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第三章 章末素养提升(三)
1. 下列关于SiO2晶体的叙述，正确的是( )
A. 通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B. 通常状况下，60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si—O
C. 晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D. SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
2. 设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中，错误的是　( )
冰甲　　　 晶体硅乙
干冰丙　　　 石墨烯丁
A. 18 g冰(图甲)中含O—H的数目为2NA
B. 28 g晶体硅(图乙)中含有Si—Si的数目为2NA
C. 44 g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元
D. 石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12 g 石墨烯中含C—C的数目小于1.5NA
3. 干冰晶体是面心立方结构，如图所示，若干冰晶体的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距 a的CO2分子有( )
A. 4个　　B. 8个　　C. 12个　　D. 6个
4. 观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法中，正确的是( )
物质 硼晶体的 结构单元 SF6分子 S8分子 NaCl
结构 模型 示意图
备注 熔点2 573K 易溶于CS2
A. 单质硼属于共价晶体，其结构单元B12中含有30个B—B，含20个正三角形
B. SF6是由极性键构成的极性分子
C. 固态硫S8属于共价晶体
D. NaCl晶体中每个Na＋周围距离最近的Na＋有6个
5. 铁有δ、γ、α三种晶体结构，下面依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列说法中，正确的是( )
δ－Feγ－Feα－Fe
A. δ、γ、α三种晶体互为同分异构体
B. γ－Fe晶体为面心立方体紧密堆积
C. α－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个
D. 先将Fe加热到1 500 ℃，再分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
6. 二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体，方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图所示。下列说法中，正确的是( )
A. 方英石晶体中存在着SiO4结构单元
B. 1 mol Si形成2 mol Si—O
C. 题图所示的结构单元中实际占有18个硅原子
D. 在方英石晶体中，Si—O之间的夹角为90°
7. 石墨能与熔融的金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中，比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK，平面结构如图所示，则x的值为( )
A. 8 B. 12
C. 24 D. 60
8. 某物质的晶体内部一个截面上原子的排布情况如图所示，则该晶体的化学式可表示为( )
A. A2B B. AB
C. AB2 D. A3B
9. 某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中甲、乙、丙三种粒子数之比是( )
A. 3∶9∶4 B. 1∶4∶2
C. 2∶9∶4 D. 3∶8∶4
10. 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO2 分子间距为a pm，设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法中，正确的是( )
A. 晶胞中一个CO2分子的配位数(即一个分子周围最邻近的分子数目)是8
B. 晶胞的密度表达式为 g·cm－3
C. 一个晶胞中平均含6个CO2分子
D. CO2分子的空间结构是直线形，中心碳原子的杂化类型是sp3杂化
11. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
物质 金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K 3 823 1 687 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于 晶体，理由是 。
(2)已知晶体硼的基本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，每个顶点上各有1个硼原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由 个硼原子组成，键角为 。
12. (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为 ；在SiC中，每个碳原子周围最近的碳原子数目为 ；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为 g·cm－3。　
甲
乙
(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga与 个N相连，与同一个Ga相连的N构成的空间结构为 。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 cm(用代数式表示)。
13. 我国研究团队采用具有百微米尺寸和连续流动特征的微通道反应器，充分利用微通道内高效传质、传热等特点，实现高效且本质安全的石墨氧化过程，在石墨烯制备方面取得重要进展。石墨烯就是由单层石墨构成的二维碳纳米材料，其结构如图所示。请回答下列问题：
(1)金刚石中碳原子的杂化方式为 。
(2)下列有关石墨烯的说法，正确的是 (填字母)。
A. 所有碳原子位于同一平面上
B. 石墨烯具有良好的导电性
C. 12 g石墨烯所含σ 键的数目为NA
D. 熔点高，硬度大，不溶于有机溶剂
(3)将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代可形成碳的一种新型三维立方晶体结构T－碳。已知T－碳密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则 T－碳的晶胞参数a= pm(写出表达式即可)。
14. C、N和Si能形成多种高硬度材料，如Si3N4、C3N4、SiC。请回答下列问题：
(1)Si3N4和C3N4中，硬度较大的是 ，理由是 。
(2)C和N能形成一种类石墨结构材料，其合成过程如图所示。该类石墨结构材料化合物的化学式为 。其合成过程中有三聚氰胺形成，三聚氰胺中氮原子的杂化方式有 。 (共38张PPT)
高中化学 选择性必修2 物质结构与性质
章末素养提升(三)
晶体结构与性质
第三章
1. 下列关于SiO2晶体的叙述，正确的是(　　)
A. 通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B. 通常状况下，60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si—O
C. 晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D. SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
C
【解析】 SiO2为共价晶体，晶体中不存在分子，A错误；60 g SiO2晶体即1 mol SiO2，晶体中含有Si—O的数目为4 mol，含4NA个Si—O，B错误；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上，C正确；SiO2晶体是宏观概念，原子个数是微观概念，该项表述不准确，应表述为SiO2晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2，D错误。
2. 设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中，错误的是　
冰　　　 晶体硅
干冰　　 石墨烯
甲
乙
乙
丙
丁
(　　)
A. 18 g冰(图甲)中含O—H的数目为2NA
B. 28 g晶体硅(图乙)中含有Si—Si的数目为2NA
C. 44 g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元
D. 石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12 g 石墨烯中含C—C的数目小于1.5NA
C
【解析】 一个水分子中有2个H—O，则18 g冰即1 mol冰中含O—H的数目为2NA， A正确；28 g晶体硅含有1 mol硅原子，晶体硅中每个硅原子形成的共价键的数目为 ×4=2，则1 mol晶体硅中含有Si—Si键的数目为2NA， B正确；一个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44 g干冰即1 mol干冰中晶胞结构单元数小于 NA个，C错误；石墨烯中每个碳原子周围有两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以每个碳原子实际占有化学键1.5个，12 g石墨烯即1 mol所含碳碳键的数目为1.5NA，则C—C数目小于1.5NA， D正确。
3. 干冰晶体是面心立方结构，如图所示，若干冰晶体的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距 a的CO2分子有(　　)
A. 4个　　B. 8个　　C. 12个　　D. 6个
C
【解析】 以顶点处的CO2分子为研究对象，若干冰晶体的晶胞棱长为a，该CO2分子周围与其相距 a的CO2分子处于面心，由于顶点CO2分子为8个晶胞共有，则每个CO2分子周围与其相距 a的CO2分子有 =12(个)。
4. 观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法中，正确的是
物质 硼晶体的 结构单元 SF6分子 S8分子 NaCl
结构 模型 示意图
备注 熔点2 573K 易溶于CS2
(　　)
A. 单质硼属于共价晶体，其结构单元B12中含有30个B—B，含20个正三角形
B. SF6是由极性键构成的极性分子
C. 固态硫S8属于共价晶体
D. NaCl晶体中每个Na＋周围距离最近的Na＋有6个
A
【解析】 单质硼属于共价晶体，由题图可知，每个硼原子具有 ×5个共价键，12个硼原子共含有12× ×5=30(个)共价键，含有的三角形数目：30÷=20，A正确； SF6空间结构为对称结构，分子极性抵消，正负电荷的中心重合，电荷分布均匀，SF6为非极性分子，B错误；固态S是由S8构成的，该晶体中存在的微粒是分子，所以属于分子晶体，C错误；NaCl晶胞中每个Na＋周围最近且等距离的Na＋有12个，D错误。
5. 铁有δ、γ、α三种晶体结构，下面依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列说法中，正确的是
(　　)
A. δ、γ、α三种晶体互为同分异构体
B. γ-Fe晶体为面心立方体紧密堆积
C. α-Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个
D. 先将Fe加热到1 500 ℃，再分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
B
【解析】 Fe是单质，δ、γ、α三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，A错误；γ-Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方最密堆积，B正确；α-Fe晶体中Fe原子处于顶点，属于简单立方堆积，晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个，C错误；由题可知，将铁加热到1 500 ℃，再分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，得到的晶体类型不相同，D错误。
6. 二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变
体，方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图所示。下列说
法中，正确的是(　　)
A. 方英石晶体中存在着SiO4结构单元
B. 1 mol Si形成2 mol Si—O
C. 题图所示的结构单元中实际占有18个硅原子
D. 在方英石晶体中，Si—O之间的夹角为90°
A
【解析】 由方英石结构单元图可知，每个Si与4个O相连接，存在SiO4结构单元，A正确；1个Si与4个O各形成1个共价键，1 mol 硅原子能形成4 mol Si—O，B错误；由题图可知，硅原子8个位于顶点，6个位于面心，4个位于体内，结构单元实际上占有的硅原子数为8× ＋6× ＋4=8(个)，C错误；方英石晶体中存在SiO4 的结构单元，说明Si—O之间的夹角为109°28'，D错误。
7. 石墨能与熔融的金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中，比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK，平面结构如图所示，则x
的值为(　　)
A. 8
B. 12
C. 24
D. 60
A
【解析】 可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是4，占有的钾原子数为×3= ，碳原子数和钾原子数之比是4∶=8∶1，所以x的值为8，A正确。
8. 某物质的晶体内部一个截面上原子的排布情况如图所示，则
该晶体的化学式可表示为(　　)
A. A2B B. AB
C. AB2 D. A3B
【解析】 根据均摊法，再结合题图可知，在这个截面上A原子数为4＋8×=8，B原子数为5＋4×＋4×=8，所以A、B原子个数比为1∶1，化学式为AB，B正确。
B
9. 某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中甲、乙、丙三种粒
子数之比是(　　)
A. 3∶9∶4 B. 1∶4∶2
C. 2∶9∶4 D. 3∶8∶4
B
【解析】 采用均摊法，处于顶点上的甲粒子被12个这种结构所共有；处于竖直棱上的乙粒子被6个这种结构所共有，处于上下平面的棱上的乙粒子被4个这种结构所共有；丙粒子位于体心，属于这个结构单元。因此甲、乙、丙三种粒子数之比为∶∶1=1∶4∶2。
10. 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO2 分子间距为a pm，设阿伏加德罗常数的值为
NA。下列说法中，正确的是(　　)
A. 晶胞中一个CO2分子的配位数(即一个分子周围最邻近的分子数目)是8
B. 晶胞的密度表达式为 g·cm－3
C. 一个晶胞中平均含6个CO2分子
D. CO2分子的空间结构是直线形，中心碳原子的杂化类型是sp3杂化
B
【解析】 晶胞中一个CO2分子的配位数是12，A错误；已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，则每个晶胞中有4个CO2分子，晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，最近的两个CO2分子分别位于晶胞的顶点和邻近的面心上，则晶胞的边长为 a ×10－10 cm，则晶胞的体积为 cm3 ，NA个晶胞的质量为44×4 g，所以晶胞的密度为 g·cm－3= g·cm－3，B正确；一个晶胞中平均含4个CO2分子，C错误；CO2分子的空间结构是直线形，中心碳原子的杂化类型是sp杂化，D错误。
11. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
物质 金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K 3 823 1 687 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于__________晶体，理由是__________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
共价
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，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为共价晶体
(2)已知晶体硼的基本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，每个顶点上各有1个硼原子。通过观察图形及推算，此晶体结
构单元由__________个硼原子组成，键角为__________。
12
60°
【解析】 (2)每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到，每个三角形中有3个这样的点，且晶体硼中有20个这样的三角形，因此，晶体硼中这样的顶点(硼原子)有×20=12(个)。又因晶体硼中的三角形为等边三角形，所以键角为60°。
12. (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为__________；在SiC中，每个碳原子周围最近
的碳原子数目为__________；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂
的密度表达式为 ___________________g·cm－3。　
甲
共价晶体
12
(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN
晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个
Ga与__________个N相连，与同一个Ga相连的
N构成的空间结构为___________。若该硅晶体
的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最
近的两个硅原子之间的距离为 ____________cm(用代数式表示)。
4
正四面体形
乙
×
【解析】 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，仅次于金刚石，由此可知金刚砂的硬度大，属于共价晶体；以面心上的碳原子为例，与之最近的碳原子位于晶胞顶点与面心上，所以每个碳原子周围最近碳原子数目为12；该晶胞中碳原子个数为8×＋6×
=4，硅原子个数为4，晶胞边长为a×10－10 cm，体积V=(a×
10－10)3 cm3，ρ==g·cm－3。(2)根据物质的晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga与4个N相连，与同
一个Ga相连的N构成的空间结构为正四面体形。在晶体Si的晶胞中含有硅原子的数目是8×＋6×＋4=8，则根据晶胞的密度ρ=可知，V== cm3= cm3，晶胞的边长a=
= cm，在晶胞中两个最近的硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即× cm。
13. 我国研究团队采用具有百微米尺寸和连续流动特征的微通道反应器，充分利用微通道内高效传质、传热等特点，实现高效且本质安全的石墨氧化过程，在石墨烯制备方面取得重要进展。石墨烯就是由单层石墨构成的二维碳纳米材料，其结构如图所示。请回答下列问题：
(1)金刚石中碳原子的杂化方式为__________。
(2)下列有关石墨烯的说法，正确的是__________(填字母)。
A. 所有碳原子位于同一平面上
B. 石墨烯具有良好的导电性
C. 12 g石墨烯所含σ 键的数目为NA
D. 熔点高，硬度大，不溶于有机溶剂
sp3
AB
(3)将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正
四面体结构单元取代可形成碳的一种新型三维立方晶体结构
T-碳。已知T-碳密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，
则 T-碳的晶胞参数a=________________pm(写出表达式即可)。
×1010
【解析】 (1)金刚石中碳原子有4个σ键，无孤电子对，价层电子对数为4，则杂化类型为sp3。(2)根据题图可知，所有碳原子位于同一平面上，A正确； 石墨烯就是由单层石墨构成的，具有石墨的性质，能导电，B正确；在石墨烯中，每个碳原子周围有两个C—C和一个C==C，单键为σ 键，双键中含有一个σ 键和一个π键，实际每个碳原子形成3个σ 键，12 g石墨烯为1 mol，含有 NA个碳原子，则所含σ 键数目为3NA，C错误；从结构上看，石墨烯类似于稠环芳香烃，可溶于有机溶剂，D错误。
(3) 一个金刚石晶胞中，含有碳原子的数目为8× ＋6×＋4=8，将每个碳原子换成由4 个碳原子组成的正四面体结构单元，则T-碳晶胞中含有碳原子数目为8×4=32个，则T-碳晶胞质量m= g，1个晶胞的体积为V=a3 pm3=(a×
10－10)3 cm3， 所以晶胞质量m==(a×10－10)3 cm3×
ρ g·cm－3， 解得a= ×1010 pm。
14. C、N和Si能形成多种高硬度材料，如Si3N4、C3N4、SiC。请回答下列问题：
(1)Si3N4和C3N4中，硬度较大的是__________，理由是___________________________________________________________________________________________。
C3N4
二者同属共价晶体(或二者结构相似)，C的原子半径小于Si，与Si—N相比，C—N的键长短、键能大
(2)C和N能形成一种类石墨结构材料，其合成过程如图所示。该类石墨结构材料化合物的化学式为______________________
__________。其合成过程中有三聚氰胺形成，三聚氰胺中氮原子的杂化方式有__________。
C6N8或(C6N8)n或C3N4
或(C3N4)n
sp2、sp3
【解析】 (1)相同类型的晶体中，原子半径越小，键能越大，其硬度就越大，所以Si3N4和C3N4中硬度较大的是C3N4，原因是二者同属共价晶体，C的原子半径小于Si，与Si—N相比，C—N的键长短、键能大。(2)由结构可判断出化学式为C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n。环中氮原子形成2个σ键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化，氨基中氮原子形成3个σ键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化。第三章 章末素养提升(三)
1. 下列关于SiO2晶体的叙述，正确的是(　C　)
A. 通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B. 通常状况下，60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si—O
C. 晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D. SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
【解析】 SiO2为共价晶体，晶体中不存在分子，A错误；60 g SiO2晶体即1 mol SiO2，晶体中含有Si—O的数目为4 mol，含4NA个Si—O，B错误；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上，C正确；SiO2晶体是宏观概念，原子个数是微观概念，该项表述不准确，应表述为SiO2晶体中硅原子与氧原子个数比为1∶2，D错误。
2. 设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中，错误的是　(　C　)
冰甲　　　 晶体硅乙
干冰丙　　　 石墨烯丁
A. 18 g冰(图甲)中含O—H的数目为2NA
B. 28 g晶体硅(图乙)中含有Si—Si的数目为2NA
C. 44 g干冰(图丙)中含有NA个晶胞结构单元
D. 石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12 g 石墨烯中含C—C的数目小于1.5NA
【解析】 一个水分子中有2个H—O，则18 g冰即1 mol冰中含O—H的数目为2NA， A正确；28 g晶体硅含有1 mol硅原子，晶体硅中每个硅原子形成的共价键的数目为 ×4=2，则1 mol晶体硅中含有Si—Si键的数目为2NA， B正确；一个晶胞结构单元含有4个二氧化碳分子，44 g干冰即1 mol干冰中晶胞结构单元数小于 NA个，C错误；石墨烯中每个碳原子周围有两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以每个碳原子实际占有化学键1.5个，12 g石墨烯即1 mol所含碳碳键的数目为1.5NA，则C—C数目小于1.5NA， D正确。
3. 干冰晶体是面心立方结构，如图所示，若干冰晶体的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距 a的CO2分子有(　C　)
A. 4个　　B. 8个　　C. 12个　　D. 6个
【解析】 以顶点处的CO2分子为研究对象，若干冰晶体的晶胞棱长为a，该CO2分子周围与其相距 a的CO2分子处于面心，由于顶点CO2分子为8个晶胞共有，则每个CO2分子周围与其相距 a的CO2分子有 =12(个)。
4. 观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法中，正确的是(　A　)
物质 硼晶体的 结构单元 SF6分子 S8分子 NaCl
结构 模型 示意图
备注 熔点2 573K 易溶于CS2
A. 单质硼属于共价晶体，其结构单元B12中含有30个B—B，含20个正三角形
B. SF6是由极性键构成的极性分子
C. 固态硫S8属于共价晶体
D. NaCl晶体中每个Na＋周围距离最近的Na＋有6个
【解析】 单质硼属于共价晶体，由题图可知，每个硼原子具有 ×5个共价键，12个硼原子共含有12× ×5=30(个)共价键，含有的三角形数目：30÷=20，A正确； SF6空间结构为对称结构，分子极性抵消，正负电荷的中心重合，电荷分布均匀，SF6为非极性分子，B错误；固态S是由S8构成的，该晶体中存在的微粒是分子，所以属于分子晶体，C错误；NaCl晶胞中每个Na＋周围最近且等距离的Na＋有12个，D错误。
5. 铁有δ、γ、α三种晶体结构，下面依次是δ、γ、α三种晶体在不同温度下转化的图示。下列说法中，正确的是(　B　)
δ－Feγ－Feα－Fe
A. δ、γ、α三种晶体互为同分异构体
B. γ－Fe晶体为面心立方体紧密堆积
C. α－Fe晶体与每个Fe原子距离相等且最近的Fe原子有8个
D. 先将Fe加热到1 500 ℃，再分别急速冷却和缓慢冷却，得到的晶体类型相同
【解析】 Fe是单质，δ、γ、α三种晶体结构不同，属于同素异形体，不是同分异构体，A错误；γ－Fe晶体中Fe原子处于顶点与面心，属于面心立方最密堆积，B正确；α－Fe晶体中Fe原子处于顶点，属于简单立方堆积，晶体中与每个铁原子距离相等且最近的铁原子是相邻顶点上铁原子，与每个铁原子等距离且最近的铁原子有6个，C错误；由题可知，将铁加热到1 500 ℃，再分别急速冷却和缓慢冷却，温度不同，得到的晶体类型不相同，D错误。
6. 二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体，方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图所示。下列说法中，正确的是(　A　)
A. 方英石晶体中存在着SiO4结构单元
B. 1 mol Si形成2 mol Si—O
C. 题图所示的结构单元中实际占有18个硅原子
D. 在方英石晶体中，Si—O之间的夹角为90°
【解析】 由方英石结构单元图可知，每个Si与4个O相连接，存在SiO4结构单元，A正确；1个Si与4个O各形成1个共价键，1 mol 硅原子能形成4 mol Si—O，B错误；由题图可知，硅原子8个位于顶点，6个位于面心，4个位于体内，结构单元实际上占有的硅原子数为8× ＋6× ＋4=8(个)，C错误；方英石晶体中存在SiO4 的结构单元，说明Si—O之间的夹角为109°28'，D错误。
7. 石墨能与熔融的金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层碳原子中，比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作CxK，平面结构如图所示，则x的值为(　A　)
A. 8 B. 12
C. 24 D. 60
【解析】 可以取三个钾原子形成的小三角形为计算单位，其完全占有的碳原子数是4，占有的钾原子数为×3= ，碳原子数和钾原子数之比是4∶=8∶1，所以x的值为8，A正确。
8. 某物质的晶体内部一个截面上原子的排布情况如图所示，则该晶体的化学式可表示为(　B　)
A. A2B B. AB
C. AB2 D. A3B
【解析】 根据均摊法，再结合题图可知，在这个截面上A原子数为4＋8×=8，B原子数为5＋4×＋4×=8，所以A、B原子个数比为1∶1，化学式为AB，B正确。
9. 某晶体的部分结构如图所示，这种晶体中甲、乙、丙三种粒子数之比是(　B　)
A. 3∶9∶4 B. 1∶4∶2
C. 2∶9∶4 D. 3∶8∶4
【解析】 采用均摊法，处于顶点上的甲粒子被12个这种结构所共有；处于竖直棱上的乙粒子被6个这种结构所共有，处于上下平面的棱上的乙粒子被4个这种结构所共有；丙粒子位于体心，属于这个结构单元。因此甲、乙、丙三种粒子数之比为∶∶1=1∶4∶2。
10. 已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，晶胞中最近的相邻两个CO2 分子间距为a pm，设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法中，正确的是(　B　)
A. 晶胞中一个CO2分子的配位数(即一个分子周围最邻近的分子数目)是8
B. 晶胞的密度表达式为 g·cm－3
C. 一个晶胞中平均含6个CO2分子
D. CO2分子的空间结构是直线形，中心碳原子的杂化类型是sp3杂化
【解析】 晶胞中一个CO2分子的配位数是12，A错误；已知干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，则每个晶胞中有4个CO2分子，晶胞中最近的相邻两个CO2分子间距为a pm，最近的两个CO2分子分别位于晶胞的顶点和邻近的面心上，则晶胞的边长为 a ×10－10 cm，则晶胞的体积为 cm3 ，NA个晶胞的质量为44×4 g，所以晶胞的密度为 g·cm－3
= g·cm－3，B正确；一个晶胞中平均含4个CO2分子，C错误；CO2分子的空间结构是直线形，中心碳原子的杂化类型是sp杂化，D错误。
11. 单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
物质 金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K 3 823 1 687 2 573
沸点/K 5 100 2 628 2 823
硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于　共价　晶体，理由是　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，B与C相邻且与Si处于对角线位置，也应为共价晶体　。
(2)已知晶体硼的基本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，每个顶点上各有1个硼原子。通过观察图形及推算，此晶体结构单元由　12　个硼原子组成，键角为　60°　。
【解析】 (2)每个三角形的顶点被5个三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到，每个三角形中有3个这样的点，且晶体硼中有20个这样的三角形，因此，晶体硼中这样的顶点(硼原子)有×20=12(个)。又因晶体硼中的三角形为等边三角形，所以键角为60°。
12. (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为　共价晶体　；在SiC中，每个碳原子周围最近的碳原子数目为　12　；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为 　g·cm－3。　
甲
乙
(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga与　4　个N相连，与同一个Ga相连的N构成的空间结构为　正四面体形　。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为 ×　cm(用代数式表示)。
【解析】 (1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，仅次于金刚石，由此可知金刚砂的硬度大，属于共价晶体；以面心上的碳原子为例，与之最近的碳原子位于晶胞顶点与面心上，所以每个碳原子周围最近碳原子数目为12；该晶胞中碳原子个数为8×＋6×=4，硅原子个数为4，晶胞边长为a×10－10 cm，体积V=(a×10－10)3 cm3，ρ==g·cm－3。(2)根据物质的晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga与4个N相连，与同一个Ga相连的N构成的空间结构为正四面体形。在晶体Si的晶胞中含有硅原子的数目是8×＋6×＋4=8，则根据晶胞的密度ρ=可知，V== cm3= cm3，晶胞的边长a== cm，在晶胞中两个最近的硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即× cm。
13. 我国研究团队采用具有百微米尺寸和连续流动特征的微通道反应器，充分利用微通道内高效传质、传热等特点，实现高效且本质安全的石墨氧化过程，在石墨烯制备方面取得重要进展。石墨烯就是由单层石墨构成的二维碳纳米材料，其结构如图所示。请回答下列问题：
(1)金刚石中碳原子的杂化方式为　sp3　。
(2)下列有关石墨烯的说法，正确的是　AB　(填字母)。
A. 所有碳原子位于同一平面上
B. 石墨烯具有良好的导电性
C. 12 g石墨烯所含σ 键的数目为NA
D. 熔点高，硬度大，不溶于有机溶剂
(3)将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代可形成碳的一种新型三维立方晶体结构T－碳。已知T－碳密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则 T－碳的晶胞参数a= ×1010　pm(写出表达式即可)。
【解析】 (1)金刚石中碳原子有4个σ键，无孤电子对，价层电子对数为4，则杂化类型为sp3。(2)根据题图可知，所有碳原子位于同一平面上，A正确； 石墨烯就是由单层石墨构成的，具有石墨的性质，能导电，B正确；在石墨烯中，每个碳原子周围有两个C—C和一个C==C，单键为σ 键，双键中含有一个σ 键和一个π键，实际每个碳原子形成3个σ 键，12 g石墨烯为1 mol，含有 NA个碳原子，则所含σ 键数目为3NA，C错误；从结构上看，石墨烯类似于稠环芳香烃，可溶于有机溶剂，D错误。(3) 一个金刚石晶胞中，含有碳原子的数目为8× ＋6×＋4=8，将每个碳原子换成由4 个碳原子组成的正四面体结构单元，则T－碳晶胞中含有碳原子数目为8×4=32个，则T－碳晶胞质量m= g，1个晶胞的体积为V=a3 pm3=(a×10－10)3 cm3， 所以晶胞质量m==(a×10－10)3 cm3×ρ g·cm－3， 解得a= ×1010 pm。
14. C、N和Si能形成多种高硬度材料，如Si3N4、C3N4、SiC。请回答下列问题：
(1)Si3N4和C3N4中，硬度较大的是　C3N4　，理由是　二者同属共价晶体(或二者结构相似)，C的原子半径小于Si，与Si—N相比，C—N的键长短、键能大　。
(2)C和N能形成一种类石墨结构材料，其合成过程如图所示。该类石墨结构材料化合物的化学式为　C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n　。其合成过程中有三聚氰胺形成，三聚氰胺中氮原子的杂化方式有　sp2、sp3　。
【解析】 (1)相同类型的晶体中，原子半径越小，键能越大，其硬度就越大，所以Si3N4和C3N4中硬度较大的是C3N4，原因是二者同属共价晶体，C的原子半径小于Si，与Si—N相比，C—N的键长短、键能大。(2)由结构可判断出化学式为C6N8或(C6N8)n或C3N4或(C3N4)n。环中氮原子形成2个σ键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化，氨基中氮原子形成3个σ键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化。

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