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

第2課時(shí)共價(jià)晶體

學(xué)業(yè)要求素養(yǎng)對(duì)接

1.借助共價(jià)晶體模型認(rèn)識(shí)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特

微觀探析：共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

點(diǎn)。

模型認(rèn)知：建立共價(jià)晶體模型，并利用共價(jià)

夠從化學(xué)鍵的特征，分析理解共價(jià)晶體的物

晶體模型進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

理特性。

完成?課前學(xué)習(xí)

［知識(shí)梳理］

一、共價(jià)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(jià)晶體1------

八［微粒間作用力：共價(jià)鍵

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

子”。

物質(zhì)種類實(shí)例

某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體錯(cuò)、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(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)

(1)共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必需破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很

高的溫度，所以共價(jià)晶體具有很高的熔點(diǎn)。

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

【自主思考】

1.含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體嗎？

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

中也含有共價(jià)鍵。

二、典型的共價(jià)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(gè)碳原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳原子以共價(jià)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(gè)碳原子組成，且最小環(huán)上有4個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)；每個(gè)碳原子被12

個(gè)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(zhǎng)二C—C鍵長(zhǎng)。

(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(gè)Si原子與生個(gè)0原子形成生個(gè)共價(jià)鍵，WL原子位于正四面體的中心，原子位于正

四面體的頂點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)。原子被工個(gè)硅氧正四面體共用；每個(gè)。原子和二個(gè)Si原子形成2

個(gè)共價(jià)鍵，晶體中Si原子與0原子個(gè)數(shù)比為上。

⑶最小環(huán)上有11個(gè)原子，包括攵個(gè)0原子和立個(gè)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(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)分子，其化學(xué)式為Si與。的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比，而

不是分子式。

［自我檢測(cè)］

1.判斷正誤，正確的打“J”；錯(cuò)誤的打“X”。

⑴共價(jià)晶體內(nèi)的共價(jià)鍵的鍵能越大，熔、沸點(diǎn)越高。()

(2)CC)2和SiOz中中心原子的雜化方式相同。()

(3)共價(jià)晶體中只存在極性共價(jià)鍵，不可能存在其他類型的化學(xué)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(jià)晶體，下列關(guān)于金剛石的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()

A.晶體中不存在獨(dú)立的“分子”

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

解析在金剛石中，碳原子之間以共價(jià)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(jià)鍵鍵能高，所以金剛石的硬度很

高，因此A、B、C選項(xiàng)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(xiàng)的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。

答案D

3.下列事實(shí)能說(shuō)明剛玉(A12J是一種共價(jià)晶體的是()

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

的剛玉有紅定石和藍(lán)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(xiàng)都無(wú)法說(shuō)明AI2O3是一種共價(jià)晶體。

答案B

第究,核心任務(wù)I

學(xué)習(xí)任務(wù)一共價(jià)晶體與分子晶體的比較

【合作交流】

科學(xué)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。火山爆發(fā)時(shí)，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時(shí)

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(diǎn)高(3

350°C),不導(dǎo)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(jià)晶體為原子。

2.分子晶體和共價(jià)晶體受熱熔化時(shí)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(jià)鍵。

【點(diǎn)撥提升】

1.共價(jià)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(jià)晶體分子晶體

比較

構(gòu)成晶體

原子分子

的粒子

共價(jià)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(diǎn)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(dǎo)電，但某些分

導(dǎo)電性

性質(zhì)不導(dǎo)電，有的是半導(dǎo)體子晶體溶于水能導(dǎo)電

導(dǎo)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(diǎn)高低共價(jià)鍵的強(qiáng)弱分子間作用力（包括氫鍵）的強(qiáng)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(jī)物：苯、乙酸、葡萄糖等

（1）共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特征

在共價(jià)晶體中，各原子均以共價(jià)鍵結(jié)合，因?yàn)楣矁r(jià)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(méi)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(jià)晶體與分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較

⑴晶體類型不同：共價(jià)晶體〉分子晶體

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

鍵的作用力遠(yuǎn)大于分子間作用力。

(2)晶體類型相同

①共價(jià)晶體

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體來(lái)說(shuō)，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔、沸點(diǎn)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(diǎn)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(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)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(duì)分子質(zhì)量接近)，分子的極性越大，范德華力越大，熔、沸

點(diǎn)越高。如CO>N”

d.同類別的同分異構(gòu)體，支鏈越多，熔、沸點(diǎn)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(shí)所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時(shí)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(jià)晶體，

微粒間作用力為共價(jià)鍵。Ce。和金剛石熔化時(shí)分別克服的是分子間作用力和共價(jià)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

冰和干冰熔化時(shí)均克服的是分子間作用力，C項(xiàng)錯(cuò)誤；碘和金剛砂熔化時(shí)分別克服的是分子間

作用力和共價(jià)鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案B

I凝煉素養(yǎng)I判斷共價(jià)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(jià)晶體的粒子是原子，粒子間的作用

力是共價(jià)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(diǎn)判斷，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上；而分子晶體的熔點(diǎn)低，常

在數(shù)百度以下甚至溫度更低。

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

共價(jià)晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。

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

【變式訓(xùn)練】

1.下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)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(jià)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(xué)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(jià)晶體都由原子直接構(gòu)成，如②③；離子化合物由陰、陽(yáng)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(yáng)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(guò)氧化鈉

⑩碳化鈣?碳化硅?干冰?過(guò)氧化氫。

根據(jù)要求填空：

（1）屬于共價(jià)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(jià)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(wú)化學(xué)鍵）、白

磷（非極性分子）、干冰（由極性鍵構(gòu)成的非極性分子）、過(guò)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(xué)習(xí)任務(wù)二典型的共價(jià)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(jià)晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式？

提示不能。因?yàn)楣矁r(jià)晶體是一個(gè)三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無(wú)小分子存在。

2.以金剛石為例，說(shuō)明共價(jià)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(jià)晶體中只存在原子，沒(méi)有小分子。②相互作用不同，共價(jià)晶體

中存在的是共價(jià)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(gè)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(gè)原子。1molSiOz中含有4molSi-O鍵。

【點(diǎn)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(gè)頂點(diǎn)和面心均有1個(gè)C（Si）原子，晶胞內(nèi)部有4個(gè)C（Si）原子，每

個(gè)金剛石（晶體硅）晶胞中含有殳個(gè)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(gè)硅（碳）原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳（硅）原子以共價(jià)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(gè)原子組成且不在同一平面內(nèi)，其中包括3個(gè)C原子和3個(gè)Si原子。

（4）每個(gè)SiC晶胞中含有4個(gè)C原子和4個(gè)Si原子。

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

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

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

晶胞中含有8個(gè)Si原子和16個(gè)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(dāng)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

⑴碳化硅晶體中，硅原子雜化類型為,每個(gè)硅原子周圍與其距離最近的碳原子有

一個(gè)；設(shè)晶胞邊長(zhǎng)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(gè)硼原子，個(gè)氮原子，硼原子的雜化類型為

，若晶胞的邊長(zhǎng)為acm,則立方氮化硼的密度表達(dá)式為g?cm_（設(shè)及為阿

伏加德羅常數(shù)的值）。

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

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

Zo

160g?me1

胞內(nèi)，Sic晶胞中硅原子數(shù)為4個(gè)，1個(gè)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(gè)，B原子位于晶胞內(nèi)，立方氮化硼

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

個(gè)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(gè)頂點(diǎn)有8個(gè)碳原子，6個(gè)面各有6個(gè)碳原子，立

方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子。

【變式訓(xùn)練】

z晶體的敘述正確的是（）

A.60gSiO?晶體中含有4個(gè)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(gè)Si—0鍵

2晶體中與同一Si原子相連的4個(gè)0原子處于同一四面體的4個(gè)頂點(diǎn)

2晶體中，1個(gè)Si原子和2個(gè)。原子形成2個(gè)共價(jià)鍵

解析SiO?晶體為共價(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)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(gè)Si原子相連的4個(gè)0構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，0原子位

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

個(gè)共價(jià)鍵，D不正確。

答案C

z在高壓下轉(zhuǎn)化為類似SiO?的共價(jià)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(gè)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(diǎn)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(jià)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(shuō)法中正確的是()

A.124g白磷中含有P—P鍵的個(gè)數(shù)為44

B.12g石墨中含有C—C鍵的個(gè)數(shù)為24

C.28g晶體硅中含有Si—Si鍵的個(gè)數(shù)為24

D.60gSiOz中含有Si—0鍵的個(gè)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(gè)數(shù)為64兒;

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

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

SiOz即1molSiOz中含有Si—0鍵的個(gè)數(shù)為47%

答案C

7.回答下列問(wèn)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(diǎn)：金剛石晶體硅；沸點(diǎn)：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(hào))。

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(diǎn)或面心，實(shí)心球所示原子位于立方體內(nèi))類似。每個(gè)冰晶胞平均占有

個(gè)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(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)硅硅單鍵之間插入1個(gè)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(gè)。

（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(gè)等邊三

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

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

鍵。

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

與CCL的結(jié)構(gòu)相似，因中心原子價(jià)電子全部成鍵且價(jià)層電子對(duì)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(jià)晶體。（6）20個(gè)正三角形，共60個(gè)硼原子，每個(gè)硼原

子為5個(gè)正三角形共有，故硼原子個(gè)數(shù)為60X：=12。B—B鍵的個(gè)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(jià)鍵都具有方向性和飽和性（每個(gè)水分子與

相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵）

（5）6（6）1260°30

分層訓(xùn)練

基礎(chǔ)練

1.下列晶體中，最小的平面或立體環(huán)不是由6個(gè)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(gè)原子構(gòu)成的，水晶（主要成

分為SiO,中的最小環(huán)上有6個(gè)硅原子、6個(gè)氧原子，共12個(gè)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(gè)Si原子和3個(gè)。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(gè)Si原子和6個(gè)0原子

D.存在四面體結(jié)構(gòu)單元，。處于中心，Si處于4個(gè)頂角

解析聯(lián)想教材中SiOz的晶體空間結(jié)構(gòu)模型，每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子結(jié)合形成4個(gè)共價(jià)鍵,

每個(gè)氧原子與2個(gè)硅原子結(jié)合形成2個(gè)共價(jià)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(gè)頂角，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石的最小環(huán)上有6

個(gè)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(gè)Si—Si鍵中

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

故A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。

答案C

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

英晶體類型相同

C.A10N和Al203的化學(xué)鍵類型不同

曲晶體類型相同

解析A10N與石英（SiO,均為共價(jià)晶體，所含化學(xué)鍵均為共價(jià)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(diǎn)高等特點(diǎn)，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(diǎn)高與C-C鍵的鍵能無(wú)關(guān)

C.金剛石中碳原子個(gè)數(shù)與C-C鍵鍵數(shù)之比為1：2

D.金剛石的熔點(diǎn)高，所以在打孔過(guò)程中不需要進(jìn)行澆水冷卻

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

化過(guò)程中C-C鍵斷裂，因C—C鍵的鍵能大，斷裂時(shí)需要的能量多，故金剛石的熔點(diǎn)很高。

選項(xiàng)C,金剛石中每個(gè)C都參與了4個(gè)C—C鍵的形成，而每個(gè)C對(duì)每條鍵的貢獻(xiàn)只有一半，

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

程中會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會(huì)導(dǎo)致鉆頭熔化。

答案C

5.根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價(jià)晶體的物質(zhì)是（）

A.熔點(diǎn)2700℃,導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)

B.無(wú)色晶體，熔點(diǎn)3550℃,不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑

C.無(wú)色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電

D.熔點(diǎn)一56.6°C,微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電

解析A項(xiàng)中延展性好，不是共價(jià)晶體的特征，因?yàn)楣矁r(jià)晶體中原子與原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,

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

項(xiàng)應(yīng)該是離子晶體，D項(xiàng)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(shuō)法不正確的是（）

c.

B.氮化碳中碳顯一4價(jià)，氮顯+3價(jià)

3N4

D.每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連

解析A項(xiàng)，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(jià)晶體；B項(xiàng)，氮的非金

屬性弱于碳的非金屬性，氮化碳中碳顯+4價(jià)，氮顯一3價(jià)；C項(xiàng)，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(diǎn)的原子被4個(gè)正方形共用，邊上的原子被2個(gè)

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(xué)式為C3N4；

D項(xiàng)，碳形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連；氮形成3個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)氮原子與

3個(gè)碳原子相連。

答案B

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

的碳原子炸松，與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?，此時(shí)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(jiān)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(xué)性質(zhì)均不活潑

解析由“這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬”可知該晶體應(yīng)該是一種共價(jià)晶體，共價(jià)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(xiàng)是錯(cuò)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(jià)鍵的鍵長(zhǎng)要比碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短，所以該晶體的熔、沸點(diǎn)和硬

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

到所形成的晶體的硬度等，所以C、D選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。

答案B

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

價(jià)晶體CO2,下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是()

B.該共價(jià)晶體易氣化，可用作制冷材料

D.該共價(jià)晶體硬度大，可用作耐磨材料

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

為極性共價(jià)鍵，故A正確。C0Z共價(jià)晶體具有高硬度、高熔點(diǎn)等特點(diǎn)，故C、D選項(xiàng)正確，B項(xiàng)

錯(cuò)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(gè)原子，其中在面心位置貢獻(xiàn)個(gè)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(jià)單鍵相結(jié)合。試回答：

①金剛砂屬于晶體，金剛砂的熔點(diǎn)比金剛石的熔點(diǎn)。

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

③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有共價(jià)鍵形成的原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有個(gè)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(jià)鍵相結(jié)合。晶胞每個(gè)面心上的硅原子

為2個(gè)晶胞共有，則面心位置貢獻(xiàn)的原子為6義，=3個(gè)。（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(jià)單鍵結(jié)合，所以金剛砂是共價(jià)晶體；硅原子的半徑比碳原子的半

徑大，所以金剛砂的熔點(diǎn)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(gè)碳原子，鍵角為109。28,。③構(gòu)成的六元環(huán)中，有3個(gè)碳原子、3個(gè)硅原子。

答案（1）共價(jià)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(qǐng)回答下列問(wèn)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(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

（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(hào)）。

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(gè)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(zhǎng)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(gè)碳原子,

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

胞邊長(zhǎng)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(wèn)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(zhǎng)為142pm,而金剛石中C—C鍵的鍵長(zhǎng)為154pm。其原

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

價(jià)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(gè)碳原子與相鄰四個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)

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(gè)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(jià)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(guò)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(fēng)，則該晶胞的邊長(zhǎng)為

cm（用含，和縱的式子表不）。

?HOCu

解析由均攤法可知一個(gè)晶胞中有4個(gè)CuH,設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a,則由o=和得切=￡=?//4

答案

13.(1)比較下列錯(cuò)鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因

GeCLGeBnGeL

熔點(diǎn)/℃26146

沸點(diǎn)/℃186約400

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

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(gè)基本要素：

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

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