第16講3.4共價(jià)晶體（教師版）-2024年高中化學(xué)講義（選擇性必修二）

第16課共價(jià)晶體1．通過金剛石、二氧化硅等模型認(rèn)識(shí)共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)。2．能根據(jù)共價(jià)晶體的微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測其性質(zhì)。3．學(xué)會(huì)共價(jià)晶體的判斷一、共價(jià)晶體1.共價(jià)晶體定義：所有原子都以共價(jià)鍵相互結(jié)合形成共價(jià)三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體叫共價(jià)晶體。2.共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)說明：①空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)的小分子，是一個(gè)“巨分子”，不存在單個(gè)的分子，因此，共價(jià)晶體的化學(xué)式不表示其實(shí)際組成，只表示其組成的原子個(gè)數(shù)比。②共價(jià)晶體熔化時(shí)被破壞的作用力是共價(jià)鍵。③共價(jià)晶體中只有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的晶體不一定是共價(jià)晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價(jià)鍵。二、常見的共價(jià)晶體物質(zhì)種類實(shí)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(jià)晶體的物理性質(zhì)1.共價(jià)晶體的物理性質(zhì)①熔點(diǎn)很高：共價(jià)晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，熔化時(shí)必須破壞共價(jià)鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價(jià)晶體具有很高的熔點(diǎn)。結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。②硬度很大：共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)決定了共價(jià)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(jià)晶體熔、沸點(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)，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(diǎn)就越高。③實(shí)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(diǎn)金剛石>碳化硅>晶體硅。【思考與討論p82】參考答案(1)由于金剛石、晶體硅和儲(chǔ)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(diǎn)和硬度依次下降。(2)此說法不對。“具有共價(jià)鍵并不是判定共價(jià)晶體的唯一條件，有些分子晶體的分子內(nèi)部也有共價(jià)鍵，如冰和干冰晶體都是分子晶體，但H20和C02中存在共價(jià)鍵，對共價(jià)晶體的認(rèn)識(shí)除了要求“具有共價(jià)鍵”外，還要求形成晶體的粒子是原子。四、常見的共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)1.金剛石①成鍵特征：每個(gè)碳原子都采取sp3雜化，每個(gè)碳原子與相鄰的4個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，鍵長相等，鍵角為109°28’，每個(gè)碳原子的配位數(shù)為4。②結(jié)構(gòu)單元：每個(gè)碳原子均與相鄰的4個(gè)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(gè)正四面體中含有1+4×1/4=2個(gè)碳原子；最小碳環(huán)由6個(gè)C組成且六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)；金剛石晶體中每個(gè)C原子形成4個(gè)C—C鍵，而每個(gè)鍵為2個(gè)C原子所共有，故碳原子的個(gè)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(gè)）C—C鍵。③晶胞：①8個(gè)頂點(diǎn)，6個(gè)面心上各有1個(gè)碳原子；②把晶胞分割分8個(gè)小立方體，則每個(gè)小立方體的互為對角位置的4個(gè)頂點(diǎn)各有1個(gè)碳原子，4個(gè)互不相鄰的小立方體的體心各有1個(gè)碳原子。則每個(gè)金剛石晶胞中有8個(gè)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(gè)Si原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)O原子和2個(gè)Si原子相結(jié)合，在晶體中，Si原子和O原子個(gè)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(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成。④每個(gè)Si原子被12個(gè)12元環(huán)共用，每個(gè)O原子被6個(gè)12元環(huán)共用。⑤每個(gè)Si—O鍵被6個(gè)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(jià)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(jià)晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價(jià)鍵。2.依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上。3.依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷：共價(jià)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(jī)械性能判斷：共價(jià)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(jià)晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價(jià)晶體有碳化硅、二氧化硅等。6.根據(jù)溶解性判斷：共價(jià)晶體一般不溶于任何溶劑。?問題一共價(jià)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(gè)Si原子和3個(gè)O原子【答案】C【解析】A．每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，則1molSiO2晶體中含4molSiO鍵，故A錯(cuò)誤；B．由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個(gè)硅原子周圍連有四個(gè)氧原子，每個(gè)氧原子周圍連有2個(gè)硅原子，則Si、O原子個(gè)數(shù)比為1：2，不存在分子，故B錯(cuò)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(gè)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(gè)硅原子和6個(gè)氧原子，故D錯(cuò)誤。故選：C。【解題必備】①空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)的小分子，是一個(gè)“巨分子”，不存在單個(gè)的分子，因此，共價(jià)晶體的化學(xué)式不表示其實(shí)際組成，只表示其組成的原子個(gè)數(shù)比。②共價(jià)晶體熔化時(shí)被破壞的作用力是共價(jià)鍵。③共價(jià)晶體中只有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的晶體不一定是共價(jià)晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價(jià)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(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)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(cuò)誤的是()A．晶體的熔、沸點(diǎn)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(gè)原子構(gòu)成【答案】C【解析】A項(xiàng)，該化合物晶體中每個(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)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(jià)晶體，熔沸點(diǎn)高、硬度大，故A正確；B項(xiàng)，晶體中每個(gè)碳原子均以四個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子和2個(gè)碳原子以共價(jià)單鍵相結(jié)合，所以碳氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2，則其化學(xué)式為CO2，故B正確；C項(xiàng)，該晶體中，每個(gè)碳原子含有4個(gè)C—O共價(jià)鍵，所以C原子與C—O化學(xué)鍵數(shù)目之比為1∶4，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該晶體的空間最小環(huán)是由6個(gè)碳原子和6個(gè)氧原子構(gòu)成的12元環(huán)，故D正確?！咀兪?2】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(gè)碳原子構(gòu)成B．共價(jià)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(huì)和O2反應(yīng)【答案】A【解析】A選項(xiàng)，金剛石晶體的最小碳原子環(huán)有6個(gè)碳原子構(gòu)成，正確；B選項(xiàng)，共價(jià)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(cuò)誤；C選項(xiàng)，共價(jià)晶體有原子通過共價(jià)鍵構(gòu)成，不存在分子，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，金剛石含有碳元素，能與氧氣反應(yīng)，錯(cuò)誤。故選A。?問題二共價(jià)晶體的性質(zhì)【典例2】下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，下列敘述正確的是（）共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃390030002700171014101211莫氏硬度109.59.576.56①構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵的鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大，共價(jià)鍵的鍵能越大A．①② B．③④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】①共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)鍵鍵能大小有關(guān)，跟原子種類多少無關(guān)，①錯(cuò)誤；②共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與共價(jià)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(diǎn)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(jià)晶體的原子半徑越小，共價(jià)鍵的鍵能越大，④錯(cuò)誤；綜上分析可得正確組合為②③；答案選C?！窘忸}必備】共價(jià)晶體的性質(zhì)①熔點(diǎn)很高。②硬度很大：共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)決定了共價(jià)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(diǎn)或沸點(diǎn)的比較中，不正確的是A．沸點(diǎn)：Cl2＜Br2＜I2B．熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞硅晶體C．沸點(diǎn)：CH3Cl＜CH3CH2Cl＜CH3CH2CH2ClD．沸點(diǎn)：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(diǎn)：Cl2＜Br2＜I2，A正確；B．共價(jià)鍵的鍵長CC＜CSi＜SiSi，則鍵能CC＞CSi＞SiSi，所以熔點(diǎn)：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(diǎn)：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(diǎn)降低，對羥基苯甲醛能形成分子間的氫鍵，使其沸點(diǎn)升高，所以沸點(diǎn)：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(jià)晶體的物質(zhì)是()A．熔點(diǎn)2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B．無色晶體，熔點(diǎn)3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點(diǎn)為800℃，熔化時(shí)能導(dǎo)電D．熔點(diǎn)56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電【答案】B【解析】A項(xiàng)中導(dǎo)電性好，不是共價(jià)晶體的特征，因?yàn)楣矁r(jià)晶體中原子與原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合，而共價(jià)鍵有一定的方向性，使共價(jià)晶體的質(zhì)硬而脆，A項(xiàng)不正確，B項(xiàng)符合共價(jià)晶體的特征，C項(xiàng)應(yīng)該是離子晶體，D項(xiàng)不符合共價(jià)晶體的特征。?問題三共價(jià)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(diǎn)/K355014152573沸點(diǎn)/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(jià)晶體晶體硼熔、沸點(diǎn)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(jià)晶體。（或熔沸點(diǎn)都很高，硬度大。）【解析】晶體硼熔、沸點(diǎn)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(jià)晶體，因此晶體硼也是共價(jià)晶體?！窘忸}必備】共價(jià)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(jià)晶體的微粒是原子，微粒間的作用力是共價(jià)鍵。2.依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷：共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上。3.依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷：共價(jià)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(jī)械性能判斷：共價(jià)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(jià)晶體有金剛石、晶體硅、晶體硼等；常見的化合物類共價(jià)晶體有碳化硅、二氧化硅等。6.根據(jù)溶解性判斷：共價(jià)晶體一般不溶于任何溶劑?！咀兪?1】根據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)判斷為共價(jià)晶體的是A．微溶于水，硬度小，熔點(diǎn)，固體或液體不導(dǎo)電B．熔點(diǎn)，電的良導(dǎo)體，加壓可變形C．熔點(diǎn)，不導(dǎo)電，不溶于水和有機(jī)溶劑，硬度大D．熔點(diǎn)，易溶于水，熔化時(shí)導(dǎo)電【答案】C【解析】A．共價(jià)晶體的硬度很大，熔點(diǎn)很高，描述與共價(jià)晶體不符，故A不選；B．共價(jià)晶體大多不導(dǎo)電，硬度強(qiáng)度很大，不易加壓變形，描述與共價(jià)晶體不符，故B不選；C．共價(jià)晶體的熔點(diǎn)很高，硬度很大，大多不導(dǎo)電，不易溶于水和有機(jī)溶劑，描述與共價(jià)晶體性質(zhì)相符，故C選；D．共價(jià)晶體難溶于水，且熔化時(shí)不能導(dǎo)電，描述與共價(jià)晶體不符，故D不選；故選：C?！咀兪?2】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(cuò)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(jià)鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)B．該晶體的熔點(diǎn)比金剛石高C．該晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子D．該晶體屬于共價(jià)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(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，只含極性共價(jià)鍵，不含非極性共價(jià)鍵，A錯(cuò)誤；B．C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，則C3N4晶體為共價(jià)晶體，其化學(xué)鍵更牢固，則該晶體的熔點(diǎn)比金剛石高，B正確；C．碳原子最外層4個(gè)電子，氮原子最外層5個(gè)電子，則C3N4晶體中每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子，每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，C正確；D．C3N4晶體為共價(jià)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(diǎn)：金剛石＞晶體硅＞碳化硅B．熔點(diǎn)：鄰羥基苯甲醛＞對羥基苯甲醛C．電負(fù)性：Na＜P＜ClD．熔沸點(diǎn)：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(diǎn)越高，因此熔點(diǎn)：金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故A錯(cuò)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(diǎn)升高，因此熔點(diǎn)：對羥基苯甲醛＞鄰羥基苯甲醛，故B錯(cuò)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(diǎn)升高，因此熔沸點(diǎn)：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(diǎn)越高，故D錯(cuò)誤；答案選C。2．Al2O3在一定條件下可轉(zhuǎn)化為硬度、熔點(diǎn)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(gè)氮化鋁晶胞中含有9個(gè)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(diǎn)高一般不會(huì)是分子晶體，描述錯(cuò)誤，A不符題意；B．硬度高、熔點(diǎn)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(diǎn)和體心有Al原子，故晶胞含有Al原子個(gè)數(shù)為，描述錯(cuò)誤，C不符題意；D．由晶胞體心的Al原子周圍的N原子個(gè)數(shù)可知，Al原子的配位數(shù)應(yīng)是4，描述錯(cuò)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(gè)正六元環(huán)擁有的共價(jià)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(gè)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(gè)碳原子連接3個(gè)CC化學(xué)鍵，每個(gè)六元環(huán)占有的碳原子數(shù)為6=2個(gè)，個(gè)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(cuò)誤；C．金剛石晶體中，每個(gè)碳原子形成4個(gè)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(jià)晶體、分子晶體的敘述中，不正確的是A．在晶體中，1個(gè)硅原子和4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵B．混合晶體石墨的熔點(diǎn)高于金剛石C．的相對分子質(zhì)量大于，所以的沸點(diǎn)高于D．金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上最多4個(gè)碳原子共面【答案】C【解析】A．在晶體中，1個(gè)硅原子和4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，A項(xiàng)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(shí)不僅要克服共價(jià)鍵，還要破壞分子間作用力，故熔點(diǎn)大于金剛石，B項(xiàng)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(diǎn)高于，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上有6個(gè)碳原子，最多4個(gè)碳原子共面，D項(xiàng)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(gè)碳原子與其他4個(gè)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(gè)碳和周圍四個(gè)碳原子形成共價(jià)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(cuò)誤；B．金剛石晶胞中最小的環(huán)為六元環(huán)，每個(gè)環(huán)中有4個(gè)碳原子在同一平面內(nèi)，B錯(cuò)誤；C．每個(gè)碳原子與其他4個(gè)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(gè)碳原子和周圍4個(gè)碳形成碳碳鍵，碳與碳碳鍵數(shù)目之比為1:(4)=1:2，D錯(cuò)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(cuò)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(gè)原子被6個(gè)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(gè)分子周圍與它最近且等距的分子有12個(gè)【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(gè)六元環(huán)的形成，每個(gè)C原子可形成4條CC鍵，則每個(gè)C原子被12個(gè)六元環(huán)共用，故B錯(cuò)誤；C．由石墨晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)C原子與3個(gè)C原子形成CC鍵，則每個(gè)環(huán)中含2個(gè)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(gè)分子周圍與它最近且等距的分子有12個(gè)，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(diǎn)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(xiàng)錯(cuò)誤；B．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價(jià)晶體，熔點(diǎn)較高，B項(xiàng)正確；C．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價(jià)晶體，硬度較大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，屬于共價(jià)晶體，D項(xiàng)錯(cuò)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(shí)，C60屬于晶體。(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個(gè)正六邊形占有的碳原子數(shù)是個(gè)。(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(gè)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(jià)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?！敬鸢浮?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(gè)分子中含有60個(gè)碳原子，所以屬于分子晶體；(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子被三個(gè)正六邊形共用，所以平均每個(gè)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(gè)B原子，3個(gè)N原子，N原子周圍距離最近的B原子有4個(gè)，N原子的配位數(shù)為4個(gè)；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(jià)電子數(shù)為3，形成4個(gè)共價(jià)鍵，有1個(gè)配位鍵，3個(gè)普通共價(jià)鍵，配位鍵與普通共價(jià)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(cuò)誤；B．在晶體中每個(gè)X周圍有3個(gè)Y原子；每個(gè)Y原子周圍有4個(gè)X原子，則Y、X原子個(gè)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(gè)數(shù)是3個(gè)，所以X的配位數(shù)是3，C錯(cuò)誤；D．X形成3對共用電子對，則說明X最外層有5個(gè)電子，達(dá)到最外層8個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需3個(gè)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(gè)電子，達(dá)到最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需4個(gè)電子，則Y位于元素周期表第IVA族，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)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(gè)硅原子組成的六元環(huán)B．在124g白磷(P4))晶體中，含PP共價(jià)鍵個(gè)數(shù)為4NAC．28g晶體硅中含有SiSi的個(gè)數(shù)為4NAD．12g金剛石中含C原子與CC個(gè)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(gè)硅原子和6個(gè)氧原子所組成的12元環(huán)，A不正確；B．白磷分子中有6個(gè)共價(jià)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(jià)鍵個(gè)數(shù)為6NA，B不正確；C．硅晶體中，每個(gè)硅原子與周圍4個(gè)硅原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)共價(jià)鍵被2個(gè)硅原子共用，所以28g硅晶體中含有2NA個(gè)SiSi鍵，C不正確；D．12g金剛石的物質(zhì)的量為1mol，其中每個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，兩個(gè)碳原子之間只能形成一個(gè)共價(jià)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(diǎn)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(jià)晶體，熔點(diǎn)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(jià)晶體，CSi鍵長長于CC鍵，故熔點(diǎn)比金剛石低，故A錯(cuò)誤；B．距離C原子最近且等距離的Si原子個(gè)數(shù)是4，且四個(gè)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(cuò)誤；D．以SiC晶胞頂角上的碳原子為研究對象，每個(gè)C原子周圍最近且等距的C原子位于面心，由于頂點(diǎn)碳原子為8個(gè)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(cuò)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(gè)碳原子被四個(gè)碳原子構(gòu)成的一個(gè)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(gè)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(diǎn)高硬度大【答案】D【解析】A．金剛石晶胞中C原子個(gè)數(shù)=4+8×+6×=8，T碳的結(jié)構(gòu)是將立方金剛石中的每個(gè)碳原子用一個(gè)由4個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代，每個(gè)T碳晶胞中含C原子個(gè)數(shù)為：8×4=32，A錯(cuò)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(cuò)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(cuò)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(jià)鍵構(gòu)成的，與金剛石晶體類似，同屬于共價(jià)晶體，熔點(diǎn)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(jià)，氮顯+3價(jià)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(gè)N形成單鍵，N與周圍3個(gè)C形成單鍵，每個(gè)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(qiáng)，兩者形成共價(jià)鍵時(shí)，N顯負(fù)價(jià)，C顯正價(jià)，故B錯(cuò)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(cuò)誤；D．C和N形成極性鍵，故D錯(cuò)誤；故選：A。6．能夠解釋CO2比SiO2的熔、沸點(diǎn)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(jià)鍵D．以上說法均不對【答案】C【解析】CO2在固態(tài)時(shí)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(shí)為共價(jià)晶體，是原子之間以共價(jià)鍵形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，由于共價(jià)鍵是一種強(qiáng)烈的相互作用力斷裂需消耗很高能量，故其熔沸點(diǎn)較高；而CO2分子之間的分子間作用力比SiO共價(jià)鍵弱得多，斷裂只消耗很少的能量，故CO2比SiO2的熔、沸點(diǎn)低，故合理選項(xiàng)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(gè)分子內(nèi)有32個(gè)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