2025年下學(xué)期高二化學(xué)共價晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)試題一、選擇題（每題3分，共45分）下列物質(zhì)屬于共價晶體的是（）A.SO?B.晶體硼C.H?OD.CH?答案：B解析：共價晶體的粒子是原子，通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。SO?、H?O、CH?均為分子晶體，粒子間通過分子間作用力結(jié)合；晶體硼由硼原子通過共價鍵構(gòu)成，屬于共價晶體。下列關(guān)于共價晶體的說法錯誤的是（）A.“夢天實驗艙”散熱組件使用的氮化鋁陶瓷屬于共價晶體B.晶體硅熔化時需破壞Si-Si共價鍵C.金剛石的硬度大于碳化硅是因為C-C鍵長比C-Si鍵長短D.干冰與二氧化硅的晶體類型相同答案：D解析：干冰（CO?）是分子晶體，二氧化硅（SiO?）是共價晶體，二者晶體類型不同；氮化鋁陶瓷耐高溫、硬度大，屬于共價晶體；晶體硅熔化時需斷裂共價鍵；鍵長越短鍵能越大，硬度越大，C-C鍵長＜C-Si鍵長，故金剛石硬度大于碳化硅。金剛石和石墨晶體中，每個最小碳環(huán)包含的碳原子數(shù)分別為（）A.6、6B.6、5C.5、6D.4、6答案：A解析：金剛石中每個最小碳環(huán)為六元環(huán)，含6個碳原子；石墨中每個最小碳環(huán)同樣為六元環(huán)，含6個碳原子，但石墨中每個碳原子被3個環(huán)共用，而金剛石中每個碳原子被12個環(huán)共用。二氧化硅晶體中，硅原子與氧原子的個數(shù)比及硅原子的雜化方式為（）A.1:2，sp3B.1:4，sp2C.1:2，sp2D.1:4，sp3答案：A解析：SiO?晶體中，每個Si原子與4個O原子形成共價鍵，每個O原子與2個Si原子相連，故Si、O原子個數(shù)比為1:2；Si原子的價層電子對數(shù)為4，雜化方式為sp3。下列關(guān)于共價晶體CO?（高壓下形成）的說法正確的是（）A.具有分子密堆積結(jié)構(gòu)B.硬度小，易氣化C.每個C原子與4個O原子相連D.與分子晶體CO?互為同分異構(gòu)體答案：C解析：高壓下形成的共價晶體CO?具有類似SiO?的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個C原子與4個O原子通過共價鍵結(jié)合，硬度大、熔沸點高；同分異構(gòu)體針對分子而言，共價晶體CO?中無分子，二者不互為同分異構(gòu)體。設(shè)N?為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是（）A.1molSiO?晶體中含Si-O鍵數(shù)目為2N?B.12g金剛石中含C-C鍵數(shù)目為4N?C.1mol晶體硅中含Si-Si鍵數(shù)目為2N?D.60gSiO?中含分子數(shù)目為N?答案：C解析：SiO?晶體中每個Si原子形成4個Si-O鍵，1molSiO?含4molSi-O鍵；金剛石中每個C原子形成4個C-C鍵，每個鍵被2個C原子共用，12g（1mol）金剛石含C-C鍵數(shù)目為2N?；晶體硅結(jié)構(gòu)與金剛石相似，1mol晶體硅含Si-Si鍵數(shù)目為2N?；SiO?為共價晶體，不存在分子。氮化硼（BN）有六方相和立方相兩種晶體，下列說法錯誤的是（）A.六方相BN層內(nèi)原子通過共價鍵結(jié)合，層間通過分子間作用力結(jié)合B.立方相BN硬度大，可用作耐磨材料C.六方相BN與石墨晶體結(jié)構(gòu)相似，能導(dǎo)電D.兩種晶體均屬于共價晶體答案：D解析：六方相BN與石墨結(jié)構(gòu)相似，層內(nèi)共價鍵，層間分子間作用力，屬于混合型晶體，不導(dǎo)電；立方相BN具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于共價晶體，硬度大；二者晶體類型不同。下列物質(zhì)的熔點由高到低排列正確的是（）A.金剛石＞碳化硅＞晶體硅＞干冰B.NaF＞NaCl＞NaBr＞NaIC.金剛石＞石墨＞晶體硅＞SiO?D.H?O＞H?S＞H?Se＞H?Te答案：A解析：共價晶體熔點取決于鍵能，鍵長越短鍵能越大：C-C＜C-Si＜Si-Si，故熔點：金剛石＞碳化硅＞晶體硅；干冰為分子晶體，熔點最低。B項為離子晶體，熔點隨晶格能降低而降低；石墨熔點高于金剛石；D項分子晶體中H?O因氫鍵熔點最高，其他隨相對分子質(zhì)量增大而升高。硅與碳同主族，下列關(guān)于晶體硅與金剛石的比較錯誤的是（）A.晶體類型相同B.硬度：金剛石＞晶體硅C.熔點：晶體硅＞金剛石D.均為sp3雜化答案：C解析：晶體硅與金剛石均為共價晶體，原子均采取sp3雜化；C原子半徑小于Si原子，C-C鍵長＜Si-Si鍵長，故金剛石的鍵能更大，硬度和熔點更高。下列關(guān)于共價晶體的說法正確的是（）A.共價晶體中只存在共價鍵，不存在分子間作用力B.共價晶體的化學(xué)式可直接表示其分子組成C.共價晶體熔化時破壞分子間作用力D.所有非金屬單質(zhì)均為共價晶體答案：A解析：共價晶體中原子通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在分子，故無分子間作用力，化學(xué)式僅表示原子個數(shù)比；熔化時需破壞共價鍵；非金屬單質(zhì)中如O?、P?等為分子晶體，石墨為混合型晶體。氮化鋁（AlON）是一種高強(qiáng)度透明材料，屬于共價晶體，下列敘述錯誤的是（）A.AlON中Al的化合價為+3B.AlON與SiO?晶體結(jié)構(gòu)相似C.AlON中含有離子鍵D.電解熔融AlON可制備Al答案：C解析：AlON屬于共價晶體，只含共價鍵；Al為+3價，N為-3價，O為-2價（電荷守恒）；結(jié)構(gòu)與SiO?相似；共價晶體熔融時不導(dǎo)電，無法通過電解制備Al。碳化硅（SiC）晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石相似，下列說法正確的是（）A.SiC晶胞中含4個Si原子和4個C原子B.1molSiC中含Si-C鍵數(shù)目為2N?C.SiC的熔點低于金剛石D.Si原子與C原子的配位數(shù)均為4答案：D解析：SiC晶胞中Si原子位于頂點和面心，C原子位于體內(nèi)，含Si原子數(shù)目為8×1/8+6×1/2=4，C原子數(shù)目為4，化學(xué)式為SiC；每個Si原子與4個C原子相連，每個C原子與4個Si原子相連，1molSiC含4molSi-C鍵；Si-C鍵長介于C-C和Si-Si之間，故SiC熔點低于金剛石但高于晶體硅。下列關(guān)于T-碳的說法錯誤的是（）A.T-碳可看作金剛石中碳原子被正四面體結(jié)構(gòu)單元取代B.T-碳屬于共價晶體C.T-碳晶胞中含32個碳原子D.T-碳中碳碳鍵角均為109°28′答案：D解析：T-碳是金剛石的衍生結(jié)構(gòu)，屬于共價晶體；每個正四面體結(jié)構(gòu)單元含4個碳原子，晶胞中含8個正四面體，共32個碳原子；正四面體結(jié)構(gòu)單元內(nèi)鍵角為109°28′，但單元之間的鍵角可能不同。下列性質(zhì)不能用共價晶體結(jié)構(gòu)解釋的是（）A.金剛石的硬度大B.二氧化硅的熔點高C.晶體硅的導(dǎo)電性差D.干冰易升華答案：D解析：共價晶體硬度大、熔點高是因為共價鍵鍵能大；晶體硅為半導(dǎo)體，導(dǎo)電性差與共價鍵的鍵能和能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)；干冰為分子晶體，升華破壞分子間作用力，與共價晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。石墨烯是單層石墨，下列關(guān)于石墨烯與金剛石的比較正確的是（）A.二者碳原子雜化方式相同B.石墨烯中每個碳原子被3個六元環(huán)共用C.金剛石中最小碳環(huán)為六元環(huán)，石墨烯中為五元環(huán)D.二者均能導(dǎo)電答案：B解析：石墨烯中碳原子為sp2雜化，金剛石中為sp3雜化；石墨烯中每個碳原子被3個六元環(huán)共用，金剛石中每個碳原子被12個六元環(huán)共用；二者最小碳環(huán)均為六元環(huán)；石墨烯能導(dǎo)電，金剛石不能。二、非選擇題（共55分）（10分）碳元素可形成多種晶體，回答下列問題：（1）金剛石晶體中，碳原子采取______雜化，最小碳環(huán)上有______個碳原子，每個碳原子與______個相鄰碳原子相連。（2）石墨晶體中，層內(nèi)碳原子通過______鍵結(jié)合，層間通過______結(jié)合，屬于______晶體。（3）C??屬于______晶體，與金剛石互為______。（4）比較金剛石、石墨、C??的熔點：＞＞______。答案：（1）sp3；6；4（2）共價鍵；分子間作用力；混合型（3）分子；同素異形體（4）石墨；金剛石；C??解析：（1）金剛石中碳原子形成4個σ鍵，雜化方式為sp3；最小碳環(huán)為六元環(huán)，每個碳原子與4個碳原子相連。（2）石墨層內(nèi)共價鍵，層間分子間作用力，兼具共價晶體和分子晶體的性質(zhì)，為混合型晶體。（3）C??由分子構(gòu)成，為分子晶體；與金剛石均由碳元素組成，互為同素異形體。（4）石墨熔點（約3652℃）高于金剛石（約3550℃），C??為分子晶體熔點最低。（12分）二氧化硅是重要的共價晶體，其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)密切相關(guān)。（1）SiO?晶體中，每個Si原子與______個O原子相連，構(gòu)成______（填空間構(gòu)型）；最小環(huán)上有______個原子。（2）石英玻璃的主要成分為SiO?，它______（填“有”或“無”）固定熔點，原因是______。（3）用石英砂與焦炭反應(yīng)可制備粗硅，化學(xué)方程式為______，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______。（4）SiO?與CO?的化學(xué)性質(zhì)差異較大，例如SiO?能與NaOH溶液反應(yīng)，而CO?能與水反應(yīng)，從結(jié)構(gòu)角度解釋原因：______。答案：（1）4；正四面體；12（2）無；石英玻璃為非晶體，非晶體沒有固定熔點（3）SiO?+2C(\xlongequal{高溫})Si+2CO↑；1:2（4）SiO?為共價晶體，CO?為分子晶體，晶體類型不同導(dǎo)致性質(zhì)差異解析：（1）SiO?中Si原子與4個O原子形成正四面體結(jié)構(gòu)，最小環(huán)由6個Si原子和6個O原子構(gòu)成，共12個原子。（2）石英玻璃為SiO?的非晶態(tài)，非晶體沒有固定熔點。（3）反應(yīng)中SiO?中Si元素化合價降低（+4→0），為氧化劑，C元素化合價升高（0→+2），為還原劑，物質(zhì)的量之比為1:2。（4）晶體類型決定化學(xué)性質(zhì)，共價晶體SiO?難溶于水，分子晶體CO?易與水反應(yīng)。（14分）氮化硼（BN）是新型無機(jī)非金屬材料，回答下列問題：（1）立方相BN的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)為apm，阿伏加德羅常數(shù)的值為N?。①晶胞中B原子的配位數(shù)為______，N原子的配位數(shù)為______。②晶體的密度ρ=g·cm?3（用含a、N?的代數(shù)式表示）。③立方相BN的熔點（填“高于”或“低于”）六方相BN，原因是______。（2）六方相BN與石墨結(jié)構(gòu)相似，層內(nèi)B原子與N原子通過共價鍵結(jié)合，B原子的雜化方式為______，層間作用力為______。答案：（1）①4；4②(\frac{4×25}{N?×(a×10^{-10})^3})③高于；立方相BN為共價晶體，六方相BN為混合型晶體，共價晶體熔化需破壞共價鍵，熔點更高（2）sp2；分子間作用力解析：（1）①立方相BN與金剛石結(jié)構(gòu)相似，每個B原子與4個N原子相連，配位數(shù)為4；每個N原子與4個B原子相連，配位數(shù)為4。②晶胞中B原子數(shù)目為4，N原子數(shù)目為4，晶胞質(zhì)量為(\frac{4×(11+14)}{N?})g，體積為(a×10?1?cm)3，密度ρ=(\frac{4×25}{N?×(a×10^{-10})^3})g·cm?3。③立方相BN為共價晶體，六方相BN為混合型晶體，共價晶體熔點更高。（2）六方相BN層內(nèi)B原子形成3個σ鍵，雜化方式為sp2，層間為分子間作用力。（9分）A、B、C、D四種晶體的性質(zhì)如下表：晶體熔點/℃硬度導(dǎo)電性水溶性A355010不導(dǎo)電不溶B14107.5不導(dǎo)電不溶C-56.2小液態(tài)導(dǎo)電易溶D801較大熔融導(dǎo)電易溶（1）晶體A為______（填晶體類型），可能是______（填化學(xué)式）。（2）晶體B的化學(xué)式可能是______，其熔化時需破壞的作用力是______。（3）晶體C為______（填晶體類型），液態(tài)導(dǎo)電的原因是______。（4）晶體D為______（填晶體類型），其電子式為______。答案：（1）共價晶體；金剛石（或SiO?等）（2）Si；共價鍵（3）分子晶體；液態(tài)時電離出自由移動的離子（4）離子晶體；[Na?][:Cl:]?解析：（1）A熔點高、硬度大、不導(dǎo)電，為共價晶體，如金剛石、SiO?等。（2）B熔點較高、硬度較大、不導(dǎo)電，為共價晶體，可能為晶體硅，熔化破壞共價鍵。（3）C熔點低、硬度小、液態(tài)導(dǎo)電，為分子晶體（如HCl），液態(tài)時電離出離子。（4）D熔點較高、熔融導(dǎo)電，為離子晶體（如NaCl），電子式為[Na?][:Cl:]?。（10分）磷化硼（BP）是超硬耐磨涂層材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。（1）BP屬于______晶體，晶體中B原子與P原子通過______鍵結(jié)合。（2）晶胞中B原子位于頂點和面心，P原子位于______，每個晶胞中含B原子______個，P原子______個。（3）若晶胞參數(shù)為bpm，則BP晶體的密度為______g·cm