高中化学第3章　共价晶体（作业）

作业17共价晶体(分值：100分)(选择题1~13题，每小题6分，共78分)题组一共价晶体及其性质1.下列关于共价晶体的说法错误的是()A.共价晶体熔点高低取决于共价键的强弱B.共价晶体中所有原子之间以共价键结合成三维骨架结构C.共价晶体中的共价键没有方向性D.共价晶体中必有共价键，不存在分子间作用力2.下列我国科研成果所涉及材料中，是共价晶体的是()A.4.03米大口径碳化硅反射镜B.2022年冬奥会聚氨酯速滑服C.能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线D.“玉兔二号”钛合金筛网轮3.(2023·广州高二期末)根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是()A.熔点为10.31℃，液态不导电，水溶液导电B.无色晶体，熔点为3550℃，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，熔点为800℃，熔化时能导电D.熔点为-56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态不导电4.下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是()A.SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体B.两者中心原子采取的杂化方式不同C.SiO2和CO2都是非极性分子D.SiO2晶体的熔点比CO2晶体高题组二共价晶体的晶体结构5.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.是一种三维骨架结构的晶体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8D.晶体中最小环上的原子数目为66.磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是()A.磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体B.磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电C.磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键D.磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力7.如图所示是某共价晶体A的空间结构的一个单元，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式为()A.AB B.A5B4 C.AB2 D.A2B58.我国科学家预测并合成了新型碳材料：T⁃碳。可以看做金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代(如图所示，所有小球代表碳原子)。下列说法不正确的是()A.T⁃碳与金刚石互为同位素B.T⁃碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同C.T⁃碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同D.T⁃碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键9.(2024·大连高二期中)SiO2是合成“中国蓝”的重要原料之一。如图是SiO2晶胞中Si原子沿z轴方向在xy平面的投影图(即俯视投影图，O原子略去)，Si原子旁标注的数字是Si原子位于z轴的高度，SiA与SiB的距离是()A.12d B.2C.33d D.10.根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种β⁃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.该晶体中的碳、氮原子核外都满足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.该晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长短D.氮化碳的分子式为C3N411.(2023·丽江高二期末)利用反应CCl4+4NaC(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列有关说法错误的是()A.C(金刚石)属于共价晶体B.该反应利用了Na的强还原性C.NaCl和C(金刚石)的晶体类型不同D.每个金刚石晶胞中含有4个碳原子12.金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置()A.12，大立方体的12条棱的中点B.8，大立方体的8个顶角C.6，大立方体的6个面的中心D.14，大立方体的8个顶角和6个面的中心13.硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p⁃n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法正确的是()A.1molSi晶体中含有的Si—Si数目为4NAB.若在Si晶体中掺入P元素，可得n型半导体C.p⁃n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电D.光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能14.(12分)(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为；若晶胞的边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则金刚砂的密度表达式为。

(2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为。若该硅晶体的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为cm(用代数式表示即可)。

15.(10分)氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。(1)氮化硅晶体属于晶体。

(2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且N原子和N原子、Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：。

(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为。

(4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有个氮原子、个硼原子，立方氮化硼的密度是g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。

答案精析1.C2.A［碳化硅是由碳原子和硅原子形成的共价晶体，故A正确；聚氨酯是有机合成高分子材料，不是共价晶体，故B错误。］3.B［熔点低，固态或液态不导电，硬度小，一般为分子晶体的特征，A、D项不正确；能溶于水不是共价晶体的特征，C项不正确。］4.C［二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp，故B正确；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，故C错误；共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳晶体，故D正确。］5.C［单质硅是一种三维骨架结构的共价晶体，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。］6.C［由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，数目为18×8+6×12=4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A项错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C项正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D7.C［由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B，每个B原子形成2个A—B，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式是AB2。］8.A［T⁃碳是由C元素组成的单质，与金刚石互为同素异形体，A选项错误；T⁃碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，B选项正确；T⁃碳与金刚石中的碳原子均采取sp3杂化，C选项正确；T⁃碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体结构单元替代，属于共价晶体，两者熔化时均需破坏共价键，D选项正确。］9.B［根据题图可知，SiA与SiB的距离是面对角线长的一半，即22d，故B10.D［根据题图可知，每个碳原子形成4个共价键，每个氮原子形成3个共价键，碳原子最外层形成四个共价键后满足8电子稳定结构，氮原子最外层形成3个共价键后，也满足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原子，偏离C原子，所以氮化碳中碳元素显+4价，氮元素显-3价，B正确；由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误。］11.D［反应中Na元素的化合价由0价升高为+1价，Na在该反应中作还原剂，反应利用了钠的强还原性，故B正确；NaCl属于离子晶体，金刚石属于共价晶体，故C正确。］12.A［与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如图所示：］13.B［硅晶体中，1个硅原子与4个硅原子形成4个Si—Si，1个Si—Si为2个硅原子共用，平均1molSi晶体中含有的Si—Si数目为2NA，故A错误；若在Si晶体中掺入P元素，P最外层是5个电子，可形成多电子的n型半导体，故B正确；光伏电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，能量转化形式为光能→电能，故D错误。］14.(1)共价晶体124×40(a(2)4正四面体形34×解析(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×18+6×12=4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10-10cm，V=(a×10-10cm)3，ρ=mV=4×40((2)根据物质的晶胞结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×18+6×12+4=8，则1个晶胞的体积为28×8N