2025年下学期高二化学共价晶体结构与性质试题

2025年下学期高二化学共价晶体结构与性质试题一、选择题（每题3分，共45分）下列物质属于共价晶体的是（）A.SO₃B.晶体硼C.H₂OD.CH₄答案：B解析：共价晶体的粒子是原子，通过共价键形成空间网状结构。SO₃、H₂O、CH₄均为分子晶体，粒子间通过分子间作用力结合；晶体硼由硼原子通过共价键构成，属于共价晶体。下列关于共价晶体的说法错误的是（）A.“梦天实验舱”散热组件使用的氮化铝陶瓷属于共价晶体B.晶体硅熔化时需破坏Si-Si共价键C.金刚石的硬度大于碳化硅是因为C-C键长比C-Si键长短D.干冰与二氧化硅的晶体类型相同答案：D解析：干冰（CO₂）是分子晶体，二氧化硅（SiO₂）是共价晶体，二者晶体类型不同；氮化铝陶瓷耐高温、硬度大，属于共价晶体；晶体硅熔化时需断裂共价键；键长越短键能越大，硬度越大，C-C键长＜C-Si键长，故金刚石硬度大于碳化硅。金刚石和石墨晶体中，每个最小碳环包含的碳原子数分别为（）A.6、6B.6、5C.5、6D.4、6答案：A解析：金刚石中每个最小碳环为六元环，含6个碳原子；石墨中每个最小碳环同样为六元环，含6个碳原子，但石墨中每个碳原子被3个环共用，而金刚石中每个碳原子被12个环共用。二氧化硅晶体中，硅原子与氧原子的个数比及硅原子的杂化方式为（）A.1:2，sp³B.1:4，sp²C.1:2，sp²D.1:4，sp³答案：A解析：SiO₂晶体中，每个Si原子与4个O原子形成共价键，每个O原子与2个Si原子相连，故Si、O原子个数比为1:2；Si原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp³。下列关于共价晶体CO₂（高压下形成）的说法正确的是（）A.具有分子密堆积结构B.硬度小，易气化C.每个C原子与4个O原子相连D.与分子晶体CO₂互为同分异构体答案：C解析：高压下形成的共价晶体CO₂具有类似SiO₂的空间网状结构，每个C原子与4个O原子通过共价键结合，硬度大、熔沸点高；同分异构体针对分子而言，共价晶体CO₂中无分子，二者不互为同分异构体。设Nₐ为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A.1molSiO₂晶体中含Si-O键数目为2NₐB.12g金刚石中含C-C键数目为4NₐC.1mol晶体硅中含Si-Si键数目为2NₐD.60gSiO₂中含分子数目为Nₐ答案：C解析：SiO₂晶体中每个Si原子形成4个Si-O键，1molSiO₂含4molSi-O键；金刚石中每个C原子形成4个C-C键，每个键被2个C原子共用，12g（1mol）金刚石含C-C键数目为2Nₐ；晶体硅结构与金刚石相似，1mol晶体硅含Si-Si键数目为2Nₐ；SiO₂为共价晶体，不存在分子。氮化硼（BN）有六方相和立方相两种晶体，下列说法错误的是（）A.六方相BN层内原子通过共价键结合，层间通过分子间作用力结合B.立方相BN硬度大，可用作耐磨材料C.六方相BN与石墨晶体结构相似，能导电D.两种晶体均属于共价晶体答案：D解析：六方相BN与石墨结构相似，层内共价键，层间分子间作用力，属于混合型晶体，不导电；立方相BN具有空间网状结构，属于共价晶体，硬度大；二者晶体类型不同。下列物质的熔点由高到低排列正确的是（）A.金刚石＞碳化硅＞晶体硅＞干冰B.NaF＞NaCl＞NaBr＞NaIC.金刚石＞石墨＞晶体硅＞SiO₂D.H₂O＞H₂S＞H₂Se＞H₂Te答案：A解析：共价晶体熔点取决于键能，键长越短键能越大：C-C＜C-Si＜Si-Si，故熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅；干冰为分子晶体，熔点最低。B项为离子晶体，熔点随晶格能降低而降低；石墨熔点高于金刚石；D项分子晶体中H₂O因氢键熔点最高，其他随相对分子质量增大而升高。硅与碳同主族，下列关于晶体硅与金刚石的比较错误的是（）A.晶体类型相同B.硬度：金刚石＞晶体硅C.熔点：晶体硅＞金刚石D.均为sp³杂化答案：C解析：晶体硅与金刚石均为共价晶体，原子均采取sp³杂化；C原子半径小于Si原子，C-C键长＜Si-Si键长，故金刚石的键能更大，硬度和熔点更高。下列关于共价晶体的说法正确的是（）A.共价晶体中只存在共价键，不存在分子间作用力B.共价晶体的化学式可直接表示其分子组成C.共价晶体熔化时破坏分子间作用力D.所有非金属单质均为共价晶体答案：A解析：共价晶体中原子通过共价键形成空间网状结构，不存在分子，故无分子间作用力，化学式仅表示原子个数比；熔化时需破坏共价键；非金属单质中如O₂、P₄等为分子晶体，石墨为混合型晶体。氮化铝（AlON）是一种高强度透明材料，属于共价晶体，下列叙述错误的是（）A.AlON中Al的化合价为+3B.AlON与SiO₂晶体结构相似C.AlON中含有离子键D.电解熔融AlON可制备Al答案：C解析：AlON属于共价晶体，只含共价键；Al为+3价，N为-3价，O为-2价（电荷守恒）；结构与SiO₂相似；共价晶体熔融时不导电，无法通过电解制备Al。碳化硅（SiC）晶胞结构与金刚石相似，下列说法正确的是（）A.SiC晶胞中含4个Si原子和4个C原子B.1molSiC中含Si-C键数目为2NₐC.SiC的熔点低于金刚石D.Si原子与C原子的配位数均为4答案：D解析：SiC晶胞中Si原子位于顶点和面心，C原子位于体内，含Si原子数目为8×1/8+6×1/2=4，C原子数目为4，化学式为SiC；每个Si原子与4个C原子相连，每个C原子与4个Si原子相连，1molSiC含4molSi-C键；Si-C键长介于C-C和Si-Si之间，故SiC熔点低于金刚石但高于晶体硅。下列关于T-碳的说法错误的是（）A.T-碳可看作金刚石中碳原子被正四面体结构单元取代B.T-碳属于共价晶体C.T-碳晶胞中含32个碳原子D.T-碳中碳碳键角均为109°28′答案：D解析：T-碳是金刚石的衍生结构，属于共价晶体；每个正四面体结构单元含4个碳原子，晶胞中含8个正四面体，共32个碳原子；正四面体结构单元内键角为109°28′，但单元之间的键角可能不同。下列性质不能用共价晶体结构解释的是（）A.金刚石的硬度大B.二氧化硅的熔点高C.晶体硅的导电性差D.干冰易升华答案：D解析：共价晶体硬度大、熔点高是因为共价键键能大；晶体硅为半导体，导电性差与共价键的键能和能带结构有关；干冰为分子晶体，升华破坏分子间作用力，与共价晶体结构无关。石墨烯是单层石墨，下列关于石墨烯与金刚石的比较正确的是（）A.二者碳原子杂化方式相同B.石墨烯中每个碳原子被3个六元环共用C.金刚石中最小碳环为六元环，石墨烯中为五元环D.二者均能导电答案：B解析：石墨烯中碳原子为sp²杂化，金刚石中为sp³杂化；石墨烯中每个碳原子被3个六元环共用，金刚石中每个碳原子被12个六元环共用；二者最小碳环均为六元环；石墨烯能导电，金刚石不能。二、非选择题（共55分）（10分）碳元素可形成多种晶体，回答下列问题：（1）金刚石晶体中，碳原子采取______杂化，最小碳环上有______个碳原子，每个碳原子与______个相邻碳原子相连。（2）石墨晶体中，层内碳原子通过______键结合，层间通过______结合，属于______晶体。（3）C₆₀属于______晶体，与金刚石互为______。（4）比较金刚石、石墨、C₆₀的熔点：＞＞______。答案：（1）sp³；6；4（2）共价键；分子间作用力；混合型（3）分子；同素异形体（4）石墨；金刚石；C₆₀解析：（1）金刚石中碳原子形成4个σ键，杂化方式为sp³；最小碳环为六元环，每个碳原子与4个碳原子相连。（2）石墨层内共价键，层间分子间作用力，兼具共价晶体和分子晶体的性质，为混合型晶体。（3）C₆₀由分子构成，为分子晶体；与金刚石均由碳元素组成，互为同素异形体。（4）石墨熔点（约3652℃）高于金刚石（约3550℃），C₆₀为分子晶体熔点最低。（12分）二氧化硅是重要的共价晶体，其结构与性质密切相关。（1）SiO₂晶体中，每个Si原子与______个O原子相连，构成______（填空间构型）；最小环上有______个原子。（2）石英玻璃的主要成分为SiO₂，它______（填“有”或“无”）固定熔点，原因是______。（3）用石英砂与焦炭反应可制备粗硅，化学方程式为______，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。（4）SiO₂与CO₂的化学性质差异较大，例如SiO₂能与NaOH溶液反应，而CO₂能与水反应，从结构角度解释原因：______。答案：（1）4；正四面体；12（2）无；石英玻璃为非晶体，非晶体没有固定熔点（3）SiO₂+2C(\xlongequal{高温})Si+2CO↑；1:2（4）SiO₂为共价晶体，CO₂为分子晶体，晶体类型不同导致性质差异解析：（1）SiO₂中Si原子与4个O原子形成正四面体结构，最小环由6个Si原子和6个O原子构成，共12个原子。（2）石英玻璃为SiO₂的非晶态，非晶体没有固定熔点。（3）反应中SiO₂中Si元素化合价降低（+4→0），为氧化剂，C元素化合价升高（0→+2），为还原剂，物质的量之比为1:2。（4）晶体类型决定化学性质，共价晶体SiO₂难溶于水，分子晶体CO₂易与水反应。（14分）氮化硼（BN）是新型无机非金属材料，回答下列问题：（1）立方相BN的晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为Nₐ。①晶胞中B原子的配位数为______，N原子的配位数为______。②晶体的密度ρ=g·cm⁻³（用含a、Nₐ的代数式表示）。③立方相BN的熔点（填“高于”或“低于”）六方相BN，原因是______。（2）六方相BN与石墨结构相似，层内B原子与N原子通过共价键结合，B原子的杂化方式为______，层间作用力为______。答案：（1）①4；4②(\frac{4×25}{Nₐ×(a×10^{-10})^3})③高于；立方相BN为共价晶体，六方相BN为混合型晶体，共价晶体熔化需破坏共价键，熔点更高（2）sp²；分子间作用力解析：（1）①立方相BN与金刚石结构相似，每个B原子与4个N原子相连，配位数为4；每个N原子与4个B原子相连，配位数为4。②晶胞中B原子数目为4，N原子数目为4，晶胞质量为(\frac{4×(11+14)}{Nₐ})g，体积为(a×10⁻¹⁰cm)³，密度ρ=(\frac{4×25}{Nₐ×(a×10^{-10})^3})g·cm⁻³。③立方相BN为共价晶体，六方相BN为混合型晶体，共价晶体熔点更高。（2）六方相BN层内B原子形成3个σ键，杂化方式为sp²，层间为分子间作用力。（9分）A、B、C、D四种晶体的性质如下表：晶体熔点/℃硬度导电性水溶性A355010不导电不溶B14107.5不导电不溶C-56.2小液态导电易溶D801较大熔融导电易溶（1）晶体A为______（填晶体类型），可能是______（填化学式）。（2）晶体B的化学式可能是______，其熔化时需破坏的作用力是______。（3）晶体C为______（填晶体类型），液态导电的原因是______。（4）晶体D为______（填晶体类型），其电子式为______。答案：（1）共价晶体；金刚石（或SiO₂等）（2）Si；共价键（3）分子晶体；液态时电离出自由移动的离子（4）离子晶体；[Na⁺][:Cl:]⁻解析：（1）A熔点高、硬度大、不导电，为共价晶体，如金刚石、SiO₂等。（2）B熔点较高、硬度较大、不导电，为共价晶体，可能为晶体硅，熔化破坏共价键。（3）C熔点低、硬度小、液态导电，为分子晶体（如HCl），液态时电离出离子。（4）D熔点较高、熔融导电，为离子晶体（如NaCl），电子式为[Na⁺][:Cl:]⁻。（10分）磷化硼（BP）是超硬耐磨涂层材料，其晶胞结构如图所示。（1）BP属于______晶体，晶体中B原子与P原子通过______键结合。（2）晶胞中B原子位于顶点和面心，P原子位于______，每个晶胞中含B原子______个，P原子______个。（3）若晶胞参数为bpm，则BP晶体的密度为______g·cm