第33讲 物质的聚集状态 晶体与非晶体-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版）

第九章　晶体结构与性质 第33讲　物质的聚集状态　晶体与非晶体 优化探究 大单元三　物质结构与性质　元素周期律 [导航·复习目标]　1.能说出晶体与非晶体的区别。2.能借助各种晶体模型说明晶体中的粒子及粒子间的相互作用。3.了解各类晶体结构与性质的关系。 2 考点一　物质的聚集状态　晶体与非晶体 考点二　常见晶体的结构模型 练真题 明考向 课时作业33　物质的聚集状态　晶体与非晶体 3 考点一 物质的聚集状态　晶体与非晶体 4 1.物质的聚集状态 (1)物质的聚集状态除了固态、液态、气态，还有_______、_________ 以及介乎_________和_________之间的塑晶态、液晶态等。 梳理 必备知识 晶态 非晶态 晶态 非晶态 5 (2)等离子体和液晶   概念 主要性能 等离 子体 由_________、_________和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体 具有良好的导电性和流动性 液晶 介于液态和晶态之间的物质状态 既具有液体的流动性、黏度、形变性，又具有晶体的导热性、光学性质等 电子 阳离子 6 2.晶体与非晶体 (1)晶体与非晶体的区别 项目 晶体 非晶体 微观结构 原子在三维空间里呈___________排列 原子排列相对无序 性质 特征 自范性 有 没有 熔点 固定 不固定 各向异性 有 无 二者区 别方法 间接方法 测定其是否有固定的_________ 科学方法 对固体进行____________实验 周期性有序 熔点 X射线衍射 7 (2)获得晶体的三条途径 ①熔融态物质凝固。 ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。 ③溶质从溶液中析出。 8 (1)在物质的三态相互转化过程中只是分子间距离发生了变化。(　　) (2)具有规则几何外形的固体一定是晶体。(　　) (3)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的 有序排列。(　　) (4)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 (　　) (5)区分晶体和非晶体最可靠的方法是对固体进行X射线衍射实验。 (　　) × × √ √ √ 9 1.下列关于物质聚集状态的叙述错误的是(　　) A.在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列 B.非晶体的内部原子或分子的排列杂乱无章 C.物质的聚集状态除了晶态、非晶态还有塑晶态、液晶态等 D.等离子体是指由电子、阳离子组成的带有一定电荷的物质聚集体 提升 关键能力 D 10 解析：液晶分子间的相互作用容易受温度、压力、电场的影响，在电场存在的情况下，液晶分子沿着电场方向有序排列，A正确；内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体物质称为非晶体，B正确；物质的聚集状态有晶态、非晶态，还有塑晶态、液晶态等，C正确；等离子体由电子、阳离子和电中性粒子组成，正、负电荷大致相等，整体上呈电中性，D错误。 11 2.我国现已能够拉制出直径为300毫米的大直径硅单晶，晶体硅大量用 于电子产业。下列对晶体硅的叙述正确的是(　　) A.形成晶体硅的速率越快越好 B.晶体硅有固定的熔、沸点，研碎后就变成了非晶体 C.可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃 D.晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关 C 12 解析：A选项，晶体的形成都要有一定的形成条件，如温度、压强、结晶速率等，并不是结晶速率越快越好；B选项，晶体有固定的熔、沸点，研碎后依然是晶体；C选项，X射线衍射实验能够测出物质的内部结构，根据粒子是否有规则的排列就能区分出晶体与非晶体；D选项，晶体的形成与晶体的自范性和各向异性都有密切关系。 13 3.玻璃是常见的非晶体，在生产生活中有着广泛的用途，如图是玻璃的 结构示意图，下列有关玻璃的说法错误的是(　　) A.玻璃内部粒子排列是无序的 B.玻璃熔化时吸热，温度不断上升 C.光导纤维和玻璃的主要成分都可看成是SiO2， 二者都是非晶体 D.利用X射线衍射实验可以鉴别石英玻璃和水晶 C 14 解析：根据玻璃的结构示意图可知，构成玻璃的粒子无周期性排列，是无序的，所以玻璃是非晶体，因此没有固定的熔点，A、B对；玻璃属于非晶体，但光导纤维属于晶体，C错；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，D对。 15 考点二　常见晶体的结构模型 16 1.四类晶体的构成与性质 梳理 必备知识 类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒子 _________ _________ 金属阳离子、自由电子 ___________ 粒子间的相互作用力 _________ (某些含氢键) _________ _________ _________ 分子 原子 阴、阳离子 范德华力 共价键 金属键 离子键 17 类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 一般不溶于水，少数与水反应 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，个别为半导体 电和热的良导体 晶体不导电，水溶液或熔融态导电 18 2.四类晶体的物质类别及举例 (1)分子晶体：部分非金属单质(如卤素、氧气、硫)、所有非金属氢化物(如水、硫化氢、氨)、几乎所有的酸、部分非金属氧化物(如CO2、SO2)、绝大多数有机化合物(有机盐除外)、稀有气体。 (2)共价晶体：某些单质(如金刚石、硅、晶体硼、锗)、某些非金属化合物(如SiC、SiO2、Si3N4)。 (3)金属晶体：纯金属(如Na、Al、Fe)、合金(如青铜)。 (4)离子晶体：金属氧化物(如K2O、Na2O)、强碱(如KOH、NaOH)、绝大部分盐(如NaCl)。 19 3.典型晶体的结构模型 晶体 晶体结构 晶体详解 共价晶体 金刚石 (1)碳原子采取sp3杂化，键角均为_________ (2)每个C参与4条C—C的形成，C原 子数与C—C数之比为_________ SiO2 (1)每个Si与_________个O结合，形成正四面体结构，n(Si)∶n(O)＝_________ (2)最小环上有_________个原子，即6个O和6个Si 109°28' 1∶2 4 1∶2 12 20 晶体 晶体结构 晶体详解 分子晶体 干冰 CO2分子配位数为_________ 离子晶体 NaCl 型 (1)Na＋(Cl－)的配位数为6，每个Na＋ (Cl－)周围等距且紧邻的Na＋(Cl－)有_________个 (2)每个晶胞中含_________个Na＋和 _________个Cl－ 12 12 4 4 21 晶体 晶体结构 晶体详解 离子晶体 CsCl 型 (1)Cs＋(Cl－)的配位数为_______，每个Cs＋(Cl－)周围等距且紧邻的Cs＋(Cl－)有_________个 (2)如图为8个晶胞，每个晶胞中含1个Cs＋和1个Cl－ 混合型晶体 石墨 (1)层内碳原子采取sp2杂化，形成平面 六元环结构，层间作用力是_________ (2)碳原子与共价键的个数比为2∶3；每个六元环平均占有_______个碳原子 8 6 范德华力 2 (1)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。(　　) (2)离子晶体是由阴、阳离子构成的，所以离子晶体能够导电。(　　) (3)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体。(　　) (4)冰中包含的作用力有范德华力、氢键和共价键。(　　) (5)金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子。(　　) × × √ √ × 23 一、常见晶体类型的判断 1.在下列物质中：NaOH、Na2S、H2O2、CaC2、(NH4)2S、CCl4、C2H2、 SiC、晶体硅、晶体氩。 (1)其中只含有离子键的离子晶体是________。  (2)其中既含有离子键又含有极性共价键的离子晶体是______________。  (3)其中既含有离子键又含有极性共价键和配位键的离子晶体是_______。  提升 关键能力 Na2S　 NaOH、(NH4)2S (NH4)2S (4)其中既含有离子键又含有非极性共价键的离子晶体是________。  (5)其中形成的晶体是分子晶体的是_________________________。  (6)其中含有极性共价键的共价晶体是________。  CaC2 H2O2、CCl4、C2H2、晶体氩 SiC 24 2.下列有关晶体类型的判断正确的是(　　) A SiI4：熔点120.5 ℃，沸点271.5 ℃ 共价晶体 B B：熔点2 300 ℃，沸点2 550 ℃，硬度大 金属晶体 C 锑：熔点630.74 ℃，沸点1 750 ℃，晶体导电 共价晶体 D FeCl3：熔点282 ℃，易溶于水，也易溶于有机溶剂 分子晶体 D 25 二、常见晶体类型的结构特点 3.有关晶体的结构如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.在NaCl晶体中，距Cl－最近的 Na＋形成正八面体 B.在CaF2晶体中，每个晶胞平均 含有4个Ca2＋ C.冰晶体中每个水分子与另外四 个水分子形成四面体结构 D.该气态团簇分子的分子式为EF D 26 解析：氟化钙晶胞中，Ca2＋位于顶点和面心，数目为8×＋6×＝4，故B正确；气态团簇分子不同于晶胞，气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，则分子式为E4F4或F4E4，故D错误。 27 练真题 明考向 1.(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(　　) A.三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化 C.三种物质的晶体类型相同 D.三种物质均能导电 A 解析：原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体，C项错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，D项错误。 2.(2024·湖北卷)黄金按质量分数分级，纯金为24 K。Au-Cu合金的三 种晶胞结构如图，Ⅱ和Ⅲ是立方晶胞。下列说法错误的是(　　) A.Ⅰ为18 K金　 B.Ⅱ中Au的配位数是12 C.Ⅲ中最小核间距Au-Cu＜Au-Au D.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，Au与Cu原子个数比依次为1∶1、1∶3、3∶1 C 解析：24 K金的质量分数为100%，则18 K金的质量分数为×100%＝75%，Ⅰ中Au和Cu原子个数比为1∶1，则Au的质量分数为× 100%≈75%，A正确；Ⅱ中Au处于立方体的八个顶点，Au的配位数指距离最近的Cu的个数，Cu处于面心处，类似于二氧化碳晶胞结构，二氧化碳分子周围距离最近的二氧化碳有12个，则Au的配位数为12，B正确；设Ⅲ的晶胞参数为a，Au-Cu的最小核间距为a，Au-Au 的最小核间距也为 a，最小核间距Au-Cu＝Au-Au，C错误；Ⅰ中，Au处于内部，Cu处于晶胞的八个顶点，其原子个数比为1∶1；Ⅱ中，Au处于立方体的八个顶点，Cu 处于面心，其原子个数比为8×∶6×＝1∶3；Ⅲ中，Au处于立方体的面心，Cu处于顶点，其原子个数比为6×∶8×＝3∶1，D正确。 3.(2024·甘肃卷)β－MgCl2晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图 甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是(　　) A.电负性：Mg＜Cl　　　 B.单质Mg是金属晶体 C.晶体中存在范德华力　　 D.Mg2＋的配位数为3 D 解析：电负性越大的元素吸引电子的能力越强，活泼金属的电负性小于活泼非金属，因此，Mg的电负性小于 Cl，A正确；金属晶体包括金属单质及合金，单质Mg是金属晶体，B正确；由晶体结构可知，该结构中存在层状结构，层与层之间存在范德华力，C正确；由图乙中结构可知，每个Mg2＋与周围6个Cl－最近且距离相等，因此，Mg2＋的配位数为6，D错误。 4.(2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃下反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列 关于该化合物的说法正确的是(　　) A.与石墨相比，(CF)x导电性增强　 B.与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C.(CF)x中C—C的键长比C—F短 D.1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键 B 解析：石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动，故石墨晶体能导电，而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，故与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；石墨层间插入F后形成的C—F键长短，键能极大，分子结构稳定性增强，抗氧化性增强，B正确，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中每个C与周围的3个碳原子、1个F原子形成共价键，每个C—C被2个碳原子共用，即1 mol (CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。 课时作业33 物质的聚集状态　晶体与非晶体 37 一、选择题 1.C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。 下列关于该碳玻璃的说法错误的是(　　) A.具有自范性 B.与C60互为同素异形体 C.含有sp3杂化的碳原子 D.化学性质与金刚石有差异 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 解析：A.自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误；B.碳玻璃和C60均是由碳元素形成的不同的单质，所以二者互为同素异形体，B正确；C.碳玻璃具有高硬度，结构与金刚石类似，所以含有sp3杂化的碳原子，C正确；D.金刚石与碳玻璃互为同素异形体，性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异，D正确。 38 2.(2025·湖北武汉联考)纳米SiO2为无定形(非晶态)白色粉末，具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、对紫外线反射能力强等特点。下列关于 纳米SiO2的说法正确的是(　　) A.对光有各向异性 B.熔点与晶体SiO2相同 C.与晶体SiO2互为同分异构体 D.可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 39 解析：A.纳米SiO2为非晶态，没有各向异性，故A错误；B.纳米SiO2不是晶体，SiO2是共价晶体，因此熔点不相同，故B错误；C.具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，SiO2只是化学式，晶体SiO2中没有分子，故C错误；D.纳米SiO2不是晶体，SiO2是共价晶体，可用X射线衍射实验区分纳米SiO2与晶体SiO2，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 40 3.下列各组物质的晶体类型相同的是(　　) A.SiO2和SO3　　　　　 B.I2和NaCl C.Cu和Ag D.SiC和MgO 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 解析：A.SiO2为共价晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A错误；B.I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B错误；C.Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C正确；D.SiC为共价晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D错误。 41 4.(2025·湖北武汉高三统考)下列各组物质性质的比较，结论正确的是 (　　) A.分子的极性：BCl3＞PCl3 B.沸点：邻羟基苯甲酸＜对羟基苯甲酸 C.熔点：MgCl2＜AlCl3　 D.硬度：C(金刚石)＜SiC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 42 解析：A.BCl3中心原子孤电子对数＝＝0、价层电子对数＝3＋0＝3，故为sp2杂化，分子的空间结构为平面正三角形，为非极性分子；PCl3的中心原子孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝3＋1＝4，故为sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形，为极性分子，A错误；B.邻羟基苯甲酸存在分子内氢键、对羟基苯甲酸分子间能形成氢键，沸点：邻羟基苯甲酸＜对羟基苯甲酸，B正确；C.氯化镁属于离子晶体、 氯化铝属于分子晶体，离子键大于分子间作用力，则熔点：MgCl2＞AlCl3，C错误；D.金刚石与碳化硅均属于共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳碳键比碳硅键更牢固，硬度：C(金刚石)＞SiC，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶 体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是(　　) A.GaN的熔点高于AlN B.晶体中所有化学键均为极性键 C.晶体中所有原子均采取sp3杂化 D.晶体中所有原子的配位数均相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 44 解析：A.AlN、GaN为结构相似的共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N—Al的键长小于N—Ga的键长，N—Al的键能较大，键能越大其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说法错误；B.不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B说法正确；C.金刚石中每个C原子形成4个共价键(即C原子的价层电子对数为4)且无孤电子对，C原子均采取sp3杂化，由于AlN、GaN成键结构与金刚石相似，故两种晶体中所有原子也均采取sp3杂化，C说法正确；D.金刚石中每个C原子与其周围4个C原子形成共价键，即C原子的配位数是4，由于AlN、GaN成键结构与金刚石相似，故两种晶体中所有原子的配位数也均为4，D说法正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.黑砷在催化电解水方面受到关注，其晶体结构如图所示，与石墨类 似。下列说法正确的是(　　) A.黑砷中As—As的强度均相同 B.黑砷与C60都属于混合型晶体 C.黑砷与石墨均可作为电的良导体 D.黑砷单层中As原子与As—As的个数比为1∶3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 46 解析：A.根据图知，黑砷中存在的As—As的键长不同，则键能不同，故A错误；B.C60属于分子晶体，黑砷晶体结构类似于石墨，石墨为混合型晶体，所以黑砷属于混合型晶体，故B错误；C.黑砷晶体结构与石墨类似，石墨是电的良导体，则黑砷也是电的良导体，故C正确；D.根据图知，黑砷晶体每层原子之间组成六元环结构，一个正六边形有6个As，每个As与相邻的3个As以As—As相结合，即每个As属于3个正六边形，实际属于这个正六边形的As原子数为6×＝2，同理，一个正六边形六条边，但每个As—As属于相邻两个正六边形，则实际属于这个正六边形的As—As个数为6×＝3，故黑砷单层中As原子与As—As个数比为2∶3，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.(2025·山东淄博模拟)铝的卤化物AlX3(X＝Cl、Br、I)气态时以Al2X6 双聚形态存在，下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 性质 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 熔点/℃ 1 290 192.4 97.8 189.4 沸点/℃ 1 272 180 256 382 A.AlF3晶体类型与其他三种不同 B.1 mol Al2Cl6中所含配位键数目 为4NA C.Al2X6中Al、X原子价电子层均 满足8e－结构 D.AlCl3熔点高于AlBr3的原因是Cl的电负性大于Br，具有一定离子晶体 特征 B 48 解析：AlF3为离子晶体，其他三种为分子晶体，A正确；每个Al与周围的三个Cl分别共用一对电子，与另一个Cl形成配位键，故1 mol Al2Cl6中所含配位键数目为2NA，B错误；每个Al与周围的三个Cl分别共用一对电子，与另一个Cl形成配位键，均满足8电子结构，C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似(如图所示)，但CaC2晶体中由于哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长。下列关于CaC2晶体的说 法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.1 个 Ca2＋周围距离最近且等距离的数目为 6 B.1个CaC2晶体的晶胞平均含有1个Ca2＋和1个 C.6.4 g CaC2晶体中含阴离子0.1 mol D.与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个 C 50 解析：A项，由于哑铃形的存在，使晶胞沿一个方向拉长，晶胞变为长方体，由体心Ca2＋可知，1个Ca2＋周围距离最近且等距离的有4个，A错误；C项，6.4 g CaC2为0.1 mol，则含阴离子0.1 mol，C正确；D项，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有4个，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(2025·湖北襄阳模拟)钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙这种矿物[如图(a)]，此后，把结构与之类似的晶体(化学式与钛酸钙相同)统称为钙钛矿物质。某钙钛矿型太阳能光伏电池的有机半导体材料的结构如图(b)所示，其中A为CH3N，另两种离子 为I－和Pb2＋。下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.钛酸钙的化学式为CaTiO3 B.图(b)中，X为Pb2＋ C.CH3N中含有配位键 D.晶胞中与每个Ca2＋紧邻的O2－有12个 B 52 解析：A.Ca2＋位于8个顶点，故为8×＝1个，Ti4＋位于体心，故为1 个，O2－位于6个面心，故为6×＝3个，钛酸钙的化学式为CaTiO3，故A正确；B.图(b)中，A、B、X分别位于晶胞的顶点、体心和面心，根据“均摊法”可以确定其中有1个A、1个B和3个X，根据化合物中各元素正负化合价代数和为零可知，CH3N和Pb2＋均有1个，I－有3个，故X为I－，故B错误；C.类比N成键情况可知，CH3N中含有H＋与 —NH2形成的配位键，故C正确；D.Ca2＋位于顶点，与邻近的3个面的面心上的O2－紧邻，每个顶点参与形成8个晶胞，每个面参与形成2个晶胞，因此与每个Ca2＋紧邻的O2－有3×8÷2＝12个，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(2025·北京海淀模拟)硅酸盐是地壳岩石的主要成分，在硅酸盐中，四面体(如图甲为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成六元环(图乙)、无限单链状(图丙)、无限双链状(图丁)等多种结构。石棉是由钙、镁离子以离子数1∶3的比例与单链状硅酸根离子形成的一种硅酸盐。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 54 下列说法不正确的是(　　) A.大多数硅酸盐材料硬度高与硅氧四面体结构有关 B.六元环的硅酸盐阴离子化学式为(SiO3 C.石棉的化学式为CaMg3Si4O12 D.双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为2∶5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 解析：A.硅氧四面体结构是指由一个硅原子和四个氧原子组成的四面体结构。这种结构因其内部化学键的结构和特性而具有稳定性。硅氧四面体结构中的硅原子与四个氧原子形成了共价键，共享电子对使每个原子都充满了电子。这种共价键结构使得硅氧四面体结构比单纯的硅或氧分子更加稳定，所以硅氧四面体结构决定了大多数硅酸盐材料硬度高，故A正确；B.六元环的硅酸盐阴离子中Si元素显＋4 价，O元素显－2价，所以六元环的硅酸盐阴离子化学式为(SiO3，故B正确；C.石棉中 钙、镁离子个数之比为1∶3，其中Mg元素、Ca元素显＋2价，Si元素显 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ＋4价，O元素显－2价，所以，石棉的化学式可表示为CaMg3Si4O12，故C正确；D.由图丁可知，双链状硅酸盐中有两种硅氧四面体，且数目之比为1∶1，一种与单链硅酸盐中硅氧原子个数比相同，其中硅原子个数为1，氧原子个数为2＋2×＝3，个数比为1∶3；另一种，硅原子个数为1，O原子个数为1＋3×＝2.5，个数比为1∶2.5，所以双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为2∶5.5，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 二、非选择题 11.石墨烯液冷散热技术所使用的材料石墨烯是一种二维碳纳米材料。 Ⅰ.C60、金刚石、石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 58 (1)金刚石、石墨和C60三者互为________(填字母)。  A.同分异构体 B.同素异形体 C.同系物 D.同位素 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 解析：金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的不同单质，三者互为同素异形体，答案选B。 (2)C60晶体的晶体类型为__________。  分子晶体　 解析：C60属于分子晶体。 (3)晶体硅的结构跟金刚石相似，1 mol晶体硅中所含有硅硅单键的数目 是________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2NA 解析：晶体硅的结构与金刚石相似，金刚石中1个C—C 由两个C共用，一个C形成4个碳碳键，1 mol金刚石中有2 mol碳碳键，则1 mol晶体硅中所含有硅硅单键的数目为2 mol。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。  2 解析：石墨层状结构中，六边形上每个C原子被三个六边形共用，则平均每个正六边形占有的碳原子数＝6×＝2。 Ⅱ.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (5)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 解析：从图甲中可知，1号碳与相邻的3个C都形成碳碳单键，形成σ键的个数为3。 (6)图乙中，1号C的杂化方式是________。  sp3 解析：从图乙中可知，1号C形成4个单键，1号C的杂化方式为sp3。 (7)若将图乙中所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与 H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 O、H 解析：只有电负性较大的非金属元素与氢元素才可形成氢键，氧化石墨烯中的O能与水分子中的H形成氢键，氧化石墨烯中的H也可与水分子中的O形成氢键，能与H2O形成氢键的原子有H、O。 (8)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制 备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位 于晶胞的棱上与内部。该材料的化学式为________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 M3C60 解析：根据均摊法，该晶胞中M原子的个数为×12＋9＝12，C60个数为8×＋6×＝4，则该材料的化学式为M3C60。 12.类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型光催化材料，在光解水产氢等领域具有广阔的应用前景，研究表明，非金属掺杂(O、S等)能提高其光催化活性。G-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如图所示。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 66 (1)g-C3N4晶体中存在的粒子间作用力有________(填字母)。  a.非极性键 b.金属键 c.π键 d.范德华力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 cd　 解析：根据题意，g-C3N4晶体具有和石墨相似的层状结构，结合二维平面结构图，判断其存在的粒子间作用力有极性键、π键和范德华力。 67 (2)g-C3N4中，C原子的杂化轨道类型为________，N原子的配位数为________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 sp2杂化 2、3 解析：g-C3N4中，结合二维平面结构图可知，C原子与N原子形成三个σ键，层内存在大π键，不存在孤电子对，故C原子的杂化轨道类型为sp2杂化；根据二维平面结构图可知，N原子的成键有两种情况：连两个C原子和连三个C原子，故N原子的配位数为2、3两种。 68 (3)每个基本结构单元(图中实线圈部分)中两个N原子(图中虚线圈所示)被O原子代替，形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)。OPCN的化学式为__________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C3N3O 69 解析：从基本结构单元分析可知，N原子的成键有两种情况：连两个C原子和连三个C原子，连两个C原子的N原子完全属于该基本结构单元，连三个C原子的N原子处在中心的完全属于该基本结构单元，处在“顶点”上的属于三个基本结构单元，故一个基本结构单元含有6个C原子和7＋×3＝8个N原子；将图中虚线圈所示的N原子用O原子代替，O原子完全属于该基本结构单元，故该基本结构单元含有6个C原子、6个N原子、2个O原子，形成O掺杂的g-C3N4(OPCN)的化学式为C3N3O。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$