第3章 第2节 第2课时 共价晶体 分子晶体 晶体结构的复杂性-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂Word课时作业（鲁科版2019）

1．下列物质中，属于共价晶体的化合物是(　　) A．无色水晶　　　　　 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰 解析：A　[A选项，无色水晶是共价晶体，属于化合物；B选项，晶体硅是单质，C选项，金刚石是单质；D选项，干冰属于化合物，但它是分子晶体。] 2．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是(　　) A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶 C．冰和干冰 D．碘和金刚砂 解析：B　[氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物，根据该化合物的性质可知其为共价晶体，粒子间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。] 3．新型材料B4C可用于制作切削工具和高温热交换器。关于B4C的推断正确的是(　　) A．B4C是一种分子晶体 B．B4C是该物质的分子式 C．B4C是一种共价晶体 D．B4C的电子式为 解析：C　[A.新型材料B4C可用于制作切削工具和高温热交换器，表明了B4C具有硬度大、熔点高的特性，而分子晶体硬度小、熔沸点低，A错误；B.B4C属于共价晶体，组成微粒是C、B原子，不含分子，因此B4C不是该物质的分子式，B错误；C新型材料B4C可用于制作切削工具和高温热交换器，表明了B4C具有硬度大、熔点高的特性，说明该物质属于共价晶体，C正确；D.共价晶体中原子间以共价键相结合，B4C的电子式应为，D错误。] 4．下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(　　) A．124 g P4含有的P－P键的个数为4NA B．12 g石墨中含有C－C键的个数为2NA C．12 g金刚石中含有C－C键的个数为2NA D．60 g SiO2中含Si－O键的个数为2NA 解析：C　[124 g P4含有的P－P键的个数为6NA，A项错误；12g石墨中含有C—C键的个数为1.5NA，B项错误；60 g SiO2中含Si－O键的个数为4NA，D项错误。] 5．支持固态氨是分子晶体的事实是(　　) A．氮原子不能形成阳离子 B．铵离子不能单独存在 C．常温下，氨是气态物质 D．氨极易溶于水 解析：C　[分子晶体的特征是熔、沸点较低，常温下氨为气体可以证明氨为分子晶体。] 6．BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，其化学性质与AlCl3相似。由此可推测BeCl2(　　) A．熔融态不导电 B．水溶液呈中性 C．熔点比BeBr2高 D．不与氢氧化钠溶液反应 解析：A　[根据提供信息，可以判断BeCl2为分子晶体。BeCl2在熔融态不导电，A项正确，BeCl2溶液由于Be2＋水解呈酸性，B项错误；BeCl2、BeBr2均为分子晶体，组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔点越高，则熔点BeCl2<BeBr2，C项错误；BeCl2与AlCl3性质相似，由AlCl3能与NaOH溶液反应可以类推BeCl2能与NaOH溶液反应，D项错误。] 7．水分子间可通过一种叫“氢键”的作用(作用力介于化学键与范德华力大小之间)彼此结合而形成(H2O)n，在冰中n值为5。即每个水分子被其他4个水分子包围形成变形四面体，如图所示为(H2O)5单元，由无限个这样的四面体通过氢键构成一个庞大的分子晶体，即冰。下列有关叙述正确的是(　　) A．1 mol冰中含有4 mol氢键 B．1 mol冰中含有4×5 mol氢键 C．平均每个水分子只含有2个氢键 D．平均每个水分子只含有个氢键 解析：C　[由图可知，每个水分子(处于四面体的中心)与4个水分子(处于四面体的四个顶点)形成四个氢键，因为每个氢键都是由2个水分子共同形成的，所以每个水分子形成的氢键数为4×＝2。] 8．(双选)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似，其晶胞结构如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶胞内水分子间以共价键结合 B．每个冰晶胞平均含有8个水分子 C．水分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是σ键的一种 D．已知冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，这说明冰变成水，氢键部分被破坏(假设熔化热全部用于破坏氢键) 解析：BD　[冰晶胞内水分子间主要以氢键结合，A项错误；由冰晶胞的结构可知，每个冰晶胞平均占有的分子个数为4＋×8＋6×＝8，B项正确；水分子间的氢键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，C项错误；冰中氢键的作用力为18.5 kJ·mol－1,1 mol冰中含有2 mol氢键，而常见的冰的熔化热为336 J·g－1，也可写为6.05 kJ·mol－1，说明冰变为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键，D项正确。] 9．中学教材上介绍的干冰晶体的晶胞是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离a(其中a为立方体棱长)的CO2有(　　) A．4个　　B．8个　　　C．12个　　　D．6个 解析：C　[如图在每个CO2周围距离a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有8×＝12个。] 10．(双选)氮化碳部分结构如图所示，其中β­氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是(　　) A．氮化碳属于分子晶体 B．氮化碳中C为－4价，N为＋3价 C．氮化碳的化学式为C3N4 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 解析：AB　[由题给信息，氮化碳是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，故A错误；氮元素的电负性大于碳元素的，所以在氮化碳中氮元素显－3价，碳元素显＋4价，故B错误；晶体结构模型中虚线部分是晶体的最小结构单元，正方形顶点的原子有被占有，边上的原子有被占有，可得晶体的化学式为C3N4，故C正确；根据题图可知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D正确。] 11．下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　) A．共价晶体硬度通常比分子晶体大 B．共价晶体的熔、沸点较高 C．分子晶体中有的水溶液能导电 D．金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体 解析：D　[由于共价晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故共价晶体比分子晶体的熔、沸点高，硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如H2SO4、HCl。D选项中的干冰(CO2)是分子晶体，D错。] 12．金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是(　　) A．金刚石中C—C键的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B．金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与C—C键的键数之比为1∶2 D．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 解析：C　[A选项，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；B选项，金刚石熔化过程中C—C键的断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；C选项，金刚石中每个C都参与了4个C－C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C－C键的键数之比为∶4＝1∶2；D选项，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。] 13．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： (1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接　________　个六元环，每个六元环占有　________　个C原子。 (2)在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接　________　个六元环。六元环中最多有　________　个C原子在同一平面。 (3)金刚石晶胞含有　________　个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的棱长为a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率　________　(不要求计算结果)。 解析：(1)在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有C原子数为6×＝2。(2)在金刚石晶体中，每个C原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为六元环，每个单键为三个环共有，则每个C原子连接4×3＝12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个。 (3)金刚石的晶胞结构是碳原子位于立方体的所有顶点及面心处，将立方体切割成8个小立方体，在其中4个互不相邻的立方体体心各有一个碳原子，也就是说金刚石晶胞是面心立方堆积完之后还在四个四面体里有原子，在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子，并且相切，所以体对角线长度就是碳原子半径的8倍，则碳原子数为8×＋6×＋4＝8。a＝8r，r＝a。晶胞的体积为a3，碳原子的体积为8×πr3，空间占有率为×100%＝×100%。 答案：(1)3　2　(2)12　4　(3)8　×100% 14．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是　________　(填序号)。 A．砷化镓是分子晶体 B．电负性As>Ga C．第一电离能As>Ga D．砷化镓晶体中含有配位键 (2)Ga的核外电子排布式为　________　。 (3)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃下反应制得，(CH3)3Ga中镓原子的杂化轨道方式为　________________________　，(CH3)3Ga分子是　________　(填“极性”或“非极性”)分子。AsH3分子空间结构为　________　，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是　________　(用氢化物分子式表示)。 (4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为　________　，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为_______________________________________________________。 解析：(1)由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于共价晶体，A错误；同周期从左到右元素的电负性增大，As和Ga处于同一周期，而处于ⅤA族的As 4p电子处于半充满的较稳定结构，B和C均正确；由于Ga原子最外层只有3个电子，而每个Ga原子与4个As原子成键，因此其中一个共价键必为配位键，D正确。(2)Ga位于第4周期ⅢA族，价电子排布式为4s24p1。因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)。 (3)Ga的价电子对数为＝3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化轨道方式为sp2，(CH3)3Ga分子为平面正三角形结构，所以该分子为非极性分子。AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价电子对数为＝4，孤电子对数为1，所以该分子为三角锥形。由于NH3分子间存在氢键，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3。 (4)根据“均摊法”：白球个数为6×＋8×＝4。由与同一镓原子相连的砷原子有4个可知，镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为正四面体形。 答案：(1)A　(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或 [Ar]3d104s24p1)　(3)sp2　非极性　三角锥形　NH3>AsH3>PH3　(4)4　正四面体形 15．(1)如图为于冰的晶体结构示意图。 通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有　________　个，有　________　种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子的距离为_______________________________________________________pm。 (2)在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是　________　，还有　________　，由于该主要作用力与共价键一样具有　________　性，故1个水分子周围只有　________　个紧邻的水分子，这些水分子位于　________　的顶点。这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率　________　(填“较高”或“较低”)，故冰的密度比水的密度要　________　(填“大”或“小”)。 解析：(1)观察并分析干冰和冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列为面心立方堆积，顶点为一种取向，三对平行面分别为三种不同取向。离顶点的CO2分子最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即a pm。每个CO2分子周围紧邻且等距离的CO2分子共有12个。(2)在冰晶体中，水分子间的主要作用力是氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率较低，分子的间距较大，结构中有许多空隙，造成冰的密度小于水的密度。 答案：(1)12　4　a　(2)氢键　范德华力　方向　4　四面体　较低　小 学科网（北京）股份有限公司 $$