2022人教版新教材高中化学选择性必修第二册第三章晶体结构与性质 课时分层练习题及章末综合测验

第三章晶体结构与性质

1.物质的聚集状态与晶体的常识...............................................1

2.分子晶体..................................................................9

3.共价晶体.................................................................17

4.金属键与金属晶体........................................................26

5.离子晶体过渡晶体与混合型晶体...........................................29

6.配合物与超分子..........................................................33

综合测评..................................................................38

1.物质的聚集状态与晶体的常识

［基础过关练］

1.下列关于聚集状态的叙述错误的是()

A.物质只有气、液、固三种聚集状态

B.气态是高度无序的体系存在状态

C.固态物质中的微粒结合较紧凑，相对运动较弱

D.液态物质微粒间的距离和作用力的强弱介于固、气两态之间，表现出明显的

流动性

A［物质的聚集状态，除了气、液、固三态外，还有其他聚集状态，如晶态、非

晶态以及介于晶态和非晶态之间的塑晶态、液晶态等，A项错误；物质处于气态时，

微粒间距离大，微粒运动速率快，体系处于高度无序状态，B项正确；固态物质中的

微粒相距很近，难以自由移动，但能够在一定位置上做不同程度的振动，C项正确；

对液态物质而言，微粒相距较近，微粒间作用力较强，微粒的运动明显活跃，介于固

态和气态之间，使之表现出明显的流动性，D项正确。］

2.如图是某固体的微观结构示意图，请认真观察两图，判断下列说法正确的是

()

III

A.两种物质在一定条件下都会自动形成有规则几何外形的晶体

B.I形成的固体物理性质有各向异性

c.n形成的固体一定有固定的熔、沸点

D.二者的X射线衍射图谱是相同的

B［观察结构图知，I中粒子呈周期有序排列，II中粒子排布不规则，故I为晶

体，n为非晶体。晶体具有各向异性，具有固定熔点，非晶体没有固定熔点，用x-

射线检验两者，图谱明显不同。］

3.下图为一块密度、厚度均匀的矩形样品，长为宽的两倍，若用多用电表沿两

对称轴测其电阻均为R,则这块样品一定是（）

C

A-...........：.....-B

D

A.金属B.半导体C.非晶体D.晶体

D［由于/8=2缪，而4?、⑦间的电阻却相等，说明样品横向（/③与纵向（切

的导电性不同，具有各向异性，而晶体的特征之一是各向异性，非晶体则不具有各向

异性，故该样品为晶体。］

4.如图是a、b两种不同物质的熔化曲线，下列说法正确的是（）

A.a没有固定的熔点B.a是非晶体

C.b是晶体D.b是非晶体

D［晶体有固定的熔点，由a的熔化曲线分析可知，中间有一段温度不变但一直

在吸收能量，该段所对应的温度就是晶体a的熔点；由b的熔化曲线可知，温度一直

升高，所以物质b没有固定的熔点，为非晶体。］

5.下列现象表现为晶体的自范性的是（）

A.NaCl溶于水

B.KMnO“受热分解

C.不规则的晶体能生长成规则的

D.碘升华

C［自范性是晶体性质特征，自范性是指晶体能自发地呈现规则的多面体外形，

故选Co］

6.不能够支持石墨是晶体这一事实的选项是（）

A.石墨和金刚石是同素异形体

B.石墨中的碳原子呈周期性有序排列

C.石墨的熔点为3625℃

D.在石墨的X射线衍射图谱上有明锐的谱线

A［原子在三维空间里呈周期性有序排列、有自范性、有固定的熔点、物理性质

上体现各向异性、X-射线衍射图谱上有分立的斑点或明锐的谱线等特征，都是晶体在

各个方面有别于非晶体的体现，故B、C、D能够支持石墨是晶体这一事实。而是否互

为同素异形体与是否为晶体这两者之间并无联系，如无定形碳也是金刚石、石墨的同

素异形体，却属于非晶体。］

7.最近发现，只含镁、镁和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。因这三种元

素都是常见的元素而引起广泛关注。该新型超导晶体的一个晶胞如图所示，则该晶体

的化学式为（）

•镁原子

o锦原子

•碳原子

A.Mg2CNi3B.MgC2Ni

C.MgCNi2D.MgCNi3

D［碳原子位于该晶胞的体心，所以该晶胞中含有1个碳原子；镁原子位于该晶

胞的顶角，则该晶胞中所含镁原子数=8义＜=1；锲原子位于该晶胞的面心，则该晶

O

胞中所含银原子数=6义；=3,则该晶胞中Mg、C、Ni的个数比是1：1：3,所以该

晶体的化学式为MgCNis，故选D。］

8.下列各项是晶体结构中具有代表性的最小重复单元（晶胞）的排列方式，图中:

o-x,・一Y,®-Zo其中对应的化学式不正确的是()

B［A项中X、Y的位置、数目完全等同，化学式为XY,正确；B项中X、Y的个

11Q

数比为1：(8X石)=1：1,化学式为XY,错误；C项中X的数目：4X-+1=-,Y的

ooZ

数目：4X：=),化学式为X3Y,正确；D项中X的数目：8X：=1,Y的数目：6x1=

oZoZ

3,Z位于体心，数目为1,化学式为XYsZ,正确。］

9.已知某晶体晶胞如图所示，则该晶体的化学式为()

A.XYZ

C.XY.Z

C［该晶体的晶胞是正方体形晶胞。该晶胞拥有的X原子数为8X：=1；Y原子

O

位于该晶胞内，共有4个，因此该晶胞中拥有的Y原子数为4；Z原子数只有1个，

位于晶胞的体心上，故该晶体的化学式为XY7。］

10.元素X的某价态离子X"中所有电子正好充满K、L、M三个能层，它与fT

形成的晶体的晶胞结构如图所示。

•表示X"

O表示N3-

(1)该晶体中阳离子与阴离子的个数之比为—

(2)X"'中的〃=0

(3)X元素的原子序数是o

(4)晶体中每个N8被个距离最近且相等的X"包围。

［解析］(1)X〃+位于晶胞的棱上，其数目为12义"=3,N-位于晶胞的顶角，其

数目为8X<=1,故该晶体中阳离子与阴离子的个数之比为3：1。(2)由晶体的化学

O

式X3N可知，〃=1。(3)因为X+中所有电子正好充满K、L、M三个能层，故X+的K、L、

M三个能层的电子数分别为2、8、18,所以X元素的原子序数是29。(4)用一位于晶胞

的顶角，故每个N>被6个距离最近且相等的X"+包围。

［答案］(1)3：1(2)1(3)29(4)6

［［拓展培优练］

11.如图所示为几种物质的晶胞结构示意图，下列说法正确的是()

XYZW

A.X的化学式为Mg,Bz

B.Y的化学式为LiQ

C.Z中A、B、C的个数比是3：9：4

D.W的化学式为Mn?Bi

B［X晶胞中Mg的个数=12X*+2X；=3,B的个数为6,Mg、B个数之比=3：6

=1：2,其化学式为MgBz，A项错误；Y晶胞中Li的个数为8,0的个数=8X：+6X：

=4,则Li、0个数之比=8：4=2：1,其化学式为Li?。，B项正确；Z晶胞中B的个

数=6X(+3X，=2,A的个数=6X4=；,C的个数为1,则A、B、C的个数之比=

1：2：1=1：4：2,C项错误；W晶胞中，Mn的个数=12X：+2><J+l+6x;=6,

乙O乙。

Bi的个数为6,所以Mn、Bi个数之比为6：6=1：1,其化学式为MnBi,D项错误。］

12.5表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()

甲冰乙晶体硅

丙干冰丁石墨烯

A.18g冰（图甲）中含0—H数目为2%

B.28g晶体硅（图乙）中含有Si—Si数目为2人

C.44g干冰（图丙）中含有私个晶胞结构单元

D.石墨烯（图丁）是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C—C键数目为1.5人

C[1个水分子中含有2个0—H,则18g冰（即ImolHQ）中含0—H数目为2如,

A正确；28g晶体硅中含有1mol硅原子，由题图乙可知，1个硅原子与其他硅原子

形成4个共价键，每个Si—Si被2个硅原子所共用，故晶体硅中每个硅原子形成的

共价键数目为gx4=2,则1mol晶体硅中含有Si—Si数目为2弧，B正确；1个晶胞

结构单元含有：X8+:X6=4个二氧化碳分子，44g干冰（即1molCOJ中晶胞结构

oZ

单元数小于如，C错误；石墨烯中每个碳原子与3个碳原子形成共价键，每个C-C

为2个碳原子所共用，所以每个碳原子实际拥有C—C数目为1.5个，则12g（即1mol）

石墨烯中含C—C数目为1.5%,D正确。]

13.氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成的，且均为如图所示的等距离交错排列。

已知氯化钠的密度是2.2g・cmT,阿伏加德罗常数为6.02XltTmoi，在氯化钠晶

体中两个距离最近的钠离子的距离最接近于（）

NaCl晶体的晶胞

A.3.OXI。-'加

B.3.5X1()TCM

C.4.0X10-8cm

D.5.0X10-8cm

C［从NaCl晶胞中分割出一个小立方体，如图所示，a表示其边长，d表示两个

相距最近的Na+间的距离。每个小立方体含Na+个数为：X4=3，含C「个数为：X4=

oZo

158.5g•mol-1X-1

万，则有夕=,=/x602*ino「=N2g•cm'，解得a-2.8义10'cm,又因为

d=/a,故NaCl晶体中两个距离最近的Na+间的距离d=y[ix2.8X10-8cm^4.0X10

14.（双选）已知某化合物的晶体是由如图所示的最小结构单元密置堆积而成，下

列关于该化合物的叙述错误的是（）

•—Ba•—0

A.1mol该化合物中含有2molY

B.1mol该化合物中含有3molCu

C.1mol该化合物中含有2molBa

D.该化合物的化学式是YBa2Cu30B

AD［由图可知，白球代表的Y原子位于长方体的八个顶角，大黑球代表的Ba

原子位于长方体的四条棱上，灰球代表的Cu原子位于长方体的内部，小黑球代表的

0原子有的位于长方体的内部、有的位于长方体的面上，运用均摊法可计算出Y原子

个数为8X：=1,Ba原子个数为8x）=2,Cu原子个数为3,。原子个数为10X〈+2

o4Z

=7,故该化合物的化学式为YBaQhO：。］

15.（1）元素铜的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是

(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，如图为其晶胞结构

示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为，该功能陶瓷的化学式为

(3)某晶体结构模型如图所示。该晶体的化学式是,在晶体中

1个Ti原子、1个Co原子周围距离最近的0原子数目分别为_____个、

___________________________________________________________个。

00

(4)有一种钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如图所示，顶角和面心的原子

是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式为(填字母)。

A.Tii4c13B.TiC

C.TiqD.TiC

［解析］⑴晶胞中灰球代表的粒子数为4个，白球代表的粒子数为6X：+8X!

Zo

=4个，所以化学式为CuCl。

(2)每个氮化硼晶胞中含有白球表示的原子个数为8X：+1=2,灰球表示的原子

O

个数为1+4X；=2,所以每个晶胞中含有N原子和B原子各2个；N的电负性大于B,

所以该陶瓷的化学式为BN。

(3)晶胞中含有0：6X<=3个，含Co：8X：=1个，含Ti：1个，故化学式为

Zo

CoTi03oTi原子位于晶胞的中心，其周围距离最近的0原子位于6个面的中心，所以

周围距离最近的0原子数目为6个;C。原子位于晶胞的顶点，0原子位于晶胞的面心,

所以Co原子周围距离最近的0原子数目为12个。

(4)由题意知该物质是气态团簇分子，故题目中图示应是该物质的一个完整的分

子，由14个Ti原子和13个C原子构成。选项A正确。

［答案］(DCuCl(2)2BN(3)CoTi03612(4)A

2.分子晶体

［基础过关练］

1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是()

A.分子内均存在共价键

B.分子间一定存在范德华力

C.分子间一定存在氢键

D.其结构一定为分子密堆积

B［稀有气体元素组成的分子晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子

间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，A错误；分子间作用力包括范

德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较

强的N、0、F原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，B正确，C错误；只存在

范德华力的分子晶体才采取分子密堆积的方式，D错误。］

2.HF分子晶体、Nlh分子晶体与冰的结构极为相似，在HF分子晶体中，与F原

子距离最近的HF分子有（）

A.3个B.4个C.5个D.12个

B［根据HF分子晶体与冰结构相似可知，每个HF分子周围有4个HF分子与之

最近，构成四面体，故B项正确。］

3.下列物质在变化过程中，只需克服分子间作用力的是（）

A.HC1溶于水B.干冰升华

C.电解水D.氯化镂受热分解

B［HC1溶于水，会电离产生父、Cl-,有H—C1共价键的断裂，A不符合题意;

干冰是分子晶体，升华时克服CO2分子之间的分子间作用力，变为气态CO”B符合题

意；电解水的过程中，40分子中的H—0共价键断裂，形成单个的原子，然后原子间

重新结合，形成H—H键、0—0键，有化学键的断裂和形成，C不符合题意；氯化铉

是离子化合物，氯化镂受热分解生成NH,、HC1,有离子键、共价键的断裂和共价键的

形成，D不符合题意。］

4.分子晶体具有的本质特征是（）

A.晶体硬度小

B.熔融时不导电

C.晶体内微粒间以分子间作用力相结合

D.熔点一般比共价晶体低

C［分子晶体的熔、沸点较低，硬度较小，导致这些性质特征的本质原因是其构

成微粒间的相互作用一一分子间作用力，它相对于化学键来说是极其微弱的，C项符

合题意。］

5.（双选）下列关于分子晶体的说法正确的是（）

A.对于组成结构相似的分子晶体，一定是相对分子质量越大，熔、沸点越高

B.在分子晶体中可能不存在共价键

C.冰和固态Bn都是分子晶体

D.稀有气体不能形成分子晶体

BC［分子晶体的熔、沸点与相对分子质量、氢键有关，A错误；在分子晶体中

不一定存在共价键，如稀有气体分子中不存在共价键，B正确；冰和固态Bn均为分

子晶体，C正确；稀有气体的构成微粒是单原子分子，可形成分子晶体，D错误。］

6.已知氯化硼的熔点为10.7℃,沸点为12.5℃；在氯化硼分子中，Cl—B—C1

的键角为120°；氯化硼可以发生水解反应，水解产物之一是氯化氢。下列对氯化硼

的叙述，正确的是（）

A.氯化硼是共价晶体

B.熔化时，氯化硼能导电

C.氯化硼分子是一种极性分子

D.氯化硼水解反应式：BC13+3H2O^^H:!BO3+3HC1

D［BCk的熔、沸点较低，则BCL分子间以范德华力相结合，故其应为分子晶体,

分子晶体熔化时不导电，A、B错误；Cl—B—C1的键角为120°,则可确定BCk为平

面三角形结构，分子中正、负电中心重合，为非极性分子，C错误；由题给信息结合

原子守恒可推知氯化硼水解的另一产物为硼酸，D正确。］

7.如果分子间作用力只是范德华力，则该分子晶体将采取密堆积，原因是分子

晶体中（）

A.范德华力无方向性和饱和性

B.占据晶格结点的微粒是原子

C.化学键是共价键

D.三者都是

A［分子晶体中分子间以范德华力结合在一起，由于范德华力没有方向性和饱和

性，所以分子在堆积成晶体时将采取分子密堆积，A项正确。］

8.AB型物质形成的晶体多种多样，下列图示的几种结构中最有可能是分子晶体

的是（）

①②③④⑤⑥

A.①②③④B.②③⑤⑥

C.②③D.①④⑤⑥

C［①、④、⑤、⑥构成的晶体为一维、二维或三维空间结构，且在空间中粒子

通过化学键连接，故它们不可能是分子晶体；而②、③都不能再以化学键与其他原子

结合，故可能为分子晶体。］

9.（2021•浙江嘉兴高三月考）下列说法正确的是（）

A.干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也

相同

B.CO?和CSz的每个原子的最外层都具有8电子稳定结构

C.HQ、H?S、H2Se由于分子间作用力依次增大，所以熔、沸点依次升高

D.某晶体固态时不导电，水溶液能导电，该晶体不可能是分子晶体

B［干冰为分子晶体，含有极性共价键，石英为共价晶体，含有极性共价键，熔

化时干冰破坏的是分子间作用力，石英破坏的是共价键，A错误；C0?的结构式为

0=C=0,CS2的结构式为S=C=S,0和S属于同主族元素，原子最外层都具有8

电子稳定结构，B正确；H20分子间存在氢键，H2s和H2Se分子间不存在氢键，因此

H20的熔、沸点最高，H2s和H2Se随着相对分子质量增大，熔、沸点升高，因此熔、

沸点由高到低的顺序是H20>H2Se>H?S,C错误；该晶体可能是分子晶体，如AlCh固态

时不导电，水溶液能导电，但AlCh属于分子晶体，D错误。］

10.（双选）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是（）

A.甲烷晶胞中的球只代表1个C原子

B.晶体中1个CH,分子周围有12个紧邻的CH,分子

C.甲烷晶体熔化时需克服共价键

D.1个CH1晶胞中含有4个出分子

BD［题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A

错误；由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶角的甲烷分子距离最近且相等的

甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶角

上的甲烷分子为8个晶胞共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为

3X8x1=12,B正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C错误；甲烷

晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为8X：+6XJ=4,D正确。］

oZ

［［拓展培优练］

11.近年来，科学家合成一系列具有独特化学特性的氢铝化合物（A1HJ”已知,

最简单的氢铝化合物AbHe的球棍模型如图所示，它的熔点为150°C,燃烧热值极高。

下列说法错误的是（）

A.ALI在固态时所形成的晶体是分子晶体

B.A1N在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水

C.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料

D.氢铝化合物中可能存在组成为A1JL+2的一系列物质（〃为正整数）

D［分子晶体的熔点较低，通过题中信息AIM的熔点为150°C,结合A1出的球

棍模型可推出AhHf,为分子晶体，A正确；根据题中信息AUL的燃烧热值极高，判断

Al2H6能燃烧，Al2H$的组成元素只有Al、H两种，故在空气中燃烧的产物为氧化铝和

水，B正确；氢铝化合物组成元素为A1和H两种，而氢气是很好的燃料，但氢气的

储存和运输极不方便，将其转化成氢铝化合物后，就可以解决这一难题，同时氢铝化

合物的燃烧热值极高，因此可以作为未来的储氢材料和火箭燃料，C正确；根据化合

物中各元素正、负化合价的代数和为0,在A1凡中中,有（+3）XA+（-1）X（2A+

2）=0,则有3A=2〃+2,故A=2,进而推出化学式为Al2H6,所以ALIk+2不是氢铝

化合物的通式，D错误。］

12.有四组由同一族元素形成的不同物质，在101kPa时测定它们的沸点（℃）

数据如表所示：

分组物质及沸点

第一组A-268.8B-249.5C-185.8D-151.7

第二组F,-187.0Cl2-33.6Br258.7I2184.0

第三组HF19.4HC1-84.0HBr-67.0HI-35.3

第四组H，0100.0H2S-60.2H2Se-42.0HJe-1.8

下列各项判断正确的是（）

A.第四组物质中HQ的沸点最高，是因为HQ分子中化学键的键能最大

B.第三组与第四组相比较，稳定性：HBr>H?Se

C.第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF>HCl>HBr>HI

D.第一组物质是分子晶体，分子晶体中都含有共价键

B［由表中数据可知，表中所有物质的沸点均较低，应都是分子晶体。第四组物

质中HQ的沸点最高，是因为HQ分子之间可以形成氢键，A不正确；Se和Br同为第

四周期元素，Br的非金属性较强，故稳定性：HBr>&Se,B正确；第三组物质溶于水

后，HF水溶液的酸性最弱，C不正确；第一组物质是分子晶体，其结构粒子为分子，

但是，分子中不一定含有共价键，如稀有气体分子中无共价键，D不正确。］

13.（双选）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如

图所示。下列有关说法正确的是（）

A.冰晶胞内水分子间以共价键结合

B.每个冰晶胞平均含有8个水分子

C.水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是。键的一种

D.已知冰中氢键的作用力为18.5kJ•mol,而常见的冰的熔化热为336J・g

t,这说明冰变成水，氢键部分被破坏（假设熔化热全部用于破坏氢键）

BD［冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每

个冰晶胞平均占有的分子个数为4+：X8+6xJ=8,B项正确；水分子间的氢键具有

方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的作用力为18.5kJ-mol

-'-1mol冰中含有2mol氢键，而常见的冰的熔化热为336J•g-1,也可写为6.05

kJ-mor1,说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D

项正确。］

14.Q、R、X、Y、Z均为前20号元素，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数

相等，R与Q同族，Y和Z的简单离子与Ar原子的电子层结构相同，且Y的原子序数

小于Z。

（DQ的最高价氧化物在固态时属于晶体，俗名为。

（2）R的简单氢化物分子的空问结构是,属于（填“极性”

或“非极性”）分子。

(3)X的简单氢化物的空间结构是；它的另一氢化物X?H,是一种火箭

燃料的成分，其电子式是o

(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是和

Q与Y形成的分子的电子式是属于

(填“极性”或“非极性”)分子。

［解析］根据第(3)问中X的氢化物X?乩是一种火箭燃料的成分，可知X为N元

素，Q的低价氧化物与弗的电子总数相同，因此Q为C元素，R与Q同族，因此R为

Si元素。根据第⑷问中C元素和Y、Z能形成共价化合物，则Y和Z为非金属元素,

又由于Y和Z的简单离子与Ar原子的电子层结构相同，且Y的原子序数小于Z,因

此Y和Z分别为S和C1元素。

(DQ为C元素，其最高价氧化物为CO?，CO?在固态时为分子晶体，固态二氧化

碳的俗名为干冰。

(2)R为Si元素，其简单氢化物为SiH”分子的空间结构是正四面体形，属于非

极性分子。

(3)N的简单氢化物为NH3,空间结构为三角锥形，NM的结构式为

H—N—N—H

II,其电子式为H:N:N:H

IIH

HH

(4)C分别和S、C1形成的共价化合物为CS2、CCL，CS?和CO?结构相似，都是直

线形非极性分子，CS2的结构式为s=c=s,因此其电子式为s::C：：S。

［答案］(1)分子干冰(2)正四面体形非极性

N:N:H

(3)三角锥形

HH

(4)CS2CC1,:C::S非极性

15.(1)如图为干冰的晶体结构示意图。

o

通过观察分析，每个C02分子周围紧邻等距离的C02分子有个，有

种取向不同的CO2分子。将C02分子视作质点，设晶胞边长为apm,则紧邻

的两个CO,分子的距离为pmo

（2）在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是,还有,由于该

主要作用力与共价键一样具有性，故1个水分子周围只有个紧邻的

水分子，这些水分子位于的顶角。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利

用率（填“较高”或“较低”），故冰的密度比水的密度要（填

“大”或“小”）。

［解析］（1）观察并分析干冰和冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列

为面心立方堆积，顶角为一种取向，三对平行面分别为三种不同取向。离顶角的CO?

分子最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即乎apm。每个CO?分子

周围紧邻且等距离的CO2分子共有12个。（2）在冰晶体中，水分子间的主要作用力是

氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子

的空间利用率较低，分子间的间距较大，结构中有许多空隙，造成冰的密度小于水的

密度。

［答案］⑴124*a（2）氢键范德华力方向4四面体较低小

16.（素养题）据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似Ce。的物质NMO

已知:①N«）分子中每个氮原子均以N—N结合三个N原子而形成8电子稳定结构;

②N—N键的键能为167kJ-mol，

请回答下列问题：

（1）心分子组成的晶体为晶体，其熔、沸点比N2（填“高”或

“低”），原因是O

（2）1molN60分解成明时（填“吸收”或“放出”）的热量是

kj（已知N三N键的键能为942kJ-mor'）,表明稳定性N60（填

“>”“<”或“=”）用。

（3）由⑵列举g的用途（举一种）：o

［解析］⑴降、M形成的晶体均为分子晶体，因"（心）>"@）,故际晶体中分

子的范德华力比N?晶体大，g晶体的熔、沸点比用晶体高。

（2）因心中每个氮原子形成三个N—N,每个N—N被2个N原子共用，故1mol

厢中存在N—N键：1molX60X3x1=90mol。发生的反应为心=30弗，故△〃=

乙

90molX167kJ•moF'-SOmolX942kJ•mor'=-13230kJ<0,为放热反应，表

明稳定性：N2>N60O

（3）由于反应放出大量的热，同时生成大量气体，因此心可用作高能炸药。

［答案］（1）分子高%。、M均形成分子晶体，且心的相对分子质量大，分子

间作用力大，故熔、沸点高（2）放出13230<（3）必可作高能炸药（其他合理

答案也可）

3.共价晶体

［基础过关练］

1.最近科学家在实验室里成功地将C02在高压下转化为类似SiOz的共价晶体。

下列关于该COz晶体的叙述中，不正确的是（）

A.该晶体中C、0原子个数比为1：2

B.该晶体中C—0—C的键角为180°

C.该晶体的熔、沸点高，硬度大

D.该晶体中C、0原子最外层都满足8电子结构

B［若为共价晶体，则不再是直线形分子，而是转化为与石英（SiOj相似的三维

骨架结构。］

2.下列事实能说明刚玉（AbOj是共价晶体的是（）

①AU）3是两性氧化物②硬度很大③它的熔点为2045c④几乎不溶于水

⑤自然界中的刚玉有红定石和蓝定石

A.①②③B.②③④C.④⑤D.②⑤

B［①指的是Al。的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明A1。是共

价晶体。］

3.（双选）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A1C13SiCl4单质B

熔点/℃190-702300

沸点/℃182.757.62500

注:A1CL的熔点在的02X10'Pa条件下测定。

A.SiCL是共价晶体

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

AD［由表中数据可知，SiCL的熔、沸点较低，属于分子晶体，故A错误；单质

B的熔、沸点很高，所以单质B可能是共价晶体，故B正确；A1CL,的沸点比熔点低,

所以A1CL加热能升华，故C正确；单质B的熔、沸点很高，所以单质B可能是共价

晶体，而A1CL熔、沸点较低，所以A1CL属于分子晶体，两者晶体类型不同，故D

错误。］

4.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°C,熔化时能导电

D.熔点一56.6°C,微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电

B［A项中延展性好，不是共价晶体的特征，因为共价晶体中原子与原子之间以

共价键结合，而共价键有一定的方向性，使共价晶体质硬而脆，A项不符合，B项符

合共价晶体的特征；C项不符合共价晶体的特征；D项符合分子晶体的特征。所以应

该选择B项。］

5.干冰和二氧化硅晶体同是第IVA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点却

差别很大。其原因是（）

A.二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量

B.C—0键能比Si—0键能小

C.干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体

D.干冰易升华，二氧化硅不能

C［干冰和Si02所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用

力；SiO?为共价晶体，熔化时破坏共价键，所以二氧化硅熔点很高。］

6.已知”为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（）

A.60gSi。?晶体中含有2A;；个Si—0

B.12g金刚石中含有的C—C数目为4麻

C.18g冰中含有的氢键数目为4瓜

D.1molCO?晶体中C=0数目为24

60

D［60g二氧化硅的物质的量为而----mol,而1mol二氧化硅中含有

bl）g,mol

4mol硅氧键，故应含4.M个硅氧键，A错误；12g（即1mol）金刚石中含有1molC

原子，在金刚石晶体中，每个C原子与4个C原子相连，每个C—C为2个C原子所

共用，C—C数目为2山，B错误；18g冰的物质的量为1mol,1个水分子形成4个氢

键，每个氢键为2个水分子所共用，故18g冰含有的氢键数目为2如，C错误；1个

C02分子中含有2个C=0,故1molCO?晶体中含有C=0的数目为2%,D正确。］

7.下列说法不正确的是（）

A.晶体熔点由低到高:CF4<CCl4<CBr4<CI4

B.熔、沸点由高到低：金刚石>碳化硅〉晶体硅

C.沸点由高到低:HI>HBr>HCl>HF

D.硼镁超导物质的晶体结构单元如图所示，则这种超导材料的化学式为MgB2

C［组成和结构相似的分子晶体的熔点与相对分子质量成正比，故熔点：

CFXCClXCBrXCI,,A正确；共价晶体的熔、沸点高低与共价键的强弱成正比，原子

半径越小，共价键越强，熔、沸点越高，熔、沸点由高到低：金刚石〉碳化硅>晶体硅,

B正确；HF分子间能够形成氢键，在4种氢化物中沸点最高，C错误；由题图知，晶

胞结构中硼原子数为6,镁原子数为12X*+2XT=3,则超导材料的化学式为MgB”

D正确。］

8.我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁

室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结

合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是（）

A.碳、氮原子构成平面结构的晶体

B.碳氮键比金刚石中的碳碳键更短

C.氮原子电子数比碳原子电子数多

D.碳、氮的单质的化学性质均不活泼

B［由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种共价晶体，共

价晶体是一种三维骨架结构而不是平面结构，所以A选项是错误的。由于氮原子的半

径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以

该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的。而原子的电子数

和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。］

9.（双选）氮化碳部分结构如图所示，其中B一氮化碳硬度超过金刚石晶体，成

为超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是（）

A.氮化碳属于分子晶体

B.氮化碳中C为一4价，N为+3价

C.氮化碳的化学式为CM

D.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连

AB［由题给信息，氮化碳是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，故A

错误；氮元素的电负性大于碳元素，所以在氮化碳中氮元素显一3价，碳元素显+4

价，故B错误；晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元，正方形顶角的原子

有;被占有，边上的原子有:被占有，可得晶体的化学式为C：N,故C正确；根据题图

可知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D正确。］

［［拓展培优练］

10.下列说法正确的有()

①共价晶体中共价键越强，熔点越高；②干冰是CO?分子通过氢键和范德华力有

规则排列成的分子晶体；③正四面体结构的分子，键角都是109°28',其晶体类型

可能是共价晶体或分子晶体；④分子晶体中都含有化学键；⑤含4.8g碳原子的金刚

石晶体中共价键的物质的量为0.8mol

A.①②③B.①⑤

C.③④⑤D.①②⑤

B［①共价晶体熔化的过程中破坏的是原子间的共价键，故共价晶体中共价键越

强，熔点越高；②干冰是CO?分子之间通过范德华力结合形成的，没有氢键；③白磷

(P)为正四面体结构的分子晶体，但键角是60°；④稀有气体属于分子晶体，但不含

化学键；⑤根据金刚石的结构可知，在金刚石晶体中每个碳原子以4个共

价键与其他4个碳原子结合形成三维骨架结构，根据“均摊法”可知每个碳原子分得

的共价键数目为2,含4.8g(0.4mol)碳原子的金刚石晶体中共价键的物质的量为

0.8mol,故①⑤正确。］

11.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

C［由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，数目为：X8+6X；=4,B

oZ

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，D项错误。］

12.A1。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A1原子

D.氮化铝晶体中A1的配位数为2

B［根据氮化铝晶体的性质，可知它属于共价晶体，故A错误；氮化铝晶体属于

共价晶体，硬度很高，能用于制造切割金属的刀具，故B正确；根据晶胞结构可知，

一个氮化铝晶胞中含有的A1原子的数目为8X：+1=2,故C错误；观察晶胞结构，

O

可得氮化铝晶体中A1的配位数为4,故D错误。］

13.(2021-辽宁沈阳东北育才学校高三质检)碳及其化合物广泛存在于自然界

中。回答下列问题：

(1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是

(2)CS?分子中含有(填“。键”“n键”或“。键和n键”)，C原

子的杂化轨道类型是o

(3)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：

石墨烯晶体金刚石晶体

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接个六元环，每个六元环占有

个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接

__________个六元环。

［解析］(1)共价键是原子间通过共用电子对形成的相互作用，碳原子有4个价

层电子，且半径较小，难以失去或得到电子，故碳在形成化合物时，其键型以共价键

为主。

(2)C&分子的结构式为S=C=S,含有。键和n键，CS2分子中C原子形成2

A—2v9

个。键，孤电子对数为-2—=0,则C原子采取sp杂化。

(3)①根据石墨烯晶体结构图可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占

有的C原子数为6X；=2；②在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个碳原子形成

4个碳碳单键，最小的环为六元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4X3

=12个六元环。

［答案］(DC原子有4个价层电子且半径较小，难以通过得失电子达到稳定结

构

(2)o键和n键sp

⑶①32②12

14.C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。

(l)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为,粒子

间存在的作用力是o

SiC和晶体Si的熔沸点高低顺序是o

(2)C、Si为同一主族的元素，CO?和SiOz的化学式相似，但结构和性质有很大的

不同。CO?中C与。原子间形成。键和n键，SiO?中Si与0原子间不形成上述n

键。从原子半径大小的角度分析，为何C、0原子间能形成上述n键，而Si、0原子

间不能形成上述口键：SiOz属于晶体，CO?属

于晶体，所以熔点CO?SiO?(填”或

(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、C0?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

［解析］(1)晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连，呈正四面体结构，所

以杂化方式是sp3,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)SiOz为共价晶体，CO?为分子晶体，所以熔点SiOzACO?。

(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；CO?为分子晶体，由分子构成，CO,分子间以分子间作用力结合。

［答案］