2024-2025学年新教材高中化学第3章晶体结构与性质分层作业15共价晶体课件新人教版选择性必修2

分层作业15共价晶体A级必备知识基础练123456789101112131415题组1.晶体类型的判断1.下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(

)A.共价晶体硬度通常比分子晶体大B.共价晶体的熔点较高C.有些分子晶体的水溶液能导电D.金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体D123456789101112131415解析

由于共价晶体中粒子间以共价键结合,而分子晶体中分子间以分子间作用力结合,故共价晶体比分子晶体的熔点高、硬度大;有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电,如H2SO4、HCl;干冰(固态CO2)是分子晶体,D错误。1234567891011121314152.下列晶体中,其中任何一个原子都被相邻四个原子包围,以共价键形成正四面体,并向空间伸展成共价键三维骨架结构的是(

)A.C60

B.冰

C.金刚石 D.水晶C解析

C60和冰都是分子晶体,A、B两项均不符合题意;金刚石和水晶都是共价晶体,在金刚石中,每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构,C项符合题意;在水晶中,每个硅原子与四个氧原子以共价键相连形成正四面体结构,但是每个氧原子只与两个硅原子直接相连,D项不符合题意。1234567891011121314153.氮化硅是一种新合成的超硬、耐磨、耐高温的材料。下列对氮化硅的叙述正确的是(

)A.氮化硅是分子晶体B.氮化硅是共价晶体C.氮化硅的分子式为Si3N4D.氮化硅的化学式为Si4N3B解析

从构成元素上看,氮化硅应该是共价化合物,共价化合物形成的晶体有两种可能——分子晶体和共价晶体,再由超硬、耐磨、耐高温等特点考虑,其应该属于共价晶体,不存在分子式。从两种元素的常见价态看,氮化硅的化学式应为Si3N4。1234567891011121314154.下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(

)①SiO2和SO3

②晶体硼和HCl

③CO2和SO2

④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A.①②③ B.④⑤⑥

C.③④⑥ D.①③⑤C解析

属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成,稀有气体为单原子分子,分子间不存在化学键。123456789101112131415题组2.晶体的结构与性质5.下列事实能说明刚玉(Al2O3)是共价晶体的是(

)①Al2O3是两性氧化物

②硬度很大③它的熔点为2045℃

④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石A.①②

B.②③

C.①④

D.③④B解析

Al2O3是两性氧化物,属于物质的分类,与晶体类型无关,①错误;硬度很大、熔点为2

045

℃,都是共价晶体的物理性质,②③正确;红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式,与晶体类型无关,④错误,故选B。1234567891011121314156.在金刚石的晶体结构中含有由共价键形成的碳原子环,其中最小的环上的碳原子数及每个碳原子上任意两个C—C键间的夹角分别是(

)A.6、120°

B.5、108°C.4、109°28' D.6、109°28'D解析

金刚石中最小的碳环含有6个碳原子,两个C—C键间的夹角是109°28'。1234567891011121314157.下列各组物质的熔点按由高到低的顺序排列,其中熔点高低均与键能大小有关的是(

)A.钠、干冰

B.金刚石、晶体硅C.碘化氢、溴化氢 D.二氧化硅、二氧化硫B解析

干冰为分子晶体,熔点较低,是因为分子间作用力弱,而不是因为键能小,A错误;晶体硅、金刚石都为共价晶体,原子半径C<Si,原子半径越小,共价键键能越大,则熔点越高,B正确;HI、HBr为同主族元素所形成的分子晶体,分子的相对分子质量越大,分子间作用力越大,晶体的熔点越高,故熔点:

HI>HBr,C错误;二氧化硫形成的是分子晶体,其熔点低是由于分子间作用力弱,不是由键能引起的,D错误。1234567891011121314158.科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物,该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似,晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是(

)A.该晶体是共价晶体B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2C.该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2D.该晶体中最小的环由12个原子构成C123456789101112131415解析

该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,形成一种无限伸展的空间网状结构,则该化合物晶体中不存在分子,属于共价晶体,

A项正确;晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合,每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合,所以碳、氧原子个数比为1∶2,B项正确;该晶体中每个碳原子形成4个C—O共价键,所以C原子数与C—O键数之比为1∶4,C项错误;该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成,D项正确。1234567891011121314159.一种新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高温热交换器。关于B4C的推断正确的是(

)A.B4C分子是由4个硼原子和1个碳原子构成的B.B4C是一种共价晶体C.B4C是一种分子晶体D.B4C晶体中存在离子键B解析

B4C由非金属元素组成,可用于制作切削工具和高温热交换器,说明熔点高,应为共价晶体,不存在单个分子,构成微粒为原子,碳、硼原子之间以共价键结合。12345678910111213141510.C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。(1)SiC的晶体结构与晶体硅相似,其中C原子的杂化方式为

,粒子间存在的作用力是

。SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是

。

sp3杂化共价键SiC>Si123456789101112131415(2)C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2的化学式相似,但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成上述π键,而Si、O原子间不能形成上述π键:

,Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道“肩并肩”重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键SiO2属于

晶体,CO2属于

晶体,所以熔点:CO2

(填“<”“=”或“>”)SiO2。

共价分子<123456789101112131415(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的构成粒子分别是

,熔化时克服的粒子间的作用力分别是

。

原子、原子、原子、分子共价键、共价键、共价键、分子间作用力解析

(1)晶体硅中1个硅原子周围与4个硅原子相连,呈正四面体结构,所以杂化方式是sp3杂化;SiC结构与晶体硅相似,粒子间存在的作用力为共价键;因为Si—C的键长小于Si—Si的键长,所以熔、沸点:碳化硅>晶体硅。(2)SiO2为共价晶体,CO2为分子晶体,所以熔点:SiO2>CO2。(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体,构成粒子为原子,熔化时破坏共价键;CO2为分子晶体,由分子构成,CO2分子间以分子间作用力结合。123456789101112131415B级关键能力提升练11.根据量子力学计算,氮化碳结构有五种,其中一种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,下列有关氮化碳的说法不正确的是(

)A.氮化碳属于共价晶体B.氮化碳的化学式为C3N4C.该晶体的熔点比金刚石的熔点低D.每个碳原子与4个氮原子相连,每个氮原子与3个碳原子相连C123456789101112131415解析

晶体硬度超过金刚石,同时具有网状结构,这些特点确定该物质为共价晶体,A项正确;晶体中每个C与4个N相连,而1个N被3个碳原子共用,则每个碳原子均摊的氮原子个数为

,则化学式为C3N4,B项正确;晶体均为共价晶体,rN<rC,C—N键长短,C—N键能大于C—C,该晶体的熔点高于金刚石,C项错误;由图可以看出,D项正确。12345678910111213141512.(2021·辽宁选考)我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是(

)A.11BN和10BN的性质无差异B.该晶体具有良好的导电性C.该晶胞中含有14个B原子、4个N原子D.N原子周围等距且最近的N原子数为12D123456789101112131415解析

11B和10B互为同位素,形成的化合物在化学性质上无差异,但其物理性质不同,A错误;该晶胞具有共价键三维骨架结构,BN为共价晶体,其中无可自由移动的电子,不具有导电性,B错误;由题图可知,N原子位于晶胞的内部,该晶胞含4个N原子,B原子位于晶胞的顶角和面心,故B原子的数量为8×+6×=4,C错误;由晶胞示意图可知,1个N原子与4个B原子成键,这4个B原子又分别与4个N原子成键,除去该N原子本身,每个B原子周围有3个N原子与该N原子等距离且最近,则N原子周围等距且最近的N原子数为12,D正确。12345678910111213141513.半导体材料砷化硼(BAs)的晶胞结构如图所示,可看作是金刚石晶胞内部的C原子被As原子代替、顶点和面心的C原子被B原子代替。下列说法不正确的是(

)A.基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3B.砷化硼(BAs)晶体属于分子晶体C.1molBAs晶体中含有4molB—As键D.与同一个B原子相连的As原子构成的空间结构为正四面体形B123456789101112131415解析

As原子核外电子排布式应为[Ar]3d104s24p3,故A正确;由题目信息可知砷化硼(BAs)的晶胞可看作金刚石晶胞内部C原子被As原子代替、顶点和面心的C原子被B原子代替,金刚石是共价晶体,故砷化硼(BAs)晶体也属于共价晶体,故B错误;看中间一个黑球As原子,与周围白球B有4个键,其他黑球As不共用这个化学键,故1

mol

BAs晶体中含有4

mol

B—As键,故C正确;砷化硼结构与金刚石相似,与同一个B原子相连的As原子构成的空间结构为正四面体形,故D正确。12345678910111213141514.共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体,因其具有高熔、沸点,硬度大,耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。(1)晶体硅是良好的半导体材料,被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示),晶体硅的1个晶胞中含

个Si原子,在晶体硅的空间网状结构中最小环为

元环,每个最小环独立含有

个Si原子,含1molSi原子的晶体硅中Si—Si键的数目为

。

862NA123456789101112131415(2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示),在金刚砂的空间网状结构中,碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题:①金刚砂、金刚石的熔点比较高的是

(用化学式表示)。

②在金刚砂的结构中,一个硅原子结合了

个碳原子,其中的键角是

。

③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,其中一个最小的环上独立含有

个C—Si键。

C4109°28'1123456789101112131415④金刚砂的晶胞结构如图丙所示,在SiC中,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为

;若金刚砂的密度为ρg·cm-3,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为

pm(用代数式表示即可)。

12123456789101112131415123456789101112131415(2)①共价晶体中,共价键键长越短,键能越大,熔、沸点越高,因此金刚砂、金刚石的熔点比较高的是C。②根据金刚砂的结构可知1个硅原子结合了4个碳原子,形成正四面体结构,其键角是109°28'。③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环,一个最小环里共有6个C—Si键,1个C—Si键被6个环共用,因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×

=1。123456789101112131415④以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象,每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12;1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子,若金刚砂的密度为ρ

g·cm-3,则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长123456789101112131415C级学科素养拔高练15.回答下列问题:(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似,是新型的非金属高温陶瓷材料,它们的硬度大、熔点高,化学性质稳定。①氮化硅的硬度

(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是

。

氮化硅和氮化碳均为共价晶体,氮化硅中N—Si键的键长比氮化碳中C—N键的键长长,键能小②已知氮化硅的晶体