分層作業(yè)15共價晶體A級必備知識基礎(chǔ)練題組1.晶體類型的判斷1.下列關(guān)于共價晶體和分子晶體的說法不正確的是()A.共價晶體硬度通常比分子晶體大B.共價晶體的熔點較高C.有些分子晶體的水溶液能導電D.金剛石、水晶和干冰都屬于共價晶體2.下列晶體中,其中任何一個原子都被相鄰四個原子包圍,以共價鍵形成正四面體,并向空間伸展成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的是()A.C60 B.冰 C.金剛石 D.水晶3.氮化硅是一種新合成的超硬、耐磨、耐高溫的材料。下列對氮化硅的敘述正確的是()A.氮化硅是分子晶體B.氮化硅是共價晶體C.氮化硅的分子式為Si3N4D.氮化硅的化學式為Si4N34.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()①SiO2和SO3②晶體硼和HCl③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤題組2.晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)5.下列事實能說明剛玉(Al2O3)是共價晶體的是()①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點為2045℃④自然界中的剛玉有紅寶石和藍寶石A.①② B.②③ C.①④ D.③④6.在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中含有由共價鍵形成的碳原子環(huán),其中最小的環(huán)上的碳原子數(shù)及每個碳原子上任意兩個C—C鍵間的夾角分別是()A.6、120° B.5、108°C.4、109°28' D.6、109°28'7.下列各組物質(zhì)的熔點按由高到低的順序排列,其中熔點高低均與鍵能大小有關(guān)的是()A.鈉、干冰 B.金剛石、晶體硅C.碘化氫、溴化氫 D.二氧化硅、二氧化硫8.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SiO2的晶體的結(jié)構(gòu)相似,晶體中每個碳原子均以4個共價單鍵與氧原子結(jié)合,形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。下列對該晶體的敘述錯誤的是()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)比為1∶2C.該晶體中碳原子數(shù)與C—O鍵數(shù)之比為1∶2D.該晶體中最小的環(huán)由12個原子構(gòu)成9.一種新型材料B4C,它可用于制作切削工具和高溫熱交換器。關(guān)于B4C的推斷正確的是()A.B4C分子是由4個硼原子和1個碳原子構(gòu)成的B.B4C是一種共價晶體C.B4C是一種分子晶體D.B4C晶體中存在離子鍵10.C和Si元素在化學中占有極其重要的地位。(1)SiC的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,其中C原子的雜化方式為,粒子間存在的作用力是。SiC和晶體Si的熔、沸點高低順序是。

(2)C、Si為同一主族的元素,CO2和SiO2的化學式相似,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵,SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析,為何C、O原子間能形成上述π鍵,而Si、O原子間不能形成上述π鍵:,SiO2屬于晶體,CO2屬于晶體,所以熔點:CO2(填“<”“=”或“>”)SiO2。

(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅、CO2四種晶體的構(gòu)成粒子分別是,熔化時克服的粒子間的作用力分別是

。

B級關(guān)鍵能力提升練11.根據(jù)量子力學計算,氮化碳結(jié)構(gòu)有五種,其中一種氮化碳硬度超過金剛石晶體,成為首屈一指的超硬新材料,已知該氮化碳的二維晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,下列有關(guān)氮化碳的說法不正確的是()A.氮化碳屬于共價晶體B.氮化碳的化學式為C3N4C.該晶體的熔點比金剛石的熔點低D.每個碳原子與4個氮原子相連,每個氮原子與3個碳原子相連12.(2021·遼寧選考)我國科學家合成了富集11B的非碳導熱材料立方氮化硼晶體,晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法正確的是()A.11BN和10BN的性質(zhì)無差異B.該晶體具有良好的導電性C.該晶胞中含有14個B原子、4個N原子D.N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為1213.半導體材料砷化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,可看作是金剛石晶胞內(nèi)部的C原子被As原子代替、頂點和面心的C原子被B原子代替。下列說法不正確的是()A.基態(tài)As原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p3B.砷化硼(BAs)晶體屬于分子晶體C.1molBAs晶體中含有4molB—As鍵D.與同一個B原子相連的As原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形14.共價晶體是由原子直接通過共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,因其具有高熔、沸點,硬度大,耐磨等優(yōu)良特性而具有廣泛的用途。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。(1)晶體硅是良好的半導體材料,被廣泛用于信息技術(shù)和能源科學等領(lǐng)域。晶體硅是與金剛石結(jié)構(gòu)類似的晶體(其晶胞如圖甲所示),晶體硅的1個晶胞中含個Si原子,在晶體硅的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中最小環(huán)為元環(huán),每個最小環(huán)獨立含有個Si原子,含1molSi原子的晶體硅中Si—Si鍵的數(shù)目為。

(2)金剛砂(SiC)也與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(如圖乙所示),在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結(jié)合。試回答下列問題:①金剛砂、金剛石的熔點比較高的是(用化學式表示)。

②在金剛砂的結(jié)構(gòu)中,一個硅原子結(jié)合了個碳原子,其中的鍵角是。

③金剛砂的結(jié)構(gòu)中含有C、Si原子以共價鍵結(jié)合形成的環(huán),其中一個最小的環(huán)上獨立含有個C—Si鍵。

④金剛砂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖丙所示,在SiC中,每個C原子周圍最近且等距的C原子數(shù)目為;若金剛砂的密度為ρg·cm-3,則晶體中最近的碳、硅原子之間的距離為pm(用代數(shù)式表示即可)。

C級學科素養(yǎng)拔高練15.回答下列問題:(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,是新型的非金屬高溫陶瓷材料,它們的硬度大、熔點高,化學性質(zhì)穩(wěn)定。①氮化硅的硬度(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度,原因是

。②已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,原子間都以單鍵相連,且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連,同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請寫出氮化硅的化學式:。

(2)第ⅢA族、第ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導體材料,其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。①在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(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為,GaN屬于晶體。

②三種新型半導體材料的熔點由高到低的順序為。

答案：1.D解析由于共價晶體中粒子間以共價鍵結(jié)合,而分子晶體中分子間以分子間作用力結(jié)合,故共價晶體比分子晶體的熔點高、硬度大;有些分子晶體溶于水后能電離出自由移動的離子而導電,如H2SO4、HCl;干冰(固態(tài)CO2)是分子晶體,D錯誤。2.C解析C60和冰都是分子晶體,A、B兩項均不符合題意;金剛石和水晶都是共價晶體,在金剛石中,每個碳原子周圍都有四個等距離的碳原子與之形成正四面體結(jié)構(gòu),C項符合題意;在水晶中,每個硅原子與四個氧原子以共價鍵相連形成正四面體結(jié)構(gòu),但是每個氧原子只與兩個硅原子直接相連,D項不符合題意。3.B解析從構(gòu)成元素上看,氮化硅應(yīng)該是共價化合物,共價化合物形成的晶體有兩種可能——分子晶體和共價晶體,再由超硬、耐磨、耐高溫等特點考慮,其應(yīng)該屬于共價晶體,不存在分子式。從兩種元素的常見價態(tài)看,氮化硅的化學式應(yīng)為Si3N4。4.C解析屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃和碘。屬于共價晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。但晶體氖是由稀有氣體分子組成,稀有氣體為單原子分子,分子間不存在化學鍵。5.B解析Al2O3是兩性氧化物,屬于物質(zhì)的分類,與晶體類型無關(guān),①錯誤;硬度很大、熔點為2045℃,都是共價晶體的物理性質(zhì),②③正確;紅寶石、藍寶石是剛玉在自然界中的存在形式,與晶體類型無關(guān),④錯誤,故選B。6.D解析金剛石中最小的碳環(huán)含有6個碳原子,兩個C—C鍵間的夾角是109°28'。7.B解析干冰為分子晶體,熔點較低,是因為分子間作用力弱,而不是因為鍵能小,A錯誤;晶體硅、金剛石都為共價晶體,原子半徑C<Si,原子半徑越小,共價鍵鍵能越大,則熔點越高,B正確;HI、HBr為同主族元素所形成的分子晶體,分子的相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,晶體的熔點越高,故熔點:HI>HBr,C錯誤;二氧化硫形成的是分子晶體,其熔點低是由于分子間作用力弱,不是由鍵能引起的,D錯誤。8.C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(jié)合,形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),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(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,B項正確;該晶體中每個碳原子形成4個C—O共價鍵,所以C原子數(shù)與C—O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(gòu)成,D項正確。9.B解析B4C由非金屬元素組成,可用于制作切削工具和高溫熱交換器,說明熔點高,應(yīng)為共價晶體,不存在單個分子,構(gòu)成微粒為原子,碳、硼原子之間以共價鍵結(jié)合。10.答案(1)sp3雜化共價鍵SiC>Si(2)Si的原子半徑較大,Si、O原子間距離較大,p-p軌道“肩并肩”重疊程度較小,不能形成上述穩(wěn)定的π鍵共價分子<(3)原子、原子、原子、分子共價鍵、共價鍵、共價鍵、分子間作用力解析(1)晶體硅中1個硅原子周圍與4個硅原子相連,呈正四面體結(jié)構(gòu),所以雜化方式是sp3雜化;SiC結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,粒子間存在的作用力為共價鍵;因為Si—C的鍵長小于Si—Si的鍵長,所以熔、沸點:碳化硅>晶體硅。(2)SiO2為共價晶體,CO2為分子晶體,所以熔點:SiO2>CO2。(3)金剛石、晶體硅、二氧化硅均為共價晶體,構(gòu)成粒子為原子,熔化時破壞共價鍵;CO2為分子晶體,由分子構(gòu)成,CO2分子間以分子間作用力結(jié)合。11.C解析晶體硬度超過金剛石,同時具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這些特點確定該物質(zhì)為共價晶體,A項正確;晶體中每個C與4個N相連,而1個N被3個碳原子共用,則每個碳原子均攤的氮原子個數(shù)為13×4=43,則化學式為C3N4,B項正確;晶體均為共價晶體,rN<rC,C—N鍵長短,C—N鍵能大于C—C,該晶體的熔點高于金剛石,C項錯誤;由圖可以看出12.D解析11B和10B互為同位素,形成的化合物在化學性質(zhì)上無差異,但其物理性質(zhì)不同,A錯誤;該晶胞具有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu),BN為共價晶體,其中無可自由移動的電子,不具有導電性,B錯誤;由題圖可知,N原子位于晶胞的內(nèi)部,該晶胞含4個N原子,B原子位于晶胞的頂角和面心,故B原子的數(shù)量為8×18+6×12=4,C錯誤;由晶胞示意圖可知,1個N原子與4個B原子成鍵,這4個B原子又分別與4個N原子成鍵,除去該N原子本身,每個B原子周圍有3個N原子與該N原子等距離且最近,則N原子周圍等距且最近的N原子數(shù)為13.B解析As原子核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d104s24p3,故