1、第第 2 2 课时课时 共价晶体共价晶体 题组一 共价晶体及其性质 1下列晶体中SiO2 CO2 P4 晶体硅 H2SO4 P2O5 SO3 SiC 冰 醋酸 金刚石，属于共价晶体的一组是( ) A B C D全部 答案 B 解析 十种物质中属于分子晶体的有 CO2、P4、H2SO4、P2O5、SO3、冰醋酸，其余的 4 种物 质均为共价晶体。 2下列物质中，属于共价晶体的化合物是( ) A水晶 B晶体硅 C金刚石 D干冰 答案 A 解析 A 项，水晶是共价晶体，属于化合物；B 项，晶体硅是单质；C 项，金刚石是单质； D 项，干冰是分子晶体。 3 晶体 AB 型共价化合物， 若原子最外层电子
2、数之和为 8， 常是具有半导体性质的共价晶体。 已知金刚石不导电、导热，锆石(ZrO2)不导电、不导热，却硬似钻石，近期用制耐热器的碳 化硅也制成假钻石，则识别它们的可靠方法是( ) A能在玻璃上刻画出痕迹的为金刚石 B很硬不导电而导热的是金刚石 C既可导电又可导热的是碳化硅 D不导电的为锆石 答案 B 解析 比玻璃硬度大的物质比较多，用刻画玻璃的方法不可靠，由题干知金刚石导热但不导 电，而锆石不导电也不导热，故选 B。 4根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是( ) A熔点为 2 700 ，导电性好，延展性强 B无色晶体，熔点为 3 500 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C无色晶体，能
3、溶于水，质硬而脆，熔点为 800 ，熔化时能导电 D熔点为56.6 ，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 答案 B 解析 共价晶体的熔点高，但不导电，因此熔点为 2 700 ，导电性好，延展性强应该是金 属，A 不正确；无色晶体，熔点为 3 500 ，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共 价晶体的性质特点，B 正确；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为 800 ，熔化时能导 电，不符合共价晶体的性质，C 不正确；熔点为56.6 ，微溶于水，硬度小，固态或液态 时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，D 不正确。 5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
4、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键长更短 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 答案 B 解析 碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬，说明该化合物为共价晶体，为立体 三维骨架结构，A 错误；由于原子半径：NC，原子半径越小，共价键的键长越短，则键能 越大，所以碳氮化合物比金刚石更坚硬，B 正确；共价晶体的熔、沸点和硬度，与共价键有 关，与电子数的多少无关，C 错误；碳、氮的单质的化学性质
5、均不活泼，与两种元素形成的 化合物的性质无关，D 错误。 6碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和 金刚石相比较，正确的是( ) A熔点从高到低的顺序：金刚石碳化硅晶体硅 B熔点从高到低的顺序：金刚石晶体硅碳化硅 C三种晶体中的结构单元都是三角锥结构 D三种晶体都是共价晶体且均为电的良导体 答案 A 解析 碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，这说明碳 化硅形成的晶体是共价晶体。则形成共价晶体的原子半径越小，共价键键能越大，其熔、沸 点越高。原子半径：CSi，则熔点从高到低的顺序：金刚石碳化硅晶体硅，A 正确、B 错误；三种晶
6、体中的结构单元都是四面体结构，C 错误；三种晶体都是共价晶体且都不是电 的良导体，D 错误。 7氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，是一种高强度透明材料，下列叙述错误的是( ) AAlON 和 SiO2所含化学键的类型相同 B电解熔融 AlON 可得到 Al CAlON 中 N 元素的化合价为1 DAlON 和 SiO2的晶体类型相同 答案 B 解析 AlON 和 SiO2均属于共价晶体， 均只含有共价键， A、 D 项正确； AlON 属于共价晶体， 熔融时不导电，B 项错误；AlON 中 O 为2 价，Al 为3 价，所以 N 元素的化合价为1， C 项正确。 题组二 共价晶体的晶体结构 8
7、 金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维骨架结构的共 价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立 方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子 直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置( ) A12，大立方体的 12 条棱的中点 B8，大立方体的 8 个顶角 C6，大立方体的 6 个面的中心 D14，大立方体的 8 个顶角和 6 个面的中心 答案 A 解析 与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的 12 条棱的中点， 共 12 个。如图所示： 9在金刚石的
8、晶体中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个 碳原子上任意两个 CC 间的夹角是( ) A6 个，120 B5 个，108 C4 个，109 28 D6 个，109 28 答案 D 解析 根据金刚石的晶体结构特点可知最小环上碳原子数为 6，任意两个 CC 间的夹角为 109 28。 10单质硅的晶体结构如图所示。 下列关于单质硅晶体的说法不正确的是( ) A是一种立体三维骨架结构的晶体 B晶体中每个硅原子与 4 个硅原子相连 C晶体中最小环上的原子数目为 8 D晶体中最小环上的原子数目为 6 答案 C 解析 单质硅是一种立体三维骨架结构的共价晶体，A 正确；晶体中每个硅
9、原子与 4 个硅原 子相连，B 正确；根据单质硅的晶胞结构可判断晶体中最小环上的原子数目为 6，C 错误、D 正确。 11已知 C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列关 于 C3N4晶体的说法错误的是( ) A该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B该晶体中每个碳原子连接 4 个氮原子，每个氮原子连接 3 个碳原子 C该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8 电子结构 D该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极性键形成三维骨架结构 答案 D 解析 C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，该晶体为共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳 键更牢固，A 正确；
10、碳原子最外层有 4 个电子，氮原子最外层有 5 个电子，则该晶体中每个 碳原子连接 4 个氮原子，每个氮原子连接 3 个碳原子，B 正确；构成该晶体的微粒间只以单 键结合，每个碳原子连接 4 个氮原子，每个氮原子连接 3 个碳原子，则晶体中碳原子和氮原 子的最外层都满足 8 电子结构，C 正确；金刚石只含有非极性共价键，但是 C3N4晶体中碳、 氮之间以极性共价键结合，原子间以极性键形成三维骨架结构，D 错误。 12参照如图 SiO2的晶体结构模型分析 SiO2晶体的结构，并回答下列问题。 (1)在二氧化硅晶体中有若干环状结构，最小的环状结构由_个原子构成。 (2)在二氧化硅晶体中，硅原子的价
11、电子层原子轨道发生了杂化，杂化方式是_， SiOSi 的键角是_。 (3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料，请列举两项二氧化硅的主要用途： _。 _。 (4)下列说法中正确的是_(填序号)。 凡是共价晶体都含有共价键 凡是共价晶体都有正四面体结构 凡是共价晶体都具有三维骨架结构 凡是共价晶体都具有很高的熔点 答案 (1)12 (2)sp3 109 28 (3)制造石英玻璃 制造石英表中的压电材料(或制造光 导纤维等) (4) 解析 可根据金刚石中碳原子的原子轨道杂化方式判断二氧化硅晶体中硅原子的杂化方式。 根据原子轨道的杂化方式，即可确定键角。不同的共价晶体结构可能不同，并不是所有的共 价晶体
12、都具有正四面体结构。 13金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的三维骨架结构中，碳原子、硅原 子交替以单键相结合。试回答： (1)金刚砂属于_晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点_。 (2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合_个碳原子，键角是_。 (3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有_个硅原子。 答案 (1)共价 低 (2)4 109 28 (3)3 解析 (1)根据题意可知金刚砂属于共价晶体， 由于 SiC 的键长大于 CC 的键长， 故 SiC 的键能小，金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。(2)Si 原子与 C 原子交替以共价单键相结合，且 Si、C 原子都
13、形成四个单键，故一个碳原子周围结合 4 个硅原子，同时一个硅原子周围结合 4 个碳原子。由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列，故键角为 109 28。 (3)类比金刚石中最小的原子环中有 6 个碳原子可知，在金刚砂中，最小的环上应有 3 个硅原 子和 3 个碳原子。 14氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用 高纯硅与纯氮在 13 000 时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于_晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N 原子和 N 原子，Si 原子与 Si 原子 不直接相连， 同时每个原子都满足 8 电子稳定结构， 请写出氮
14、化硅的化学式： _。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反 应的化学方程式为_。 (4)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相 似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为 361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有_个氮原子、 _个硼原子，立方氮化硼的密度是_ g cm 3(只要求列算式，不必计算出数值， 阿伏加德罗常数的值为 NA)。 答 案 (1) 共 价 (2)Si3N4 (3)3SiCl4 2N2 6H2= 强热 Si3N4 12HCl (4)4 4 254 361.510 103N A 解析 (2)氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N 原子和 N 原子， Si 原子和 Si 原子不直接相连，同时每个原子都满足 8 电子稳定结构，因此氮化硅的化学式为 Si3N4。 (4)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有 C 原子 的个数：81 86 1 248，则在立方氮化硼晶胞中含有 4 个氮原子、4 个硼原子；由于晶 胞边长为 361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是 m V 254 361.510 103N A g cm 3。