高中化學：第2課時 共價晶體

第2課時共價晶體

課時作業(yè)鞏固

選題表

考查點基礎鞏固能力提升

共價晶體的結構特點3,6,7

共價晶體的性質(zhì)2,8

共價晶體的判斷1,512

綜合應用4,910,11,13,14

基礎題組

1.下列物質(zhì)中，屬于共價晶體的化合物是（A）

A.無色水晶B.晶體硅

C.金剛石D.干冰

解析:A項,無色水晶是共價晶體,屬于化合物,符合題意;B項，晶體硅

是單質(zhì)，不符合題意;C項,金剛石是單質(zhì)，不符合題意;D項,干冰屬于

化合物，但它是分子晶體,不符合題意。

2.（2022?江蘇宿遷質(zhì)檢）碳化硅（SiC）的一種晶體具有類似金剛石的

結構,其中碳原子與硅原子的位置是交替的,在下列三種晶體中，它們

的熔點從高到低的順序是（A）

①金剛石②晶體硅③碳化硅

A.①③②B.②③①

C.③①②D.②①③

解析:三種晶體均為共價晶體,結構相似，晶體內(nèi)部的作用力是呈現(xiàn)空

間網(wǎng)狀結構的共價鍵，共價鍵鍵長為c—c<c—Si<Si—Si,鍵能為

c—c>c—Si>Si—Si;共價鍵鍵長越短，鍵能越大，共價晶體的熔點

越高,所以三者熔點從高到低的順序是①③②,A正確。

3.氮化碳CN）的硬度大于金剛石的，則氮化碳中（D）

A.可能存在N三NB.可能存在離子

C.存在極性分子D.只有共價鍵

解析:氮化碳晶體硬度較大,屬于共價晶體,可推知每個碳原子與周圍

的四個氮原子相連,每個氮原子與周圍的三個碳原子相連。氮化碳中

只存在C—N,不存在N三N,A錯誤;共價晶體中不存在離子,B錯誤;

共價晶體中不存在分子,C錯誤。

4.下列關于金剛石的說法中，錯誤的是（D）

A.晶體中不存在獨立的分子

B.碳原子間以共價鍵相結合

C.是天然存在的硬度最大的物質(zhì)

D.化學性質(zhì)穩(wěn)定,在高溫下也不與氧氣發(fā)生反應

解析:金剛石屬于共價晶體，共價晶體是由原子組成，故A正確；金剛

石中碳原子以共價鍵的形式結合，故B正確；在天然存在的物質(zhì)中，

金剛石的硬度最大，故C正確;在高溫下金剛石可以與氧氣反應生成

二氧化碳，故D錯誤。

5.下列各組晶體物質(zhì)中，化學鍵類型相同，晶體類型也相同的是

C)

①SiO2和S03②金剛石和白磷③C02和S02④晶體硅和金剛石

⑤晶體氯和晶體氮⑥硫黃和單質(zhì)碘

A.①②③B.④⑤⑥C.③④⑥D(zhuǎn).①③⑤

解析：屬于分子晶體的有S03>CO2、SO2、白磷、晶體窟、晶體氮、

硫黃和單質(zhì)碘,屬于共價晶體的有Si02>晶體硅和金剛石，但晶體就是

由稀有氣體單原子分子組成，晶體中不存在化學鍵,故C正確。

6.科學家成功研制成了一種新型的碳氧化物,該化合物晶體與SiOz晶

體的結構相似，晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原子結合,

形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結構。下列對該晶體的敘述錯誤的是

(C)

A.該晶體是共價晶體

B.該晶體中碳原子和氧原子的個數(shù)之比為1：2

C.該晶體中碳原子數(shù)與C-0鍵數(shù)之比為1：2

D.該晶體中最小的環(huán)由12個原子構成

解析:該化合物晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原子結合，

形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結構，則該化合物晶體中不存在分子，

屬于共價晶體,A項正確；晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原

子結合,每個氧原子和2個碳原子以共價單鍵相結合,所以碳、氧原子

個數(shù)之比為1：2,B項正確；該晶體中每個碳原子形成4個C-0共價

鍵，所以碳原子數(shù)與C—0鍵數(shù)之比為1：4,C項錯誤;該晶體中最小的

環(huán)由6個碳原子和6個氧原子構成,D項正確。

7.據(jù)報道,用激光可將置于鐵室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用

一個射頻電火花噴射出氮氣,可使碳、氮原子結合成碳氮化合物的薄

膜，該碳氮化合物比金剛石更堅硬，則下列分析正確的是（B）

A.該碳氮化合物呈片層狀結構

B.該碳氮化合物呈空間網(wǎng)狀結構

C.該碳氮化合物中C—N鍵長比金剛石中C—C鍵長長

D.相鄰主族非金屬元素形成的化合物的硬度比單質(zhì)小

解析：由題意知,碳氮化合物的硬度比金剛石的大,說明該碳氮化合物

為共價晶體，因此是空間網(wǎng)狀結構,與金剛石相比,C原子半徑大于N

原子半徑,所以C-N鍵長小于C-C鍵長,故選Bo

8.下表是某些共價晶體的熔點和硬度,分析表中的數(shù)據(jù),判斷下列敘

述正確的是（D）

共價

金剛石氮化硼碳化硅石英碓錯

晶體

熔點

>350030002700171014101211

/℃

硬度109.59.576.56.0

①構成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高

②構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構成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大

④構成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大

A.①②B.③④

C.①③D.②④

解析:共價晶體的熔、沸點和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價鍵,

構成共價晶體的原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,對應共價晶體的

熔、沸點越高，硬度越大，故D正確。

9.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種,參考下表數(shù)據(jù)回答問題：

晶體金剛石晶體硅晶體硼

熔點/℃>355014102573

沸點/℃510023552823

硬度107.09.5

(1)晶體硼屬于晶體,理由是。

(2)金剛石具有硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割

刀具等。其結構如圖所示,下列判斷正確的是(填字母)。

A.金剛石中C—C的鍵角均為109°28',所以金剛石和CH”的晶體類

型相同

B.金剛石的熔點高與C-C的鍵能無關

C.金剛石中碳原子個數(shù)與C-C的個數(shù)之比為1：2

D.金剛石的熔點高,所以在打孔過程中不需要進行澆水冷卻

⑶已知晶體硼的結構單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示),

該結構單元中有20個正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上

各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算,得出此結構單元是由一個

硼原子構成的,其中B-B的鍵角為,該結構單元共含

有個B—Bo

解析：（1）從題表可知，晶體硼的熔、沸點以及硬度都介于晶體硅和金

剛石之間。而金剛石和晶體硅均為共價晶體,在元素周期表中B與C

相鄰,與Si處于對角線位置,則晶體硼也屬于共價晶體。

⑵金剛石是共價晶體,CH,是分子晶體，兩者的晶體類型不同,A錯誤；

金剛石熔化過程中C-C斷裂,因C-C的鍵能大,斷裂時需要的能量多,

故金剛石的熔點很高,B錯誤;金剛石中每個C都參與了4個C-C的

形成,而每個碳原子對每條鍵的貢獻只有一半,故碳原子個數(shù)與C-C

的個數(shù)之比為（4義鄉(xiāng)：4=1：2,C正確;金剛石的熔點高，但在打孔過

程中會產(chǎn)生很高的溫度,如不澆水冷卻鉆頭,會導致鉆頭熔化,D錯誤。

（3）從題圖可得出，每個頂角上的硼原子均被5個正三角形共有,故分

攤到每個正三角形的硼原子為巳個,每個正三角形含有3個硼原子，

每個結構單元含硼原子數(shù)為2OX|X3=12,而每個B-B被2個正三角

形共有,故每個結構單元含B-B的個數(shù)為20x1x3=30o

答案：（1）共價晶體硼的熔、沸點高,硬度大

⑵C

(3)1260°30

能力題組

10.氮氧化鋁（A10N）是新型透明高硬度防彈鋁材料，屬于共價晶體，

主要用于裝甲車輛防彈窗戶、戰(zhàn)場光學設備的透鏡、望遠鏡穹頂以及

覆蓋于導彈傳感器頂部的透明圓窗等。下列描述錯誤的是（B）

A.基態(tài)鋁原子的價層電子排布式為3s23Pl

B.制備A10N的原料g中N原子采取sp2雜化

C.A10N和水晶的化學鍵類型相同

D.A10N的熔點比A1CL的熔點高

解析:基態(tài)鋁原子核外電子排布式為Is22s22P63s23p：價層電子排布式

為3s23p：故A正確;氮氣分子中含有1個氮氮三鍵，為直線形結構，

其結構式為N三N,氮原子采取sp雜化,故B錯誤;氮氧化鋁（A10N）屬

于共價晶體,水晶（SiOJ屬于共價晶體，化學鍵都是共價鍵,故C正確；

氮氧化鋁（A10N）屬于共價晶體,氯化鋁為共價化合物，但屬于分子晶

體,所以A10N的熔點比A1CL的熔點高,故D正確。

11.硅是制作光伏電池的關鍵材料。在Si晶體中摻雜不同種類的元素,

可形成多電子的n型或缺電子的p型半導體。n型和p型半導體相互

疊加形成p-n結,此時自由電子發(fā)生擴散運動,在交界面處形成電場。

下列說法正確的是（B）

QQ自由電子

QQ）：dilVo

QOsi

0OO：0：0：O

o：o：o：o

Si晶體n型（多電子）

o：ow

0:0:^Q.

0：0：0：O

0：0：0：Oo^一空穴

p型（缺電子）

A.1molSi晶體中含有的Si—Si個數(shù)為4NA

B.若在Si晶體中摻入P,可得n型半導體

C.p_n結中，n型一側帶負電,P型一側帶正電

D.光伏電池的能量轉(zhuǎn)化形式:光能一化學能一電能

解析:硅晶體中每個硅原子與其周圍緊鄰的四個硅原子形成四個共價

鍵，但是每個共價鍵是兩個硅原子共用的，所以1molSi晶體中含有

2mol共價鍵，即Si—Si個數(shù)為2義,故A錯誤;若在Si晶體中摻入As,

根據(jù)圖示分析得到，晶體中形成了自由移動的電子,可得n型半導體，

P與As是同主族元素,若在Si晶體中摻入P,可得n型半導體,故B正

確;P-n結中，n型一側失去電子帶正電,p型一側得到電子帶負電，故C

錯誤;光伏電池的能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為電能，過程中無化學能

轉(zhuǎn)化，故D錯誤。

12.我國科學家預測并據(jù)此合成了新型碳材料:T_碳?？梢钥醋鹘饎偸?/p>

結構中的一個碳原子被四個碳原子構成的一個正四面體結構單元替

代（如圖所示,所有小球都代表碳原子）。下列說法正確的是（B）

A.T一碳與石墨、金剛石互為同分異構體

B.T_碳晶體與金剛石晶體類似,屬于共價晶體

C.T.碳晶體和金剛石晶體中含有的化學鍵不同

D.T一碳與金剛石中的碳原子采取的雜化方式不同

解析:根據(jù)題干信息和T-碳的晶胞分析可知,T_碳是由C元素組成的

單質(zhì)，與石墨、金剛石互為同素異形體,A項錯誤;T一碳可以看作金剛

石結構中的一個碳原子被四個碳原子構成一個正四面體結構單元替

代,屬于共價晶體,B項正確;T_碳晶體和金剛石晶體中含有的化學鍵

均是共價鍵,C項錯誤;心碳與金剛石中的碳原子均采取sp,雜化,雜化

方式相同,D項錯誤。

13.已知A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元

素的原子半徑在短周期元素中最小,B原子核外電子有6種不同的運

動狀態(tài);D原子L層上有2對成對電子;E元素在地殼中含量居第二

位;F與E位于同一周期,且是該周期元素中電負性最大的元素。

根據(jù)以上信息回答下列問題：

(DE元素可分別與D元素、F元素形成兩種常見化合物,這兩種化合

物的熔、沸點高低順序為(用化學式表示)，

原因是。

(2)C元素的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點還要高,其原因

是。

(3)1molBA分子中含。鍵的數(shù)目是(設N.為阿伏加德羅常

數(shù)的值)。

(4)如圖是B元素的單質(zhì)晶體的一個晶胞,該晶胞中含有一個原子,

該晶體的類型為(填“分子”或“共價”，下同)晶體。

金剛石

(5)E單質(zhì)存在與金剛石結構類似的晶體，晶體中原子之間以相

結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻個原子。

(6)BD2在高溫、高壓下所形成的晶體的晶胞如圖所示。該晶體的類型

屬于晶體,該晶體中B原子的雜化類型為o

解析:A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元素

的原子半徑在短周期元素中最小，則A為氫元素;B原子核外電子有6

種不同的運動狀態(tài),核外電子數(shù)為6,則B為碳元素;D原子L層上有2

對成對電子，則D原子價層電子排布為2s22p；則D為氧元素;C的原子

序數(shù)介于碳元素與氧元素之間，則C為氮元素;E元素在地殼中含量居

第二位,則E是硅元素;F與E位于同一周期,且是該周期元素中電負

性最大的元素,可得F是氯元素。

(1)硅和氧氣反應生成二氧化硅,硅和氯氣反應生成四氯化硅,二氧化

硅是共價晶體，四氯化硅是分子晶體,共價晶體的熔、沸點大于分子晶

體的,所以二氧化硅的熔點大于四氯化硅的。

(2)C元素的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點還要高是因為C

元素的氫化物是NH3,NL分子間能形成氫鍵,使其沸點升高，同族其他

元素的氫化物分子間不能形成氫鍵。

(3)C2H2分子中含有1個C三C、2個C—H,三鍵中含有1個。鍵、2個

口鍵，單鍵都是。鍵，故1molC2H2分子中含。鍵的數(shù)目是3N,1。

⑸硅晶體和金剛石晶體結構類似，屬于共價晶體,硅原子之間以共價

鍵結合,在硅晶體的晶胞中，每個面心有一個硅原子，則面心位置貢獻

的原子為6嗎=3(個)。

(6)由題圖知，該晶體中原子之間通過共價鍵連接，屬于共價晶體,

該晶體中每個C原子形成4個C-0,C原子的雜化類型為sp'雜化。

答案：(DSiCVSiCLSi。?為共價晶體,而SiCL為分子晶體

(2)NL分子間形成氫鍵，使其沸點升高，同族其他元素的氫化物分子

間不能形成氫鍵

(3)3NA

(4)8共價

(5)共價鍵3

(6)共價sp：'雜化

14.(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5,其晶胞結構如圖甲所示,則金剛砂

晶體類型為；在SiC中，每個C原子周圍最近的C原子數(shù)目

為；若晶胞的邊長為apm,則金剛砂的密度

表達式為O

(2)硅的某種單質(zhì)的晶胞結構如圖乙所示。GaN晶體的晶胞結構與該

硅晶體相似。則GaN晶體中，每個Ga原子與個N原子相連，

與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間結構為o

若該硅晶體的密度為Pg-cnf：阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則晶體中

最近的兩個硅原子之間的距離為cm

(用代數(shù)式表示)。

解析：(1)