第3章 第2节 第2课时 共价晶体-【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（人教版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．最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是(　　) A．该晶体是共价晶体 B．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 C．该晶体中碳原子数与C－O键数之比为1∶2 D．该晶体中最小的环由12个原子构成 解析：C　[该化合物晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构，则该化合物晶体中不存在分子，属于共价晶体，A项正确；晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，每个氧原子和2个碳原子以共价单键相结合，所以碳、氧原子个数比为1∶2，B项正确；该晶体中每个碳原子形成4个C－O共价键，所以C原子与C—O数目之比为1∶4，C项错误；该晶体中最小的环由6个碳原子和6个氧原子构成，D项正确。] 4．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的键能无关 C．金刚石中碳原子个数与C—C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断裂，因C—C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。] 5．下列说法中，正确的是(　　) A．冰融化时，分子中H—O键发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点一定越高 D．碘与干冰分别受热变为气体，所克服的粒子间的相互作用力不同 解析：B　[冰融化时只破坏分子间作用力和氢键，故A错误；共价晶体中，共价键越强，熔点越高，故B正确；分子晶体中，共价键键能大小与熔沸点高低无关，对于分子晶体，共价键主要与分子稳定性有关，故C错误；碘与干冰都是分子晶体，分别受热变为气体，都克服分子间作用力，故D错误。] 6．氮氧化铝(AlON)属于共价晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是(　　) A．AlON和石英的化学键类型相同 B．电解熔融AlON可得到Al C．AlON的N元素化合价为－1价 D．AlON和石英晶体类型相同 解析：B　[A.AlON和石英均只含有极性共价键，A正确；B.AlON属于共价晶体，熔融时不导电，电解熔融AlON得不到Al，B错误；C.AlON中O为－2价，Al为＋3价，根据化合价代数和为0，则N元素的化合价为－1价，C正确；AlON和石英均属于共价晶体，D正确。] 7．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。] 8．下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　) ①SiO2和SO3　②金刚石和白磷　③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和单质碘 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 解析：C　[属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子，晶体中不存在化学键。] 9．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是(　　) ①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2 045℃　④几乎不溶于水　⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A．①②③ B．②③④ C．④⑤ D．②⑤ 解析：B　[①指的是Al2O3的分类，⑤指的是刚玉的种类，这两项都无法说明Al2O3是一种共价晶体。] 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．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是(　　) A．氮化铝属于分子晶体 B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具 C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子 D．氮化铝晶体中Al的配位数为2 解析：B　[根据氮化铝晶体的性质，可知它属于共价晶体，故A错误；氮化铝晶体属于共价晶体，硬度很高，能用于制造切割金属的刀具，故B正确；根据晶胞结构可知，一个氮化铝晶胞中含有的Al原子的数目为8×＋1＝2，故C错误；观察晶胞结构，可得氮化铝晶体中Al的配位数为4，故D错误。] 12．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是(　　) A．正硼酸晶体属于共价晶体 B．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 C．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 D．1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键 解析：D　[根据题意，正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子，属于分子晶体，故A项错误；硼原子最外层只有3个电子，与氧原子之间形成3对共用电子对，因此分子中B原子最外层有6个电子，不是8电子稳定结构，B项错误；分子的稳定性与分子内的共价键键能大小有关，与氢键无关，C项错误；一个H3BO3分子参与形成了6个氢键，一个氢键为2个H3BO3分子所共用，因此1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键，D项正确。] 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位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布式为4s24p1。因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)。 (3)Ga的价层电子对数为＝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的价层电子对数为＝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)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为　________　；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为　________　；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为　________　。 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与　________　个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为　________　。若该硅晶体的密度为ρ g·cm－3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为　________　cm(用代数式表示即可)。 解析：(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子周围最近的碳原子数目为3×4＝12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10－10 cm，体积V＝(a×10－10 cm)3，ρ＝＝。 (2)根据物质的晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×＋6×＋4＝8，则根据晶胞的密度ρ＝可知V＝＝ cm3＝ cm3，晶胞的边长a＝＝ cm，在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即× cm。 答案：(1)共价晶体　12 (2)4　正四面体　× 学科网（北京）股份有限公司 $$