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第2课时　分子晶体　混合型晶体
［核心素养发展目标］　1.能辨识常见的分子晶体，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。2.理解分子晶体的结构特征，并能利用均摊法对晶胞进行计算。3.了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。
一、分子晶体
1.概念及微粒间的作用
（1）概念：分子通过　　　　　　　构成的固态物质。
（2）微粒间的作用：分子晶体中相邻分子之间以　　　　　　　　相互作用，分子内各原子间以_________结合（稀有气体除外）。
2.分子晶体的物理特性
分子晶体是微粒间以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点　　　　，硬度　　　　，较易熔化和挥发。
3.典型的分子晶体
（1）所有　　　　　　　，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
（2）多数　　　　　　　，如卤素单质（X2）、O2、S8、N2、白磷（P4）、C60、稀有气体等。
（3）部分　　　　　　　，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
（4）几乎所有的　　，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
（5）大多数　　　　　　　　　，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
1.正误判断
（1）组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力（　　）
（2）分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键（　　）
（3）分子晶体熔化或溶于水均不导电（　　）
（4）分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大（　　）
2.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（　　）
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是（　　）
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
4.（2023·济南高二检测）（1）CO能与金属Fe形成化合物Fe（CO）5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于　　　　晶体。
（2）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的　　（填“高”或“低”）。
5.如图为干冰的晶体结构示意图。
（1）将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为　　　　pm。
（2）在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是　　　　，还有　　　　，由于该主要作用力与共价键一样具有　　　　性，故1个水分子周围只有　　　个紧邻的水分子，这些水分子位于　　　　的顶点。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率　　　　（填“较高”或“较低”），故冰的密度比水的密度要　　　　（填“大”或“小”）。
1.分子晶体的判断方法
（1）依据物质的类别判断
多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、大多数有机物都是分子晶体。
（2）依据组成晶体的微粒及微粒间作用力判断
组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。
（3）依据物质的性质判断
分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。
2.分子晶体熔、沸点高低的判断
（1）组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。
（2）组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高，如CO>N2。
（3）含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。
（4）对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>
>。
（5）烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
二、混合型晶体——石墨晶体
1.结构模型
2.结构特点
（1）层内，碳原子采取　　　　杂化，以　　　　　　相结合形成　　　　　　　　结构。所有碳原子未参与杂化的2p轨道相互平行且相互重叠，使2p轨道中的电子可在　　　　　　　　　中运动，所以石墨具有导电性，但其导电性有一定的　　　　。
（2）层与层之间以　　　　　　　　相结合，在外力作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动而具有良好的润滑性。
3.晶体类型
石墨中既存在　　　　　　，又存在　　　　　　　　　，同时具有类似金属晶体的导电性，将这类晶体称为混合型晶体。除石墨外，CaI2、CdI2、MgI2等晶体也属于混合型晶体。
1.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，回答下列问题。
（1）熔点：石墨　　　　（填“>”“<”或“=”）金刚石。
（2）石墨中C—C键的键长小于金刚石中C—C键的键长的原因：　　　 　　　　。
2.石墨晶体的二维平面结构如图所示，每个C原子参与　　　个C—C键和　　　个六元环的形成，而每个键被　　　个C原子共用，故每一个六元环平均占有　　　个C原子，C原子数与C—C键个数之比为　　　　。
1.2018年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。以下对石墨烯的推测不正确的是（　　）
A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧
B.石墨烯与石墨都具有导电性
C.石墨烯与金刚石互为同素异形体
D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点
2.（2024·黑龙江绥化一中高二检测）下列有关石墨晶体的说法正确的是（　　）
①石墨层内作用力为共价键，层间为分子间作用力　②石墨是混合型晶体　③石墨中的C为sp2杂化　④石墨的熔、沸点都比金刚石的低　⑤石墨中碳原子个数和C—C键个数之比为1∶3　⑥石墨和金刚石的硬度相同　⑦石墨的导电性只能沿石墨平面的方向
A.全部 B.①②③⑦
C.仅②③⑦ D.①②⑤⑦
答案精析
一、
1.（1）分子间作用力　（2）分子间作用力　共价键
2.较低　较小
3.（1）非金属氢化物　（2）非金属单质　（3）非金属氧化物
（4）酸　（5）有机化合物
应用体验
1.（1）×　（2）√　（3）×　（4）×
2.B　［HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且均为化合物，故B正确；C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。］
3.C　［结构和组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，键的极性越强，熔、沸点越高。］
4.（1）分子　（2）低　
解析　（1）由化合物熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，所以为分子晶体。（2）组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。
5.（1）a　（2）氢键　范德华力　方向　4　四面体　较低　小
解析　（1）根据CO2晶胞边长为a pm，紧邻的两个CO2分子的距离为面对角线的一半，即为 pm=a pm。（2）由于O的电负性较强，水形成冰晶体是通过氢键作用的，水分子间还有范德华力，氢键和共价键一样都具有方向性和饱和性，每个水分子可与周围4个水分子以氢键结合，这些水分子位于四面体的顶点，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，密度小。
二、
2.（1）sp2　共价键　六元环层　整个碳原子平面　方向性　（2）范德华力
3.共价键　分子间作用力
思考交流
1.（1）>
（2）金刚石中只存在C—C键间的σ键，而石墨中层内的C—C键间不仅存在σ键，还存在大π键，电子层重叠程度大，所以石墨中C—C键的键长短
2.3　3　2　2　2∶3
应用体验
1.A　［石墨烯是只由碳原子构成的单质，能在氧气中燃烧，A项错误；石墨烯具有超导特性，可以导电，石墨中含有自由电子，所以石墨也可以导电，B项正确；石墨烯是碳元素形成的单质，所以石墨烯与金刚石互为同素异形体，C项正确。］
2.B　［石墨中的共价键键长比金刚石中共价键键长短，破坏化学键需要的能量更多，所以石墨的熔点比金刚石的高，④错误；石墨中，一个碳原子上连有3个单键，每个单键被2个碳原子共用，故石墨中碳原子个数和C—C键个数之比为2∶3，⑤错误；石墨质软，金刚石的硬度大，⑥错误。］(共63张PPT)
第2课时
分子晶体　混合型晶体
专题3　第四单元　分子间作用力　分子晶体
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1.能辨识常见的分子晶体，理解分子晶体中构成微粒之间的作用。
2.理解分子晶体的结构特征，并能利用均摊法对晶胞进行计算。
3.了解石墨晶体的结构，会比较不同类型晶体的熔、沸点。
核心素养
发展目标
一、分子晶体
二、混合型晶体——石墨晶体
课时对点练
内容索引
分子晶体
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一
1.概念及微粒间的作用
(1)概念：分子通过 构成的固态物质。
(2)微粒间的作用：分子晶体中相邻分子之间以 相互作用，分子内各原子间以 结合(稀有气体除外)。
2.分子晶体的物理特性
分子晶体是微粒间以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点 ，硬度 ，较易熔化和挥发。
一、分子晶体
分子间作用力
分子间作用力
共价键
较低
较小
3.典型的分子晶体
(1)所有 ，如水、硫化氢、氨、甲烷等。
(2)多数 ，如卤素单质(X2)、O2、S8、N2、白磷(P4)、C60、稀有气体等。
(3)部分 ，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。
(4)几乎所有的 ，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。
(5)大多数 ，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。
非金属氢化物
非金属单质
非金属氧化物
酸
有机化合物
1.正误判断
(1)组成分子晶体的微粒是分子，在分子晶体中一定存在共价键和分子间的作用力
(2)分子晶体熔化时一定破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键
(3)分子晶体熔化或溶于水均不导电
(4)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大
×
×
√
×
2.下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是
A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4
C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2
√
HD属于分子晶体，但为单质，故A错误；
PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体，且均为化合物，故B正确；
C60属于分子晶体，但为单质，故C错误；
Na2S中含有离子键，不属于分子晶体，故D错误。
3.下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是
①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2
A.①②③④⑤⑥ B.③②①⑤④⑥
C.③②①④⑤⑥ D.⑥⑤④③②①
√
结构和组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，键的极性越强，熔、沸点越高。
4.(2023·济南高二检测)(1)CO能与金属Fe形成化合物Fe(CO)5，该化合物熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于　　　晶体。
由化合物熔点为253 K，沸点为376 K可知，其熔、沸点较低，所以为分子晶体。
分子
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3，常温下它们都是易挥发的液体。ClF3的熔、沸点比BrF3的　　(填“高”或“低”)。
组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。
低
5.如图为干冰的晶体结构示意图。
(1)将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧
邻的两个CO2分子的距离为　　　pm。
a
根据CO2晶胞边长为a pm，紧邻的两个CO2分子的距离为面对角线的
一半，即为 pm=a pm。
(2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是　　 ，
还有　 　　　，由于该主要作用力与共价键一样具
有　　 性，故1个水分子周围只有　 个紧邻的水分
子，这些水分子位于　　　　的顶点。这种排列方式
使冰晶体中水分子的空间利用率　　　(填“较高”或“较低”)，故冰的密度比水的密度要　　(填“大”或“小”)。
氢键
范德华力
方向
4
四面体
较低
小
由于O的电负性较强，水形成冰晶体是通过氢键作用的，水分子间还有范德华力，氢键和共价键一样都具有方向性和饱和性，每个水分子可与周围4个水分子以氢键结合，这些水分子位于四面体的顶点，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，密度小。
归纳总结
1.分子晶体的判断方法
(1)依据物质的类别判断
多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、大多数有机物都是分子晶体。
(2)依据组成晶体的微粒及微粒间作用力判断
组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。
(3)依据物质的性质判断
分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。
归纳总结
2.分子晶体熔、沸点高低的判断
(1)组成和结构相似，不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，熔、沸点越高，如I2>Br2>Cl2>F2，HI>HBr>HCl。
(2)组成和结构不相似的分子晶体(相对分子质量接近)，分子的极性越大，熔、沸点越高，如CO>N2。
(3)含有分子间氢键的分子晶体的熔、沸点反常升高，如H2O>H2Te>
H2Se>H2S。
归纳总结
(4)对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3> > 。
(5)烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。
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混合型晶体——石墨晶体
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二
1.结构模型
二、混合型晶体——石墨晶体
2.结构特点
(1)层内，碳原子采取 杂化，以 相结合形成 结构。所有碳原子未参与杂化的2p轨道相互平行且相互重叠，使2p轨道中的电子可在 中运动，所以石墨具有导电性，但其导电性有一定的 。
(2)层与层之间以 相结合，在外力作用下，石墨晶体中层与层之间发生相对滑动而具有良好的润滑性。
sp2
共价键
六元环层
整个碳原子平面
方向性
范德华力
3.晶体类型
石墨中既存在 ，又存在 ，同时具有类似金属晶体的导电性，将这类晶体称为混合型晶体。除石墨外，CaI2、CdI2、MgI2等晶体也属于混合型晶体。
共价键
分子间作用力
1.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，回答下列问题。
(1)熔点：石墨　　(填“>”“<”或“=”)金刚石。
(2)石墨中C—C键的键长小于金刚石中C—C键的键长的原因：_______
_____________________________________________________________
　　　 　　　　 。
>
金刚石中只存在C—C键间的σ键，而石墨中层内的C—C键间不仅存在σ键，还存在大π键，电子层重叠程度大，所以石墨中C—C键的键长短
2.石墨晶体的二维平面结构如图所示，每个C原子参与　 个C—C键和　 个六元环的形成，而每个键被　　个C原子共用，故每一个六元环平均占有　　个C原子，C原子数与C—C键个数之比为
　　　。
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3
2
2
2∶3
1.2018年3月5日，《Nature》连刊两文报道了21岁的中国留美博士曹原等研究人员制得了具有超导特性的双层石墨烯新材料。以下对石墨烯的推测不正确的是
A.石墨烯性质稳定，不能在氧气中燃烧
B.石墨烯与石墨都具有导电性
C.石墨烯与金刚石互为同素异形体
D.石墨烯与石墨都具有较高的熔点
√
石墨烯是只由碳原子构成的单质，能在氧气中燃烧，A项错误；
石墨烯具有超导特性，可以导电，石墨中含有自由电子，所以石墨也可以导电，B项正确；
石墨烯是碳元素形成的单质，所以石墨烯与金刚石互为同素异形体，C项正确。
2.(2024·黑龙江绥化一中高二检测)下列有关石墨晶体的说法正确的是
①石墨层内作用力为共价键，层间为分子间作用力　②石墨是混合型晶体　③石墨中的C为sp2杂化　④石墨的熔、沸点都比金刚石的低　⑤石墨中碳原子个数和C—C键个数之比为1∶3　⑥石墨和金刚石的硬度相同　⑦石墨的导电性只能沿石墨平面的方向
A.全部 B.①②③⑦ C.仅②③⑦ D.①②⑤⑦
√
石墨中的共价键键长比金刚石中共价键键长短，破坏化学键需要的能量更多，所以石墨的熔点比金刚石的高，④错误；
石墨中，一个碳原子上连有3个单键，每个单键被2个碳原子共用，故石墨中碳原子个数和C—C键个数之比为2∶3，⑤错误；
石墨质软，金刚石的硬度大，⑥错误。
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课时对点练
题组一　分子晶体的结构及性质
1.下列有关分子晶体的叙述正确的是
A.分子内均存在共价键
B.非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体
C.分子晶体中一定存在氢键
D.分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
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稀有气体分子内无化学键，A项错误；
非金属氧化物中的SiO2为共价晶体，B项错误；
分子晶体中不一定存在氢键，如CO2晶体，C项错误；
分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能存在氢键，所以分子晶体熔化时一定破坏了范德华力，D项正确。
2.支持固态氨是分子晶体的事实为
A.氮原子不能形成阳离子
B.铵离子不能单独存在
C.常温下氨是气态物质
D.氨极易溶于水
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常温下氨是气态物质，说明NH3的熔、沸点低，微粒之间的作用力小，所以固态氨是分子晶体；只有分子晶体在常温下才可能呈气态，反之，常温下呈气态的物质一定属于分子晶体。
3.如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体
C.水分子间通过H—O形成冰晶体
D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
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B项，冰晶体属于分子晶体；
C项，水分子间通过分子间作用力形成晶体；
D项，冰融化，氢键部分断裂，空隙减小。
4.(2024·西安期末)干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是
A.干冰能自发地呈现多面体外形
B.1个干冰晶胞中含有4个CO2分子
C.干冰升华时，CO2内的C==O受到破坏
D.CO2分子是含有极性键的非极性分子
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由图可知，一个晶胞中含有CO2的分子数为8×+6×=4，故B正确；
干冰升华为物理变化，CO2内的C==O 没有受到破坏，故C错误；
CO2分子结构对称，是含有极性键的非极性分子，故D正确。
5.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是
A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点
B.C60晶体可能易溶于四氯化碳
C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
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构成C60晶体的基本微粒是C60分子，因此C60晶体是分
子晶体，不可能具有很高的熔、沸点；由于C60是非极
性分子，根据“相似相溶”规律，其可能易溶于四氯
化碳；每个C60的晶胞中含有C60分子的个数为8×+6×=4，因此含有的碳原子数为4×60=240；如果以晶胞中一个顶角的C60分子为研究对象，则共用这个顶角的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等，有×8=12个。
6.下列物质按熔、沸点由高到低的顺序排列，正确的一组是
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
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题组二　混合型晶体
7.(2023·广东佛山期末)利用石墨可以制备性能更优异的纳米材料。下列说法正确的是
A.石墨属于分子晶体
B.石墨烯中每个六元环平均占有
3个碳原子
C.过程①需要破坏共价键
D.过程②碳原子的杂化方式发生了改变
√
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石墨属于混合型晶体，A错误；
石墨烯中每个六元环平均占有6×=2个碳原子，B错误；
过程①需要破坏范德华力，C错误；
过程②碳原子的杂化方式部分从sp2变成了sp3，D正确。
8.下列有关石墨晶体说法不正确的为
A.石墨中的C为sp2杂化
B.石墨熔、沸点都比金刚石低
C.石墨层内导电性与层间导电性不同
D.石墨是混合型晶体
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√
石墨熔点比金刚石高。
9.用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂，可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程，下列有关说法错误的是
A.石墨比物质B更稳定
B.在该条件下，石墨转化为物质B的变化是
化学变化
C.物质B的硬度比石墨的大，属于共价晶体
D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化，键角均为120°
√
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由题可知，高温高压并有催化剂存在时，
石墨转化得到的物质B为金刚石。键长：
物质B>石墨，则键能：物质B<石墨，键
能越大，键越牢固，物质越稳定，则石墨
更稳定，A项正确；
石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成，是化学变化，B项正确；
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物质B属于共价晶体，其硬度比石墨的
大，C项正确；
石墨中的C采取sp2杂化，键角是120°，
物质B中的C采取sp3杂化，键角是109°28'，
D项错误。
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10.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.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
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
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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，错误；
C项，六方相氮化硼是混合型晶体，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，每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形，正确。
11.下列说法正确的是
A.范德华力普遍存在于分子之间，如液态水中因范德华力的存在使水分
子发生缔合
B.H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的
C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，所以冰中H2O分子与
氢键的数目之比为1∶4
D.氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时体积会变大　
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液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合，A不正确；
虽然H2SO4为强电解质，但是硫酸晶体是分子晶体，不能导电，B不正确；
冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，两个水分子间只能形成一个氢键，所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶2，C不正确；
氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时，水分子之间的空隙变大，故其体积会变大，D正确。
12.(2023·山东威海高二月考)氮化硼(BN)可形成类似石墨的平面六角形层状结构a，在一定条件下a可转化为类似金刚石的立方氮化硼b。下列说法错误的是
A.第一电离能：N>C>B
B.a、b两种晶体硬度和熔点均不同
C.a、b中所有化学键均为极性键，二者中B原子的杂化方式不同
D.a、b中每个B原子分别被m、n个六元环共有，则m∶n=1∶2
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同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋
势，N的2p能级为半充满结构，比较稳定，
第一电离能：N>C>B，故A正确；
a、b两种晶体结构不同，硬度和熔点均不同，故B正确；
a、b中所有化学键(B—N)均为极性键，二者中B原子的杂化方式分别为sp2、sp3，故C正确；
a、b中每个B原子分别被3、12个六元环共有，则m∶n=1∶4，故D错误。
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13.(2024·青岛检测)三聚氰胺( )是一种有机合成剂和分析剂，
结构中含大π键。下列说法错误的是
A.晶体类型为分子晶体
B.1 mol该分子中存在15 mol σ键
C.分子中所有化学键均为极性键
D.六元环上的N原子提供孤电子对形成大π键
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三聚氰胺中原子间的化学键只有共价键，其晶体的构成粒子为分子，晶体类型为分子晶体，A项正确；
1个三聚氰胺分子中含15个σ键，则1 mol该分子中存在15 mol σ键，B项正确；
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N原子的外围电子排布式为2s22p3，该分子中—NH2中N原
子采取sp3杂化，六元环上的N原子采取sp2杂化，六元环上
的每个N原子通过2个杂化轨道与2个碳原子形成C—N σ键，
每个N原子上剩余的1个杂化轨道容纳1个孤电子对，六元环上的N原子未参与杂化的p轨道上的1个电子形成大π键，孤电子对不形成大π键，D项错误。
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14.碳元素的单质有多种形式，如图所示，
依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
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，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　 、　 。
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异形体
同素
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在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化方式为sp3杂化；石墨烯中碳原子采取sp2杂化。
(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　　键，而石墨层内的C—C间不仅存在　　键，还有　　　 。
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分子
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在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为σ键；在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有大π键。
15.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。
已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N结合三个N原子而形成8电子稳定结构；
②N—N的键能为167 kJ· mol-1。
请回答下列问题：
(1)N60分子组成的晶体为　 　晶体，其熔、沸点比N2　　(填“高”或“低”)，原因是________________________________________________
　　　　 　　　。
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分子
高
N60、N2均为分子晶体，N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高
(2)1 mol N60分解成N2时　　 (填“吸收”或“放出”)的热量是________
kJ(已知N≡N的键能为942 kJ· mol-1)，表明稳定性N60　　(填“>”“<”或“=”)N2。
(3)由(2)列举一种N60的用途：　　　 　　　　。
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N60可作高能炸药(答案合理即可)
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因N60中每个氮原子形成三个N—N，每个N—N被2个N 原子共用，故1 mol
N60中存在N—N：1 mol×60×3×=90 mol。发生的反应为N60===30N2，故ΔH=90×167 kJ· mol-1-30×942 kJ· mol-1=-13 230 kJ· mol-1<0，为放热反应，表明稳定性：N2>N60。 由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。作业15　分子晶体　混合型晶体
(分值：100分）
（选择题1~8题，每小题5分，9~13题，每小题6分，共70分）
题组一　分子晶体的结构及性质
1.下列有关分子晶体的叙述正确的是（　　）
A.分子内均存在共价键
B.非金属氧化物呈固态时，一定属于分子晶体
C.分子晶体中一定存在氢键
D.分子晶体熔化时一定破坏了范德华力
2.支持固态氨是分子晶体的事实为（　　）
A.氮原子不能形成阳离子
B.铵离子不能单独存在
C.常温下氨是气态物质
D.氨极易溶于水
3.如图为冰晶体的结构模型，大球代表O，小球代表H，下列有关说法正确的是（　　）
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，不是分子晶体
C.水分子间通过H—O形成冰晶体
D.冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大
4.（2024·西安期末）干冰的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.干冰能自发地呈现多面体外形
B.1个干冰晶胞中含有4个CO2分子
C.干冰升华时，CO2内的CO受到破坏
D.CO2分子是含有极性键的非极性分子
5.C60分子和C60晶胞示意图如图所示。下列关于C60晶体的说法不正确的是（　　）
A.C60晶体可能具有很高的熔、沸点
B.C60晶体可能易溶于四氯化碳
C.C60晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D.C60晶体中每个C60分子与12个C60分子紧邻
6.下列物质按熔、沸点由高到低的顺序排列，正确的一组是（　　）
A.HF、HCl、HBr、HI
B.F2、Cl2、Br2、I2
C.H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.CI4、CBr4、CCl4、CF4
题组二　混合型晶体
7.（2023·广东佛山期末）利用石墨可以制备性能更优异的纳米材料。下列说法正确的是（　　）
A.石墨属于分子晶体
B.石墨烯中每个六元环平均占有3个碳原子
C.过程①需要破坏共价键
D.过程②碳原子的杂化方式发生了改变
8.下列有关石墨晶体说法不正确的为（　　）
A.石墨中的C为sp2杂化
B.石墨熔、沸点都比金刚石低
C.石墨层内导电性与层间导电性不同
D.石墨是混合型晶体
9.用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂，可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程，下列有关说法错误的是（　　）
A.石墨比物质B更稳定
B.在该条件下，石墨转化为物质B的变化是化学变化
C.物质B的硬度比石墨的大，属于共价晶体
D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化，键角均为120°
10.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.立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
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
11.下列说法正确的是（　　）
A.范德华力普遍存在于分子之间，如液态水中因范德华力的存在使水分子发生缔合
B.H2SO4为强电解质，硫酸晶体是能导电的
C.冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶4
D.氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时体积会变大
12.（2023·山东威海高二月考）氮化硼（BN）可形成类似石墨的平面六角形层状结构a，在一定条件下a可转化为类似金刚石的立方氮化硼b。下列说法错误的是（　　）
A.第一电离能：N>C>B
B.a、b两种晶体硬度和熔点均不同
C.a、b中所有化学键均为极性键，二者中B原子的杂化方式不同
D.a、b中每个B原子分别被m、n个六元环共有，则m∶n=1∶2
13.（2024·青岛检测）三聚氰胺（）是一种有机合成剂和分析剂，结构中含大π键。下列说法错误的是（　　）
A.晶体类型为分子晶体
B.1 mol该分子中存在15 mol σ键
C.分子中所有化学键均为极性键
D.六元环上的N原子提供孤电子对形成大π键
14.（16分）碳元素的单质有多种形式，如图所示，依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
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，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　　　　键，而石墨层内的C—C间不仅存在　　　　键，还有　　　　。
15.（14分）据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60。
已知：①N60分子中每个氮原子均以N—N结合三个N原子而形成8电子稳定结构；
②N—N的键能为167 kJ· mol-1。
请回答下列问题：
（1）N60分子组成的晶体为　　　　晶体，其熔、沸点比N2　　　　（填“高”或“低”），原因是　　　　　 　　　　　。
（2）1 mol N60分解成N2时　　　　（填“吸收”或“放出”）的热量是　　　　 kJ（已知N≡N的键能为942 kJ· mol-1），表明稳定性N60　　　　（填“>”“<”或“=”）N2。
（3）由（2）列举一种N60的用途：　　　　　　　　　。
答案精析
1.D　［稀有气体分子内无化学键，A项错误；非金属氧化物中的SiO2为共价晶体，B项错误；分子晶体中不一定存在氢键，如CO2晶体，C项错误；分子晶体中分子间一定存在范德华力，可能存在氢键，所以分子晶体熔化时一定破坏了范德华力，D项正确。］
2.C　［常温下氨是气态物质，说明NH3的熔、沸点低，微粒之间的作用力小，所以固态氨是分子晶体；只有分子晶体在常温下才可能呈气态，反之，常温下呈气态的物质一定属于分子晶体。］
3.A　［B项，冰晶体属于分子晶体；C项，水分子间通过分子间作用力形成晶体；D项，冰融化，氢键部分断裂，空隙减小。］
4.C 　［由图可知，一个晶胞中含有CO2的分子数为8×+6×=4，故B正确；干冰升华为物理变化，CO2内的CO 没有受到破坏，故C错误；CO2分子结构对称，是含有极性键的非极性分子，故D正确。］
5.A　［构成C60晶体的基本微粒是C60分子，因此C60晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点；由于C60是非极性分子，根据“相似相溶”规律，其可能易溶于四氯化碳；每个C60的晶胞中含有C60分子的个数为8×+6×=4，因此含有的碳原子数为4×60=240；如果以晶胞中一个顶角的C60分子为研究对象，则共用这个顶角的三个面的面心的C60分子与其距离最近且相等，有×8=12个。］
6.D
7.D 　［石墨属于混合型晶体，A错误；石墨烯中每个六元环平均占有6×=2个碳原子，B错误；过程①需要破坏范德华力，C错误；过程②碳原子的杂化方式部分从sp2变成了sp3，D正确。］
8.B　［石墨熔点比金刚石高。］
9.D　［由题可知，高温高压并有催化剂存在时，石墨转化得到的物质B为金刚石。键长：物质B>石墨，则键能：物质B<石墨，键能越大，键越牢固，物质越稳定，则石墨更稳定，A项正确；石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成，是化学变化，B项正确；物质B属于共价晶体，其硬度比石墨的大，C项正确；石墨中的C采取sp2杂化，键角是120°，物质B中的C采取sp3杂化，键角是109°28'，D项错误。］
10.D　［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，错误；C项，六方相氮化硼是混合型晶体，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，每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形，正确。］
11.D　［液态水中因分子间氢键的存在使水分子发生缔合，A不正确；虽然H2SO4为强电解质，但是硫酸晶体是分子晶体，不能导电，B不正确；冰中1个H2O分子可通过氢键与4个水分子相连，两个水分子间只能形成一个氢键，所以冰中H2O分子与氢键的数目之比为1∶2，C不正确；氢键有饱和性和方向性，所以液态水结成冰时，水分子之间的空隙变大，故其体积会变大，D正确。］
12.D 　［同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势，N的2p能级为半充满结构，比较稳定，第一电离能：N>C>B，故A正确；a、b两种晶体结构不同，硬度和熔点均不同，故B正确；a、b中所有化学键（B—N）均为极性键，二者中B原子的杂化方式分别为sp2、sp3，故C正确；a、b中每个B原子分别被3、12个六元环共有，则m∶n=1∶4，故D错误。］
13.D 　［三聚氰胺中原子间的化学键只有共价键，其晶体的构成粒子为分子，晶体类型为分子晶体，A项正确；1个三聚氰胺分子中含15个σ键，则1 mol该分子中存在15 mol σ键，B项正确；N原子的外围电子排布式为2s22p3，该分子中—NH2中N原子采取sp3杂化，六元环上的N原子采取sp2杂化，六元环上的每个N原子通过2个杂化轨道与2个碳原子形成C—N σ键，每个N原子上剩余的1个杂化轨道容纳1个孤电子对，六元环上的N原子未参与杂化的p轨道上的1个电子形成大π键，孤电子对不形成大π键，D项错误。］
14.（1）同素异形体　（2）sp3　sp2　（3）分子　混合型　（4）σ　σ　大π键
解析　（2）在金刚石中，每个碳原子都形成四个共价单键，故碳原子的杂化方式为sp3杂化；石墨烯中碳原子采取sp2杂化。（4）在金刚石晶体中，碳原子之间只形成共价单键，全部为σ键；在石墨层内的碳原子之间既有σ键又有大π键。
15.（1）分子　高　N60、N2均为分子晶体，N60的相对分子质量大，分子间作用力大，故熔、沸点高　（2）放出　13 230　<　（3）N60可作高能炸药（答案合理即可）
解析　因N60中每个氮原子形成三个N—N，每个N—N被2个N 原子共用，故1 mol N60中存在N—N：1 mol×60×3×=90 mol。发生的反应为N60 30N2，故ΔH=90×167 kJ· mol-1-30×942 kJ· mol-1=-13 230 kJ· mol-1<0，为放热反应，表明稳定性：N2>N60。 由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此N60可用作高能炸药。

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