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3.2 练习2　共价晶体
1. 下列关于共价晶体的说法，错误的是( )
A. 共价晶体熔点高低取决于共价键的强弱
B. 共价晶体中所有原子之间以共价键结合成三维骨架结构
C. 共价晶体中的共价键没有方向性
D. 共价晶体中必有共价键，不存在分子间作用力
2. 下列我国科研成果所涉及的材料中，为共价晶体的是( )
A. 4.03米大口径碳化硅反射镜 B. 北京冬奥会用聚氨酯速滑服
C. 能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D. “玉兔二号”钛合金筛网轮
3. (2024·慈溪中学高二检测)根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是( )
A. 熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
B. 无色晶体，熔点为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. 熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电
4. 下列关于SiO2和CO2的说法，错误的是( )
A. SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体
B. 二者中心原子采取的杂化方式不同
C. SiO2和CO2都是非极性分子
D. SiO2晶体的熔点比CO2晶体高
5. 如图所示为单质硅的晶体结构。下列关于单质硅晶体的说法，错误的是( )
A. 是一种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. 硅晶体熔点高与Si—Si键能无关
D. 晶体中最小环上的原子数目为6
6. (2024·余姚中学高二检测)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图所示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。下列说法中，正确的是( )
A. 磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体
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4个共价键
D. 磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
7. 如图所示为某共价晶体A的空间结构的一个单元，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，则物质C的化学式为( )
A. AB B. A5B4
C. AB2 D. A2B5
8. 我国科学家预测并合成了新型碳材料：T－碳。可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法中，错误的是( )
金刚石　　 T－碳
A. T－碳与金刚石互为同位素
B. T－碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同
C. T－碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同
D. T－碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键
9. (2024·嘉兴一中高二检测)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图所示为SiO2晶胞中Si沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O略去)，Si旁标注的数字是Si位于z轴的高度，SiA与SiB的距离是( )
A. d B. d
C. d D. d
10. 根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种β－氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列关于氮化碳的说法，错误的是( )
A. 该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构
B. 氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价
C. 该晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长短
D. 氮化碳的分子式为C3N4
11. (2024·宁海中学高二检测)利用反应：CCl4＋4NaC(金刚石)＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法中，错误的是( )
A. C(金刚石)属于共价晶体
B. 该反应利用了Na的强还原性
C. NaCl和C(金刚石)的晶体类型不同
D. 每个金刚石晶胞中含有4个碳原子
12. 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)。图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数及它们分别位于大立方体的位置是( )
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
13. (2024·宁波中学高二检测)硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p－n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法中，正确的是( )
Si晶体　　 n型(多电子)
p型(缺电子)　　 p－n结
A. 1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA
B. 若在Si晶体中掺入磷元素，可得n型半导体
C. p－n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电
D. 光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能
14. (2024·缙云中学高二检测)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1 300 ℃时反应获得。请回答下列问题：
(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，且氮原子和氮原子、硅原子与硅原子不直接相连，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(如图)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)。
15. 现有X、Y、Z、T四种短周期元素，原子序数依次增大。
元素 相关信息
X 原子的1s轨道上只有1个电子
Y 原子的L层上s电子数等于p电子数
Z 空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的
T T的单质是一种半导体材料，可用于制造太阳能电池
请根据下列相关信息，回答下列问题：
(1)Z2X4分子中Z原子采取 杂化。
(2)ZX3的键角∠XZX (填“＞”或“＜”)Z的键角∠XZX。请用价层电子对互斥理论解释原因： 。
(3)Y离子中Y原子的价层电子对数为 ，Y离子的空间结构为 。
(4)罗马大学的研究者发现了Z的一种单质Z4，呈正四面体形结构。
①Z4与Z2、Z3互为 ；Z4分子的键角为 ，1 mol Z4含有 mol σ键。
②Z4在固态时是 晶体，分解生成Z2同时放出大量的热，该过程破坏的微粒间作用力是 。
(5)Y的一种单质具有较高的硬度，晶胞如下图所示。
①Y单质的晶体类型为 ，该晶胞含有 个Y原子。
②在晶胞中，可以用原子坐标参数来表示晶胞内部各原子的相对位置。图中A原子的原子坐标参数为(0，0，0)，B原子的坐标参数为，则C原子的坐标参数为 。
③若晶胞的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA(mol－1)，则晶胞参数为a= pm(用含d、NA的式子表示)。 3.2 练习2　共价晶体
1. 下列关于共价晶体的说法，错误的是(　C　)
A. 共价晶体熔点高低取决于共价键的强弱
B. 共价晶体中所有原子之间以共价键结合成三维骨架结构
C. 共价晶体中的共价键没有方向性
D. 共价晶体中必有共价键，不存在分子间作用力
2. 下列我国科研成果所涉及的材料中，为共价晶体的是(　A　)
A. 4.03米大口径碳化硅反射镜 B. 北京冬奥会用聚氨酯速滑服
C. 能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D. “玉兔二号”钛合金筛网轮
【解析】 碳化硅是由碳原子和硅原子形成的共价晶体，A正确；聚氨酯是有机合成高分子材料，不是共价晶体，B错误。
3. (2024·慈溪中学高二检测)根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是(　B　)
A. 熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
B. 无色晶体，熔点为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. 熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电
【解析】 熔点低，固态或液态不导电，硬度小，一般为分子晶体的特征，A、D错误；能溶于水不是共价晶体的特征，C错误。
4. 下列关于SiO2和CO2的说法，错误的是(　C　)
A. SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体
B. 二者中心原子采取的杂化方式不同
C. SiO2和CO2都是非极性分子
D. SiO2晶体的熔点比CO2晶体高
【解析】 二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp，B正确；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，C错误；共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳晶体，D正确。
5. 如图所示为单质硅的晶体结构。下列关于单质硅晶体的说法，错误的是(　C　)
A. 是一种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. 硅晶体熔点高与Si—Si键能无关
D. 晶体中最小环上的原子数目为6
【解析】 单质硅是一种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；硅为共价晶体，Si—Si的键能大，断裂时需要的能量多，因此硅晶体的熔点高，C错误；根据单质硅的晶体结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6，D正确。
6. (2024·余姚中学高二检测)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图所示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。下列说法中，正确的是(　C　)
A. 磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体
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4个共价键
D. 磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
【解析】 由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，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，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B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正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误。
7. 如图所示为某共价晶体A的空间结构的一个单元，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，则物质C的化学式为(　C　)
A. AB B. A5B4
C. AB2 D. A2B5
【解析】 由题图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故物质C中每个A原子形成4个A—B，每个B原子形成2个A—B，则A、B原子个数比为1∶2，故其化学式是AB2。
8. 我国科学家预测并合成了新型碳材料：T－碳。可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法中，错误的是(　A　)
金刚石　　 T－碳
A. T－碳与金刚石互为同位素
B. T－碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同
C. T－碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同
D. T－碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键
【解析】 T－碳是由碳元素组成的单质，与金刚石互为同素异形体，A错误；T－碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，B正确；T－碳与金刚石中的碳原子均采取sp3杂化，C正确；T－碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体结构单元替代，属于共价晶体，二者熔化时均需破坏共价键，D正确。
9. (2024·嘉兴一中高二检测)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图所示为SiO2晶胞中Si沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O略去)，Si旁标注的数字是Si位于z轴的高度，SiA与SiB的距离是(　B　)
A. d B. d
C. d D. d
【解析】 根据题图可知，SiA与SiB的距离是面对角线长的一半，即d，B正确。
10. 根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种β－氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列关于氮化碳的说法，错误的是(　D　)
A. 该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构
B. 氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价
C. 该晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长短
D. 氮化碳的分子式为C3N4
【解析】 根据题图可知，每个碳原子形成4个共价键，每个氮原子形成3个共价键，碳原子最外层形成四个共价键后满足8电子稳定结构，氮原子最外层形成3个共价键后，也满足8电子稳定结构，A正确；由于元素的电负性：N＞C，所以形成共价键时，共用电子对偏向氮原子，偏离碳原子，所以氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价，B正确；由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误。
11. (2024·宁海中学高二检测)利用反应：CCl4＋4NaC(金刚石)＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法中，错误的是(　D　)
A. C(金刚石)属于共价晶体
B. 该反应利用了Na的强还原性
C. NaCl和C(金刚石)的晶体类型不同
D. 每个金刚石晶胞中含有4个碳原子
【解析】 反应中Na的化合价由0价升高为＋1价，Na在该反应中作还原剂，反应利用了钠的强还原性，B正确；NaCl属于离子晶体，金刚石属于共价晶体，C正确。
12. 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)。图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数及它们分别位于大立方体的位置是(　A　)
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
【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：
13. (2024·宁波中学高二检测)硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p－n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法中，正确的是(　B　)
Si晶体　　 n型(多电子)
p型(缺电子)　　 p－n结
A. 1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA
B. 若在Si晶体中掺入磷元素，可得n型半导体
C. p－n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电
D. 光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能
【解析】 硅晶体中，1个硅原子与4个硅原子形成4个Si—Si，1个Si—Si为2个硅原子共用，平均1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为2NA，A错误；若在Si晶体中掺入磷元素，P最外层是5个电子，可形成多电子的n型半导体，B正确；光伏电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，能量转化形式为光能→电能，D错误。
14. (2024·缙云中学高二检测)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1 300 ℃时反应获得。请回答下列问题：
(1)氮化硅晶体属于　共价　晶体。
(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子和氮原子、硅原子与硅原子不直接相连，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：　Si3N4　。
(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　3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl　。
(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(如图)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　4　个氮原子、　4　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)。
【解析】 (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碳原子的个数：8×＋6×＋4=8，则立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是 g·cm－3。
15. 现有X、Y、Z、T四种短周期元素，原子序数依次增大。
元素 相关信息
X 原子的1s轨道上只有1个电子
Y 原子的L层上s电子数等于p电子数
Z 空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的
T T的单质是一种半导体材料，可用于制造太阳能电池
请根据下列相关信息，回答下列问题：
(1)Z2X4分子中Z原子采取　sp3　杂化。
(2)ZX3的键角∠XZX　＞　(填“＞”或“＜”)Z的键角∠XZX。请用价层电子对互斥理论解释原因：　NH3中氮原子孤电子对数为1，N中氮原子孤电子对数为2，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者少，排斥作用弱，所以前者键角大　。
(3)Y离子中Y原子的价层电子对数为　4　，Y离子的空间结构为　三角锥形　 。
(4)罗马大学的研究者发现了Z的一种单质Z4，呈正四面体形结构。
①Z4与Z2、Z3互为　同素异形体　；Z4分子的键角为　60°　，1 mol Z4含有　6　mol σ键。
②Z4在固态时是　分子　晶体，分解生成Z2同时放出大量的热，该过程破坏的微粒间作用力是　共价键、范德华力　。
(5)Y的一种单质具有较高的硬度，晶胞如下图所示。
①Y单质的晶体类型为　共价晶体　，该晶胞含有　8　个Y原子。
②在晶胞中，可以用原子坐标参数来表示晶胞内部各原子的相对位置。图中A原子的原子坐标参数为(0，0，0)，B原子的坐标参数为，则C原子的坐标参数为 　。
③若晶胞的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA(mol－1)，则晶胞参数为a= ×1010　pm(用含d、NA的式子表示)。
【解析】 由题给信息推知，X、Y、Z、T分别代表H、C、N、Si。(1)Z2X4是N2H4，其结构简式为H2NNH2，氮原子形成3个σ键，且含有1个孤电子对，则氮原子采取sp3杂化。(2)ZX3、Z分别为NH3、N，中心氮原子的价层电子对数均为4，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者少，排斥作用弱，所以前者键角大。(3)Y是C，碳原子的价层电子对数为3＋(4－3×1＋1)=4，含有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形，略去孤电子对，则C离子的空间构型为三角锥形。(4)①Z4、Z2、Z3分别为N4、N2、N3，是氮元素形成的不同单质，互为同素异形体；N4呈正四面体形结构，类似于白磷(P4)，键角为60°。1个N4分子含有6个N—N，则1 mol N4含有6 mol σ键。②N4在固态时是分子晶体，分解生成N2过程中破坏共价键和范德华力。(5)①碳的一种单质具有较高硬度，晶胞中碳原子之间通过共价键相连形成立体网状结构，故该碳单质的晶体类型是共价晶体。分析晶胞结构发现，8个碳原子处于顶角，6个碳原子处于面心，4个碳原子处于晶胞内部，故1个晶胞含有碳原子个数为8×＋6×＋4=8。②图中A原子的原子坐标参数为(0，0，0)，B原子的坐标参数为，则A原子处于坐标原点，B原子处于右下方、靠前的位置。C原子处于左上方、靠后的位置，则C原子的坐标参数为。③一个晶胞中含有8个碳原子，则晶胞的质量m(晶胞)= g，设晶胞的体积为V cm3，又知晶胞的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA(mol－1)，则有d g·cm－3=，V= cm3，故晶胞参数为a= cm=×1010 pm。(共40张PPT)
二、 分子晶体与共价晶体
练习2　共价晶体
晶体结构与性质
第三章
高中化学 选择性必修2 物质结构与性质
必备知识练
1. 下列关于共价晶体的说法，错误的是(　　)
A. 共价晶体熔点高低取决于共价键的强弱
B. 共价晶体中所有原子之间以共价键结合成三维骨架结构
C. 共价晶体中的共价键没有方向性
D. 共价晶体中必有共价键，不存在分子间作用力
C
2. 下列我国科研成果所涉及的材料中，为共价晶体的是(　　)
A. 4.03米大口径碳化硅反射镜 B. 北京冬奥会用聚氨酯速滑服
C. 能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线 D. “玉兔二号”钛合金筛网轮
A
【解析】 碳化硅是由碳原子和硅原子形成的共价晶体，A正确；聚氨酯是有机合成高分子材料，不是共价晶体，B错误。
3. (2024·慈溪中学高二检测)根据下列性质判断，属于共价晶体
的物质是(　　)
A. 熔点为10.31 ℃，液态不导电，水溶液导电
B. 无色晶体，熔点为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. 熔点为－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电
【解析】 熔点低，固态或液态不导电，硬度小，一般为分子晶体的特征，A、D错误；能溶于水不是共价晶体的特征，C错误。
B
4. 下列关于SiO2和CO2的说法，错误的是(　　)
A. SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体
B. 二者中心原子采取的杂化方式不同
C. SiO2和CO2都是非极性分子
D. SiO2晶体的熔点比CO2晶体高
【解析】 二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp，B正确；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，C错误；共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳晶体，D正确。
C
5. 如图所示为单质硅的晶体结构。下列关于单质硅晶体的说
法，错误的是(　　)
A. 是一种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. 硅晶体熔点高与Si—Si键能无关
D. 晶体中最小环上的原子数目为6
C
【解析】 单质硅是一种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；硅为共价晶体，Si—Si的键能大，断裂时需要的能量多，因此硅晶体的熔点高，C错误；根据单质硅的晶体结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6，D正确。
6. (2024·余姚中学高二检测)磷化硼是一种
超硬耐磨涂层材料。如图所示为其晶体结构
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。下列说法中，正确的是(　　)
A. 磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体
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4个共价键
D. 磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力
C
【解析】 由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，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，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B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正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误。
7. 如图所示为某共价晶体A的空间结构的一个单元，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
物质C的化学式为(　　)
A. AB
B. A5B4
C. AB2
D. A2B5
C
【解析】 由题图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故物质C中每个A原子形成4个A—B，每个B原子形成2个A—B，则A、B原子个数比为1∶2，故其化学式是AB2。
8. 我国科学家预测并合成了新型碳材料：T-碳。可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法中，错误的是
(　　)
金刚石
T-碳
A. T-碳与金刚石互为同位素
B. T-碳与金刚石晶体中所含化
学键类型相同
C. T-碳与金刚石中碳原子采取
的杂化方式相同
D. T-碳与金刚石晶体类型相同，
熔化时均需破坏共价键
A
【解析】 T-碳是由碳元素组成的单质，与金刚石互为同素异形体，A错误；T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，B正确；T-碳与金刚石中的碳原子均采取sp3杂化，C正确；T-碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体结构单元替代，属于共价晶体，二者熔化时均需破坏共价键，D正确。
9. (2024·嘉兴一中高二检测)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图所示为SiO2晶胞中Si沿z轴方向在xy平面的投影
图(即俯视投影图，O略去)，Si旁标注的数字是Si位于z轴的高
度，SiA与SiB的距离是(　　)
B
A. d B. d
C. d D. d
【解析】 根据题图可知，SiA与SiB的距离是面对角线长的一半，即d，B正确。
10. 根据量子力学计算，氮化碳结构有五
种，其中一种β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，
成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳
的二维晶体结构如图所示。下列关于氮化碳
的说法，错误的是(　　)
A. 该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构
B. 氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价
C. 该晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长短
D. 氮化碳的分子式为C3N4
D
【解析】 根据题图可知，每个碳原子形成4个共价键，每个氮原子形成3个共价键，碳原子最外层形成四个共价键后满足8电子稳定结构，氮原子最外层形成3个共价键后，也满足8电子稳定结构，A正确；由于元素的电负性：N＞C，所以形成共价键时，共用电子对偏向氮原子，偏离碳原子，所以氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价，B正确；由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误。
关键能力练
11. (2024·宁海中学高二检测)利用反应：CCl4＋4NaC (金刚石)＋4NaCl可实现人工合成金刚石。下列说法中，错误
的是(　　)
A. C(金刚石)属于共价晶体
B. 该反应利用了Na的强还原性
C. NaCl和C(金刚石)的晶体类型不同
D. 每个金刚石晶胞中含有4个碳原子
D
【解析】 反应中Na的化合价由0价升高为＋1价，Na在该反应中作还原剂，反应利用了钠的强还原性，B正确；NaCl属于离子晶体，金刚石属于共价晶体，C正确。
12. 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)。图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数及它们分别位于大
立方体的位置是(　　)
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
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：
13. (2024·宁波中学高二检测)硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p-n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法中，正确的是
Si晶体　　 n型(多电子)
p型(缺电子)　　 p-n结
(　　)
A. 1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA
B. 若在Si晶体中掺入磷元素，可得n型半导体
C. p-n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电
D. 光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能
B
【解析】 硅晶体中，1个硅原子与4个硅原子形成4个Si—Si，1个Si—Si为2个硅原子共用，平均1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为2NA，A错误；若在Si晶体中掺入磷元素，P最外层是5个电子，可形成多电子的n型半导体，B正确；光伏电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，能量转化形式为光能→电能，D错误。
拓展突破练
14. (2024·缙云中学高二检测)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1 300 ℃时反应获得。请回答下列问题：
(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，且氮原子和氮原子、硅原子与硅原子不直接相连，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：__________。
共价
Si3N4
(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(如图)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)。
3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
4
4
【解析】 (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碳原子的个数：8×＋6×＋4=8，则立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是 g·cm－3。
15. 现有X、Y、Z、T四种短周期元素，原子序数依次增大。
元素 相关信息
X 原子的1s轨道上只有1个电子
Y 原子的L层上s电子数等于p电子数
Z 空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的
T T的单质是一种半导体材料，可用于制造太阳能电池
请根据下列相关信息，回答下列问题：
(1)Z2X4分子中Z原子采取__________杂化。
(2)ZX3的键角∠XZX__________(填“＞”或“＜”)Z的键角∠XZX。请用价层电子对互斥理论解释原因：____________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
sp3
＞
NH3中氮原子孤电子对数为1，N中氮原子孤电子对数为2，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者少，排斥作用弱，所以前者键角大
(3)Y离子中Y原子的价层电子对数为__________，Y离子的空间结构为__________。
(4)罗马大学的研究者发现了Z的一种单质Z4，呈正四面体形结构。
①Z4与Z2、Z3互为____________；Z4分子的键角为________，1 mol Z4含有_______mol σ键。
②Z4在固态时是______晶体，分解生成Z2同时放出大量的热，
该过程破坏的微粒间作用力是_____________________。
4
三角锥形
同素异形体
60°
6
分子
共价键、范德华力
(5)Y的一种单质具有较高的硬度，晶胞如下图所示。
①Y单质的晶体类型为__________，该晶胞含
有__________个Y原子。
②在晶胞中，可以用原子坐标参数来表示晶胞
内部各原子的相对位置。图中A原子的原子坐
标参数为(0，0，0)，B原子的坐标参数为，则C原子的坐标参数为 _____________。
共价晶体
8
③若晶胞的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为
NA(mol－1)，则晶胞参数为a=________________pm(用含d、NA的式子表示)。
×1010
【解析】 由题给信息推知，X、Y、Z、T分别代表H、C、N、Si。(1)Z2X4是N2H4，其结构简式为H2NNH2，氮原子形成3个σ键，且含有1个孤电子对，则氮原子采取sp3杂化。(2)ZX3、Z分别为NH3、N，中心氮原子的价层电子对数均为4，
孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者少，排斥作用弱，所以前者键角大。(3)Y是C，碳原子的价层电子对数为3＋(4－3×1＋1)
=4，含有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形，略去孤电子
对，则C离子的空间构型为三角锥形。(4)①Z4、Z2、Z3分别为N4、N2、N3，是氮元素形成的不同单质，互为同素异形体；N4呈正四面体形结构，类似于白磷(P4)，键角为60°。1个N4分子含有6个N—N，则1 mol N4含有6 mol σ键。②N4在固态时是分子晶体，分解生成N2过程中破坏共价键和范德华力。(5)①碳的一种单质具有较高硬度，晶胞中碳原子之间通过共价键相连形成立体网状结构，故该碳单质的晶体类型是共价晶体。分析晶胞结构发现，8个碳原子处于顶角，6个碳原子处于面心，
4个碳原子处于晶胞内部，故1个晶胞含有碳原子个数为8×＋6×＋4=8。②图中A原子的原子坐标参数为(0，0，0)，B原子的坐标参数为，则A原子处于坐标原点，B原子处于右下方、靠前的位置。C原子处于左上方、靠后的位置，则C原子的坐标参数为。③一个晶胞中含有8个碳原子，则晶胞的质量m(晶胞)= g，设晶胞的体积为V cm3，又知晶
胞的密度为d g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA(mol－1)，则有d g·cm－3=，V= cm3，故晶胞参数为a= cm=×1010 pm。

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