2023-2025北京高三一?；瘜W(xué)匯編

分子晶體與共價(jià)晶體

一、單選題

1.（2023北京東城高三一模）下列指定微粒或化學(xué)鍵的個(gè)數(shù)比為1：2的是（）

A.（C原子中的質(zhì)子和中子B.Na2O2固體中的陰離子和陽(yáng)離子

C.SiO2晶體中的硅原子和共價(jià)鍵D.FeCL溶液中的Fe2+和CL

2.（2024北京通州高三一模）下列物質(zhì)性質(zhì)的比較中，不E理的是（）

A.氣態(tài)Cu與Cu*失去一個(gè)電子的能力：Cu+>Cu

B.分子的極性：HF>HC1

C.物質(zhì)的硬度：晶體：Si<SiO2

COOH

D.在水溶液中的溶解性：

3.（2024北京房山高三一模）化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、環(huán)境密切相關(guān)，下列說(shuō)法不正確的是（）

A.月壤中的“嫦娥石［（Ca8Y）Fe（POJ『'其成分屬于無(wú)機(jī)鹽

B.用于“深地一號(hào)”工程中的鉆頭材料金剛石屬于共價(jià)晶體

C.“神舟”系列飛船返回艙使用的SisN,耐高溫材料屬于有機(jī)化合物

D.“長(zhǎng)征號(hào)”火箭采用“液氧/液氫”作為推進(jìn)劑，“液氫”屬于綠色環(huán)保燃料

4.（2024北京高三一模）我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)g-C3N4非金屬半導(dǎo)體可以在光照下催化水產(chǎn)生氫氣。g-C3N4

是一種平面二維片層結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)如圖，基本單元無(wú)限延伸，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是

A.g-CsN4屬于離子晶體

B.其核心元素氮的氫化物分子間存在氫鍵，因此加熱時(shí)很難分解

C.g-C3N4中氮原子為sp2雜化方式

D-g-CsN4中含有手性碳原子

5.（2024北京高三一模）下列性質(zhì)的比較，不正確的是（）

A.酸性：H2SO4>H3PO4B.熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅〉晶體硅

C.熱穩(wěn)定性：H2S>H2OD.第一電離能：S<0

6.（2023北京東城高三一模）對(duì)下列事實(shí)的解釋不正理的是（）

選

事實(shí)解釋

項(xiàng)

A穩(wěn)定性：HF>HIHF分子間存在氫鍵，HI分子間不存在氫鍵

B鍵角：NH；>H2。中心原子均采取sp3雜化，孤電子對(duì)有較大的斥力

C熔點(diǎn)：石英〉干冰石英是共價(jià)晶體，干冰是分子晶體；共價(jià)鍵比分子間作用力強(qiáng)

F的電負(fù)性大于Cl,F—C的極性大于Cl—C,使F3C-的極性大于

酸性：CF3COOH>

D

CC13COOHCbC一的極性

A.AB.BC.CD.D

7.（2023北京朝陽(yáng)高三一模）我國(guó)科學(xué)家預(yù)言的T-碳已被合成。T-碳的晶體結(jié)構(gòu)可看做將金剛石中的碳原

子用由四個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元取代所得，T-碳和金剛石的晶胞如圖所示。下列說(shuō)法不正確的

是（）

金剛石T-碳

A.T-碳與金剛石互為同素異形體

B.T-碳與金剛石均屬于共價(jià)晶體

C.T-碳與金剛石中鍵角均為109。28，

D.T-碳晶胞中平均含有32個(gè)碳原子

二、解答題

8.（2025北京東城高三一模）我國(guó)人造金剛石產(chǎn)量居世界首位。以石墨或甲烷為原料可制備金剛石。

I.石墨和金剛石的晶胞（lpm=10」2m）

(1)基態(tài)碳原子的電子排布式為o

(2)根據(jù)圖中信息判斷石墨晶體中層間沒(méi)有化學(xué)鍵相連，依據(jù)是o

(3)金剛石在目前所有已知晶體中硬度最大。從結(jié)構(gòu)角度解釋其原因：

(4)石墨和金剛石的晶胞體積比為7：9,其密度比為(簡(jiǎn)單整數(shù)比)。

II.人工合成金剛石

方法一：高壓合成方法二：低壓合成

方程C（石墨,S）=C（金剛石，

CH/g）=C（金剛石,$）+2國(guó)僅）AH2>0

式s）AHr0

石墨與催化劑保(Ni)在高壓釜

與大量在微波爐里形成等離子體(含電

CH4H2

中的高溫高壓條件下形成共

原理子、CH,、.H、H+等)，其中含碳粒子在硅晶

熔體(Ni,C),金剛石比石墨

體表面沉積并脫去H,得到金剛石

更易從共熔體中析出

(5)將高壓合成金剛石過(guò)程中的能量變化，在圖中補(bǔ)充完整

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------?

C(石墨,s)+xNi(s)NixC(l)C(金剛石,s)+xNi⑸反應(yīng)過(guò)程

(6)關(guān)于低壓合成，下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))。

a.甲烷和金剛石中的碳原子、硅晶體中的硅原子均為sp3雜化

b.含碳粒子相互碰撞可能得到乙烷

c.低壓可降低含碳粒子的濃度，有利于生成結(jié)構(gòu)規(guī)整的金剛石

9.(2025北京朝陽(yáng)高三一模)碳元素具有豐富的化學(xué)性質(zhì)，碳及其化合物有著廣泛的應(yīng)用。

(1尸C-NMR能測(cè)定含碳化合物的骨架結(jié)構(gòu)。在基態(tài)13c原子中，核外存在—對(duì)自旋相反的電子。

(2)我國(guó)科學(xué)家利用CC1,與Na、Mg等活潑金屬反應(yīng)合成了金剛石，為金剛石的合成提供了重要的研究思

路。

②CC1,的C-Q鍵是由碳的—軌道與氯的3P軌道重疊形成0鍵。

(3)早期以石墨為原料在高溫高壓條件下合成金剛石。圖a為金剛石晶胞，圖b為石墨的層狀結(jié)構(gòu)(虛線(xiàn)所

示部分為其晶胞，如圖c所示)。

②金剛石的密度為pg/co?,晶胞形狀為立方體，邊長(zhǎng)為anm(lnm=10-7cm),阿伏加德羅常數(shù)的值為

(用含p,a的關(guān)系式表示)。

(4)碳在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著重要作用。SiO?與C1?較難發(fā)生反應(yīng)：SiO2(s)+2Cl2(g)=

SiCl4(g)+O2(g)AH>0,加碳生成CO可使反應(yīng)得以進(jìn)行。解釋加碳反應(yīng)更易進(jìn)行的原因：―。

10.(2025北京延慶高三一模)H、C、N、。是中學(xué)化學(xué)重要的非金屬元素，關(guān)于幾種元素及其化合物回

答：

(1)基態(tài)c原子價(jià)電子層軌道表示式□匚匚□為：_____。

2s2p

⑵N元素的第一電離能A(N)比O元素的/,(0)大，試解釋原因_____o

(3)C與H形成的常見(jiàn)有機(jī)化合物CH三CH、CH2=CH2O

①CH三CH分子的VSEPR模型名稱(chēng)是o

②CH?=CH2的C-H鍵是由碳的雜化軌道與氫的1s軌道重疊形成。鍵。

③CHmCH、CH?=CH2均能使澳的四氯化碳溶液褪色，從化學(xué)鍵的角度解釋原因_____。

(4)石墨相氮化碳(g-C3AJ是一種新型光催化材料，g-CsN’具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，其中一種二維

平面結(jié)構(gòu)如圖所示。g-CsN,晶體中存在的微粒間作用力有。

?N

oC

(5)碳單質(zhì)的一種共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。

①每個(gè)C原子周?chē)c它最近且距離相等的C原子有個(gè)。

②若該立方晶胞邊長(zhǎng)均為apm(lcm=l(y°pm),阿伏伽德羅常數(shù)的值為。則該晶體的密度為

g.cm-3o

11.(2024北京房山高三一模)氮元素能與金屬或者非金屬元素形成種類(lèi)繁多、應(yīng)用廣泛的化合物。

(1)基態(tài)N原子的價(jià)層電子軌道表示式是o

(2)與碳?xì)浠衔镱?lèi)似，N、H兩元素之間也可以形成氮烷、氮烯。

①在最簡(jiǎn)單的氮烯分子中，N的雜化方式是o

②N2H4具有很強(qiáng)的還原性，是常用的火箭推進(jìn)劑，它在常溫常壓下為無(wú)色液體。判斷N2H4是否溶于水并

說(shuō)明理由_________O

(3)配合物[CU(NH3)/SO4可用作廣譜殺菌劑，其中Cu屬于________區(qū)元素，該配合物中的配位原子

是，配位數(shù)是。

(4)C3N4的某種晶體結(jié)構(gòu)中，原子間均以單鍵結(jié)合，其硬度比金剛石大，原因是=

(5)N和Ga形成的化合物是一種重要的半導(dǎo)體材料。其某種晶胞形狀為立方體，邊長(zhǎng)為anm,結(jié)構(gòu)如圖所

②已知阿伏加德羅常數(shù)為M，氮化線(xiàn)(GaN)的摩爾質(zhì)量為該晶體的密度表達(dá)式為

g?cm-3(]nm=10,cm)。

參考答案

1.B

【詳解】A.[C原子中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為6,則質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)比為1：1,故A不符合題意；

B.過(guò)氧化鈉中過(guò)氧根離子和鈉離子的個(gè)數(shù)比為1：2,故B符合題意；

C.二氧化硅中每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧共價(jià)鍵，則晶體中的硅原子和共價(jià)鍵的個(gè)數(shù)比為1：

4,故C不符合題意；

D.氯化亞鐵是強(qiáng)酸弱堿鹽，亞鐵離子在溶液中水解，所以溶液中亞鐵離子和氯離子的個(gè)數(shù)比小于1：2,

故D不符合題意；

故選B。

2.A

【詳解】A.氣態(tài)Cu與Cu+失去一個(gè)電子所需的最低能量分別對(duì)應(yīng)第一電離能與第二電離能，同一元素逐

級(jí)電離能依次增大，所以失去一個(gè)電子的能力：Cu+<Cu,A錯(cuò)誤；

B.鹵化氫為極性分子，HF分子的極性最大，這些分子的極性隨鹵族元素自上而下元素電負(fù)性的減弱，極

性亦逐漸減弱，B正確；

c.Si與SiO2都是共價(jià)晶體，氧原子半徑小于硅原子半徑，Si-O的鍵長(zhǎng)更短，鍵能更大，所以物質(zhì)的硬

度：晶體：Si<SiO2,C正確；

COOH

D..4,11形成分子內(nèi)氫鍵，能與水分子間形成氫鍵，所以在水溶液中的溶解

C(X)H

故選A?

3.C

【詳解】A.由化學(xué)式可知，月壤中的嫦娥石的主要成分是磷酸鹽，屬于無(wú)機(jī)鹽，故A正確；

B.金剛石是熔沸點(diǎn)高、硬度大的共價(jià)晶體，故B正確；

C.氮化硅是性能優(yōu)良、能耐高溫的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，故C錯(cuò)誤；

D.氫氣在氧氣中燃燒生成的水不會(huì)污染環(huán)境，所以液氫屬于綠色環(huán)保燃料，故D正確；

故選C。

4.C

【詳解】A.g-C3N4是一種平面二維片層結(jié)構(gòu)，基本單元無(wú)限延伸，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則g-C3N4,不屬于離

子晶體，A不正確；

B.氮的氫化物分子間存在氫鍵，使氫化物的熔沸點(diǎn)升高，而加熱時(shí)很難分解，屬于熱穩(wěn)定性，取決于分

子內(nèi)的氮?dú)涔矁r(jià)鍵的強(qiáng)弱，B不正確；

C.g-C3N4中，六元環(huán)內(nèi)氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,發(fā)生sp2雜化，C正確；

D.g-C3N4中，每個(gè)C原子只連接3個(gè)N原子，不含有手性碳原子，D不正確；

故選C?

5.C

【詳解】A.非金屬性越強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性越強(qiáng)，非金屬性：S>P,酸性：H2s。4>

H3Po4,故A正確；

B.金剛石、碳化硅、晶體硅都是原子晶體，熔沸點(diǎn)的高低與共價(jià)鍵有關(guān)，鍵長(zhǎng)：Si-Si>C-Si>C-C,

鍵能：C-C>C-Si>Si-Si,則熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅)晶體硅，故B正確；

C.非金屬性越強(qiáng)，簡(jiǎn)單氫化物穩(wěn)定性越強(qiáng)，電負(fù)性：o>s,熱穩(wěn)定性：H2S<H2O,故c錯(cuò)誤；

D.同族元素從上到下，第一電離能逐漸減小，第一電離能：S<O,故D正確；

故選Co

6.A

【詳解】A.氫化物的穩(wěn)定性與鍵能大小有關(guān)，與氫鍵無(wú)關(guān)，則氟化氫的穩(wěn)定性強(qiáng)于碘化氫是因?yàn)镠-F鍵

鍵能比H-I大，故A錯(cuò)誤；

B.鏤根離子中的氮原子和水分子中的氧原子均采取sp3雜化，鏤根離子中氮原子和水分子中氧原子的孤對(duì)

電子對(duì)數(shù)分別為0和2,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)越多，對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大，鍵角越小，所以錢(qián)根離子的鍵角

大于水分子，故B正確；

C.石英即二氧化硅，是共價(jià)晶體，干冰是分子晶體，共價(jià)鍵比分子間作用力強(qiáng)，所以石英的熔點(diǎn)高于干

冰，故c正確；

D.氟元素的電負(fù)性大于氯元素，F(xiàn)—C的極性大于Cl-C,使F3C一的極性大于CbC一的極性，對(duì)竣基的

吸電子能力大于CbC一,所以CF3coOH更易電離出氫離子，酸性強(qiáng)于CC13coOH,故D正確；

故選Ao

7.C

【詳解】A.T-碳與金剛石均為碳的單質(zhì)，結(jié)構(gòu)不同，互為同素異形體，故A正確；

B.由晶胞結(jié)構(gòu)可知T-碳也是以四面體為結(jié)構(gòu)單元的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，兩者均為共價(jià)晶體，故B正確；

C.T-碳中4個(gè)碳原子圍成正四面體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中鍵角為60。，故C錯(cuò)誤；

D.由晶胞結(jié)構(gòu)可知，在T-碳晶胞中四個(gè)碳原子組成的正四面體結(jié)構(gòu)單元有8個(gè)位于頂點(diǎn)，6個(gè)位于面

心，4個(gè)位于體內(nèi)，個(gè)數(shù)為：8x：+6x：+4=8,則碳原子個(gè)數(shù)為32,故D正確；

o2

故選：Co

8.(l)ls22s22P2

⑵層間距335Pm遠(yuǎn)大于碳碳鍵鍵長(zhǎng)142Pm(154pm)

(3)金剛石是共價(jià)晶體，為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大

(4)9:14

<UnSc)

(5)

C（石墨,s）+xNi（s）NivC（l）C（金剛石,s）+xNi（s）反應(yīng)過(guò)程

（6）abc

【詳解】（1）碳原子基態(tài)電子排布式為Is22s22P2。

（2）由圖可見(jiàn)，石墨層內(nèi)相鄰碳間距約142?”,而層間相鄰碳原子間距約3352〃，遠(yuǎn)大于形成共價(jià)鍵所

需的鍵長(zhǎng)，說(shuō)明層間并無(wú)化學(xué)鍵相連（只是較弱的范德華力）。

（3）金剛石是共價(jià)晶體，每個(gè)碳原子以卯3雜化方式與四個(gè)碳相連，形成三維網(wǎng)絡(luò)巨型分子，鍵能大，為

立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大，空間結(jié)構(gòu)極其牢固，因而硬度最高。

（4）若取石墨、金剛石各自“標(biāo)準(zhǔn)”晶胞，石墨每個(gè)晶胞含原子數(shù)為：8xl+4xl+2xl+l=4,金剛石每

842

個(gè)晶胞含碳原子數(shù)為：8x：+6x：+4=8,兩者晶胞體積比為7:9,石墨的密度為：

o2

4M4x12_,8M8x12_,

P石墨=M9NT釬U'金剛石密度為：p金剛石=M9'則其密度比為

^*A-P,A1NA???X2

（4x12—7）:（8x12+9）=手:曰=9:14。

（5）在高壓合成示意圖中，應(yīng)將“M-C共熔體”的能量畫(huà)在最高處，起始“C（石墨）+xM?（固）”和產(chǎn)物

“C（金剛石）+xM（固）”的能量均較低，且由于石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸癁槲鼰徇^(guò)程，產(chǎn)物能量略高于反應(yīng)物（但都

低于中間的共熔體能量），故圖像為：

l2it/------、、、、、

<nn/

C（石墨,s）+xNKs）NirC（l）C（金剛石,s）+xNi⑸反應(yīng)過(guò)程

（6）a.甲烷分子中，中心碳原子通過(guò)卯3雜化與4個(gè)氫原子形成正四面體結(jié)構(gòu)；金剛石為原子晶體，每個(gè)

碳原子與周?chē)?個(gè)碳原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，碳原子采取so,雜化方式；晶體硅的結(jié)構(gòu)與

金剛石類(lèi)似，硅原子同樣以卯3雜化與鄰近的4個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，a正確；

b.在含大量自由基的等離子體中，碳自由基通過(guò)相互碰撞確有可能生成乙烷等小分子，b正確；

c.降低壓強(qiáng)可降低碳自由基濃度，使得碳的沉積更有序，從而有利于生成結(jié)構(gòu)規(guī)整的金剛石，c正確；

故選abco

9.(1)2

(2)Cl>Mg>Na1個(gè)Sp3雜化

96

4

⑶p-(ax107)

(4)C和5生成CO并放熱，使SiO2+2cl2+2C=SiCl6+2CO反應(yīng)趨勢(shì)變大(碳與O2反應(yīng)生成CO放出熱

量，使體系溫度升高，同時(shí)降低或。2),均促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行)

【詳解】(1)基態(tài)13c原子核外有6個(gè)電子，電子排布式為Is22s22P2,核外存在2對(duì)自旋相反的電子；

(2)①同周期從左到右第一電離能有增大趨勢(shì)，故第一電離能Cl>Mg>Na；

4—4x1

②CC14的中心原子為c,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+工一=4,孤電子對(duì)為0,雜化方式為sp3雜化，C-C1鍵是

由碳的1個(gè)sp3雜化軌道與氯的3p軌道重疊形成。鍵；

(3)①圖c為石墨的晶胞，內(nèi)部有1個(gè)C原子，面上有2個(gè)C原子，棱上有4個(gè)C原子，頂角有8個(gè)C

原子，C原子個(gè)數(shù)為l+2x[+4x]+4xl+2x!+2x[=4；

26123o

118x12

②金剛石晶胞中C原子數(shù)為4+8xg+6x7=8,質(zhì)量為二一g,體積為(axio-7)3cm3,根據(jù)密度公式

82NA

8x1296

NA=73;

m；；NAp.(axlO-)

V(ax。7)3

(4)SiO2(s)+2C12(g)=SiCl4(g)+O2(g)AH>0,AS<0,反應(yīng)難以自發(fā)進(jìn)行，加碳生成CO,放出熱量，

使溫度升高，總反應(yīng)SiO2+2Cb+2C=SiC16+2CO趨勢(shì)變大，同時(shí)消耗了使平衡正向進(jìn)行。

io.(i)[H]_____

2s2p

(2)N的2P軌道呈“半充滿(mǎn)”，電子排布較為穩(wěn)定，使得其失去外層第一個(gè)電子所需能量更高

(3)直線(xiàn)形sp2CH三CH、CH2=CH?都含有兀鍵，兀鍵不穩(wěn)定，在一定條件下易與Br2發(fā)生

加成反應(yīng)，從而使澳的四氯化碳溶液褪色

(4)共價(jià)鍵、范德華力

(5)49%xlO30

3

NAa

【詳解】(1)

基態(tài)C原子價(jià)電子排布式為2s22P2,價(jià)電子層軌道表示式為：E]H111L

2s2p

(2)N元素的第一電離能大于O元素，主要原因是N的2P軌道呈“半充滿(mǎn)”，電子排布較為穩(wěn)定，使得其

失去外層第一個(gè)電子所需能量更高。

(3)①CH三CH分子中存在碳碳三鍵，C原子雜化方式為sp,VSEPR模型名稱(chēng)是直線(xiàn)形；

②CH2=CH?分子中存在碳碳雙鍵，C原子雜化方式為sp2,C-H鍵由碳的sp2雜化軌道與氫的Is軌道頭

碰頭重疊形成◎鍵；

③CHmCH、CH?=CH2均能使澳的四氯化碳溶液褪色，從化學(xué)鍵的角度解釋原因是：CHmCH、

CH?=CH2都含有兀鍵，兀鍵不穩(wěn)定，在一定條件下易與母2發(fā)生加成反應(yīng)，從而使澳的四氯化碳溶液褪

色。

(4)g-CsN具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)存在共價(jià)鍵，層間為范德華力。

(5)該晶胞為金剛石的共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)：

①每個(gè)C原子呈四面體配位，它周?chē)罱揖嚯x相等的C原子數(shù)為4個(gè)；

②在該立方晶胞中共有8x：+6x：+4=8個(gè)C原子，若晶胞邊長(zhǎng)為apm,阿伏伽德羅常數(shù)為NA，則

o2

8x12?96s躍-3

該晶體的密度為NA(ax10」。丫8al一記⑷。

2s

ii.⑴P7T

(2)sp2N2H4與H?O分子間形成氫鍵(或者N2H4是極性分子根據(jù)相似相溶原理推測(cè)N2H4易溶于

水)

(3)dsN4

(4)原子半徑C>N,鍵長(zhǎng)C—N<C-C,鍵能C—N>C—C,所以硬度C3N4更大

4M

⑸4(OXIO)NA

【分析】氮有三個(gè)價(jià)鍵，最簡(jiǎn)單的氮烯即含一個(gè)氮氮雙鍵，另一個(gè)價(jià)鍵與氫結(jié)合，則其分子式：N2H2,N

的雜化方式sp2雜化；$氏分子中含有N-H鍵，和水分子間存在分子間氫鍵，因此易溶于水；或者N尹4

是極性分子，水是極性分子，根據(jù)相似相溶原理推測(cè)N2H,易溶于水；C3N4是由C與N通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合的

共價(jià)晶體。原子半徑C>N,鍵長(zhǎng)C-N<C-C,鍵能C-N>C-C,所以硬度C3N4更大；利用均攤法結(jié)

合晶胞示意圖可知1個(gè)晶胞中Ga數(shù)目為8X：+6XT=4,N原子數(shù)目為4,化學(xué)式為GaN。