C错误；D.晶胞中Al原子与周围最近的4个N原子形成正四面体，Al位于正四面体中心，N原子位于正四面体顶点，故Al原子配位数为4，故D错误。
6．C。解析：由磷化硼的晶胞结构可知，P位于晶胞的顶点和面心，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，A项错误。磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误。由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料可知磷化硼晶体属于共价晶体，C项正确。磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。
7．D。解析：与金刚石类似，该晶体属于共价晶体，A错误；根据该晶体的晶胞结构图可知，该晶体只存在Si—C极性共价键，B错误；Si—C中，C的电负性更强，共用电子对偏向C原子，所以Si的化合价为＋4，C错误；每个C原子与4个Si原子形成4个σ键，C原子没有孤电子对，所以C的杂化类型为sp3，D正确。
8．A。解析：A.依据晶胞结构可知，金刚石晶体和二氧化硅晶体都是由原子通过共价键结合而成空间网状结构，都是共价晶体，故A正确；B.根据均摊法可计算出晶胞中碳原子数为8×＋6×＋4＝8，故B错误；C.60 g SiO2晶体的物质的量为＝1 mol，1 mol Si原子与4 mol O原子形成4 mol硅氧键，所含共价键数目为4NA，故C错误；D.金刚石和二氧化硅都是共价晶体，熔化时都破坏共价键，故D错误。
9．B。解析：由题给信息，氮化碳是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，A项正确；氮元素的电负性大于碳元素的电负性，所以氮化碳中氮元素显－3价，碳元素显＋4价，B项错误；晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元，正方形顶点的原子有被占有，边上的原子有被占有，可得晶体的化学式为C3N4，C项正确；由题图可知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D项正确。
10．A。解析：碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，这说明碳化硅形成的晶体是共价晶体。则形成共价晶体的原子半径越小，共价键键能越大，其熔、沸点越高。原子半径：C＜Si，则熔点从高到低的顺序：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，A正确、B错误；三种晶体中的结构单元都是四面体结构，C错误；三种晶体都是共价晶体且都不是电的良导体，D错误。
11．C。解析：SiO2晶体中，每个硅原子与4个氧原子成键，每个氧原子与2个硅原子成键，晶体中的硅氧四面体中Si原子处于中心，O原子处于4个顶角。最小的环是十二元环，环上有6个Si原子、6个O原子，Si、O原子数之比是1∶1。
12．A。解析：晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子与周围4个原子形成4个共价键，依据“均摊法”，1个硅(或碳)原子分得的共价键数为4×＝2，A正确、C错误；白磷为正四面体结构，每个P4分子中含有6个P—P，B错误；SiO2晶体中每个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O，D错误。
13．D。解析：C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，该晶体为共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固，A正确；碳原子最外层有4个电子，氮原子最外层有5个电子，则该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，B正确；构成该晶体的微粒间只以单键结合，每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子结构，C正确；金刚石只含有非极性共价键，但是C3N4晶体中碳、氮之间以极性共价键结合，原子间以极性键形成三维骨架结构，D错误。
14．B。解析：AlON和SiO2均属于共价晶体，均只含有共价键，A、D项正确；AlON属于共价晶体，熔融时不导电，B项错误；AlON中O为－2价，Al为＋3价，所以N元素的化合价为－1，C项正确。
15．A。解析：金刚石是共价晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子，A正确；AlCl3熔、沸点较低，其晶体属于分子晶体，B错误；1个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O键，而1个氧原子能形成2个Si—O键，1 mol SiO2晶体有1 mol 硅原子和2 mol 氧原子，含有Si—O键的物质的量为4 mol，C错误，晶体氖是由原子构成的分子晶体，D错误。
16．B。解析：共价晶体具有高硬度，高熔、沸点等性质，不易气化，不可用作制冷材料，B项错误。
17．B。解析：比玻璃硬度大的物质比较多，用刻画玻璃的方法不可靠，由题干知金刚石导热但不导电，而锆石不导电也不导热，故选B。
18．A。解析：由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，故A错误；单质B的熔、沸点很高，所以单质B不是分子晶体，故B正确；AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华，故C正确；单质B的熔、沸点很高，所以单质B可能是共价晶体，而AlCl3熔、沸点较低，所以AlCl3属于分子晶体，两者晶体类型不同，故D正确。
19．C
20．D。解析：根据题意可推出：X为H，Y为O，Z为Si，W为C。CH4是可燃性气体，点燃可燃性气体前要验纯，A正确；C与Si均可形成熔点高、硬度大的单质，B正确；SiC是原子晶体，C正确；Y和Z、Y和W分别形成SiO2和CO2，二者结构有很大区别。
21．(1)AB　
(2)CE　H　
(3)CDEFH　
(4)CDEF　干冰中CO2分子之间只存在范德华力，冰中H2O分子之间存在范德华力和氢键，且氢键的强度比范德华力大　
(5)金刚石　碳化硅　晶体硅　金刚石、碳化硅、晶体硅都是共价晶体，键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，则共价键强度：C—C＞C—Si＞Si—Si
解析：(1)A、B、G、H属于分子晶体，其中CO2、CS2为直线形分子，H2O为V形分子，Ar属于单原子分子。(2)非极性键形成的共价晶体应为单质，有金刚石和晶体硅，题述物质中只有晶体氩不含化学键。(3)直接由原子构成的晶体为共价晶体和由稀有气体组成的分子晶体。(4)受热熔化时，分子晶体只是破坏分子间的作用力，而不会破坏分子内的化学键；共价晶体会破坏其中的共价键，干冰和冰均为分子晶体，但是冰中水分子间存在氢键，使熔点升高。(5)金刚石、SiC和晶体硅都是共价晶体，共价晶体的熔点取决于共价键的键能。由于原子半径Si>C，故键长：Si—Si>Si—C>C—C，所以键能的大小顺序为C—C>Si—C>Si—Si，所以三种晶体的熔点高低顺序：金刚石>碳化硅>晶体硅。
22．(1)共价　
(2)Si3N4
(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
(4)4　4　
解析：(2)氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子，Si原子和Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为Si3N4。(4)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×＋6×＋4＝8，则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是ρ＝＝ g·cm－3。
23．(1)共价　晶体硼的熔、沸点高，硬度大　
(2)C　
(3)12　60°　30
解析：(1)从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及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，在元素周期表中B与C相邻，与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。
(2)选项A，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项B，金刚石熔化过程中C—C断裂，因C—C的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；选项C，金刚石中每个C都参与了4个C—C的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C数之比为(4×)∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。
(3)从题图可得出，每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有，故分摊到每个正三角形的硼原子为个，每个正三角形含有×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20××3＝12，而每个B—B被2个正三角形所共有，故每个结构单元含B—B的个数为20××3＝30。
24．(1)sp3　4　 mol－1　
(2)4　4　sp3　
解析：(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，故Si采取sp3杂化，每个Si原子距最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6×＋8×＝4个，硅原子位于晶胞内，SiC晶胞中硅原子数为4个，1个晶胞的质量为 g，体积为a3 cm3，因此晶体密度：b g·cm－3＝，故NA＝ mol－1。
(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6×＋8×＝4个，B原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原子4个。每个硼原子与4个氮原子形成4个σ键，故硼原子采取sp3杂化，每个立方氮化硼晶胞的质量为 g，体积为a3 cm3，故密度为 g·cm－3。
25．(1)sp3　共价键　SiC＞Si　
(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成π键　共价　分子　＜　
(3)原子、原子、原子、分子　共价键、共价键、共价键、分子间作用力
解析：(1)晶体硅中1个硅原子与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所以其杂化方式是sp3，SiC的晶体结构与晶体硅相似，故C原子的杂化方式也是sp3；因为Si—C键的键长小于Si—Si键，所以熔、沸点：碳化硅＞晶体硅。(2)SiO2为原子晶体，干冰为分子晶体，所以熔点：SiO2＞干冰。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，构成微粒均为原子，熔化时破坏共价键；干冰为分子晶体，由分子构成，CO2分子以分子间作用力相结合。
26．(1)小于　氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长，键能小
(2)①4　正四面体　共价　②GaN＞GaP＞GaAs
解析：(1)氮化硅和氮化碳均为共价晶体。氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长，键能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。
(2)①GaN与单晶硅结构相似，所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键，每个N原子与4个Ga原子形成共价键。与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体结构，GaN与晶体硅都是共价晶体。②原子半径越小，共价键越强，晶体的熔点越高。
27．(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar] 3d104s24p1)　C＞Be＞B　
(2)①sp2　②氢键、共价键　③加热破坏了硼酸分子之间的氢键　④H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋ H＋　(3)sp3　4 mol
解析：(1)Ga的基态原子核外电子排布式：1s22s22p63p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，但第ⅡA、第ⅤA出现反常，故第一电离能：C＞Be＞B。(2)①B原子的杂化轨道类型为sp2杂化；②硼酸晶体中除了范德华力还有共价键和氢键；③加热时，硼酸的溶解度增大，是由于加热破坏了硼酸分子之间的氢键；④硼酸的电离方程式为H3BO3＋H2O??[B(OH)4]－＋H＋。(3)B原子的杂化轨道类型为sp3杂化；立方氮化硼结构和形体都类似金刚石，故晶胞中含有4个B原子和4个N原子，故1 mol立方氮化硼中含有4 mol B—N。
PAGE

展开更多......

收起↑