高中化學第3章第二節(jié)分子晶體與原子晶體第2課時共價晶體講義精練（含解析）新人教版選修3

第2課時共價晶體

學業(yè)要求素養(yǎng)對接

1.借助共價晶體模型認識共價晶體的結(jié)構(gòu)特

微觀探析：共價晶體的結(jié)構(gòu)特點。

點。

模型認知：建立共價晶體模型，并利用共價

夠從化學鍵的特征，分析理解共價晶體的物

晶體模型進行相關(guān)計算。

理特性。

完成?課前學習

［知識梳理］

一、共價晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

(1)構(gòu)成微粒及作用力

［構(gòu)成微粒：原子

玨價晶體1------

八［微粒間作用力：共價鍵

(2)空間構(gòu)型：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子,是一個“巨分

子”。

物質(zhì)種類實例

某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體錯、金剛石等

碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N。、氮化硼(BN)

某些非金屬化合物

等

某些氧化物二氧化硅(SiOD等

3.共價晶體的熔、沸點

(1)共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時必需破壞共價鍵，而破壞它們需要很

高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點。

(2)結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。

【自主思考】

1.含有共價鍵的晶體都是共價晶體嗎？

提示共價晶體中都有共價鍵，但含有共價鍵的不一定是共價晶體。如CO?、H20等分子晶體

中也含有共價鍵。

二、典型的共價晶體

金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型

(1)碳原子采取￡雜化，c—c—C夾角為109°28,。

(2)每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子以共價鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu),向空間伸展形成空間

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

(3)最小碳環(huán)由”個碳原子組成，且最小環(huán)上有4個碳原子在同一平面內(nèi)；每個碳原子被12

個六元環(huán)共用。

把金剛石中的C原子換成Si原子，得到晶體硅的結(jié)構(gòu)，不同的是Si—Si鍵長二C—C鍵長。

(l)Si原子采取更雜化，正四面體內(nèi)0—Si—0鍵角為109°28'。

(2)每個Si原子與生個0原子形成生個共價鍵，WL原子位于正四面體的中心，原子位于正

四面體的頂點，同時每個。原子被工個硅氧正四面體共用；每個。原子和二個Si原子形成2

個共價鍵，晶體中Si原子與0原子個數(shù)比為上。

⑶最小環(huán)上有11個原子，包括攵個0原子和立個Si原子。

【自主思考】

z是二氧化硅的分子式嗎？

提示二氧化硅為共價晶體，晶體中不存在單個分子，其化學式為Si與。的最簡個數(shù)比，而

不是分子式。

［自我檢測］

1.判斷正誤，正確的打“J”；錯誤的打“X”。

⑴共價晶體內(nèi)的共價鍵的鍵能越大，熔、沸點越高。()

(2)CC)2和SiOz中中心原子的雜化方式相同。()

(3)共價晶體中只存在極性共價鍵，不可能存在其他類型的化學鍵。()

(4)幾乎所有的酸都屬于分子晶體。()

(5)互為同素異形體的單質(zhì)的晶體類型一定相同。()

答案⑴V(2)X(3)X(4)V(5)X

2.金剛石是典型的共價晶體，下列關(guān)于金剛石的說法中錯誤的是()

A.晶體中不存在獨立的“分子”

D.化學性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會與氧氣發(fā)生反應

解析在金剛石中，碳原子之間以共價鍵結(jié)合形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在具有有限固定

組成的分子。由于碳的原子半徑比較小，碳與碳之間的共價鍵鍵能高，所以金剛石的硬度很

高，因此A、B、C選項是正確的；但是由于金剛石是碳的單質(zhì)，在高溫下可以在空氣或氧氣

中燃燒生成C02,故D選項的說法是錯誤的。

答案D

3.下列事實能說明剛玉(A12J是一種共價晶體的是()

①A1Q是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點為2045c④幾乎不溶于水⑤自然界中

的剛玉有紅定石和藍定石

A.①②③B.②③④

C.④⑤D.②⑤

解析①指的是ALOs的分類,⑤指的是剛玉的種類,這兩項都無法說明AI2O3是一種共價晶體。

答案B

第究,核心任務I

學習任務一共價晶體與分子晶體的比較

【合作交流】

科學研究揭示，30億年前，在地殼下200km左右的地幔中處在高溫、高壓巖漿中的碳元素，

逐漸形成了具有正四面體結(jié)構(gòu)的金剛石?；鹕奖l(fā)時，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時

冷卻，形成含有少量金剛石的原生礦床。金剛石具有諸多不同凡響的優(yōu)良性質(zhì)：熔點高(3

350°C),不導電，硬度極高。而干冰容易氣化，碘晶體容易升華。

的構(gòu)成微粒相同嗎？

提示不同。分子晶體為分子，共價晶體為原子。

2.分子晶體和共價晶體受熱熔化時克服微粒間作用力相同嗎?

提示不同，前者為分子間作用力，后者為共價鍵。

【點撥提升】

1.共價晶體與分子晶體的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的比較

類型

共價晶體分子晶體

比較

構(gòu)成晶體

原子分子

的粒子

共價鍵（極性鍵和非極性

微粒間的作用力分子間作用力（氫鍵、范德華力）

鍵）

熔、沸點很高較低

硬度很大較小

物質(zhì)的一般固態(tài)或融熔狀態(tài)下均固態(tài)和熔融狀態(tài)下都不導電，但某些分

導電性

性質(zhì)不導電，有的是半導體子晶體溶于水能導電

導熱性不良不良

溶解性不溶于任何溶劑一般服從“相似相溶”

決定熔、

沸點高低共價鍵的強弱分子間作用力（包括氫鍵）的強弱

因素

大部分非金屬單質(zhì)：。2、［2、S8>P4、

部分非金屬單質(zhì)：金剛石、

C60>稀有氣體等；

晶體硅、晶體硼等；

典型所有非金屬氫化物：水、氨、甲烷等；

部分非金屬化合物：Sic、

物質(zhì)大部分非金屬氧化物：so,、S03等；

BN、AIN、Si3N4,C3H4等;

幾乎所有的酸：H2SO4>H3P等；

某些氧化物：SiO,等

絕大多數(shù)有機物：苯、乙酸、葡萄糖等

（1）共價晶體的結(jié)構(gòu)特征

在共價晶體中，各原子均以共價鍵結(jié)合，因為共價鍵有方向性和飽和性，所以中心原子周圍

的原子數(shù)目是有限的，原子不采取密堆積方式。

(2)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征

①分子間不存在氫鍵的分子晶體，由于范德華力沒有方向性和飽和性，所以分子盡可能采取

密堆積方式。

②分子間存在氫鍵的分子晶體，由于氫鍵具有方向性和飽和性，所以分子不能采取密堆積方

式。

3.共價晶體與分子晶體熔、沸點高低的比較

⑴晶體類型不同：共價晶體〉分子晶體

理由：共價晶體的熔、沸點與共價鍵有關(guān)，分子晶體的熔、沸點與分子間作用力有關(guān)。共價

鍵的作用力遠大于分子間作用力。

(2)晶體類型相同

①共價晶體

一般來說，對結(jié)構(gòu)相似的共價晶體來說，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔、沸點越高。例如:

金剛石〉二氧化硅〉碳化硅>晶體硅。

②分子晶體

a.若分子間有氫鍵，則分子間作用力比結(jié)構(gòu)相似的同類晶體大，故熔、沸點較高。如HF>HI；

NH3>PH3；H2O>H2Te?

b.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，一般相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點越高。如

I2>Br2>Cl2>F2；SnH4>GeH4>SiH4>CH4o

c.組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)(相對分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，范德華力越大，熔、沸

點越高。如CO>N”

d.同類別的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點越低。如正戊烷〉異戊烷>新戊烷。

【例1】氮化硼是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，下列各組物質(zhì)

熔化時所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時所克服的粒子間作用力相同的是()

60

解析氮化硼是由兩種非金屬元素形成的化合物，根據(jù)該化合物的性質(zhì)可知其為共價晶體，

微粒間作用力為共價鍵。Ce。和金剛石熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，A項錯誤；

冰和干冰熔化時均克服的是分子間作用力，C項錯誤；碘和金剛砂熔化時分別克服的是分子間

作用力和共價鍵，D項錯誤。

答案B

I凝煉素養(yǎng)I判斷共價晶體和分子晶體類型的方法

(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷，構(gòu)成共價晶體的粒子是原子，粒子間的作用

力是共價鍵；構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，粒子間的作用力是分子間作用力。

⑵依據(jù)晶體的熔點判斷，共價晶體的熔點高，常在1000℃以上；而分子晶體的熔點低，常

在數(shù)百度以下甚至溫度更低。

(3)依據(jù)晶體的導電性判斷，分子晶體為非導體，但部分分子晶體溶于水后能導電，如HCL

共價晶體多數(shù)為非導體，但晶體Si、晶體Ge為半導體。

(4)依據(jù)晶體的硬度和機械性能判斷，共價晶體硬度大；分子晶體硬度小且較脆。

【變式訓練】

1.下列各組晶體物質(zhì)中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是()

①Si。?和SO3②晶體硼和HC1③CO?和SOs④晶體硅和金剛石⑤晶體就和晶體氮⑥硫

黃和碘

A.①②③B.④⑤⑥

C.③④⑥D(zhuǎn).①③⑤

解析屬于分子晶體的有SO3、HCKC02>SO2、晶體短、晶體氮、硫黃和碘。屬于共價晶體的

有Si02>晶體硼、晶體硅和金剛石。但晶體就是由稀有氣體分子組成，稀有氣體為單原子分

子，分子間不存在化學鍵。

答案C

2.下列物質(zhì)直接由原子構(gòu)成的一組是()

①CO?②SiOz③晶體Si④白磷⑤乙醇⑥Fe⑦NaQ⑧固態(tài)He

A.①②③④⑤⑧B.②③④⑥⑧

C.②③⑧D.①②⑤⑦⑧

解析共價晶體都由原子直接構(gòu)成，如②③；離子化合物由陰、陽離子構(gòu)成，如⑦；分子晶

體由分子構(gòu)成，如①④⑤⑧，但⑧也可稱由原子構(gòu)成；金屬晶體由金屬陽離子和自由電子構(gòu)

成。如⑥。

答案C

3.有下列物質(zhì)：①水晶②冰醋酸③氧化鈣④白磷⑤晶體氤⑥氫氧化鈉⑦鋁⑧

金剛石⑨過氧化鈉

⑩碳化鈣?碳化硅?干冰?過氧化氫。

根據(jù)要求填空：

（1）屬于共價晶體的化合物是。

（2）直接由原子構(gòu)成的晶體是。

（3）直接由原子構(gòu)成的分子晶體是o

（4）由極性分子構(gòu)成的晶體是,屬于分子晶體的單質(zhì)是=

解析屬于共價晶體的是金剛石、碳化硅和水晶；屬于分子晶體的有晶體氤（無化學鍵）、白

磷（非極性分子）、干冰（由極性鍵構(gòu)成的非極性分子）、過氧化氫和冰醋酸（由極性鍵和非極性

鍵構(gòu)成的極性分子）。

答案（1）①?（2）①⑤⑧?（3）⑤（4）②?④⑤

學習任務二典型的共價晶體

【合作交流】

金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型

L分析金剛石、二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)模型，判斷共價晶體的化學式是否可以代表其分子式？

提示不能。因為共價晶體是一個三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無小分子存在。

2.以金剛石為例，說明共價晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？

提示①構(gòu)成微粒不同，共價晶體中只存在原子，沒有小分子。②相互作用不同，共價晶體

中存在的是共價鍵。

3.分析二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型，判斷晶體中最小的環(huán)有多少個原子？ImolSiOz中含有多少摩

爾Si—0鍵？

提示SiO?晶體中最小環(huán)上有12個原子。1molSiOz中含有4molSi-O鍵。

【點撥提升】

金剛石（晶體硅）、碳化硅、二氧化硅的晶胞

?COSiSiOOo

金剛石晶胞碳化硅晶胞二氧化硅晶胞

1.金剛石（晶體硅）

金剛石（晶體硅）晶胞的每個頂點和面心均有1個C（Si）原子，晶胞內(nèi)部有4個C（Si）原子，每

個金剛石（晶體硅）晶胞中含有殳個C（Si）原子。

⑴碳、硅原子都采取s6雜化，C—Si鍵角為109°28'。

（2）每個硅（碳）原子與周圍緊鄰的4個碳（硅）原子以共價鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu)，向空間伸展

形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（3）最小碳環(huán)由6個原子組成且不在同一平面內(nèi)，其中包括3個C原子和3個Si原子。

（4）每個SiC晶胞中含有4個C原子和4個Si原子。

Si02晶體結(jié)構(gòu)相當于在晶體硅結(jié)構(gòu)中每2個Si原子中間插入一個0原子，參照金剛石晶胞模

型，在SiOz晶胞中有8個Si原子位于立方晶胞的頂點，有6個Si原子位于立方晶胞的面心，

還有4個Si原子與16個0原子在晶胞內(nèi)構(gòu)成4個硅氧四面體，均勻排列于晶胞內(nèi)。每個SiO2

晶胞中含有8個Si原子和16個0原子。

【例2】碳化硅和立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，碳化硅硬度僅次于金剛石，立方氮化硼

硬度與金剛石相當，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

請回答下列問題：

⑴碳化硅晶體中，硅原子雜化類型為,每個硅原子周圍與其距離最近的碳原子有

一個；設晶胞邊長為acm,密度為人g.cnT,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為（用

含a、6的式子表示）。

⑵立方氮化硼晶胞中有個硼原子，個氮原子，硼原子的雜化類型為

，若晶胞的邊長為acm,則立方氮化硼的密度表達式為g?cm_（設及為阿

伏加德羅常數(shù)的值）。

解析（l）SiC晶體中，每個Si原子與4個C原子形成4個。鍵，故Si采取sp'雜化，每個

Si原子距最近的C原子有4個。SiC晶胞中，碳原子數(shù)為6X,+8X：=4個，硅原子位于晶

Zo

160g?me1

胞內(nèi)，Sic晶胞中硅原子數(shù)為4個，1個晶胞的質(zhì)量為一用——g,體積為acm3,因此

%

160。160

晶體密度：bg-cm'3g3,故“=堞mol-。

j%?43cmab

（2）立方氮化硼晶胞中，含有N原子數(shù)為6X4+8xJ=4個，B原子位于晶胞內(nèi)，立方氮化硼

晶胞中含硼原子4個。每個硼原子與4個氮原子形成4個。鍵，故硼原子采取sp3雜化，每

個立方氮化硼晶胞的質(zhì)量為半g,體積為』cm3,故密度為企4g?cm-%

答案（1）sp34^7mol-1

ab

（2）44sp—~-

a?M

I凝煉素養(yǎng)I金剛石晶胞是立方體，其中8個頂點有8個碳原子，6個面各有6個碳原子，立

方體內(nèi)部還有4個碳原子。

【變式訓練】

z晶體的敘述正確的是（）

A.60gSiO?晶體中含有4個分子（4表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值）

B.60gSiOz晶體中，含有24個Si—0鍵

2晶體中與同一Si原子相連的4個0原子處于同一四面體的4個頂點

2晶體中，1個Si原子和2個。原子形成2個共價鍵

解析SiO?晶體為共價晶體，晶體中不存在單個分子，A不正確；1molSi。?晶體含有Si—0

鍵4mol,B不正確；SiOz晶體中，與每個Si原子相連的4個0構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，0原子位

于頂點，Si原子位于正四面體的中心，C正確；SiOz晶體中，1個Si原子和4個。原子形成4

個共價鍵，D不正確。

答案C

z在高壓下轉(zhuǎn)化為類似SiO?的共價晶體。下列關(guān)于該CO?晶體的敘述中，不正確的是（）

A.該晶體中C、0原子個數(shù)比為1：2

B.該晶體中C—0—C的鍵角為180°

C.該晶體的熔、沸點高，硬度大

D.該晶體中C、0原子最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)

解析若為共價晶體，則不再是直線形分子，而是轉(zhuǎn)化為與石英（SiOj相似的空間立體網(wǎng)狀結(jié)

構(gòu)。

答案B

及表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法中正確的是()

A.124g白磷中含有P—P鍵的個數(shù)為44

B.12g石墨中含有C—C鍵的個數(shù)為24

C.28g晶體硅中含有Si—Si鍵的個數(shù)為24

D.60gSiOz中含有Si—0鍵的個數(shù)為24

p

解析由白磷的分子結(jié)構(gòu)P可知，124g白磷即1molP&中的P—P鍵的個數(shù)為64兒;

晶體硅中每個Si原子形成4個Si—Si鍵而每個Si—Si鍵為2個Si原子共有，故1mol晶

體硅中含有24個Si—Si鍵；由SiOz的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個Si原子形成4個Si—0鍵，60g

SiOz即1molSiOz中含有Si—0鍵的個數(shù)為47%

答案C

7.回答下列問題：

(1)CO?由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所需克服的微粒間作用力是o

⑵熔點：金剛石晶體硅；沸點：CH4SiH4o(填”>”或“<”)

(3)下列有關(guān)元素銘及其化合物的敘述中正確的是(填序號)。

C.常溫下，二氧化褚與二氧化碳都是非極性的氣體化合物

(4)冰晶胞中水分子的空間排列方式與金剛石晶胞(其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，其中空心球所示原

子位于立方體的頂點或面心，實心球所示原子位于立方體內(nèi))類似。每個冰晶胞平均占有

個水分子。冰晶胞與金剛石晶胞中微粒排列方式相同的原因是

(5)二氧化硅的結(jié)構(gòu)相當于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個硅硅單鍵之間插入1個氧原子，二氧化硅的空

間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，硅、氧原子形成的最小環(huán)上氧原子數(shù)目是個。

（6）已知晶體硼結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體（如右上圖所示），其中有20個等邊三

角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有1個B原子。通過觀察圖形及推算，此晶體結(jié)

構(gòu)單元由個硼原子構(gòu)成，其中B-B鍵的鍵角為,共含有個B-B

鍵。

解析（3）褚與碳同主族，其中錯位于第四周期，故錯的第一電離能、電負性均小于碳；GeCL

與CCL的結(jié)構(gòu)相似，因中心原子價電子全部成鍵且價層電子對數(shù)為4,故為正四面體；常溫下，

GeOz為固體；晶體鑄、金剛石均為共價晶體。（6）20個正三角形，共60個硼原子，每個硼原

子為5個正三角形共有，故硼原子個數(shù)為60X：=12。B—B鍵的個數(shù)為20義3義;=30。

答案（1）分子間作用力（范德華力）

⑵》＜⑶BD

（4）8碳原子與氧原子都為sd雜化，且氫鍵和共價鍵都具有方向性和飽和性（每個水分子與

相鄰的4個水分子形成氫鍵）

（5）6（6）1260°30

分層訓練

基礎練

1.下列晶體中，最小的平面或立體環(huán)不是由6個原子構(gòu)成的是（）

解析金剛石、石墨中的最小碳環(huán)及晶體硅中最小硅環(huán)都是由6個原子構(gòu)成的，水晶（主要成

分為SiO,中的最小環(huán)上有6個硅原子、6個氧原子，共12個原子。

答案C

z晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（）

A.最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個。原子

B.最小的環(huán)上，Si和0原子數(shù)之比為1：2

C.最小的環(huán)上，有6個Si原子和6個0原子

D.存在四面體結(jié)構(gòu)單元，。處于中心，Si處于4個頂角

解析聯(lián)想教材中SiOz的晶體空間結(jié)構(gòu)模型，每個硅原子與4個氧原子結(jié)合形成4個共價鍵,

每個氧原子與2個硅原子結(jié)合形成2個共價鍵，其空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在四面體結(jié)構(gòu)單元，硅

原子位于四面體的中心，氧原子位于四面體的4個頂角，故D項錯誤；金剛石的最小環(huán)上有6

個碳原子，SiO2的晶體結(jié)構(gòu)可將金剛石晶體結(jié)構(gòu)中的碳原子用硅原子代替，每個Si—Si鍵中

“插入”一個氧原子，所以其最小環(huán)上有6個硅原子和6個氧原子，Si、0原子個數(shù)比為1：1,

故A、B兩項錯誤，C項正確。

答案C

3.氮氧化鋁（A1ON）屬共價晶體，是一種超強透明材料，下列描述錯誤的是（）

英晶體類型相同

C.A10N和Al203的化學鍵類型不同

曲晶體類型相同

解析A10N與石英（SiO,均為共價晶體，所含化學鍵均為共價鍵；A1Q是離子晶體，晶體中

含有離子鍵。

答案D

4.金剛石具有硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所

示，下列判斷正確的是（）

A.金剛石中C—C鍵的鍵角均為109°28，，所以金剛石和CH”的晶體類型相同

B.金剛石的熔點高與C-C鍵的鍵能無關(guān)

C.金剛石中碳原子個數(shù)與C-C鍵鍵數(shù)之比為1：2

D.金剛石的熔點高，所以在打孔過程中不需要進行澆水冷卻

解析選項A,金剛石是共價晶體，CH”是分子晶體，二者的晶體類型不同。選項B,金剛石熔

化過程中C-C鍵斷裂，因C—C鍵的鍵能大，斷裂時需要的能量多，故金剛石的熔點很高。

選項C,金剛石中每個C都參與了4個C—C鍵的形成，而每個C對每條鍵的貢獻只有一半，

故碳原子個數(shù)與C—C鍵鍵數(shù)之比為（4X9：4=1：2?選項D,金剛石的熔點高，但在打孔過

程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會導致鉆頭熔化。

答案C

5.根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是（）

A.熔點2700℃,導電性好，延展性強

B.無色晶體，熔點3550℃,不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑

C.無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃,熔化時能導電

D.熔點一56.6°C,微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電

解析A項中延展性好，不是共價晶體的特征，因為共價晶體中原子與原子之間以共價鍵結(jié)合,

而共價鍵有一定的方向性，使共價晶體質(zhì)硬而脆，A項不正確，B項符合共價晶體的特征，C

項應該是離子晶體，D項符合分子晶體的特征。

答案B

6.氮化碳的硬度比金剛石大，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)氮化碳的說法不正確的是（）

c.

B.氮化碳中碳顯一4價，氮顯+3價

3N4

D.每個碳原子與4個氮原子相連，每個氮原子與3個碳原子相連

解析A項，根據(jù)氮化碳的硬度比金剛石晶體大判斷，氮化碳屬于共價晶體；B項，氮的非金

屬性弱于碳的非金屬性，氮化碳中碳顯+4價，氮顯一3價；C項，晶體結(jié)構(gòu)模型中虛線部分（正

方形）是晶體的最小結(jié)構(gòu)單元，該正方體形頂點的原子被4個正方形共用，邊上的原子被2個

正方形共用，則其含有的碳原子數(shù)為4X：+4xg=3,氮原子數(shù)為4,故氮化碳的化學式為C3N4；

D項，碳形成4個共價鍵，每個碳原子與4個氮原子相連；氮形成3個共價鍵，每個氮原子與

3個碳原子相連。

答案B

7.我國的激光技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位，據(jù)報道，有科學家用激光將置于鐵室中石墨靶上

的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射氮氣，此時碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。

據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅硬。其原因可能是（）

A.碳、氮原子構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)的晶體

D.碳、氮的單質(zhì)的化學性質(zhì)均不活潑

解析由“這種化合物可能比金剛石更堅硬”可知該晶體應該是一種共價晶體，共價晶體是

一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而不是平面結(jié)構(gòu)，所以A選項是錯誤的。由于氮原子的半徑比碳原子的半

徑要小，所以二者所形成的共價鍵的鍵長要比碳碳鍵的鍵長短，所以該晶體的熔、沸點和硬

度應該比金剛石更高，因此B選項是正確的。而原子的電子數(shù)和單質(zhì)的活潑性一般不會影響

到所形成的晶體的硬度等，所以C、D選項也是錯誤的。

答案B

8.美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K,人們成功制得了共

價晶體CO2,下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()

B.該共價晶體易氣化，可用作制冷材料

D.該共價晶體硬度大，可用作耐磨材料

解析C0?由固態(tài)時形成的分子晶體變?yōu)楣矁r晶體，其成鍵情況也發(fā)生了變化，但化學鍵依然

為極性共價鍵，故A正確。C0Z共價晶體具有高硬度、高熔點等特點，故C、D選項正確，B項

錯誤。

答案B

9.(1)單質(zhì)硅存在與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體，其中原子與原子之間以相結(jié)合，其晶胞

中共有8個原子，其中在面心位置貢獻個原子。

(2)金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如右圖所示)，在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，

碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答：

①金剛砂屬于晶體，金剛砂的熔點比金剛石的熔點。

②在金剛砂的結(jié)構(gòu)中，一個硅原子周圍結(jié)合了個碳原子，其鍵角是—

③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有個硅原子。

解析(1)硅晶體和金剛石晶體相似，即硅原子間以共價鍵相結(jié)合。晶胞每個面心上的硅原子

為2個晶胞共有，則面心位置貢獻的原子為6義，=3個。（2）①由于金剛砂是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，

碳原子和硅原子交替以共價單鍵結(jié)合，所以金剛砂是共價晶體；硅原子的半徑比碳原子的半

徑大，所以金剛砂的熔點比金剛石的低。②硅和碳是同主族元素，所以硅原子周圍同樣有4

個碳原子，鍵角為109。28,。③構(gòu)成的六元環(huán)中，有3個碳原子、3個硅原子。

答案（1）共價鍵3（2）①原子低②4109°28'③3

10.氮化鋁（A1N）是一種重要的功能材料，如下流程圖所示，以三乙基鋁［（C2HJ3A1］和氨為原料,

采用溶膠一凝膠法可合成A1N?

請回答下列問題:

⑴基態(tài)N原子的電子排布式為,H、C、N三種元素的電負性由大到小的順序為

（2）中間體分子中A1與N之間的相互作用力為,中間體分子中采取sp3雜化的原子有

（3）在C2H6分子中，存在下列作用中的（填序號）。

①。鍵②五鍵③極性鍵④非極性鍵

（4）A1N的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似，A1N晶體中Al—N—A1鍵角為；A1N晶胞中含有

一個A1原子；若A1N的密度為Pg-cnT,阿伏加德羅常數(shù)的值為則A1N晶胞的

邊長為cm。

解析（2）中間體分子（GHJ3AI?NH3中Al與N之間的相互作用力為配位鍵，中間體分子

（C2H5）3A1?NH3中采取sd雜化的原子有C、A1、N0（3）在CH分子中，存在下列作用：。鍵（C—C、

C—H鍵）、極性鍵（C—H鍵）、非極性鍵（C—C鍵）。（4）A1N的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似，金剛石

是正四面體結(jié)構(gòu)，則A1N晶體中Al—N—A1鍵角為109°28，；金剛石結(jié)構(gòu)中含有8個碳原子,

而A1N晶體是Al、N交替，則存在4個A1和4個N,1個A1N晶胞中存在4個A1N；設A1N晶

胞邊長為acm,AlN的密度為Pg?cm7阿伏加德羅常數(shù)的值為想則有P=￡=券=嶗i,

答案⑴Is22s22P3N>C>H⑵配位鍵C、Al、N

(3)①③④(4)109°28'

素養(yǎng)練

11.碳元素的單質(zhì)有多種形式，下圖依次是CQ、石墨和金剛石的結(jié)構(gòu)圖:

回答下列問題：

（1）金剛石、石墨、Ce。、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形成，它們互為o

⑵金剛石、石墨烯（指單層石墨）中碳原子的雜化形式分別為、。

（3）C60屬于晶體，石墨屬于晶體。

（4）石墨晶體中，層內(nèi)C—C鍵的鍵長為142pm,而金剛石中C—C鍵的鍵長為154pm。其原

因是金剛石中只存在碳碳間的共價鍵，而石墨層內(nèi)的碳碳之間不僅存在_______共

價鍵，還有鍵。

解析（1）金剛石、石墨、CQ、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)形式，它們的組成相同，結(jié)構(gòu)不

同、性質(zhì)不同，互稱為同素異形體。（2）金剛石中一個碳原子與相鄰四個碳原子形成4個共價

單鍵（即碳原子采取sd雜化方式），構(gòu)成正四面體，石墨中的碳原子采用sp2雜化軌道與相鄰

的三個碳原子以。鍵結(jié)合，形成正六邊形的平面層狀結(jié)構(gòu)。

（3）Ce。中構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體；石墨的層內(nèi)原子間以共價鍵結(jié)合，層與層之間

以分子間作用力結(jié)合，所以石墨屬于混合晶體。

（4）在金剛石中只存在碳碳之間的。鍵；石墨層內(nèi)的碳碳之間不僅存在。鍵，還存在m鍵。

答案⑴同素異形體（2）sp3sp2⑶分子混合（4）。。口（或大口）

12.銅是第四周期最重要的過渡元素之一，其單質(zhì)及化合物具有廣泛用途。CuH的晶體結(jié)構(gòu)如

右圖所示，若CuH的密度為dg-cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為風，則該晶胞的邊長為

cm（用含，和縱的式子表不）。

?HOCu

解析由均攤法可知一個晶胞中有4個CuH,設晶胞邊長為a,則由o=和得切=￡=?//4

答案

13.(1)比較下列錯鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規(guī)律及原因

GeCLGeBnGeL

熔點/℃26146

沸點/℃186約400

(2)光催化還原C0?制備CHa反應中，帶狀納米ZmGeO,是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、0電負

性由大至小的順序是=

(3)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為,微粒

之間存在的作用力是=

(4)晶胞有兩個基本要素：

①原子坐標參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，下圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標參

數(shù)A為(0,0,0)；B為g,0,；C為(；，0)o則D原子的坐標參數(shù)為o

②晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀，已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76p