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三、 金属晶体与离子晶体
练习3　与晶体结构有关的计算　常见晶体结构的分析
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. 下列有关晶体的说法中，正确的是(　　)
A. 共价晶体都是单质，很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料
B. 在锌晶体中，1个Zn2＋只与2个自由电子存在强烈的相互作用
C. 离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性
D. NaCl晶体中的离子键比MgO晶体中的离子键弱
D
【解析】 共价晶体可能是单质，可能是化合物(如二氧化硅)，A错误；在锌晶体中，自由电子属于整个晶体，B错误；NaCl晶体中Na＋、Cl－的半径分别大于Mg2＋、O2－的半径，且所带的电荷数少，则NaCl晶体中的离子键比MgO晶体中的离子键弱，D正确。
2. 如图所示为氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的N中心间的距离为a cm，氯化铵的摩尔质量为M g·mol－1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm－3)为
(　　)
A. B.
C. D.
B
【解析】 1个氯化铵晶胞中含有1个Cl－，有N：8×=1个，则1个氯化铵晶胞中含有1个NH4Cl。1个NH4Cl的质量m= g，晶胞体积V=a3 cm3，则密度ρ=== g·cm－3。
3. 关于如图所示的晶体结构，下列说法中错误的是(　　)
钛酸钙晶胞　　 金刚石
硒化锌晶胞　　 氟化钙晶胞
A. 钛酸钙的化学式为CaTiO3
B. 金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
C. 硒化锌晶胞中与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有8个
D. CaF2中F－与距离最近的Ca2＋所形成的键的夹角为109°28'
C
【解析】 由钛酸钙的晶胞可知，Ca的数目：8×=1，Ti的数目：1，O的数目：6×=3，所以钛酸钙的化学式为CaTiO3，A正确；金刚石的网状结构中，每个碳原子与周围4个碳原子成键共同形成正四面体结构，由共价键形成的最小环上有6个碳原子，B正确；硒化锌晶胞中，与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有12个，C错误；由氟化钙的晶胞可看出一个F－与4个Ca2＋可以形成正四面体结构，键角为109°28'，D正确。
4. 如图所示为石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意
图。下列说法中，正确的是(　　)
A. 这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同
B. 这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同
C. 等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4
D. 已知C(s，石墨)====C(s，金刚石)　ΔH=＋1.9 kJ·mol－1，则金刚石比石墨稳定
C
【解析】 石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体，燃烧产物相同，A错误；石墨是混合型晶体，熔化时破坏共价键和分子间作用力，足球烯属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，B错误；石墨中每个C形成3个共价键，金刚石中每个C形成4个共价键，则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4，C正确；已知C(s，石墨) ====C(s，金刚石)　ΔH=＋1.9 kJ·mol－1，说明等量的两种物质，石墨具有的能量更低，所以石墨比金刚石稳定，D错误。
5. 下列关于晶体结构和性质的说法，错误的是(　　)
CsCl　　 NaCl
干冰　　 SiO2
A. 在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为6
B. 在NaCl晶体中，Na＋填充在Cl－形成的正八面体空隙中
C. 在干冰晶体中存在范德华力和共价键
D. 在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子形成4个Si—O
A
【解析】 Cl－形成正八面体空隙，故Na＋填充在Cl－形成的正八面体空隙中，B正确；干冰分子之间存在范德华力，分子内存在共价键，C正确；在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子形成4个Si—O共价单键，D正确。
6. 如图所示为氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法中，正确的是(　　)
干冰晶体
A. 两种晶体熔化时克服的作用
力相同
B. 构成两种晶体的微粒均是原子
C. 二者的硬度和熔、沸点差别较大
D. 两种晶体均属于离子晶体
C
【解析】 KCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，干冰为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、D错误；构成KCl晶体的微粒是阴、阳离子，构成干冰晶体的微粒是分子，B错误；离子晶体的硬度和熔、沸点较大，分子晶体的硬度和熔、沸点较小，C正确。
7. (2024·东阳中学高二检测)如图所示为几种晶体或晶胞的结
构示意图。 下列说法中，错误的是
冰晶体　　 金刚石晶体
MgO晶胞　　 碘晶胞
(　　)
A. 18 g冰晶体中含有2 mol氢键
B. 在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
C. 碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大
D. 金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO＞金刚石＞碘单质
D
【解析】 由题图可知，1个水分子能形成4个氢键，每个氢键为2个水分子所共有，每个水分子含有4×=2个氢键，所以18 g冰晶体中含有氢键的物质的量为 ×2=2 mol，A正确；由晶胞结构可知，在金刚石晶体中，每个碳原子与4个碳原子形成共价键，每个共价键为2个碳原子所共有，每个碳原子形成的共价键为4× =2个，则碳原子与碳碳键个数之比为1∶2，B正确；碘单质是非极性分子形成的分子晶体，在非极性有机溶剂CCl4中的溶解度大于在极性溶剂水中的溶解度，C正确；金刚石是共价晶体，熔点高于离子晶体氧化镁，D错误。
8. (2024·杭州高二期末)硅材料在工业生产中具有重要的应
用。下列说法中，正确的是
SiO2晶体　　 Si12分子
金刚石　　 SiC晶胞
(　　)
A. 熔、沸点：金刚石＜SiC
B. SiC中Si的配位数为4
C. Si12与单晶硅互为同分异构体
D. 1 mol SiO2中含有2 mol Si—O
B
【解析】 金刚石和SiC均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的熔、沸点越高，原子半径： C＜Si，所以熔、沸点：金刚石＞SiC，A错误；碳化硅晶体中每个Si连接4个C，则SiC中Si的配位数为4，B正确；Si12与单晶硅是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，C错误；二氧化硅晶体中每个Si连接4个O，形成4个Si—O，则1 mol SiO2中含有4 mol Si—O，D错误。
关键能力练
9. (2024·奉化中学高二检测)某合金的立方晶胞结构如图所示。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法
中，错误的是(　　)
A. 该合金的化学式为MnCdTe2
B. 距离最近的Cd与Te的距离是apm
C. 晶胞中四面体空隙的占有率为100%
D. 该晶体的摩尔体积Vm=NA×(a×10－12)3 m3·mol－1
C
【解析】 根据题意可知，一个晶胞中Cd数目为8×＋2×=2，Te数目为4，Mn数目为4×=2，则Mn、Cd、Te数目之比为2∶2∶4=1∶1∶2，因此该合金的化学式为MnCdTe2，A正确；Cd与Te的最短距离为晶胞体对角线的，晶胞参数是a pm，体对角线长度是a pm，则距离最近的Cd与Te的距离是a pm，B正确；根据立体几何可知，晶胞中四面体空隙的占有率小于100%，C错误；1 mol该晶体占有的体积V=NA×(a×10－12)3 m3，因此该晶体的摩尔体积为Vm=NA×(a×10－12)3 m3·mol－1，D正确。
10. (2024·镇海中学高二检测)磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1 100 ℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图甲所
示。下列说法中，正确的是(　　)
A. 熔点：BP＞BN
B. 晶体中P周围距离最近且
相等的P有8个
C. 若图甲中①处磷原子分
数坐标为(0，0，0)，则
②处的硼原子分数坐标
为
D. 磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图乙
D
甲
乙
【解析】 磷化硼(BP)结构与氮化硼相似，均为共价晶体，氮原子半径小，B—N键长短，键能大，故BN熔点高，A错误；若图甲中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，将晶胞均分为8个小立方体，则②处的硼原子在前左下角小立方体体心的位置，分数坐标为，C错误；磷化硼晶胞中顶角和面心全部为磷原子，在y轴方向的投影落在顶角和棱心；4个小立方体体心位置为硼原子，在y轴方向的投影均匀落在内部，在y轴方向的投影图为图乙，D正确。
11. 如图所示为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题：
甲　CaF2晶胞
乙　H3BO3层状结构
丙　铜晶胞
(1)如图甲所示的CaF2晶胞中与Ca2＋最近且等距离的F－数为______，图丙中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为_______。
(2)如图乙所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是__________，H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数之比为__________。
(3)三种晶体中熔点最低的是__________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为______________。
8
12
O
1∶6
H3BO3
分子间作用力
【解析】 (2)H3BO3属于分子晶体，一个B连有三个O，三个O又连有三个H，所以一个H3BO3晶体中B个数与极性键个数之比为1∶6。
拓展突破练
12. (2024·金华一中高二检测)石墨晶体的结构如图甲所示，石墨的一个六方晶胞如图乙所示。请回答下列问题：
甲　　 乙
(1)每个晶胞中的碳原子个数为__________。
4
(2)画出晶胞沿c轴的投影：
【答案】
(3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li＋，写出它的化学式：__________。
(4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳
键的键长为 _____pm，密度为 ______________g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
LiC2
×1030
【解析】 (1)每个晶胞中的碳原子个数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1=4。(3)石墨中平均每个六元环含有2个碳原子，某石墨嵌入化合物中的每个六元环都对应一个Li＋，故化学式为LiC2。(4)设碳碳键的键长为x pm，晶胞底面图可表示为
，则x2=，解得x=；
晶胞底面的高为 pm= pm，一个晶胞体积为(m×10－10)× ×(n×10－10)cm3=m2n×
10－30 cm3，一个晶胞的质量为 g，故石墨晶体密度为×1030 g·cm－3。
13. 石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。
(1)以Ni—Cr—Fe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a__________(填“＞”“＜”或“=”)b，原因是__________________________________________________ ______________。
＜
石墨晶体中的碳碳键除σ键外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键
(2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是________________________________________________________________________。
碳卤化物 CCl4 CBr4(α型) CI4
熔点/℃ －22.92 48.4 168(分解)
分子组成和结构相似，随相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强
(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在
ZnS晶胞中的位置为_____________。
图1
顶角、面心
(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。
图2　石墨烯结构
图3　氧化石墨烯结构
①在如图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有__________(填元素符号)。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号碳与相邻碳原子间键能的变化是__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约
为_______________m2(列出计算式即可)。
C、O
变小
×NA×a2
【解析】 (1)在金刚石晶体中，碳原子采取sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的碳原子采取sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长小。(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4＜CBr4＜CI4，则熔点：CCl4＜CBr4＜CI4。
(3)若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则ZnS晶胞中所含Zn2＋的个数为4，根据ZnS的化学式可知，只有S2－处于顶角和面心时，ZnS晶胞中S2－的个数为8×＋6×=4。(4)①氧化石墨烯中所标的1号碳原子形成3个碳碳单键和一个碳氧单键，碳原子为sp3杂化，氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键，还有2个孤电子对，所以羟基上的氧原子为sp3杂化。②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号碳与相邻碳原子间的大π键被氧化破坏变成了单键，键能变小。
(5)已知石墨烯中碳碳键的键长为a m，则其所在正六边形的面积为 m2，根据均摊法可以计算出每个正六边形所占有的碳原子数为6×=2，所以12 g(1 mol)单层石墨烯实际占有的正六边形个数为×NA，则单层石墨烯单面的理论面积约为×NA×a2 m2。3.3 练习3　与晶体结构有关的计算　常见晶体结构的分析
1. 下列有关晶体的说法中，正确的是( )
A. 共价晶体都是单质，很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料
B. 在锌晶体中，1个Zn2＋只与2个自由电子存在强烈的相互作用
C. 离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性
D. NaCl晶体中的离子键比MgO晶体中的离子键弱
2. 如图所示为氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的N中心间的距离为a cm，氯化铵的摩尔质量为M g·mol－1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm－3)为( )
A. B.
C. D.
3. 关于如图所示的晶体结构，下列说法中错误的是　( )
钛酸钙晶胞　　 金刚石
硒化锌晶胞　　 氟化钙晶胞
A. 钛酸钙的化学式为CaTiO3
B. 金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
C. 硒化锌晶胞中与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有8个
D. CaF2中F－与距离最近的Ca2＋所形成的键的夹角为109°28'
4. 如图所示为石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图。下列说法中，正确的是( )
A. 这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同
B. 这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同
C. 等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4
D. 已知C(s，石墨)====C(s，金刚石)　ΔH=＋1.9 kJ·mol－1，则金刚石比石墨稳定
5. 下列关于晶体结构和性质的说法，错误的是( )
CsCl　　 NaCl
干冰　　 SiO2
A. 在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为6
B. 在NaCl晶体中，Na＋填充在Cl－形成的正八面体空隙中
C. 在干冰晶体中存在范德华力和共价键
D. 在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子形成4个Si—O
6. 如图所示为氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法中，正确的是( )
　　
干冰晶体
A. 两种晶体熔化时克服的作用力相同
B. 构成两种晶体的微粒均是原子
C. 二者的硬度和熔、沸点差别较大
D. 两种晶体均属于离子晶体
7. (2024·东阳中学高二检测)如图所示为几种晶体或晶胞的结构示意图。 下列说法中，错误的是( )
冰晶体　　 金刚石晶体
MgO晶胞　　 碘晶胞
A. 18 g冰晶体中含有2 mol氢键
B. 在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
C. 碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大
D. 金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO＞金刚石＞碘单质
8. (2024·杭州高二期末)硅材料在工业生产中具有重要的应用。下列说法中，正确的是( )
SiO2晶体　　 Si12分子
金刚石　　 SiC晶胞
A. 熔、沸点：金刚石＜SiC
B. SiC中Si的配位数为4
C. Si12与单晶硅互为同分异构体
D. 1 mol SiO2中含有2 mol Si—O
9. (2024·奉化中学高二检测)某合金的立方晶胞结构如图所示。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中，错误的是( )
A. 该合金的化学式为MnCdTe2
B. 距离最近的Cd与Te的距离是apm
C. 晶胞中四面体空隙的占有率为100%
D. 该晶体的摩尔体积Vm=NA×(a×10－12)3 m3·mol－1
10. (2024·镇海中学高二检测)磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1 100 ℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图甲所示。下列说法中，正确的是( )
甲　　 乙
A. 熔点：BP＞BN
B. 晶体中P周围距离最近且相等的P有8个
C. 若图甲中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，则②处的硼原子分数坐标为
D. 磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图乙
11. 如图所示为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题：
甲　CaF2晶胞
乙　H3BO3层状结构
丙　铜晶胞
(1)如图甲所示的CaF2晶胞中与Ca2＋最近且等距离的F－数为 ，图丙中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为 。
(2)如图乙所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是 ，H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数之比为 。
(3)三种晶体中熔点最低的是 ，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为 。
12. (2024·金华一中高二检测)石墨晶体的结构如图甲所示，石墨的一个六方晶胞如图乙所示。请回答下列问题：
甲　　 乙
(1)每个晶胞中的碳原子个数为 。
(2)画出晶胞沿c轴的投影：
(3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li＋，写出它的化学式： 。
(4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为 pm，密度为 g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
13. 石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。
(1)以Ni—Cr—Fe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a (填“＞”“＜”或“=”)b，原因是 。
(2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是 。
碳卤化物 CCl4 CBr4(α型) CI4
熔点/℃ －22.92 48.4 168(分解)
(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为 。
图1
(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。
图2　石墨烯结构
图3　氧化石墨烯结构
①在如图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有 (填元素符号)。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号碳与相邻碳原子间键能的变化是 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为 m2(列出计算式即可)。 3.3 练习3　与晶体结构有关的计算　常见晶体结构的分析
1. 下列有关晶体的说法中，正确的是(　D　)
A. 共价晶体都是单质，很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料
B. 在锌晶体中，1个Zn2＋只与2个自由电子存在强烈的相互作用
C. 离子晶体中的化学键很难断裂，因此离子晶体具有延展性
D. NaCl晶体中的离子键比MgO晶体中的离子键弱
【解析】 共价晶体可能是单质，可能是化合物(如二氧化硅)，A错误；在锌晶体中，自由电子属于整个晶体，B错误；NaCl晶体中Na＋、Cl－的半径分别大于Mg2＋、O2－的半径，且所带的电荷数少，则NaCl晶体中的离子键比MgO晶体中的离子键弱，D正确。
2. 如图所示为氯化铵晶体的晶胞，已知晶体中2个最近的N中心间的距离为a cm，氯化铵的摩尔质量为M g·mol－1，NA为阿伏加德罗常数的值，则氯化铵晶体的密度(g·cm－3)为(　B　)
A. B.
C. D.
【解析】 1个氯化铵晶胞中含有1个Cl－，有N：8×=1个，则1个氯化铵晶胞中含有1个NH4Cl。1个NH4Cl的质量m= g，晶胞体积V=a3 cm3，则密度ρ=== g·cm－3。
3. 关于如图所示的晶体结构，下列说法中错误的是　(　C　)
钛酸钙晶胞　　 金刚石
硒化锌晶胞　　 氟化钙晶胞
A. 钛酸钙的化学式为CaTiO3
B. 金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
C. 硒化锌晶胞中与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有8个
D. CaF2中F－与距离最近的Ca2＋所形成的键的夹角为109°28'
【解析】 由钛酸钙的晶胞可知，Ca的数目：8×=1，Ti的数目：1，O的数目：6×=3，所以钛酸钙的化学式为CaTiO3，A正确；金刚石的网状结构中，每个碳原子与周围4个碳原子成键共同形成正四面体结构，由共价键形成的最小环上有6个碳原子，B正确；硒化锌晶胞中，与一个Se2－距离最近且相等的Se2－有12个，C错误；由氟化钙的晶胞可看出一个F－与4个Ca2＋可以形成正四面体结构，键角为109°28'，D正确。
4. 如图所示为石墨、足球烯(C60)、金刚石三种晶体的结构示意图。下列说法中，正确的是(　C　)
A. 这三种物质是碳的同分异构体，燃烧产物相同
B. 这三种物质熔化时，克服的粒子间作用力完全相同
C. 等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4
D. 已知C(s，石墨)====C(s，金刚石)　ΔH=＋1.9 kJ·mol－1，则金刚石比石墨稳定
【解析】 石墨、足球烯(C60)、金刚石互为同素异形体，燃烧产物相同，A错误；石墨是混合型晶体，熔化时破坏共价键和分子间作用力，足球烯属于分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，金刚石是共价晶体，熔化时破坏共价键，B错误；石墨中每个C形成3个共价键，金刚石中每个C形成4个共价键，则等物质的量的石墨、金刚石所含的C—C数目之比为3∶4，C正确；已知C(s，石墨)====C(s，金刚石)　ΔH=＋1.9 kJ·mol－1，说明等量的两种物质，石墨具有的能量更低，所以石墨比金刚石稳定，D错误。
5. 下列关于晶体结构和性质的说法，错误的是(　A　)
CsCl　　 NaCl
干冰　　 SiO2
A. 在CsCl晶体中，Cs＋的配位数为6
B. 在NaCl晶体中，Na＋填充在Cl－形成的正八面体空隙中
C. 在干冰晶体中存在范德华力和共价键
D. 在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子形成4个Si—O
【解析】 Cl－形成正八面体空隙，故Na＋填充在Cl－形成的正八面体空隙中，B正确；干冰分子之间存在范德华力，分子内存在共价键，C正确；在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子形成4个Si—O共价单键，D正确。
6. 如图所示为氯化钾晶体和干冰晶体的晶胞结构示意图。下列说法中，正确的是(　C　)
　　
干冰晶体
A. 两种晶体熔化时克服的作用力相同
B. 构成两种晶体的微粒均是原子
C. 二者的硬度和熔、沸点差别较大
D. 两种晶体均属于离子晶体
【解析】 KCl为离子晶体，熔化时克服的是离子键，干冰为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、D错误；构成KCl晶体的微粒是阴、阳离子，构成干冰晶体的微粒是分子，B错误；离子晶体的硬度和熔、沸点较大，分子晶体的硬度和熔、沸点较小，C正确。
7. (2024·东阳中学高二检测)如图所示为几种晶体或晶胞的结构示意图。 下列说法中，错误的是(　D　)
冰晶体　　 金刚石晶体
MgO晶胞　　 碘晶胞
A. 18 g冰晶体中含有2 mol氢键
B. 在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数之比为1∶2
C. 碘单质是分子晶体，碘单质在CCl4中比在水中溶解度更大
D. 金刚石、MgO、碘单质三种晶体的熔点顺序为MgO＞金刚石＞碘单质
【解析】 由题图可知，1个水分子能形成4个氢键，每个氢键为2个水分子所共有，每个水分子含有4×=2个氢键，所以18 g冰晶体中含有氢键的物质的量为 ×2=2 mol，A正确；由晶胞结构可知，在金刚石晶体中，每个碳原子与4个碳原子形成共价键，每个共价键为2个碳原子所共有，每个碳原子形成的共价键为4× =2个，则碳原子与碳碳键个数之比为1∶2，B正确；碘单质是非极性分子形成的分子晶体，在非极性有机溶剂CCl4中的溶解度大于在极性溶剂水中的溶解度，C正确；金刚石是共价晶体，熔点高于离子晶体氧化镁，D错误。
8. (2024·杭州高二期末)硅材料在工业生产中具有重要的应用。下列说法中，正确的是(　B　)
SiO2晶体　　 Si12分子
金刚石　　 SiC晶胞
A. 熔、沸点：金刚石＜SiC
B. SiC中Si的配位数为4
C. Si12与单晶硅互为同分异构体
D. 1 mol SiO2中含有2 mol Si—O
【解析】 金刚石和SiC均为共价晶体，原子半径越小，共价键键能越大，共价晶体的熔、沸点越高，原子半径： C＜Si，所以熔、沸点：金刚石＞SiC，A错误；碳化硅晶体中每个Si连接4个C，则SiC中Si的配位数为4，B正确；Si12与单晶硅是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，C错误；二氧化硅晶体中每个Si连接4个O，形成4个Si—O，则1 mol SiO2中含有4 mol Si—O，D错误。
9. (2024·奉化中学高二检测)某合金的立方晶胞结构如图所示。已知：Cd位于顶角和面心，Te位于金属原子构成的四面体空隙中，晶胞参数是apm，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法中，错误的是(　C　)
A. 该合金的化学式为MnCdTe2
B. 距离最近的Cd与Te的距离是apm
C. 晶胞中四面体空隙的占有率为100%
D. 该晶体的摩尔体积Vm=NA×(a×10－12)3 m3·mol－1
【解析】 根据题意可知，一个晶胞中Cd数目为8×＋2×=2，Te数目为4，Mn数目为4×=2，则Mn、Cd、Te数目之比为2∶2∶4=1∶1∶2，因此该合金的化学式为MnCdTe2，A正确；Cd与Te的最短距离为晶胞体对角线的，晶胞参数是a pm，体对角线长度是a pm，则距离最近的Cd与Te的距离是a pm，B正确；根据立体几何可知，晶胞中四面体空隙的占有率小于100%，C错误；1 mol该晶体占有的体积V=NA×(a×10－12)3 m3，因此该晶体的摩尔体积为Vm=NA×(a×10－12)3 m3·mol－1，D正确。
10. (2024·镇海中学高二检测)磷化硼(BP)是一种半导体材料，熔点：1 100 ℃，其结构与氮化硼相似，晶胞结构如图甲所示。下列说法中，正确的是(　D　)
甲　　 乙
A. 熔点：BP＞BN
B. 晶体中P周围距离最近且相等的P有8个
C. 若图甲中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，则②处的硼原子分数坐标为
D. 磷化硼晶胞在y轴方向的投影图为图乙
【解析】 磷化硼(BP)结构与氮化硼相似，均为共价晶体，氮原子半径小，B—N键长短，键能大，故BN熔点高，A错误；若图甲中①处磷原子分数坐标为(0，0，0)，将晶胞均分为8个小立方体，则②处的硼原子在前左下角小立方体体心的位置，分数坐标为，C错误；磷化硼晶胞中顶角和面心全部为磷原子，在y轴方向的投影落在顶角和棱心；4个小立方体体心位置为硼原子，在y轴方向的投影均匀落在内部，在y轴方向的投影图为图乙，D正确。
11. 如图所示为CaF2、H3BO3(层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合)、金属铜三种晶体(或晶胞)的结构示意图，请回答下列问题：
甲　CaF2晶胞
乙　H3BO3层状结构
丙　铜晶胞
(1)如图甲所示的CaF2晶胞中与Ca2＋最近且等距离的F－数为　8　，图丙中一个铜原子周围紧邻的铜原子数为　12　。
(2)如图乙所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是　O　，H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数之比为　1∶6　。
(3)三种晶体中熔点最低的是　H3BO3　，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为　分子间作用力　。
【解析】 (2)H3BO3属于分子晶体，一个B连有三个O，三个O又连有三个H，所以一个H3BO3晶体中B个数与极性键个数之比为1∶6。
12. (2024·金华一中高二检测)石墨晶体的结构如图甲所示，石墨的一个六方晶胞如图乙所示。请回答下列问题：
甲　　 乙
(1)每个晶胞中的碳原子个数为　4　。
(2)画出晶胞沿c轴的投影：
【答案】
(3)某石墨嵌入化合物中，每个六元环都对应一个Li＋，写出它的化学式：　LiC2　。
(4)若该晶胞底面边长为m pm，高为n pm，则石墨晶体中碳碳键的键长为 　pm，密度为 ×1030　g·cm－3(设阿伏加德罗常数的值为NA)。
【解析】 (1)每个晶胞中的碳原子个数为4×＋4×＋2×＋2×＋2×＋1=4。(3)石墨中平均每个六元环含有2个碳原子，某石墨嵌入化合物中的每个六元环都对应一个Li＋，故化学式为LiC2。(4)设碳碳键的键长为x pm，晶胞底面图可表示为，则x2=，解得x=；晶胞底面的高为 pm= pm，一个晶胞体积为(m×10－10)× ×(n×10－10)cm3=m2n×10－30 cm3，一个晶胞的质量为 g，故石墨晶体密度为×1030 g·cm－3。
13. 石墨、石墨烯及金刚石是碳的同素异形体。
(1)以Ni—Cr—Fe为催化剂，一定条件下可将石墨转化为金刚石。设石墨晶体中碳碳键的键长为a m，金刚石晶体中碳碳键的键长为b m，则a　＜　(填“＞”“＜”或“=”)b，原因是　石墨晶体中的碳碳键除σ键外还有大π键，金刚石晶体中碳碳键只有σ键　。
(2)比较表中碳卤化物的熔点，分析其熔点变化的原因是　分子组成和结构相似，随相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增强　。
碳卤化物 CCl4 CBr4(α型) CI4
熔点/℃ －22.92 48.4 168(分解)
(3)金刚石的晶胞如图1所示。已知ZnS晶胞与金刚石晶胞排列方式相同，若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则S2－在ZnS晶胞中的位置为　顶角、面心　。
图1
(4)石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯。
图2　石墨烯结构
图3　氧化石墨烯结构
①在如图3所示的氧化石墨烯中，采取sp3杂化形式的原子有　C、O　(填元素符号)。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号碳与相邻碳原子间键能的变化是　变小　(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)石墨烯具有很大的比表面积，有望用于制超级电容器。若石墨烯中碳碳键的键长为a m，12 g单层石墨烯单面的理论面积约为 ×NA×a2　m2(列出计算式即可)。
【解析】 (1)在金刚石晶体中，碳原子采取sp3杂化，碳原子之间只存在σ键，而石墨晶体中的碳原子采取sp2杂化，碳原子之间除了σ键外还有大π键，使得石墨晶体中的碳碳键的键长比金刚石晶体中碳碳键的键长小。(2)碳卤化物都是分子晶体，分子间通过范德华力相结合，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间范德华力越强，熔点越高，由于相对分子质量：CCl4＜CBr4＜CI4，则熔点：CCl4＜CBr4＜CI4。(3)若图1中a与ZnS晶胞中Zn2＋位置相同，则ZnS晶胞中所含Zn2＋的个数为4，根据ZnS的化学式可知，只有S2－处于顶角和面心时，ZnS晶胞中S2－的个数为8×＋6×=4。(4)①氧化石墨烯中所标的1号碳原子形成3个碳碳单键和一个碳氧单键，碳原子为sp3杂化，氧化石墨烯中羟基上的氧原子形成一个碳氧单键和一个氧氢单键，还有2个孤电子对，所以羟基上的氧原子为sp3杂化。②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号碳与相邻碳原子间的大π键被氧化破坏变成了单键，键能变小。(5)已知石墨烯中碳碳键的键长为a m，则其所在正六边形的面积为 m2，根据均摊法可以计算出每个正六边形所占有的碳原子数为6×=2，所以12 g(1 mol)单层石墨烯实际占有的正六边形个数为×NA，则单层石墨烯单面的理论面积约为×NA×a2 m2。

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