2023人教版新教材高中化学选择性必修2同步练习-第2课时　共价晶体

第2课时共价晶体

基础过关练

题组一共价晶体及其结构

1.下列有关共价晶体的叙述,错误的是（）

A.共价晶体中，原子不是紧密堆积的

B.共价晶体中不存在独立的分子

C.共价晶体的熔点和硬度较高

D.共价晶体熔化时不破坏化学键

2.科学家借助晶体硅提高了阿伏加德罗常数的精确度。有关晶体硅描

述错误的是（）

A.由原子构成B.含非极性键

C.含非极性分子D.熔点高

3.单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的

是（）

A.是一种立体网状结构的晶体

B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连

C.晶体中最小环上的原子数目为8

D.晶体中最小环上的原子数目为6

4.（2021安徽合肥检测）下列有关共价晶体的叙述不正确的是（）

A.金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体

B.含1molC的金刚石中C—C键数目是2N,1,1molSiO?晶体中Si—0

键数目是4NA（NA为阿伏加德罗常数的值）

C.水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂

D.Si。z晶体是共价晶体,所以晶体中不存在分子,SiOz不是它的分子式

5.（2022宁夏石嘴山三中期中）二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如

图所示，下列说法中，正确的是（）

Si>o

A.硅原子的物质的量：氧原子的物质的量：硅氧键=1：2：4

B.CO?和SiOz晶体类型相同

C.晶体中Si原子杂化方式为sp3,0原子杂化方式为sp

D.晶体中最小环上的原子数为6

6.（2021辽宁锦州月考）设N”为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的

是（）

A.124gP,含有的P—P键的个数为6NA

B.28g晶体硅中含有的Si—Si键的个数为4N.,

C.12g金刚石中含有的C—C键的个数为1.5刈

D.60gSi02中含Si—0键的个数为2NA

题组二共价晶体的性质

7.（2022山东滕州五中月考）原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相

对位置,如图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为（0,0,0）,B为

G，0,3，C为0J。）。则D原子的坐标参数为（）

/11

(--

\44

/11

(--

\84

8.（2022江苏泗阳实验中学质检）碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金

刚石的结构,其中碳原子与硅原子的位置是交替的,在下列三种晶体

中，它们的熔点从高到低的顺序是（）

①金刚石②晶体硅③碳化硅

A.①③②B.②③①C.③①②D.②①③

9.共价晶体一定具有的性质是（）

A.熔点高B.易导热

C.能导电D.良好的延展性

10.（2021海南僚州鑫源中学月考）在一定条件下液态二氧化碳可转化

为与石英具有相似结构的晶体。推测该晶体可能具有的结构或性质是

（）

A.硬度大B.具有分子密堆积结构

C.熔点较低D,硬度较小

11.将SiCL与过量的液氨反应可生成化合物Si（NH2）4o将该化合物在

无氧条件下高温灼烧,可得到氮化硅（SisND固体,氮化硅是一种新型

耐高温、耐磨材料,在工业上有广泛的应用。下列推断正确的是（）

A.SiCL、SiN的晶体类型相同

B.Si3N4晶体具有共价键三维骨架结构

C.共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低

D.SiCL晶体在熔化过程中化学键断裂

12.（2020山东枣庄三中网测）根据下列性质判断，属于共价晶体的物

质是（）

A.熔点2700℃，导电性好，延展性强

B.无色晶体，熔点3500℃，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800℃,熔化时能导电

D,熔点-56.6℃,微溶于水,硬度小，固态或液态时不导电

13.下表是某些共价晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙

述正确的是（）

共价晶体熔点/℃硬度

金刚石390010

氮化硼30009.5

碳化硅27009.5

石英17107

硅14106.5

错12116.0

①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高

②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高

③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大

④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大

A.①②B.③④C.①③D.②④

14.根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断,下列有关说法错误的

是（）

物质A1CLSiCL单质B

熔点/℃190-702300

沸点/℃182.757.62500

注:A1CL熔点在2.02X105Pa条件下测定。

A.SiCL是分子晶体

B.单质B可能是共价晶体

C.AlCk加热能升华

D.单质B和A1CL晶体类型相同

能力提升练

题组一共价晶体的结构与性质

1.（2021山东泰安检测）氮氧化铝（A10N）是新型透明高硬度防弹材料,

属于共价晶体,主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、

望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。下列描述错误

的是（）

A.基态铝原子的价层电子排布式为3s23Pl

B.制备A10N的原料岫中N原子采取sp?杂化

C.A1ON和水晶的化学键类型相同

D.A1ON的熔点比A1CL的熔点高

2.美国某实验室成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiOz结构的共

价晶体，下列关于CO?的共价晶体的说法正确的是（）

A.CO2的共价晶体和分子晶体互为同素异形体

B.在一定条件下,CO?的共价晶体转化为CO2的分子晶体是物理变化

C.CO?的共价晶体和CO?的分子晶体具有相同的物理性质和化学性质

D.在C02的共价晶体中，每个C原子结合4个0原子,每个0原子跟2

个C原子相结合

3.（2020山东淄博淄川中学月考）下列说法中正确的是（）

A.金刚石晶体中的最小环由6个碳原子构成

B.A1C13晶体属于共价晶体

C.1molSiOz晶体中含2molSi—0键

D.金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和反应

4.『碳的结构是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,形成碳的一种新型三维立体晶体结构,

如图所示（图中的a表示碳原子形成的正四面体结构G）。已知T-碳

晶胞的边长为apm,N,,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是

A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子

B.T-碳中C—C键的最小夹角约为109°28'

C.丁碳属于共价晶体

D.T-碳的密度为-12*323g•cm-3

/VAx(axlO10)3

5.根据量子力学计算,氮化碳有五种结构,其中一种B-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。下列有关该氮化碳的说法不正确的是()

OCoN

A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足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.每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连

D.氮化碳的分子式为C3N4

6.（2021江苏宿迁检测）钻石的魅力在于它经过大自然千百万年的孕

育，再经打磨，能放射出闪烁的光芒,钻石就是经过打磨的金刚石。已

知金刚石的结构如图所示，由此可看出形成最小的碳原子环所需碳原

子数及任意两个C—C键间的夹角是（）

A.6个120°B.5个108°

C.4个109°28'D.6个109°28'

7.碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似,碳化硅硬度仅次于金刚

石,立方氮化硼硬度与金刚石相当,其晶胞结构如图所示。

碳化硅

请回答下列问题：

⑴碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为,每个硅原子周围与其

距离最近的碳原子有个；设晶胞边长为acm,密度为

bg-cm3,则阿伏加德罗常数的值N可表示为（用含a、b的

式子表示）。

⑵立方氮化硼晶胞中有个硼原子,个氮原子,硼原

子的杂化类型为,若晶胞的边长为acm,则立方氮化硼的密

度表达式为g-cm-3（设NA为阿伏加德罗常数的值）。

题组二晶体结构与性质在元素推断中的应用

8.(2020浙江绍兴期末)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素，其中X、Y、

Z、W同周期,Z、M同主族;X*与M2-具有相同的电子层结构;离子半

径:ZDW'Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。

下列说法中，正确的是()

A.X、M两种元素只能形成XzM型化合物

B.由于W、Z、M元素的简单氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸

点依次降低

C.元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体

D.元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂

9.有E、Q、T、X、Z五种前四周期元素，原子序数E<Q〈T〈X〈Z。E、Q、

T三种元素的基态原子具有相同的能层和能级,且第一电离能

L(E)<IKT)(Q),其中基态Q原子的2p轨道处于半充满状态,且QT+

与ET2具有相同的原子数和价层电子数。X为周期表前四周期中电负

性最小的元素,Z的原子序数为28o请回答下列问题(答题时如需表示

具体元素,请用相应的元素符号)：

⑴写出QT寸的电子式:,基态Z原子的核外电子排布

式为O

(2)Q的简单氢化物极易溶于T的简单氢化物,其主要原因

有、。

⑶化合物甲由T、X两元素组成,其晶胞如下图所示,则甲的化学式

为

X

T

⑷化合物乙的晶胞如下图所示，乙由E、Q两元素组成,硬度超过金刚

石。

①乙的晶体类型为,其硬度超过金刚石的原因是

②乙的晶体中E、Q两种元素原子的杂化方式均为

答案全解全析

基础过关练

1.D共价晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性,所以共价晶体中,

原子不是紧密堆积的。共价晶体在熔化时破坏共价键。

2.C晶体硅是共价晶体，由原子构成,A正确;硅原子与硅原子间以非极性共价键连接,B正

确；晶体硅是共价晶体,不含分子,C错误;共价晶体熔点高,D正确。

3.C单质硅是一种立体网状结构的共价晶体,A正确;晶体中每个硅原子与4个硅原子相

连,B正确;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,C错误,D正确。

4.C金刚石是1个中心C原子连接4个C原子,二氧化硅是1个中心Si原子连接4个0原

子，均为正四面体,A项正确;金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键,这个

C原子对每个单键的贡献只有去所以1molC原子中C—C键为4moixi=2mol,而SiO?晶体

中1个Si原子分别与4个0原子形成4个Si—0键,则1molSiO2晶体中Si—0键为4mol,B

项正确;干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂,C项错误;共价晶体的构成粒子

是原子不是分子,D项正确。

5.A该晶体中每个Si原子连接4个0原子、每个0原子连接2个Si原子，则Si、0原子个

数之比为2：4=1：2,每个Si原子形成4个硅氧键,则硅原子的物质的量：氧原子的物质的

量：硅氧键=1：2:4,A正确;CO?晶体是分子晶体,SiOz晶体是共价晶体,B错误;该晶体中Si、

0原子都采用s/杂化,C错误；由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子

和6个氧原子,所以最小环上的原子数为12,D错误。

6.A白磷是正四面体结构，1个白磷分子中含有6个P-P键，124g白磷的物质的量是

124g4-124g/mol=lmol,124gPd中含P—P键的数目为6NA,A正确;28g晶体硅中n(Si)=

1mol,每个Si原子形成4个Si-Si键,每个Si-Si键由2个Si原子共用，则28g晶体硅

中含Si—Si键的数目为2NA,B不正确；12g金刚石中n(C)=lmol,金刚石中n(C)：n(C—C

键)=1：2,12g金刚石中含有的C—C键的个数为2N,,C不正确;60gsiOz的物质的量为1mol,

二氧化硅中每个硅原子形成的Si—0键的个数为4,则60gSiO2中含Si—0键的个数为4NA,D

不正确。

7.A根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的;处,则D原子的坐标参数为。

4444

8.A三种晶体均为共价晶体,结构相似,共价键键长:C—C〈C—Si〈Si—Si,键能:C—C>

C-Si>Si-Si;共价键键长越短,键能越大,共价晶体的熔点越高,所以三者熔点从高到低的

顺序是①③②。

归纳总结共价晶体熔点和硬度的比较

对结构相似的共价晶体来说,原子半径越小，键长越短,键能越大,熔点越高，硬度越大。

以金刚石、硅、错为例，同主族从碳元素到错元素，原子核外电子层数增多，原子半径依次增

大，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次变长，键能依次减小，故金刚石、硅、错的熔

点和硬度依次下降。

9.A高硬度、高熔点是共价晶体的特性，共价晶体一般不能导电、导热，延展性差，故选A。

10.A在一定条件下液态二氧化碳可转化为与石英具有相似结构的晶体,故推测该晶体为共

价晶体，其硬度大、熔点高，具有共价键三维骨架结构，故A正确,B、C、D错误。

11.BSiCL是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子间作用力，化学键不断裂。SiN是共价

晶体,具有共价键三维骨架结构。根据C、Si的原子半径推知C-N键的键能比Si-N键的键

能大,故CM的熔点比SiM的高。

12.B共价晶体的熔点高，但一般不能导电，延展性差，故A不符合题意；无色晶体，熔点

3500℃,不导电，质硬,难溶于水和有机溶剂,符合共价晶体的性质特点,故B符合题意;无色

晶体,能溶于水,质硬而脆,熔点800°C,熔化时能导电,不属于共价晶体,故C不符合题意;熔

点-56.6℃,微溶于水,硬度小，固态或液态时不导电,符合分子晶体的性质，属于分子晶体,

故D不符合题意。

13.D一般,构成共价晶体的原子半径越小,键长越短,键能越大,对应共价晶体的熔点越高，

硬度越大。

14.D由表中数据可知,SiCl,的熔、沸点较低，属于分子晶体,A正确;单质B的熔、沸点很

高,所以单质B可能是共价晶体,B正确；由表中数据可知A1CL的沸点与熔点相差不大,所以

A1CL加热能升华,C正确;单质B的熔、沸点很高，可能是共价晶体,A1CL熔、沸点较低，属于

分子晶体,两者晶体类型不同,D错误。

能力提升练

1.B基态铝原子核外电子分布在Is、2s、2p>3s、3p能级上,电子排布式为ls22s22p63s23p',

价层电子排布式为3s'Bp',故A正确;氮气分子的结构式为N=N，氮原子的孤电子对数=

竽=1,三犍中含1个。键,氮原子的价层电子对数=1+1=2,氮原子的杂化方式为sp,故B错

误;氮氧化铝(A10N)属于共价晶体,水晶(SiOj属于共价晶体，化学键都是共价键,故C正确；

氮氧化铝(A1ON)属于共价晶体,氯化铝为共价化合物，但属于分子晶体,所以A10N的熔点比

A1CL的熔点高，故D正确。

2.D同素异形体的研究对象是单质,CO?是化合物,故A错误;二氧化碳的共价晶体和二氧化

碳的分子晶体属于不同物质，所以在一定条件下,CO?的共价晶体转化为C02的分子晶体是化

学变化,故B错误;二氧化碳的分子晶体和二氧化碳的共价晶体的构成粒子的空间结构不同，

所以其物理性质和化学性质不同,故C错误;利用知识迁移的方法分析,把二氧化硅结构中的

硅原子替换成碳原子,在二氧化碳的共价晶体中,每个C原子结合4个0原子，每个0原子跟

2个C原子相结合，故D正确。

3.A金刚石是共价晶体,原子间以共价键相结合,形成三维的空间网状结构,最小的环上有

6个碳原子,A正确;A1CL的熔、沸点较低，其晶体属于分子晶体,B错误;1个硅原子与周围4

个氧原子形成4个Si—0键，而1个氧原子能形成2个Si—0键，1molSiO/晶体中含有Si—0

键的物质的量为4mol,C错误;金刚石为碳元素形成的单质，高温下与Oz反应,D错误。

4.B1个金刚石晶胞中，含有碳原子的数目为8X：+6x；+4=8,将每个C原子换成一个由4

个碳原子组成的正四面体结构单元，则1个T-碳晶胞中含有的碳原子数目为8X4=32,故A

正确;T-碳中C—C键的最小夹角为60°,故B错误;T-碳中碳原子间以共价键结合成空间网

状结构,属于共价晶体,故C正确；1个T-碳晶胞中含碳原子的数目为32,则该晶体的密度为

3

12x32道3g.cm故D正确。

103

WAx(axlO)

5.D根据题图结构可知,每个碳原子周围有四个共价键,每个氮原子周围有三个共价键,碳

原子最外层有4个电子,形成四个共价键后成8电子稳定结构,氮原子最外层有5个电子,形

成三个共价键后也是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N,偏离C,氮化碳中碳元素显+4价,氮元素显-3价,B正确;根据晶体结构可知

每个碳原子与四个氮原子相连,每个氮原子和三个碳原子相连,C正确;氮化碳是共价晶体，

不存在分子,因此没有分子式,D错误。

6.D根据金刚石的晶体结构特点可知,最小环上碳原子数为6,每个碳原子与相连的4个碳

原子形成正四面体结构，因而任意两个C—C键的夹角为109。28'o

7.答案⑴sd4果(2)44sp3修

解析(DSiC晶体中,每个Si原子与4个C原子形成4个。键，故Si采取sp3杂化,每个

Si原子周围与其距离最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6xg+8xj=4,硅原子

位于晶胞内,SiC晶胞中硅原子数为4,1个晶胞的质量为段g,体积为个cm',因此晶体密度

bg•cm吗83,故故用。⑵立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6X：+8x