第三章 第三节 第3课时 过渡晶体和混合晶体（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修2（人教版2019）

选修二.物质结构与性质(周星星·化学） 第3课时 过渡晶体和混合晶体 一、过渡晶体 (1)四类典型晶体：分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体 (2)过渡晶体的定义：由于粒子间的作用存在键型过渡，即使组成简单的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。事实上，纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是四类典型晶体之间的过渡晶体 (3)过渡晶体的形成——以离子晶体和共价晶体之间过渡为例 几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 结论 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 注意 ①偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如：Na2O等，同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如：Al2O3、SiO2等 ②第三周期后几种元素的氧化物如P2O5、SO3、Cl2O7等都是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小，而且共价键也不再贯穿整个晶体 ③四类典型晶体都有过渡晶体存在 【对点训练1】 1．下列氧化物中所含离子键成分的百分数最小的是(　　) A．N2O3 B．P2O3 C．As2O3 D．Bi2O3 2．下列关于过渡晶体的说法正确的是(　　) A．石墨属于过渡晶体 B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理 C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体 D．Na2O晶体中离子键的百分数为100% 3．下列说法不正确的是(　　) A．Na2O中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 B．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 4．下列关于物质特殊聚集状态结构的叙述中，错误的是(　　) 纳米氧化锌晶体的晶胞结构 A．液晶具有液体的流动性，在某些物理性质方面具有类似晶体的各向异性 B．氧化镁晶体中离子键的百分数为50%，氧化镁晶体是一种过渡晶体 C．如图氧化锌纳米晶体的晶胞中锌离子与氧离子的个数比为1∶1 D．等离子体的基本构成粒子只有阴、阳离子 二．混合型晶体——石墨 (1)结构特点——层状结构 ①同层内，碳原子采用sp2杂化，以共价键相结合形成平面六元并环结构。 ②石墨晶体是层状结构的，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm，说明层间没有化学键相连，是靠范德华力维系的。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 (2)石墨的“多性” ①具有共价晶体属性：在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个碳原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成层状结构，层内的碳原子核间为为142 pm，这正好属于共价晶体的键长范围，因此对于同一层来说，它是共价晶体 ②具有金属晶体属性：在同一平面内的碳原子还各剩下一个p轨道，所有的p轨道相互重叠，电子比较自由，相当于金属晶体中的自由电子，而石墨能导热和导电，这正属于金属晶体的特征 ③具有分子晶体属性：石墨晶体中层与层之间相隔335 pm，距离较大，层间是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间的结合力很强，键很难被破坏，所以石墨的熔点也很高，化学性质也很稳定 (3)晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合型晶体 (4)石墨的物理性质 ①导电性、导热性：石墨晶体中，由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似于金属晶体的导电性，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现 ②润滑性：石墨晶体层与层之间存在范德华力，结合力弱，层与层之间可发生相对滑动，使之具有润滑性。可用作润滑剂、铅笔笔芯等 ③高熔、沸点：石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔点很高 (5)石墨与金刚石的比较 金刚石 石墨 晶体类型 共价晶体 混合晶体 晶体结构特征 正四面体空间网状结构 平面正六边形层状结构 微粒间作用力 共价键 共价键、范德华力 构成微粒 碳原子 碳原子 最小环形状和碳原子数 6个碳原子不共面 6个碳原子共平面 碳原子的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 碳原子成键数 4 3 碳原子有无剩余价电子 无 有一个2p电子 键角 109°28′ 120° 每个环上碳原子数 6×＝ 6×＝2 每个环上共价键数 6×＝1 6×＝3 碳原子个数与C－C键数之比 6×：6×＝1：2 6×：6×＝2：3 键长 金刚石中C－C＞石墨中C－C 键能 金刚石＜石墨 稳定性 金刚石＜石墨 熔、沸点 金刚石＜石墨 两者关系 同素异形体 【对点训练2】 1．下列有关石墨晶体的说法正确的是(　　) A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体 B．由于石墨的熔点很高，所以它是共价晶体 C．由于石墨质软，所以它是分子晶体 D．石墨晶体是一种混合型晶体 2．金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是(　　) A．他们各自的原子排列方式不同 B．它们是由不同种元素构成的 C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能 3．金刚石和石墨是碳元素形成的两种单质，下列说法正确的是(　　) A．金刚石和石墨晶体中最小的环均含有6个碳原子 B．在金刚石中每个C原子连接4个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环 C．金刚石与石墨中碳原子的杂化方式均为sp2 D．金刚石中碳原子数与C－C数之比为1∶4，而石墨中碳原子数与C－C数之比为1∶3 4．石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是(　　) ①石墨中存在两种作用力；②石墨是混合型晶体；③石墨中的C为sp2杂化； ④石墨熔点、沸点都比金刚石低；⑤石墨中碳原子数和C－C键数之比为1∶2； ⑥石墨和金刚石的硬度相同；⑦石墨层内导电性和层间导电性不同；⑧每个六元环完全占有的碳原子数是2 A．全对 B．除⑤外 C．除①④⑤⑥外 D．除⑥⑦⑧外 5．石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，钾原子填充在石墨各层原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写为CxK，其平面图形如图所示。x的值为(　　) A．8 B．12 C．24 D．60 6．金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同 B．金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系：互为同素异形体 C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2 D．石墨与C60 的晶体类型相同 三、四大晶体的比较 　 　类型 比较　 　 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 概念 分子间以分子间作用力相结合的晶体 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的晶体 阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体 构成微粒 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 粒子间的相互作用力 范德华力(某些含氢键) 共价键 金属键 离子键 物 理 性质 硬度 较小 很大 有的很大，有的很小 较大 熔、沸点 较低 很高 有的很高，有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何溶剂 难溶于常见溶剂 大多易溶于水等极性溶剂 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 一般不具有导电性 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 熔化时 键的变化 不破坏化学键，破坏分子间作用力 破坏共价键 破坏 金属键 破坏离子键，共价键不一定破坏 作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 共价键键长短、原子半径小的共价键稳定 金属原子的价层电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 物质类别 及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) 部分非金属单质(如金刚石、硅、晶体硼)、部分非金属化合物(如SiC、SiO2、BN、Si3N4) 金属单质与合金(如Na、Al、Fe、青铜) 金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl) 【对点训练2】 1．某物质熔融状态可导电，固态可导电，将其投入水中，水溶液也可导电，则可推测该物质可能是(　　) A．金属晶体 B．分子晶体 C．共价晶体 D．离子晶体 2．下列晶体的分类正确的一组是(　　) 选项 离子晶体 共价晶体 分子晶体 金属晶体 A CaCl2 石墨 Ar Hg B NH4Cl 金刚石 CH3CH2OH Ag C CH3COOH SiC Mg D Ba(OH)2 Si C60 NaH 3．下列各组物质中，按熔、沸点由低到高顺序排列正确的是______________ A．KCl、NaCl、MgCl2、MgO B．金刚石、SiC、SiO2、硅 C．H2O、H2S、H2Se、H2Te D．Na、K、Rb、Al E．CO2、Na、KCl、SiO2 F．O2、I2、Hg、MgCl2 G．钠、钾、钠钾合金 H．CH4、H2O、HF、NH3 I．CH4、C2H6、C4H10、C3H8 J．CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4 1．下列叙述中正确的是(　　) A．分子晶体中一定存在共价键 B．离子晶体中一定含金属元素 C．共价晶体中一定不存在离子 D．晶体中有阳离子必定含有阴离子 2．下列每组物质发生状态变化时所克服的微粒间的相互作用属于同种类型的是(　　) A．食盐和蔗糖熔化 B．金刚石和硫熔化 C．碘和干冰升华 D．二氧化硅和氧化钠熔化 3．下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是(　　) A．金刚石 B．CsCl C．Al2O3 D．KF 4．研究发现，当激光脉冲照射NaI时，Na＋和I－两核间距1.0～1.5 nm，呈现离子键；当两核靠近约距0.28 nm时，呈现共价键。根据该研究成果能得出的结论是(　　) A．NaI晶体是离子晶体和分子晶体的混合物 B．离子晶体可能含有共价键 C．NaI晶体中既有离子键，又有共价键 D．共价键和离子键没有明显的界线 5．根据下列几种物质的熔点和沸点数据，判断下列有关说法中错误的是(　　) 物质 NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 810 710 190 －68 2 300 沸点/℃ 1 465 1 418 182.7 57 2 500 注：AlCl3熔点在2.02×105 Pa条件下测定 A．SiCl4是分子晶体 B．单质B是共价晶体 C．AlCl3加热能升华 D．MgCl2所含离子键的强度比NaCl大 6．下面的排序不正确的是(　　) A．晶体熔点由低到高：F2＜Cl2＜Br2＜I2 B．熔点由高到低：Rb＞K＞Na C．硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅 D．离子键强弱由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI 7．有关碳及其形成的单质与化合物的说法正确的是(　　) A．碳元素基态原子的核外电子排布为1s22s22p2，6个电子分占3个原子轨道 B．在HCN中，碳、氮原子均进行sp2杂化，每个分子有2个σ键和2个π键 C．金刚石的人工合成，既可以高压合成，也可以低压合成 D．含有碳元素的晶体有共价晶体、分子晶体及混合型晶体，但没有离子晶体 8．2019年《Science》杂志报道科学家合成了一种由18个碳原子构成的环碳(分子结构如图所示)。下列有关说法错误的是(　　) A．该物质与石墨互为同素异形体 B．该物质很稳定，难与其他物质反应 C．该分子形成的晶体熔沸点低于金刚石 D．环碳中碳原子均达8电子稳定结构 9．足球烯(C60)分子形成的晶体是碳的一种单质形态。下列说法错误的是(　　) A．形成该单质的微粒间作用力为范德华力 B．足球烯晶体的熔沸点低于金刚石晶体 C．足球烯、石墨均可作为生产耐高温的润滑剂材料 D．足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大 10．石墨炔是由1，3二炔键与苯环形成的平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性和半导体性能。下列关于石墨炔的说法不正确的是(　　) A．石墨炔属于碳氢化合物 B．石墨炔与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔有望代替半导体材料硅在电子产品中得到广泛应用 D．实验测得石墨炔孔径略大于H2分子的直径，因此可以用石墨炔做H2提纯薄膜 11．下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断错误的是(　　) BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2 －170 2 073 920 801 1 291 190 －51 1 723 A．铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体 B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体 12．在解释下列物质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的是(　　) A．钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大 B．金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点 C．KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低 D．F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点逐渐升高 13．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示，下列关于这两种晶体的说法正确的是(　　) A．六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 C．两种晶体均为分子晶体 D．六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为平面三角形 14．石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。下列关于石墨与石墨烯的说法中正确的是(　　) A．从石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键 B．石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含 s轨道与 p轨道 C．石墨属于混合型晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电 D．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子 15．石墨晶体是层状结构，在每一层内，每一个碳原子都与其他三个碳原子相结合。如图是其晶体结构的俯视图，则图中7个六元环完全占有的碳原子数是(　　) A．10 B．18 C．24 D．14 16．硅酸盐与二氧化硅一样，都以硅氧四面体作为基本结构单元。硅氧四面体可以表示成  ，其中○表示氧原子，黑点表示硅原子。硅氧四面体通过不同方式的连接可以组成不同的多聚硅酸根离子。如图所示为某无限长单键的多聚硅酸根离子的结构，试确定该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为 A．1∶2 B．1∶3 C．1∶4 D．2∶5 17．石墨烯是只由一层碳原子所构成的平面薄膜，其结构模型如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．晶体中碳原子间全部是碳碳单键 B．石墨烯与石墨都是碳的同素异形体 C．石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面 D．从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力 18．碳元素有多种同素异形体。而石墨烯是目前科技研究的热点，可看作将石墨的层状结构一层一层的剥开得到的单层碳原子。将氢气加入石墨烯中可得石墨烷。根据下列四图描述合理的是(　　) A．四者互为同素异形体 B．石墨烯和石墨化学性质和物理性质都相同 C．四晶体的化学键只有共价键 D．四者都是共价晶体 19．碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法错误的是(　　) A．在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环 B．在石墨烯晶体中，每个六元环占有3个C原子 C．在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接12个六元环 D．在金刚石晶体中，六元环中最多有4个C原子在同一平面 20．碳的两种同素异形体金刚石和石墨晶体结构如图(石墨晶体中是由一个个正六边形组成的片层结构，层与层之间靠微弱的范德华力结合)，下列说法正确的是(　　) A．根据：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.41 kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，说明金刚石比石墨稳定，石墨转变为金刚石为放热反应 B．相同质量的金刚石与石墨晶体中，所含共价键数相同 C．估计金刚石与石墨的熔、沸点均较高，硬度均较大 D．现代科技已经实现了石墨制取金刚石，该过程属于化学变化 21．石墨是一种混合型晶体，具有多种晶体结构，其一种晶胞的结构如图所示.回答下列问题： (1)基态碳原子的轨道表示式为 . (2)碳、氮、氧三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 . (3)是有机反应中重要的中间体，其空间结构为 . (4)石墨晶体中碳原子的杂化形式为 ，晶体中微粒间的作用力有 (填字母)，石墨熔点高于金刚石是因为存在 (填字母). A.离子键     B.共价键     C.键     D.氢键     E.范德华力 22．氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示 (1)关于这两种晶体的说法，正确的是　　　　 a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大 b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软 c．两种晶体中的B－N均为共价键 d．两种晶体均为分子晶体 (2)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间结构为　_______________　，其结构与石墨相似却不导电，原因是_________________________________________________________________ (3)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为____________　　。该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300 km的古地壳中被发现。根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是 23．按要求填空 Ⅰ．现有5种固态物质：四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。 编号 信息 物质名称 晶体类型 (1) 熔点：120.5 ℃，沸点：271.5 ℃，易水解 (2) 熔点：630.74 ℃，沸点：1 750 ℃，导电 (3) 由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定 (4) 由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点：2 300 ℃，沸点：2 550 ℃，硬度大 (5) 由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感 Ⅱ．(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具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。下列各种晶体：①晶体硅　②硝酸钾　③金刚石　④碳化硅　⑤干冰　⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是 (2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点：Si60＞N60＞C60，而破坏分子所需要的能量：N60＞C60＞Si60，其原因是_____________________________________________________ 24．现有几组物质的熔点(℃)数据，据此回答下列问题： A组 B组 C组 D组 金刚石：3 550 Li：181 HF：－83 NaCl：801 晶体硅：1 415 Na：98 HCl：－115 KCl：776 晶体硼：2 573 K：64 HBr：－89 RbCl：718 二氧化硅：1 713 Rb：39 HI：－51 CsCl：645 (1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是________________ (2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号) ①有金属光泽　 ②易导电　 ③易导热　 ④有延展性 (3)C组中HF的熔点反常是由于___________________________________________________ (4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号) ①硬度小　 ②水溶液能导电　 ③固体能导电　 ④熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为__________________________ 25．磷及含磷化合物是重要的化工原料，广泛应用于洗涤剂、农药、医药、水处理等行业回答下列问题： （1）基态P原子的轨道表示式为 （填字母）。 a．[Ne]     b．[Ne] c．[Ne]      d．[Ne] （2）黑磷是磷的一种同素异形体，与石墨烯类似，其晶体结构片段如图所示： 其中最小的环为 元环，每个环平均含有 个P原子。 （3）杀虫剂敌敌畏是有机磷化合物，其结构简式如图所示，其中C原子的杂化方式为 ，甲基得一个电子后为CH3-，其空间构型为 。 （4）磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，晶体中磷原子作面心立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。 ①PH3、NH3、BP三种物质的熔沸点由大到小的顺序为 。 ②磷化硼晶胞结构如图所示，晶胞参数a=b=c=478pm，α=β=γ=90°，则磷化硼的密度是 g·cm-3。（列出计算表达式，设阿伏加 德罗常数为NA） 答案及解析 【对点训练1】 1．A。解析：电负性差值越大，离子键成分的百分数越大。 2．B。解析：石墨属于混合型晶体，A项错误；SiO2属于过渡晶体，但一般按共价晶体来处理，B项正确；大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，C项错误；第三周期元素的氧化物为过渡晶体，离子键的百分数小于100%，Na2O晶体中离子键的百分数为62%，D项错误。 3．C。解析：Al2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，C项不正确。 4．D【解析】A．液晶是介于液态和晶态之间的物质状态，既具有液体的流动性、粘度等，又具有晶体的某些物理性质，如导热性等表现出类似晶体的各向异性，故A正确； B．MgO中离子键的百分数为50%，不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价晶体，是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体，故B正确； C．在此六棱柱晶胞中取，位于顶角有12个小球，位于面心的有2个小球，位于内部的有3个小球，则属于此晶胞的小球有个；6个大球位于棱上，4个大球位于内部，则属于此晶胞的大球有个。则锌离子与氧离子的个数比为1∶1，故C正确； D．等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体。因此等离子体的基本构成粒子不是阴、阳离子，故D错误； 答案选D。 【对点训练2】 1．D。解析：石墨能导电、熔沸点高、质软，是因为其晶体结构中既有金属键，又有共价键，还有范德华力，因此它是一种混合型晶体。 2．A。解析：A.金刚石属于共价晶体，原子排列呈四面体结构，石墨为混合晶体，原子排列为平面六边形，他们各自的原子排列方式不同，导致物理性质存在较大差异，故A正确；B.金刚石和石墨都是由C元素构成，故B错误；C.金刚石和石墨物理性质的差异，不是由几何外形造成的，故C错误；D.石墨能导电而金刚石不能，导电性的差异是结构差异的结果，不是其物理性质差异的原因，故D错误。 3．A。解析：金刚石中每个C原子连接12个六元环，石墨中每个C原子连接3个六元环，B项错误；金刚石中碳原子采取sp3杂化，而石墨中碳原子采取sp2杂化，C项错误；金刚石中每个碳原子与周围其他4个碳原子形成共价键，而每个共价键为2个碳原子所共有，则每个碳原子平均形成的共价键数为4×＝2，故碳原子数与C—C数之比为1∶2；石墨晶体中每个碳原子与周围其他3个碳原子形成共价键，同样可求得每个碳原子平均形成的共价键数为3×＝1.5，故碳原子数与C—C数之比为2∶3，D项错误。 4．C。解析：①不正确，石墨中存在三种作用力，一种是范德华力，一种是共价键，还有一种是金属键；②正确；③正确，石墨中的C为sp2杂化；④不正确，石墨是混合型晶体，熔点比金刚石高；⑤不正确，石墨中碳原子数和C—C键数之比为2∶3；⑥不正确，石墨质软，金刚石的硬度大；⑦正确；⑧正确，每个六元环完全占有的碳原子数是6×1/3＝2。 5．A。解析：可选取题图中6个钾原子围成的正六边形为结构单元，每个钾原子被3个正六边形共用，则该结构单元中实际含有的钾原子数为6×＋1＝3，该六边形内实际含有的碳原子数为24，故钾原子数与碳原子数之比为1:8。 6．D。解析：金刚石中碳原子为sp3杂化，石墨烯中碳原子为sp2杂化，A项正确；金刚石、石墨、C60和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，它们互为同素异形体，B项正确；碳元素的同素异形体完全燃烧的产物都是CO2，C项正确；C60是分子晶体，石墨是混合晶体，D项错误。 【对点训练3】 1．A。解析：A.金属晶体在固态和熔融状态可以导电，若其可与水反应并生成电解质溶液，则也可导电，如金属钠与水反应生成氢氧化钠溶液可以导电，故A正确；B.分子晶体在固态和熔融状态均不导电，其溶于水可能导电，如HCl的水溶液导电，故B错误；C.大多数的共价晶体不导电，有少数半导体可以导电，但其不溶于水也不与水反应，故C错误；D.离子晶体在固态不导电，但在熔融状态可以电离，故可导电，其在水溶液中也能电离，也能导电，故D错误。 2．B。解析：A.石墨的层与层之间是分子间作用力，而碳原子间是共价键，石墨之中也会有自由电子在层与层间移动，石墨属于混合型晶体，故A不选；B.氯化铵为离子晶体，金刚石为共价晶体，乙醇为分子晶体，银为金属晶体，故B选；C.醋酸是由分子构成的分子晶体，故C不选；D.氢化钠是由离子构成的离子晶体，故D不选。 3．B。解析：由分子构成的晶体，分子与分子之间以分子间作用力相互作用，而分子间作用力较小，克服分子间作用力所需能量较低，故分子晶体的熔、沸点较低，表中的MgCl2、NaCl、CaCl2的熔、沸点很高，很明显不属于分子晶体，AlCl3、SiCl4熔、沸点较低，应为分子晶体，B项正确。 4．C。解析：A项，NH3和CH4为分子晶体，NH3分子间有氢键，沸点高于CH4，且金属钠的沸点比NaCl低，错误；B项，H2O和H2S属于分子晶体，但H2O分子间有氢键，沸点高于H2S，错误；C项中SiO2是共价晶体，NaCl是离子晶体，CH4、H2O都是分子晶体，且常温下水为液态，CH4是气态，正确；D项，Li、Na、K、Rb、Cs均为金属晶体，金属阳离子所带电荷相同，半径依次增大，金属键依次减弱，故沸点依次降低，错误。 5．AE。解析：A中离子半径：K＋＞Na＋＞Mg2＋，O2－＜Cl－，离子所带电荷数：K＋＝Na＋＜Mg2＋，O2－＞Cl－，离子所带电荷数越少，离子半径越大，熔、沸点越低，正确；B中键长：C—C＜Si—O＜Si—C＜Si—Si，键长越长，熔、沸点越低，错误；C中相对分子质量逐渐增大，熔、沸点应该逐渐升高，但水分子间形成氢键，导致其熔、沸点较高，错误；D中原子半径：Al＜Na＜K＜Rb，半径越大，熔、沸点越低，错误；E中CO2常温下为气体，Na为金属晶体，KCl为离子晶体，SiO2为共价晶体，正确；F中常温下O2为气态，I2为固态，Hg为液态，MgCl2为离子晶体，错误；G中合金的熔、沸点低于任何一种组分金属，错误；H中H2O、HF、NH3分子间分别会形成氢键，它们的沸点均高于CH4的沸点，常温下H2O为液态，沸点最高，错误；I中的几种物质互为同系物，它们都是分子晶体，其熔、沸点随着碳原子数增多(即相对分子质量增大)而逐渐升高，错误；J中的几种物质互为同分异构体，支链越多，分子对称性越好，范德华力越弱，熔、沸点越低，错误。 1．C。解析：分子晶体由分子通过分子间的作用力(有的是氢键)结合而成，一般分子由原子通过共价键形成。但是，稀有气体的分子就是单个原子，没有共价键，所以A错；强碱、典型的盐类物质，例如钠盐、铵盐、活泼金属氧化物对应的晶体是离子晶体，铵盐不含金属离子，所以B错；共价晶体是原子通过共价键形成的有空间网状结构的晶体，所以C对；金属晶体由金属阳离子和自由电子通过金属键形成，所以D错。 2．C。解析：A项，食盐熔化破坏离子键，蔗糖熔化破坏分子间作用力；B项，金刚石熔化破坏共价键，硫熔化破坏分子间作用力；C项，两者升华均破坏分子间作用力；D项，SiO2熔化破坏共价键，Na2O熔化破坏离子键。 3．C。解析：金刚石是典型的共价晶体；CsCl、KF是典型的离子晶体；Al2O3晶体中离子键的百分数只有41%，最能体现过渡晶体的结构与性质。 4．D。解析：由题中信息可知，离子的核间距较大时，呈现离子键，而核间距较小时，呈现共价键，当核间距改变时，键的性质会发生改变，这说明离子键和共价键并没有明显的界线。但NaI晶体是典型的离子晶体，说明其晶体中核间距在1.0～1.5 nm之间。 5．D。解析：由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，A正确；单质B的熔、沸点很高，所以单质B是共价晶体，B正确；由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点高，所以AlCl3加热能升华，C正确；离子晶体的离子键越强，熔、沸点越高，由表中数据可知，NaCl的熔、沸点均比MgCl2高，所以NaCl晶体中的离子键应比MgCl2的强，D错误。 6．B。解析：卤素单质的晶体都属于分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，范德华力与相对分子质量有关，所以熔点由低到高：F2＜Cl2＜Br2＜I2，A项正确；钠、钾、铷均属于金属晶体，熔点与金属键的强弱有关，金属原子的价层电子数越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，钠、钾、铷原子的价层电子数相同，原子半径由大到小的顺序为Rb＞K＞Na，熔点由高到低的顺序为Na＞K＞Rb，B项错误；共价晶体中，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，硬度越大，故硬度由大到小：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，C项正确；离子晶体中离子所带电荷越多、半径越小，离子键越强，离子键强弱由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，D项正确。 7．C。解析：A.碳元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2，核外电子排布图为 , 6个电子分占4个原子轨道，故A错误；B.HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有1个单键和1个三键，所以含有2个σ键和2个π键，C原子含有2个σ键电子对属于sp杂化，N原子含有1个σ键电子对和1个孤电子对，属于sp杂化，故B错误；C.金刚石的人工合成方法有高压合成和低压合成，故C正确；D.金刚石属于共价晶体，二氧化碳属于分子晶体，石墨属于混合型晶体，碳酸盐属于离子晶体，故D错误。 8. B。解析：A.该环碳分子和石墨都是由碳元素组成的单质，互为同素异形体，故A正确；B.该环碳分子含有碳碳三键，易发生加成反应，故B错误；C.该物质是分子晶体，熔沸点比为共价晶体的金刚石低，故C正确；D.碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个共价键，分子中碳原子均达8电子稳定结构，故D正确。 9．C。解析：A.足球烯是分子晶体，形成该单质的微粒间作用力是分子间作用力，为范德华力，A正确；B.足球烯晶体是分子晶体，金刚石晶体是共价晶体，足球烯熔沸点低于金刚石晶体，B正确；C.足球烯是分子晶体不可作为生产耐高温的材料，C错误；D.足球烯是非极性分子，苯是非极性溶剂，酒精是极性溶剂，根据相似相溶原理，足球烯在苯中的溶解度比在酒精中的溶解度大，D正确。 10．A。解析：A.石墨炔是全部由碳原子构成的，不属于碳氢化合物，A不正确；B.石墨炔与金刚石都是由碳元素组成的单质，二者互为同素异形体，B正确；C.石墨炔具有优良的化学稳定性和半导体性能，有望代替半导体材料硅，C正确；D.石墨炔孔径略大于H2分子直径，可用石墨炔去除杂质，做H2提纯薄膜，D正确。 11．B。解析：由表中数据分析，氧化铝和氟化铝的熔点很高，两者不是分子晶体，故A正确；表中氯化铝、氯化硼和干冰的熔点都较低，是分子晶体，故B错误；碳和硅同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和共价晶体，故C正确；硅和铝不同主族，但对应的氧化物都为共价晶体，说明不同族元素的氧化物可能形成相同类型的晶体，故D正确。 12．D。解析：钠、镁、铝的熔点和沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，这是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅的硬度，其熔点也高于晶体硅的熔点，这是因为C—C的键长比Si—Si的键长短，C—C的键能比Si—Si的键能大，也与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，这是因为它们中的离子键的强度逐渐减弱，与化学键的强弱有关。 13．D。解析：A项，六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子或离子，所以不导电，错误；B项，立方相氮化硼中只含有σ键，错误；C项，立方相氮化硼是共价晶体，错误；D项，由六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相邻氮原子构成平面三角形，正确。 14．C。解析：A.石墨晶体中，层与层之间的作用力为分子间作用力，从石墨中剥离石墨烯需要破坏分子间作用力，故A错误；B.石墨中的碳原子采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与 p轨道，故B错误；C.石墨属于混合型晶体，层与层之间存在分子间作用力；层内碳原子间存在共价键；石墨能导电，故C正确；D.每个C原子为3个环共有，则石墨烯中平均每个六元碳环含有碳原子数为6×＝2，故D错误。 15．D。解析：石墨晶体中最小的碳环为六元环，每个碳原子为3个六元环共用，故平均每个六元环含2个碳原子，图中7个六元环完全占有的碳原子数为14。 16．B 【详解】由无限长单链的多聚硅酸根离子的结构图可知，重复结构单元为  ，○表示氧原子，中心黑点表示硅原子，则结构单元中硅原子个数为1，氧原子个数为2＋2×＝3，所以该阴离子中硅原子与氧原子的个数之比为1∶3。 故选B。 17．A。解析：根据C原子成键特点知，每个C原子形成两个碳碳单键和一个碳碳双键，故A错误；石墨烯和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体，故B正确；碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故C正确；石墨结构中，石墨层与层之间存在分子间作用力，所以从石墨中剥离得到石墨烯需克服石墨层与层之间的分子间作用力，故D正确。 18．C。解析：石墨烷不是单质，故A错误；石墨烯和石墨的化学性质相同，物理性质不相同，故B错误；四晶体都是非金属元素形成的晶体，化学键只有共价键，故C正确；只有金刚石是共价晶体，故D错误。 19．B。解析：石墨烯晶体中最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C—C化学键，则每个C原子连接3个六元环，故A正确；每个六元环占有的C原子数为6×＝2，故B错误；在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，每个C原子连接4个C原子，连接的4个C原子中每个C原子形成3个六元环，所以金刚石晶体中每个C原子能形成12个六元环，故C正确；晶胞中共平面的原子如图，最多有4个C原子在同一平面，故D正确。 20．D。解析：由石墨、金刚石燃烧的热化学方程式①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ· mol－1，②C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.41 kJ·mol－1，利用盖斯定律将①－②可得：C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.91 kJ·mol－1，则由石墨制备金刚石是吸热反应，石墨的能量低于金刚石，所以石墨比金刚石更稳定，故A错误；金刚石中每个C原子与相邻的4个C成键，因此1 mol C形成2 mol共价键，石墨中每个C原子与相邻的3个C成键，1 mol C形成1.5 mol共价键，等质量时二者含有的共价键数之比为4∶3，故B错误；石墨的硬度小，金刚石的硬度大，故C错误；石墨和金刚石是不同物质，两者之间的转化有新物质生成，是化学变化，故D正确。 21． 三角锥形 BCE C 【详解】(1)根据构造原理，基态碳原子的轨道表示式为. (2)根据元素周期律可知，同一周期的元素，其第一电离能随着原子序数的递增而呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道呈较稳定的半充满状态，其第一电离能高于同周期相邻的两种元素，因此，碳、氮、氧元素的第一电离能由大到小的顺序为. (3)中心原子碳的价层电子对数为，为杂化，三个杂化轨道填充共用电子对，一个杂化轨道被孤电子对占据，故离子的空间结构为三角锥形. (4)石墨晶体为平面层状结构，层内每个碳原子与周围三个碳原子形成共价键，且键角120°，则碳原子为杂化。层内相邻碳原子间以共价键结合，未杂化的轨道形成大键，层间以范德华力结合，故选BCE。金刚石中碳原子间以单键结合，而石墨中碳原子间还形成键，使其键能增大，故石墨熔点高于金刚石。 22．(1)bc　 (2)平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子　 (3)sp3　高温、高压 解析:(1)立方相氮化硼只含有σ键，a错误；六方相氮化硼质地软，是由于其层间作用力为范德华力，作用力小，b正确；B、N均为非金属元素，两者形成的化学键为共价键，c正确；立方相氮化硼属于共价晶体，d错误。(2)观察六方相氮化硼的晶体结构可知，层内每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形。硼最外层电子全部成键，没有自由移动的电子存在，故不能导电。(3)立方相氮化硼晶体中，每个硼原子形成4个共价单键，所以为sp3杂化；地下约300 km的环境应为高温、高压。 23．Ⅰ.(1)四氯化硅　分子晶体　(2)锑　金属晶体　(3)氖　分子晶体　(4)硼　共价晶体　(5)石墨　混合型晶体　 Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤ (2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量多少顺序为N60＞C60＞Si60 解析：Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点，共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度，金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大；共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电，金属晶体具有良好的导电性；氖化学性质很稳定；石墨是层状结构的混合型晶体，具有滑腻感。 Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④，属于离子晶体的有②，属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说，熔点高低顺序为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体；对于共价晶体，键长：Si—Si＞Si—C＞C—C，相应键能：Si—Si＜Si—C＜C—C，故它们的熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 (2)熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。 24．(1)共价　共价键　 (2)①②③④　 (3)HF分子间形成氢键　 (4)②④　 (5)D组晶体都为离子晶体，且r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，离子半 径越小，熔点越高 解析：(1)A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成，故为共价晶体，熔化时需克服共价键。(2)B组晶体均为金属单质，属于金属晶体，金属晶体的物理通性：有金属光泽，易导电、导热，有延展性。(3)C组物质均属于分子晶体，由于HF分子间存在氢键，故HF的熔点较高，出现反常。(4)D组物质均属于离子晶体，一般来说，硬度较大，水溶液能导电，固体不导电，熔融状态能导电。(5)离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子晶体的熔点越高。 25．a 六 2 sp3、sp2 三角锥形 BP>NH3>PH3 【详解】（1）基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne] 3s23p3， 则轨道表示式为 [Ne]   答案选a； （2）根据题干图示，黑磷晶体结构片段，最小的环为六元环，每个环含有六个P，每个P被三个环共用，每个环只占有一个P原子的三分之一，因此每个环平均含有2个P原子。 答案为：六；2； （3）在有机化合物中，以全部为单键链接的碳是sp3杂化，双键连接的碳为sp2杂化，其结构简式如图所示，由全部单键的其中C（甲基），还含有碳碳双键，因此碳原子的杂化方式为sp3、sp2；甲基得一个电子后为CH3-，中心原子为碳，其价电子对数=3+=4，该离子由四个原子组成，空间构型为三角锥形； 答案为：sp3、sp2；三角锥形 （4）①磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料，熔沸点最高，NH3中含有氢键，三种物质的熔沸点由大到小的顺序为BP> NH3> PH3。 ②磷原子半径大，硼原子半径小，因此大黑球为磷原子，小白球为硼原子。晶胞中磷原子的个数=，硼原子的个数=4；晶胞参数a=b=c=478pm，α=β=γ=90°，该晶胞为立方体，晶胞密度ρ===； 答案为：。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$