第16課共價晶體

第16課共價晶體1．通過金剛石、二氧化硅等模型認(rèn)識共價晶體的結(jié)構(gòu)特點及物理性質(zhì)。2．能根據(jù)共價晶體的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測其性質(zhì)。3．學(xué)會共價晶體的判斷一、共價晶體1.共價晶體定義：所有原子都以共價鍵相互結(jié)合形成共價三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體叫共價晶體。2.共價晶體的結(jié)構(gòu)特點說明：①空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”，不存在單個的分子，因此，共價晶體的化學(xué)式不表示其實際組成，只表示其組成的原子個數(shù)比。②共價晶體熔化時被破壞的作用力是共價鍵。③共價晶體中只有共價鍵，但含有共價鍵的晶體不一定是共價晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價鍵。二、常見的共價晶體物質(zhì)種類實例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)等某些非金屬氧化物二氧化硅(SiO2)等極少數(shù)金屬氧化物剛玉(ɑAl2O3)三、共價晶體的物理性質(zhì)1.共價晶體的物理性質(zhì)①熔點很高：共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點。結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。②硬度很大：共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)決定了共價晶體的硬度，如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。③一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。④難溶于一般的溶劑。2.共價晶體熔、沸點的比較①規(guī)律：一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。②原因：原子半徑越小，則化學(xué)鍵的鍵長越短，化學(xué)鍵就越強，鍵就越牢固，破壞化學(xué)鍵需要的能量就越多，鍵能越大，故晶體的熔點就越高。③實例：在金剛石、碳化硅、晶體硅中，原子半徑C<Si，則鍵長CC<CSi<SiSi，故鍵能CC>CSi>SiSi，故熔點金剛石>碳化硅>晶體硅?！舅伎寂c討論p82】參考答案(1)由于金剛石、晶體硅和儲的組成相似，原子半徑C<Si<Ge，鍵長CC<SiSi<GeGe，鍵能CC>SiSi>GeGe，所以三者的熔點和硬度依次下降。(2)此說法不對?！熬哂泄矁r鍵并不是判定共價晶體的唯一條件，有些分子晶體的分子內(nèi)部也有共價鍵，如冰和干冰晶體都是分子晶體，但H20和C02中存在共價鍵，對共價晶體的認(rèn)識除了要求“具有共價鍵”外，還要求形成晶體的粒子是原子。四、常見的共價晶體的結(jié)構(gòu)1.金剛石①成鍵特征：每個碳原子都采取sp3雜化，每個碳原子與相鄰的4個碳原子形成4個共價鍵，鍵長相等，鍵角為109°28’，每個碳原子的配位數(shù)為4。②結(jié)構(gòu)單元：每個碳原子均與相鄰的4個碳原子構(gòu)成正四面體，向空間無限延伸得到立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，在1個正四面體中含有1+4×1/4=2個碳原子；最小碳環(huán)由6個C組成且六個碳原子不在同一平面內(nèi)；金剛石晶體中每個C原子形成4個C—C鍵，而每個鍵為2個C原子所共有，故碳原子的個數(shù)與C—C鍵數(shù)比為1∶2。因此12g（1mol）金剛石中含有2mol（2NA個）C—C鍵。③晶胞：①8個頂點，6個面心上各有1個碳原子；②把晶胞分割分8個小立方體，則每個小立方體的互為對角位置的4個頂點各有1個碳原子，4個互不相鄰的小立方體的體心各有1個碳原子。則每個金剛石晶胞中有8個碳原子。2.二氧化硅二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。(1)二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)①1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，每個O原子和2個Si原子相結(jié)合，在晶體中，Si原子和O原子個數(shù)比為1:2,因此二氧化硅的化學(xué)式為SiO2,但SiO2晶體中不存在SiO2分子。②1molSiO2中含4molSi—O鍵③最小環(huán)是由6個Si原子和6個O原子組成。④每個Si原子被12個12元環(huán)共用，每個O原子被6個12元環(huán)共用。⑤每個Si—O鍵被6個12元環(huán)共用。(2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。五、共價晶體的判斷1.依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類和微粒間的作用力判斷：構(gòu)成共價晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵。2.依據(jù)晶體的熔點判斷：共價晶體的熔點高，常在1000℃以上。3.依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷：共價晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。4.依據(jù)晶體的硬度和機械性能判斷：共價晶體硬度大。5.依據(jù)物質(zhì)的分類判斷：常見的單質(zhì)類共價晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價晶體有碳化硅、二氧化硅等。6.根據(jù)溶解性判斷：共價晶體一般不溶于任何溶劑。?問題一共價晶體的結(jié)構(gòu)【典例1】下面關(guān)于晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（）A．1molSiO2晶體中SiO鍵為2molB．二氧化硅晶體的分子式是SiO2C．晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子【答案】C【解析】A．每個Si原子形成四個共價鍵，則1molSiO2晶體中含4molSiO鍵，故A錯誤；B．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個硅原子周圍連有四個氧原子，每個氧原子周圍連有2個硅原子，則Si、O原子個數(shù)比為1：2，不存在分子，故B錯誤；C．在晶體中硅原子周圍有4對共用電子對，氧原子有2對共用電子對，而氧原子最外層就是6個電子，這樣兩種原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，故C正確；D．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶體中最小環(huán)上含有6個硅原子和6個氧原子，故D錯誤。故選：C?！窘忸}必備】①空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”，不存在單個的分子，因此，共價晶體的化學(xué)式不表示其實際組成，只表示其組成的原子個數(shù)比。②共價晶體熔化時被破壞的作用力是共價鍵。③共價晶體中只有共價鍵，但含有共價鍵的晶體不一定是共價晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價鍵?！咀兪?1】科學(xué)家成功地制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)。下列對該晶體敘述錯誤的是()A．晶體的熔、沸點高，硬度大B．該物質(zhì)的化學(xué)式為CO2C．晶體中C原子數(shù)與C—O化學(xué)鍵數(shù)之比為1∶6D．晶體的空間最小環(huán)由12個原子構(gòu)成【答案】C【解析】A項，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)，所以是共價晶體，熔沸點高、硬度大，故A正確；B項，晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合，每個氧原子和2個碳原子以共價單鍵相結(jié)合，所以碳氧原子個數(shù)比為1∶2，則其化學(xué)式為CO2，故B正確；C項，該晶體中，每個碳原子含有4個C—O共價鍵，所以C原子與C—O化學(xué)鍵數(shù)目之比為1∶4，故C錯誤；D項，該晶體的空間最小環(huán)是由6個碳原子和6個氧原子構(gòu)成的12元環(huán)，故D正確。【變式12】下列說法中正確的是()A．金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個碳原子構(gòu)成B．共價晶體中除極性鍵外不存在其它類型的化學(xué)鍵C．SiO2晶體中存在SiO2分子D．金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在高溫下也不會和O2反應(yīng)【答案】A【解析】A選項，金剛石晶體的最小碳原子環(huán)有6個碳原子構(gòu)成，正確；B選項，共價晶體中既可能含有極性鍵，也可能含有非極性鍵（如金剛石晶體），錯誤；C選項，共價晶體有原子通過共價鍵構(gòu)成，不存在分子，錯誤；D選項，金剛石含有碳元素，能與氧氣反應(yīng)，錯誤。故選A。?問題二共價晶體的性質(zhì)【典例2】下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，下列敘述正確的是（）共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211莫氏硬度109.59.576.56①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高③構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越大，共價鍵的鍵能越大A．①② B．③④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】①共價晶體的熔點與共價鍵鍵能大小有關(guān)，跟原子種類多少無關(guān)，①錯誤；②共價晶體的熔點與共價鍵鍵能大小有關(guān)，鍵能大小與原子半徑關(guān)系是半徑越小，鍵能越大，表中原子半徑C<Si，熔點金剛石>碳化硅>硅，②正確；③從表中數(shù)據(jù)可看出原子半徑C<Si，硬度金剛石>碳化硅>硅，③正確；④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，共價鍵的鍵能越大，④錯誤；綜上分析可得正確組合為②③；答案選C?！窘忸}必備】共價晶體的性質(zhì)①熔點很高。②硬度很大：共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)決定了共價晶體的硬度，如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。③一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。④難溶于一般的溶劑?！咀兪?1】下列關(guān)于物質(zhì)熔點或沸點的比較中，不正確的是A．沸點：Cl2＜Br2＜I2B．熔點：金剛石＞碳化硅＞硅晶體C．沸點：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2ClD．沸點：鄰羥基苯甲醛＞對羥基苯甲醛【答案】D【解析】A．Cl2、Br2、I2的相對分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力依次增大，所以沸點：Cl2＜Br2＜I2，A正確；B．共價鍵的鍵長CC＜CSi＜SiSi，則鍵能CC＞CSi＞SiSi，所以熔點：金剛石＞碳化硅＞硅晶體，B正確；C．CH3Cl、CH3CH2Cl、CH3CH2CH2Cl的相對分子質(zhì)量依次增大，分子間的作用力依次增大，所以沸點：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2Cl，C正確；D．鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)的氫鍵，使其沸點降低，對羥基苯甲醛能形成分子間的氫鍵，使其沸點升高，所以沸點：鄰羥基苯甲醛＜對羥基苯甲醛，D不正確；故選D?！咀兪?2】據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是()A．熔點2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強B．無色晶體，熔點3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C．無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導(dǎo)電D．熔點56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導(dǎo)電【答案】B【解析】A項中導(dǎo)電性好，不是共價晶體的特征，因為共價晶體中原子與原子之間以共價鍵結(jié)合，而共價鍵有一定的方向性，使共價晶體的質(zhì)硬而脆，A項不正確，B項符合共價晶體的特征，C項應(yīng)該是離子晶體，D項不符合共價晶體的特征。?問題三共價晶體的判斷【典例3】單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)：金剛石晶體硅晶體硼熔點/K355014152573沸點/K482726282823摩氏硬度107.09.5晶體硼的晶體類型屬于________，理由是______________________________________?！敬鸢浮抗矁r晶體晶體硼熔、沸點和硬度介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石、晶體硅都是共價晶體。（或熔沸點都很高，硬度大。）【解析】晶體硼熔、沸點和硬度介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石、晶體硅都是共價晶體，因此晶體硼也是共價晶體?！窘忸}必備】共價晶體的判斷1.依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒種類和微粒間的作用力判斷：構(gòu)成共價晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價鍵。2.依據(jù)晶體的熔點判斷：共價晶體的熔點高，常在1000℃以上。3.依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷：共價晶體多數(shù)為非導(dǎo)體，但晶體Si、晶體Ge為半導(dǎo)體。4.依據(jù)晶體的硬度和機械性能判斷：共價晶體硬度大。5.依據(jù)物質(zhì)的分類判斷：常見的單質(zhì)類共價晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價晶體有碳化硅、二氧化硅等。6.根據(jù)溶解性判斷：共價晶體一般不溶于任何溶劑。【變式31】根據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)判斷為共價晶體的是A．微溶于水，硬度小，熔點，固體或液體不導(dǎo)電B．熔點，電的良導(dǎo)體，加壓可變形C．熔點，不導(dǎo)電，不溶于水和有機溶劑，硬度大D．熔點，易溶于水，熔化時導(dǎo)電【答案】C【解析】A．共價晶體的硬度很大，熔點很高，描述與共價晶體不符，故A不選；B．共價晶體大多不導(dǎo)電，硬度強度很大，不易加壓變形，描述與共價晶體不符，故B不選；C．共價晶體的熔點很高，硬度很大，大多不導(dǎo)電，不易溶于水和有機溶劑，描述與共價晶體性質(zhì)相符，故C選；D．共價晶體難溶于水，且熔化時不能導(dǎo)電，描述與共價晶體不符，故D不選；故選：C。【變式32】已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。關(guān)于C3N4晶體的說法錯誤的是A．該晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，都是原子間以非極性共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)B．該晶體的熔點比金剛石高C．該晶體中每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子D．該晶體屬于共價晶體，其化學(xué)鍵比金剛石中的CC鍵更牢固【答案】A【解析】A．C3N4晶體中每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子，只含極性共價鍵，不含非極性共價鍵，A錯誤；B．C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，則C3N4晶體為共價晶體，其化學(xué)鍵更牢固，則該晶體的熔點比金剛石高，B正確；C．碳原子最外層4個電子，氮原子最外層5個電子，則C3N4晶體中每個碳原子連接4個氮原子，每個氮原子連接3個碳原子，C正確；D．C3N4晶體為共價晶體，其化學(xué)鍵比金剛石更牢固，D正確；故選A。1．下列說法正確的是A．熔點：金剛石＞晶體硅＞碳化硅B．熔點：鄰羥基苯甲醛＞對羥基苯甲醛C．電負(fù)性：Na＜P＜ClD．熔沸點：HF＜HCl＜HBr＜HI【答案】C【解析】A．三者都為原子晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔點越高，因此熔點：金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故A錯誤；B．由于對羥基苯甲醛含有分子間氫鍵，鄰羥基苯甲醛含有分子內(nèi)氫鍵，分子間氫鍵使得熔點升高，因此熔點：對羥基苯甲醛＞鄰羥基苯甲醛，故B錯誤；C．同周期從左到右電負(fù)性逐漸增大，因此電負(fù)性：Na＜P＜Cl，故C正確；D．HF含有分子間氫鍵，分子間氫鍵使得熔點升高，因此熔沸點：HCl＜HF，HCl、HBr、HI三者，結(jié)構(gòu)和組成相似，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點越高，故D錯誤；答案選C。2．Al2O3在一定條件下可轉(zhuǎn)化為硬度、熔點都很高的氮化鋁晶體，氮化鋁的晶胞如圖所示。下列說法正確的是A．氮化鋁屬于分子晶體B．氮化鋁可用于制造切割金屬的刀具C．1個氮化鋁晶胞中含有9個Al原子D．氮化鋁晶體中Al的配位數(shù)為2【答案】B【解析】A．硬度高、熔點高一般不會是分子晶體，描述錯誤，A不符題意；B．硬度高、熔點高正好適合在高溫環(huán)境下切割金屬的道具材料，描述正確，B符合題意；C．根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，頂點和體心有Al原子，故晶胞含有Al原子個數(shù)為，描述錯誤，C不符題意；D．由晶胞體心的Al原子周圍的N原子個數(shù)可知，Al原子的配位數(shù)應(yīng)是4，描述錯誤，D不符題意；綜上，本題選B。3．碳有多種同素異形體，其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法不正確的是A．在石墨烯晶體中，每個正六元環(huán)擁有的共價鍵和碳原子數(shù)之比為3：2B．石墨烯中含碳碳雙鍵C．金剛石晶體中，碳原子采用雜化D．金剛石晶體中最小的碳環(huán)上有6個碳原子【答案】B【解析】A．在石墨烯晶體中，最小的環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子連接3個CC化學(xué)鍵，每個六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6=2個，個數(shù)比為3:2，A正確；B．石墨烯晶體中，單層上的碳原子除形成單鍵外，還形成大鍵，不存在碳碳雙鍵，B錯誤；C．金剛石晶體中，每個碳原子形成4個鍵，采用雜化，C正確；D．由金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型可知，最小的環(huán)為6元環(huán)，D正確；答案選B。4．下列關(guān)于共價晶體、分子晶體的敘述中，不正確的是A．在晶體中，1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵B．混合晶體石墨的熔點高于金剛石C．的相對分子質(zhì)量大于，所以的沸點高于D．金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上最多4個碳原子共面【答案】C【解析】A．在晶體中，1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵，A項正確；B．石墨中的碳碳鍵的鍵長小于金剛石中的碳碳鍵的鍵長，且石墨融化時不僅要克服共價鍵，還要破壞分子間作用力，故熔點大于金剛石，B項正確；C．雖然的相對分子質(zhì)量大于，但是由于分子之間可以形成氫鍵，所以的沸點高于，C項錯誤；D．金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上有6個碳原子，最多4個碳原子共面，D項正確；答案選C。5．如圖是金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型，下列關(guān)于金剛石的說法正確的是A．金剛石晶體中碳碳鍵之間的夾角為120°B．金剛石晶胞中六元環(huán)中的碳原子在同一平面內(nèi)C．每個碳原子與其他4個碳原子相連形成正四面體結(jié)構(gòu)D．金剛石晶體中碳原子與碳碳鍵數(shù)目之比為1:4【答案】C【解析】A．金剛石晶體中每個碳和周圍四個碳原子形成共價鍵，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳碳鍵之間的夾角為109°28，A錯誤；B．金剛石晶胞中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個環(huán)中有4個碳原子在同一平面內(nèi)，B錯誤；C．每個碳原子與其他4個碳原子相連，形成正四面體結(jié)構(gòu)，C正確；D．金剛石晶體中每個碳原子和周圍4個碳形成碳碳鍵，碳與碳碳鍵數(shù)目之比為1:(4)=1:2，D錯誤；故答案選C。6．下圖所示的幾種碳單質(zhì)，關(guān)于它們的說法錯誤的是A．四種碳單質(zhì)互為同素異形體，其中石墨和碳納米管均可導(dǎo)電B．金剛石晶體中每個原子被6個六元環(huán)所共用C．石墨晶體中含有的六元環(huán)的數(shù)目為D．晶體中每個分子周圍與它最近且等距的分子有12個【答案】B【解析】A．四種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，且結(jié)構(gòu)不同，屬于同素異形體，且石墨和碳納米管均可導(dǎo)電，故A正確；B．由晶體結(jié)構(gòu)可知金剛石晶體任意兩條相鄰的CC鍵參加2個六元環(huán)的形成，每個C原子可形成4條CC鍵，則每個C原子被12個六元環(huán)共用，故B錯誤；C．由石墨晶體結(jié)構(gòu)可知，每個C原子與3個C原子形成CC鍵，則每個環(huán)中含2個C原子，石墨晶體中含有的六元環(huán)的數(shù)目為，故C正確；D．晶胞為立方最密堆積，每個分子周圍與它最近且等距的分子有12個，故D正確；故選：B。7．碳化硅(SiC)晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，俗稱金剛砂。下列說法正確的是A．SiC晶體中硅、碳元素的質(zhì)量比為1∶1B．SiC晶體的熔點較高C．SiC晶體的硬度較小D．SiC屬于分子晶體【答案】B【解析】A．SiC晶體中硅、碳元素的質(zhì)量比為28∶12=7∶3，A項錯誤；B．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價晶體，熔點較高，B項正確；C．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價晶體，硬度較大，C項錯誤；D．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價晶體，D項錯誤；答案選B。8．C60、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型如下圖所示(石墨僅表示出其中一層結(jié)構(gòu))(1)C60、金剛石和石墨三者的關(guān)系互為。A．同分異構(gòu)體

B．同素異形體

C．同系物

D．同位素(2)固態(tài)時，C60屬于晶體。(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)是個。(4)BN晶體有多種結(jié)構(gòu)，其中立方氮化硼具有金剛石型結(jié)構(gòu)(如圖)。①該晶體的最小環(huán)中含有個B原子；N原子的配位數(shù)為。②已知立方氮化硼晶體內(nèi)存在配位鍵，則其晶體中配位鍵與普通共價鍵數(shù)目之比為。原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，圖中a處B的原子坐標(biāo)參數(shù)為(0，0，0)，則距離該B原子最近的N原子坐標(biāo)參數(shù)為。【答案】(1)B(2)分子(3)2(4)①34②1∶3(，，)【解析】(1)同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體，C60、金剛石和石墨是碳元素的不同單質(zhì)，屬于同素異形體，答案選B；(2)C60構(gòu)成微粒是分子，一個分子中含有60個碳原子，所以屬于分子晶體；(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個碳原子被三個正六邊形共用，所以平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)=6×=2；(4)①該晶體的最小環(huán)中含有3個B原子，3個N原子，N原子周圍距離最近的B原子有4個，N原子的配位數(shù)為4個；②立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度大，屬于原子晶體，硼原子的價電子數(shù)為3，形成4個共價鍵，有1個配位鍵，3個普通共價鍵，配位鍵與普通共價鍵數(shù)目之比為1∶3；a處B的原子坐標(biāo)參數(shù)為(0，0，0)，距離該B原子最近的N原子連線處于晶胞對角線上，且二者距離為體對角線的，則該N原子到各坐標(biāo)平面距離均等于晶胞棱長的，距離該B原子最近的N原子坐標(biāo)參數(shù)為(，，)。1．如圖所示晶體的硬度比金剛石大，且原子間以單鍵結(jié)合，則有關(guān)該晶體的判斷正確的是A．該晶體為片層結(jié)構(gòu)B．該晶體化學(xué)式可表示為Y3X4C．X的配位數(shù)是4D．X、Y元素分別位于周期表第ⅢA、ⅣA族【答案】B【解析】A．該晶體硬度大，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而不是片層結(jié)構(gòu)，A錯誤；B．在晶體中每個X周圍有3個Y原子；每個Y原子周圍有4個X原子，則Y、X原子個數(shù)比是3：4，故該晶體化學(xué)式可表示為Y3X4，B正確；C．在晶體中與X連接的Y原子個數(shù)是3個，所以X的配位數(shù)是3，C錯誤；D．X形成3對共用電子對，則說明X最外層有5個電子，達(dá)到最外層8個電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需3個電子，所以X為第VA元素；Y形成4對共用電子對，說明Y原子最外層有4個電子，達(dá)到最外層8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需4個電子，則Y位于元素周期表第IVA族，D錯誤；故合理選項是B。2．下列有關(guān)晶體的敘述中正確的是A．在晶體中，最小的環(huán)是由6個硅原子組成的六元環(huán)B．在124g白磷(P4))晶體中，含PP共價鍵個數(shù)為4NAC．28g晶體硅中含有SiSi的個數(shù)為4NAD．12g金剛石中含C原子與CC個數(shù)之比為【答案】D【解析】A．在SiO2晶體中，最小的單元環(huán)是由6個硅原子和6個氧原子所組成的12元環(huán)，A不正確；B．白磷分子中有6個共價鍵，124g白磷(P4)的物質(zhì)的量為1mol，因此，在124g白磷(P4)晶體中，含P—P共價鍵個數(shù)為6NA，B不正確；C．硅晶體中，每個硅原子與周圍4個硅原子形成4個共價鍵，每個共價鍵被2個硅原子共用，所以28g硅晶體中含有2NA個SiSi鍵，C不正確；D．12g金剛石的物質(zhì)的量為1mol，其中每個碳原子形成共價鍵，兩個碳原子之間只能形成一個共價鍵，故其中含1molC原子和2molC—C鍵，因此，C原子與C—C鍵之比為1:2，D正確；故選D。3．金剛砂與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，硬度為9.5，熔點為2700℃，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A．該晶體屬于共價晶體，熔點比金剛石高B．C位于Si構(gòu)成的正四面體空隙中C．C—Si的鍵長為apm，則晶胞邊長為2apmD．金剛砂中C原子周圍等距且最近的C原子數(shù)為6【答案】B【解析】A．金剛砂與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，SiC屬于共價晶體，CSi鍵長長于CC鍵，故熔點比金剛石低，故A錯誤；B．距離C原子最近且等距離的Si原子個數(shù)是4，且四個Si原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，所以C位于Si構(gòu)成的四面體空隙中，故B正確；C．CSi鍵的長度為晶胞體對角線長度的，設(shè)晶胞棱長為x，則，所以x=，故C錯誤；D．以SiC晶胞頂角上的碳原子為研究對象，每個C原子周圍最近且等距的C原子位于面心，由于頂點碳原子為8個晶胞共有，則C原子周圍等距且最近的C原子數(shù)為12，故D錯誤；故選B。4．最近我國科學(xué)家預(yù)測并據(jù)此合成了新型碳材料：T碳?？梢钥醋鹘饎偸Y(jié)構(gòu)中的一個碳原子被四個碳原子構(gòu)成的一個正四面體結(jié)構(gòu)單元替代(如圖所示，所有小球都代表碳原子)。下列說法正確的是A．T碳晶胞中含16個碳原子B．T碳與石墨、金剛石互為同分異構(gòu)體C．T碳晶體和金剛石晶體中含有的化學(xué)鍵不同D．T碳晶體與金剛石晶體類似，熔點高硬度大【答案】D【解析】A．金剛石晶胞中C原子個數(shù)=4+8×+6×=8，T碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個碳原子用一個由4個碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代，每個T碳晶胞中含C原子個數(shù)為：8×4=32，A錯誤；B．T碳與石墨、金剛石是由碳元素形成的性質(zhì)不同的兩種單質(zhì)，故互為同素異形體，而不是同分異構(gòu)體，B錯誤；C．T碳晶體和金剛石晶體中均只含有CC鍵，即含有的化學(xué)鍵相同，C錯誤；D．T碳是碳的一種新型三維立體晶體結(jié)構(gòu)，由C原子通過共價鍵構(gòu)成的，與金剛石晶體類似，同屬于共價晶體，熔點高硬度大，D正確；故答案為：D。5．氮化碳是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料，其部分結(jié)構(gòu)如下圖所示。下列有關(guān)其說法正確的是A．氮化碳中C原子和N原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．氮化碳中碳顯4價，氮顯+3價C．氮化碳的硬度比金剛石略小D．該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)【答案】A【解析】A．由圖可知C與周圍4個N形成單鍵，N與周圍3個C形成單鍵，每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故A正確；B．N的非金屬性比C強，兩者形成共價鍵時，N顯負(fù)價，C顯正價，故B錯誤；C．N原子半徑小于C，CN鍵長比金剛石中CC鍵短，鍵能更大，氮化碳的硬度大于金剛石，故C錯誤；D．C和N形成極性鍵，故D錯誤；故選：A。6．能夠解釋CO2比SiO2的熔、沸點低的原因是A．C—O鍵能大于Si—O鍵能B．C—O鍵能小于Si—O鍵能C．破壞CO2晶體只需克服分子間作用力，破壞SiO2晶體要破壞Si—O共價鍵D．以上說法均不對【答案】C【解析】CO2在固態(tài)時屬于分子晶體，是由CO2分子通過分子間作用力而構(gòu)成的晶體；而SiO2在固態(tài)時為共價晶體，是原子之間以共價鍵形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，由于共價鍵是一種強烈的相互作用力斷裂需消耗很高能量，故其熔沸點較高；而CO2分子之間的分子間作用力比SiO共價鍵弱得多，斷裂只消耗很少的能量，故CO2比SiO2的熔、沸點低，故合理選項是C。7．碳有金剛石(晶體模型如圖a)、(分子結(jié)構(gòu)如圖b，每個分子內(nèi)有32個面，均為正五邊形或正六邊形)等單質(zhì)，碳能形成甲醛、氮化碳(分子結(jié)構(gòu)如圖c，分子內(nèi)N和C均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu))等化合物，下列說法不正確的是A．金剛石結(jié)構(gòu)中最