高中化学第三章 晶体结构与性质第二节 分子晶体与共价晶体学案

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3.2.2 共价晶体-同步学习必备知识
共价晶体



【典型例题】
1．下列有关原子晶体的叙述错误的是
A．原子晶体中，只存在共价键 B．原子晶体具有空间网状结构
C．原子晶体中不存在独立的分子 D．原子晶体熔化时不破坏共价键
2．下列事实能说明刚玉()是共价晶体的是
①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．③④

(1)共价晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”，没有小分子存在，共价晶体的化学式不表示实际组成，只表示组成原子的个数比。
(2)由原子组成的晶体不一定是共价晶体。如稀有气体组成的晶体属于分子晶体。
(3)共价晶体中一定存在共价键，但晶体中有共价键却不一定都是共价晶体，还可以是分子晶体或离子晶体。
(4)晶体的熔沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔沸点越高。
(5)若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越大，故晶体的熔点就越高。例如，比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：
原子半径：CC-Si>Si-Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
(6)若把金刚石中的碳原子换成硅原子，便可得到晶体硅的结构，跟金刚石不同的是，硅晶体中Si—Si键的键长大于金刚石晶体中C—C键的键长。
(7)碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，每个碳原子结合4个硅原子，同时每个硅原子结合4个碳原子，所以在整个晶体中硅与碳的原子个数比是1∶1，碳化硅的化学式是SiC.碳化硅晶体中的Si—C键的键长小于硅晶体中Si—Si键的键长，大于金刚石晶体中C—C键的键长。
(8)SiO2晶体结构相当于将金刚石中的C原子全都改换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间增添一个O原子，在晶体中只存在Si—O键，不存在Si—Si键和O—O键。

3．下表给出了几种物质的熔点和沸点：




单质B
熔点/℃
801
710
-68
2300
沸点/℃
1465
1418
57
2500
下列说法中，错误的是
A．是分子晶体 B．单质B可能是共价晶体
C．时，呈气态 D．水溶液不能导电
4．下列说法正确的是
A．HF和Br2分子中均含有s－pσ键
B．沸点：H2O C．硬度：晶体硅>碳化硅>金刚石
D．酸性：CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH
5．下列物质性质和解释不正确的是
A．HF、HCl、HBr的热稳定性依次减弱是因为非金属性逐渐减弱
B．HCl、HBr 、HI的沸点逐渐增大是因为其相对分子质量逐渐增大
C．NH3在水中的溶解度大于PH3是因为NH3的相对分子质量比PH3小
D．金刚石的熔点高于晶体硅是因为C- C键长比Si- Si键长短

【典型例题】
6．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
7．二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

A．硅原子的物质的量比氧原子的物质的量比硅氧键=1：2：4
B．CO2和SiO2是等电子体，晶体类型相同
C．晶体中Si原子杂化方式为sp3，O原子杂化方式为sp
D．晶体中最小环上的原子数为6

共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较
(1)晶体类型不同：共价晶体>分子晶体
理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。
(2)晶体类型相同
①共价晶体
一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石>碳化硅>晶体硅。
②分子晶体
a.若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF>HI；NH3>PH3；H2O>H2Te。
b.组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2>Br2>Cl2>F2；SnH4>GeH4>SiH4>CH4。
c.组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO>N2。
d.同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷>异戊烷>新戊烷。

8．下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是

A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于原子晶体
B．金刚石晶胞中含有6个碳原子
C．晶体中所含共价键数目为(是阿伏加德罗常数的值)
D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力
9．美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是
A．该共价晶体中含有极性键
B．该共价晶体易汽化，可用作制冷材料
C．该共价晶体有很高的熔沸点
D．该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料
10．以NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是

A．18 g冰(图1)中含氢键数目为4NA
B．28 g晶体硅(图2)中含有Si－Si键数目为4NA
C．88 g干冰(图3)中含有0.5NA个晶胞结构单元
D．12 g石墨烯中含C－C键数目为3NA

11．下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是
A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连
B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
12．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是
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－56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
13．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
14．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是

A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2
B．石墨烯中含碳碳双键
C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化
D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子
15．根据量子力学计算，氮化碳有五种结构，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。下列有关该氮化碳的说法不正确的是

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．氮化碳中碳元素显价，氮元素显价
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
16．下列说法错误的是

A．SiC和Si的结构相似，都属于共价晶体，熔点
B．B与Si的单质性质差异很大
C．和的价电子数相同
D．如图所示银的晶胞中含有4个银原子
17．下列有关晶体的叙述中正确的是
A．在晶体中，最小的环是由6个硅原子组成的六元环
B．在124g白磷(P4))晶体中，含P-P共价键个数为4NA
C．28g晶体硅中含有Si-Si的个数为4NA
D．12g金刚石中含C原子与C-C个数之比为
18．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是

A．氮化铝属于分子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
19．“天问一号”采用了我国自主研制的高性能碳化硅材料。碳化硅也叫金刚砂，硬度大，具有耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性等性能，结构如图，下列叙述不正确的是

A．碳化硅中只含有极性键 B．碳化硅的熔点比金刚石低
C．碳化硅中含键 D．碳化硅为原子晶体

20．C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)晶体SiC的结构与晶体硅的相似，其中碳原子的杂化方式为__，微粒间存在的作用力是__。SiC晶体和Si晶体的熔、沸点高低顺序是__。
(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π键。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键：__，SiO2属于__晶体，CO2属于__晶体，所以熔点CO2___SiO2(填“>”“<”或“=”)。
(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO2四种晶体的组成微粒分别是___，熔化时克服的微粒间作用力分别是___。