課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十八)共價(jià)晶體1.下列各組晶體物質(zhì)中,化學(xué)鍵類型相同,晶體類型也相同的是()①SiO2和SO3②金剛石和白磷③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和單質(zhì)碘A.①②③ B.④⑤⑥C.③④⑥ D.①③⑤2.干冰和二氧化硅晶體同屬ⅣA族元素的最高價(jià)氧化物,它們的熔、沸點(diǎn)差別很大的原因是()A.二氧化硅相對(duì)分子質(zhì)量大于二氧化碳相對(duì)分子質(zhì)量B.C—O的鍵能比Si—O的鍵能小C.干冰為分子晶體,二氧化硅為共價(jià)晶體D.干冰易升華,二氧化硅不能3.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于共價(jià)晶體的物質(zhì)是()A.熔點(diǎn)為2700℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng)B.無(wú)色晶體,熔點(diǎn)為3550℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑C.無(wú)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)為-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電4.下列關(guān)于C、Si及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的論述錯(cuò)誤的是()A.鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6穩(wěn)定性大于Si2H6B.立方型SiC是與金剛石成鍵、結(jié)構(gòu)均相似的共價(jià)晶體,因此具有很高的硬度C.SiH4中Si的化合價(jià)為+4,CH4中C的化合價(jià)為-4,因此SiH4還原性小于CH4D.Si原子間難形成雙鍵而C原子間可以,是因?yàn)镾i的原子半徑大于C,難形成p?pπ鍵5.下列有關(guān)晶體的敘述不正確的是()A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元都是正四面體,形成的最小的環(huán)都是六元環(huán)B.含1molC的金剛石中C—C的數(shù)目是2NA,1molSiO2晶體中Si—O的數(shù)目是4NAC.干冰在熔化時(shí),晶體中的共價(jià)鍵不會(huì)斷裂D.SiO2晶體是共價(jià)晶體,所以晶體中不存在分子,SiO2不是它的分子式6.二氧化硅有晶體和無(wú)定形兩種形態(tài),晶態(tài)二氧化硅主要存在于石英礦中。除石英外,SiO2還有磷石英和方英石等多種變體。方英石結(jié)構(gòu)和金剛石相似,其結(jié)構(gòu)單元如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.方英石晶體中存在著SiO4結(jié)構(gòu)單元B.1molSi形成2molSi—OC.圖示結(jié)構(gòu)單元中實(shí)際占有18個(gè)硅原子D.方英石晶體中,Si—O之間的夾角為90°7.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(shuō)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(zhǎng)為apm,則晶胞邊長(zhǎng)為22apmD.金剛砂中C原子周圍等距且最近的C原子數(shù)為68.我國(guó)科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體,晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說(shuō)法正確的是()A.11BN和10BN的化學(xué)性質(zhì)相似B.該晶體具有良好的導(dǎo)電性C.該晶胞中含有14個(gè)B原子,4個(gè)N原子D.B原子周圍等距且最近的B原子數(shù)為69.高壓下氮?dú)鈺?huì)聚合生成高聚氮,這種高聚氮晶體的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如圖所示。已知N—N的鍵能為160kJ·mol-1,而N≡N的鍵能為945kJ·mol-1。則下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A.高聚氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化B.高聚氮晶體屬于共價(jià)晶體C.高聚氮晶體中n(N)∶n(N—N)=1∶3D.高聚氮可能會(huì)被用作炸藥或高能材料10.金剛石結(jié)構(gòu)如圖所示,晶體Si、立方SiC具有類似金剛石結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.熔點(diǎn):金剛石>晶體SiB.晶體Si晶胞中含有8個(gè)SiC.金剛石的晶體中碳原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2D.立方SiC晶胞頂點(diǎn)從1號(hào)位分別平移至2號(hào)位和3號(hào)位,所得晶胞中Si位置相同11.氮化碳部分結(jié)構(gòu)如圖所示,其中β?氮化碳的硬度超過(guò)金剛石,成為首屈一指的超硬材料。下列有關(guān)氮化碳的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.β?氮化碳屬于共價(jià)晶體,其化學(xué)鍵比金剛石的更穩(wěn)定B.氮化碳晶體的熔點(diǎn)比金剛石高C.β?氮化碳的化學(xué)式為C3N4,其中氮顯-3價(jià),碳顯+4價(jià)D.該晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似,都是原子間以非極性鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)12.氮氧化鋁(AlON)是新型透明高硬度防彈鋁材料,屬于共價(jià)晶體,主要用于裝甲車輛防彈窗戶、戰(zhàn)場(chǎng)光學(xué)設(shè)備的透鏡、望遠(yuǎn)鏡穹頂以及覆蓋于導(dǎo)彈傳感器頂部的透明圓窗等。下列描述錯(cuò)誤的是()A.基態(tài)鋁原子的價(jià)層電子排布為3s23p1B.制備AlON的原料NH3中N原子采取sp2雜化C.AlON和水晶的化學(xué)鍵類型相同D.AlON和水晶的晶體類型相同13.回答下列問(wèn)題。(1)已知Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),Ge單晶的熔點(diǎn)比金剛石(填“高”或“低”)。

(2)晶胞有兩個(gè)基本要素:①原子坐標(biāo)參數(shù),表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置,如圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0),B為12,0,12,C為②已知Ge單晶的晶胞參數(shù)(即圖中立方體的邊長(zhǎng))a=565.76pm(1pm=10-12m),NA近似為6.02×1023,其密度為g·cm-3(列出計(jì)算式即可)。

14.請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是。某種半導(dǎo)體材料由Ga和As兩種元素組成,該半導(dǎo)體材料的化學(xué)式是,其晶體結(jié)構(gòu)類型為。

(2)C、N元素形成的新材料具有如圖a所示結(jié)構(gòu),該晶體的化學(xué)式為。該晶體硬度超過(guò)金剛石,其原因是。

(3)Al2O3在一定條件下可制得AlN,其晶體結(jié)構(gòu)如圖b所示,該晶體屬于晶體。

(4)圖c是氮化鎵的晶胞結(jié)構(gòu):氮化鎵中鎵原子的雜化方式為,氮原子的配位數(shù)為。

(5)立方相氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似,硬度與金剛石相當(dāng),晶胞邊長(zhǎng)為acm,立方相氮化硼晶胞中含有個(gè)氮原子、個(gè)硼原子。

15.請(qǐng)按要求填空。(1)C、N元素形成的材料具有如圖所示的結(jié)構(gòu),該晶體的化學(xué)式為。

(2)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(diǎn)高、化學(xué)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(shí)每個(gè)原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式:。

(3)第ⅢA、ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料,其晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似。在GaN晶體中,每個(gè)Ga原子與個(gè)N原子相連,與同一個(gè)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。

高階思維訓(xùn)練16.氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂為起始物,經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)可以得到BF3和BN,如圖所示。下列敘述正確的是()A.硼酸具有片層狀結(jié)構(gòu),層與層之間、H3BO3單元間都以范德華力連接B.立方氮化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似,立方氮化硼晶胞中每個(gè)氮原子周圍有4個(gè)硼原子C.BF3與HF反應(yīng)后再用氨氣中和得到NH4BF4,1molNH4BF4含有配位鍵的數(shù)目為NAD.NH3與BF3都是由極性鍵構(gòu)成的極性分子17.某科研小組受民間中醫(yī)啟發(fā),發(fā)現(xiàn)As2O3對(duì)白血病有明顯的治療作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)為ⅤA族元素,該族元素的化合物在研究和生產(chǎn)中有著許多重要用途。(1)氮原子的價(jià)電子排布為,N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)椤?/p>

(2)立方氮化硼晶體(BN)是一種超硬材料,有優(yōu)異的耐磨性,其晶胞如圖所示。①立方氮化硼是晶體,晶體中氮原子的雜化軌道類型為,硼原子的配位數(shù)為。

②立方氮化硼晶體中“一般共價(jià)鍵”與配位鍵的數(shù)目之比為。

(3)六方氮化硼在高溫高壓下,可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼,其結(jié)構(gòu)與金剛石相似,硬度與金剛石相當(dāng),晶胞邊長(zhǎng)為361.5pm。立方氮化硼晶胞中含有個(gè)氮原子、個(gè)硼原子,立方氮化硼的密度是g·cm-3(只要求列算式,不必計(jì)算出數(shù)值。阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十八)1.選C屬于分子晶體的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶體氖、晶體氮、硫黃和單質(zhì)碘。屬于共價(jià)晶體的有SiO2、晶體硅和金剛石。但晶體氖是單原子分子,晶體中不存在化學(xué)鍵。2.選C干冰和SiO2所屬晶體類型不同,干冰為分子晶體,熔化時(shí)破壞分子間作用力,SiO2為共價(jià)晶體,熔化時(shí)破壞化學(xué)鍵,所以熔點(diǎn)較高。3.選B共價(jià)晶體一般不導(dǎo)電,難溶于水和有機(jī)溶劑,熔、沸點(diǎn)較高,B項(xiàng)符合題目要求。4.選C化合物中鍵能越大,該物質(zhì)越穩(wěn)定,由于鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,故可判斷穩(wěn)定性:C2H6>Si2H6,A項(xiàng)正確;SiC與金剛石均為空間網(wǎng)狀的共價(jià)晶體,二者成鍵和結(jié)構(gòu)均相似,均具有很高的硬度,B項(xiàng)正確;根據(jù)H-具有較強(qiáng)還原性,可知還原性:SiH4>CH4,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于原子半徑:Si>C,Si原子間難形成p?pπ鍵,故決定了Si原子間很難形成雙鍵,D項(xiàng)正確。5.選A金剛石形成的最小的環(huán)是由六個(gè)碳原子形成的六元環(huán),二氧化硅中最小的環(huán)是由6個(gè)氧原子和6個(gè)硅原子組成的十二元環(huán),故A錯(cuò)誤;干冰熔化時(shí)只破壞分子間作用力,共價(jià)鍵不會(huì)斷裂,故C正確。6.選A由方英石結(jié)構(gòu)示意圖,知方英石晶體中存在著SiO4的結(jié)構(gòu)單元,A項(xiàng)正確;1molSi形成4molSi—O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖所示的結(jié)構(gòu)單元實(shí)際占有的硅原子數(shù):8×18+6×12+4=8個(gè),C項(xiàng)錯(cuò)誤;方英石晶體中存在著SiO4的結(jié)構(gòu)單元,說(shuō)明Si—O之間的夾角為7.選B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,C—Si的鍵長(zhǎng)大于C—C的,故熔點(diǎn)比金剛石低,A錯(cuò)誤;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,B正確;C—Si的長(zhǎng)度為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)度的14,設(shè)晶胞棱長(zhǎng)為x,則14×3x=apm,所以x=apm34=43a3pm,C錯(cuò)誤;以SiC晶胞頂角上的碳原子為研究對(duì)象,每個(gè)C原子周圍最近且等距的C原子位于面心,由于頂角碳原子為8個(gè)晶胞共有8.選A11B和10B互為同位素,11B和10B的化學(xué)性質(zhì)相似,故11BN和10BN的化學(xué)性質(zhì)相似,A正確;該晶體為立方氮化硼晶體,屬于由共價(jià)鍵形成的共價(jià)晶體,沒(méi)有良好的導(dǎo)電性,B錯(cuò)誤;由“均攤法”知,B原子位于晶胞的8個(gè)頂角和6個(gè)面心,該晶胞中含B:8×18+6×12=4(個(gè)),N原子都在晶胞內(nèi),有4個(gè)N原子,C錯(cuò)誤9.選C高聚氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程中有新物質(zhì)生成,發(fā)生了化學(xué)變化,A項(xiàng)正確;高聚氮晶體中原子間以共價(jià)鍵結(jié)合并形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以高聚氮為共價(jià)晶體,B項(xiàng)正確;高聚氮晶體中每個(gè)氮原子與其他三個(gè)氮原子形成單鍵,而每個(gè)N—N為兩個(gè)氮原子共有,所以高聚氮晶體中n(N)∶n(N—N)=2∶3,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由高聚氮的結(jié)構(gòu)及N—N的鍵能較小,而N≡N的鍵能很大可知,高聚氮轉(zhuǎn)化為N2會(huì)放出大量的熱,可能會(huì)被用作炸藥或高能材料,D項(xiàng)正確。10.選D碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比硅硅鍵的鍵長(zhǎng)短,鍵能大,故A正確;利用均攤法,可得一個(gè)金剛石晶胞中有8個(gè)C原子,所以一個(gè)晶體硅晶胞中含有8個(gè)Si,故B正確;金剛石中每個(gè)碳原子均與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,且每?jī)蓚€(gè)碳原子形成一個(gè)C—C,則1mol碳原子構(gòu)成的金剛石中共有2molC—C,故C正確;1號(hào)與2號(hào)原子相同,但1號(hào)與3號(hào)原子不同,故D錯(cuò)誤。11.選DA項(xiàng)中,N原子半徑小于C原子,鍵長(zhǎng):C—N<C—C,故C—N比C—C更穩(wěn)定,正確;B項(xiàng)中,氮化碳晶體的熔點(diǎn)比金剛石高,正確;C項(xiàng)中,晶體結(jié)構(gòu)圖中虛線部分是晶體的最小結(jié)構(gòu)單元,正方形頂點(diǎn)的C原子被4個(gè)正方形所共有,邊上的C原子被2個(gè)正方形所共有,故實(shí)際含有的C原子數(shù)為4×14+4×12=3,N原子數(shù)為4,化學(xué)式為C3N4,因?yàn)镹元素的電負(fù)性比C元素的大,故N顯負(fù)價(jià)(-3),C顯正價(jià)(+4),正確;D項(xiàng)中,金剛石晶體中只含C—C非極性鍵,C3N4晶體中只含C—N極性鍵12.選B根據(jù)元素周期表位置可知,基態(tài)鋁原子的價(jià)層電子排布為3s23p1,A正確;NH3分子中N為sp3雜化,B錯(cuò)誤;二者均屬于共價(jià)晶體,均只含有共價(jià)鍵,C、D正確。13.解析:(1)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu),Ge單晶和金剛石均為共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高,故Ge單晶熔點(diǎn)比金剛石低。(2)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析,D位于右上前頂角,則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為(1,0,1)。②晶胞中,頂角粒子占18,面心粒子占12,內(nèi)部粒子為整個(gè)晶胞所有,故一個(gè)晶胞中含有Ge的個(gè)數(shù)為8×18+6×12+4=8個(gè),Ge單晶的體積V=a3pm3=(565.76×10-10)3cm38×736.02×1023×(565.76×答案:(1)低(2)①(1,0,1)②8×7314.解析:(1)Ga與Al同主族,位于第四周期ⅢA族,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。由于Ga和As組成的物質(zhì)是半導(dǎo)體材料,不是離子化合物,Ga最外層有3個(gè)電子,As最外層有5個(gè)電子,兩者以共價(jià)鍵形成GaAs,屬于共價(jià)晶體。(2)該晶胞中含C原子數(shù)=8×18+4×12=3,N原子數(shù)為4,故該晶體化學(xué)式為C3N4。由于C—N的鍵長(zhǎng)比C—C的鍵長(zhǎng)短,鍵能大,所以金剛石硬度比C3N4硬度小。(4)每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子形成共價(jià)鍵,這4個(gè)N原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu);每個(gè)N原子與4個(gè)Ga原子形成共價(jià)鍵,這4個(gè)Ga原子構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu),所以氮化鎵中鎵原子的雜化方式為sp3雜化,氮原子的配位數(shù)為(5)金剛石晶胞是立方體結(jié)構(gòu),其中每個(gè)頂點(diǎn)各有1個(gè)碳原子,每個(gè)面心各有1個(gè)碳原子,立方體內(nèi)部還有4個(gè)碳原子,如圖所示。所以金剛石的一個(gè)晶胞中含有的碳原子數(shù)=8×18+6×12+4=8,因此一個(gè)立方相氮化硼晶胞中應(yīng)該含有4個(gè)N原子和4個(gè)答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)GaAs共價(jià)晶體(2)C3N4C3N4與金剛石都是共價(jià)晶體,C—N的鍵長(zhǎng)比C—C的鍵長(zhǎng)短,鍵能大(3)共價(jià)(4)sp34(5)4415.解析:(1)根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知含有碳原子數(shù)目=8×18+4×12=3,氮原子數(shù)目為4,則化學(xué)式為C3N4。(2)①氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似,它們的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,這說(shuō)明二者形成的晶體都是共價(jià)晶體,由于硅原子半徑大于碳原子半徑,氮碳形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比氮硅形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短,鍵能大,所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度;②N的最外層電子數(shù)為5,要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),需要形成3個(gè)共價(jià)鍵,Si的最外層電子數(shù)為4,要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),需要形成4個(gè)共價(jià)鍵,所以氮化硅的化學(xué)式為Si3N4。(3)GaN的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似,則GaN屬于共價(jià)晶體,每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連,與同一個(gè)Ga原子相連的答案:(1)C3N4(2)①小于硅原子半