3.3 共价晶体和分子晶体 （专项训练）化学沪科版选择性必修2

3.3 共价晶体和分子晶体 题型01 共价晶体的类型与判断 题型02 常见共价晶体的晶胞与计算 题型03 共价晶体的性质 题型04 分子晶体的类型与判断 题型05 常见分子晶体的晶胞与计算 题型06 分子晶体的性质 题型07 过渡晶体和混合型晶体 题型01 共价晶体的类型与判断 共价晶体的定义与本质： 定义：内部粒子为原子，原子间通过 结合形成三维网状结构的晶体（又称 “原子晶体”），无独立分子，晶体化学式仅表示原子的最简整数比。 本质特征：原子间全通过 连接，形成稳定的空间网状结构，共价键是维系晶体的唯一作用力。 常见类型： 单质类：由同种非金属原子构成，如金刚石（C）、晶体硅（Si）、晶体硼（B）等，原子通过 连接。 化合物类：由不同非金属原子构成，如二氧化硅（SiO₂）、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）等，原子通过 连接。 判断依据： 微粒与作用力：晶体中仅含原子，且原子间全为共价键（无离子键、分子间作用力）。 物理性质：熔沸点 、硬度 （破坏需断裂共价键）；固态、熔融态均 （无自由移动的离子或电子，除非含杂质或特殊条件）；多数 于任何溶剂（破坏共价键难度大）。 【典例1】下列物质所属晶体类型分类正确的是 分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体 A 干冰 石墨 水晶 铁 B 足球烯 金刚石 食盐 固态汞 C 氯化铯 碳化硅 明矾 氯化镁 D 固态氨 生石灰 烧碱 铝合金 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断中错误的是(　　) Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1 291 190 BCl3 Al2O3 干冰 SiO2 －107 2 073 －57 1 723 A．铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体 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 【变式1-2】下列物质所属晶体类型分类正确的是 选项 A B C D 共价晶体 石墨 生石灰 碳化硅 金刚石 分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰 离子晶体 氮化铝 食盐 明矾 芒硝 金属晶体 铜 汞 铝 铁 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】Ga和As均位于元素周期表第四周期，砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等，其晶胞结构如图所示，其中原子1的分数坐标为(0，0，0)。下列说法错误的是 A．原子3的分数坐标为 B．基态Ga原子的价层电子排布式为 C．GaAs的熔点为1238℃，硬度大，晶体类型为共价晶体 D．若晶胞边长为apm，则晶胞中Ga和As之间的最短距离为 题型02 常见共价晶体的晶胞与计算 常见共价晶体的晶胞结构： 金刚石晶胞：① 晶胞类型： ；② 原子位置：C 原子位于晶胞顶点（ 个）、面心（ 个）及体内（ 个，分处 4 个互不相邻的四面体空隙）；③ 结构特征：每个 C 原子与周围 4 个 C 原子形成正四面体结构，共价键键角 109°28′，晶胞中 C 原子通过共价键形成三维网状结构。 二氧化硅（SiO₂）晶胞：① 晶胞基础：基于金刚石晶胞，Si 原子取代金刚石晶胞中所有 C 原子的位置；② O 原子位置：位于 Si 原子形成的 空隙中（每个四面体空隙对应 1 个 O 原子）；③ 结构特征：每个 Si 原子与 4 个 O 原子形成共价键，每个 O 原子连接 2 个 Si 原子，Si 与 O 原子个数比为 1:2，符合 SiO₂化学式。 相关计算（基于晶胞，均摊法）： 晶胞原子数计算：① 顶点原子贡献值 1/8，面心原子贡献值 1/2，体内原子贡献值 1；② 金刚石晶胞 C 原子数：8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8；SiO₂晶胞 Si 原子数 = 8（同金刚石 C 原子数），O 原子数 = 16（每个 Si 对应 4 个 O，8×4=32，每个 O 被 2 个 Si 共用，32/2=16）。 晶胞密度计算：① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）；② 晶胞质量 m = （晶胞中原子总质量）= （n×M）/Nₐ（n 为晶胞中原子总数，M 为原子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数；化合物类需按原子个数比计算总质量，如 SiO₂晶胞 m = （8×M_Si + 16×M_O）/Nₐ）；③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长）。 共价键键长计算：结合晶胞边长与原子位置关系推导（如金刚石晶胞中，C-C 键长 = √3 a / 4，a 为晶胞边长）。 【典例2】金红石的主要成分是钛的一种氧化物，该氧化物的晶胞边长分别为 a pm， b pm， c pm。结构如下图所示。 (1)由图可知该氧化物的化学式是 ，Ti 填充在 O 构成的 空隙中。 A．三角形    B．四面体    C．八面体 (2)该氧化物的熔点为 1850 ℃，其晶体类型最不可能是 。 A．共价晶体    B．离子晶体    C．分子晶体 (3)已知 m g 该氧化物晶体体积为 V cm3，则阿伏加德罗常数 NA= 。 【变式2-1】有下列三种晶胞，根据图片回答下列问题：    (1)以上三种晶胞对应的晶体，其中有分子式的为 (填编号A、B或C)，其分子式为 ；A与C对应晶体熔沸点高低： ，用文字解释原因 。 (2)关于上面三种晶胞(晶体)下列说法中正确的是___________。 A．晶胞中与个数比为13∶14 B．金刚石属于混合晶体 C．C的硬度小是因为共价键极性弱 D．有些分子晶体一定条件下能转化为共价晶体 (3)在金刚石制成的圆形薄片上融化石蜡，石蜡融化后会呈现 形。 (4)简述金属元素焰色反应和金属光泽产生是否本质相同 。 【变式2-2】2023年诺贝尔化学奖授予三位在发现和合成量子点方面做出重要贡献的科学家。量子点是一种纳米级别的半导体，其直径常在2-20nm之间，例如碳量子点、砷化镓(GaAs)量子点等。 (1)我国化学家研究的一种新型复微合光催化剂［碳量子点／氮化碳(纳米复合物)］可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是___________。 A．总反应为 B．水分解过程中，作催化剂 C．复合光催化剂中两种纳米材料均属于共价化合物 D．若反应II是放热反应，则反应I一定是吸热反应 (2)基态Ga原子核外有 种能量不同的电子，基态As原子的价电子排布式 。 (3)N、P、As的气态氢化物沸点由高到低的顺序是 (用氢化物分子式表示)。 (4)砷化镓可由和在700℃时制得。中镓原子的杂化方式为 。分子的空间构型为 。 (5)砷化镓(GaAs)的晶胞结构如图甲所示。将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如图乙所示。下列说法错误的是___________。 A．图甲中，与Ga原子直接连接的As原子构成的几何形状为正四面体形 B．图甲中，与Ga原子等距离的Ga原子个数为12个 C．Ga的第一电离能小于As D．稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为1：2 (6)已知砷化镓晶胞的边长为0.565nm，，计算GaAs晶体的密度为 (计算结果保留3位有效数字)。 (7)氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)是具有相似结构的共价晶体，试比较二者熔点的高低并说明理由。 。 【变式2-3】锡的重要单质有灰锡、白锡和锡烯，银白色金属白锡在13.2℃以下会自发转化为灰色粉末状的灰锡。微观上，灰锡具有与金刚石相同的结构，白锡密度为ρg/cm3.，锡烯则是一种与石墨烯结构相似的纳米锡。 (1)为第IVA族元素，Sn基态原子核外价电子排布式为 。 (2)测定锡单质结构的方法是______。 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱法 D．X射线衍射法 (3)①请比较：灰锡的熔点 金刚石的熔点。 A．<    B．>    C．= ②两者熔点差异的原因正确的是 。 A．灰锡是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体中的共价键比分子晶体中范德华力强 B．灰锡是金属晶体，金刚石是共价晶体，金属晶体中金属键作用力强于共价键 C．灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小 D．灰锡是离子晶体，金刚石是共价晶体，离子晶体中离子键作用力强于共价键 (4)灰锡中每个Sn原子周围有______个Sn原子。 A．2 B．4 C．8 D．12 (5)1mol灰锡中含有______mol键。 A．2 B．4 C．8 D．16 (6)若锡的相对原子质量为b，以表示阿伏加德罗常数的值，则白锡晶胞的边长为 cm。 (7)锡烯中Sn原子杂化轨道类型为 。 A．sp    B．    C． (8)新型铜锌锡硫化合物（）薄膜太阳能电池近年来已经成为可再生能源领域的研究热点，其晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为 。 题型03 共价晶体的性质 物理性质及本质原因： 熔沸点：熔沸点极高（共价键键能大，破坏晶体需断裂大量共价键，消耗大量能量）；共价键键能越大（原子半径越小、键长越短），熔沸点越高（如金刚石熔沸点高于晶体硅，因 C-C 键长短于 Si-Si 键）。 硬度：硬度极大（共价键形成的三维网状结构牢固，外力难以破坏）；共价键键能越大，硬度越大（如金刚石是自然界硬度最大的物质）。 导电性：① 固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子，原子外层电子均参与共价键形成，被束缚）；② 特殊情况：某些共价晶体（如晶体硅、碳化硅）为半导体，在一定条件下（如掺杂）可产生自由电子，具备导电能力。 溶解性：多数难溶于水及有机溶剂（溶解需破坏稳定的共价键网状结构，难度极大；少数极性共价晶体可与极性溶剂发生化学反应后溶解）。 化学性质特征： 稳定性：化学性质稳定（共价键键能大，不易断裂），常温下难与其他物质反应；高温或强条件下（如强氧化剂、强碱）可发生反应（需断裂共价键）。 反应性：反应速率慢（反应需破坏共价键，活化能高），反应产物通常为新的共价化合物或单质（如 SiO2与 NaOH 反应生成 Na2SiO3）。 【典例3】下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是 A．金刚石(C) B．单晶硅() C．金刚砂() D．氮化硼(，立方相) 【变式3-1】石墨晶体具有一些独特的性质，质地较软，但熔点很高，还具有导电性，这主要是因为石墨具有一种独特的结构，石墨晶体是 A．共价晶体 B．金属晶体 C．分子晶体 D．前三种晶体的混合型 【变式3-2】物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是 A．碳酸钠溶液呈碱性，可用作食用碱 B．CH3CH=CH2能发生取代反应，可用于生产聚丙烯 C．FeCl3溶液具有氧化性，可腐蚀覆铜板 D．金刚砂属于共价晶体，可用做耐磨材料 【变式3-3】根据下列晶体的性质判断其属于共价晶体的是 A．微溶于水、硬度小熔点为，固态或液态时不导电 B．熔点为，导电性好、延展性强 C．熔点为、易溶于水，熔融状态能导电 D．熔点为，不导电、不溶于水及有机溶剂、质硬 题型04 分子晶体的类型与判断 分子晶体的定义与本质： 定义：内部粒子为分子（或单原子分子），分子间通过分子间作用力（ 、 ）结合，分子内原子间通过 连接的晶体。 本质特征：晶体中存在独立分子， 是维系晶体的主要作用力（远弱于共价键），分子内共价键不影响晶体物理性质。 常见类型： 单原子分子晶体：由单原子分子构成，如稀有气体（He、Ne、Ar 等），分子间仅存在 。 多原子分子晶体：① 共价化合物类（如 H₂O、CO₂、H₂SO₄等）；② 共价单质类（如 O₂、P₄、S₈等），分子内原子通过共价键连接，分子间存在范德华力（部分含 ，如 H₂O、NH₃）。 判断依据： 微粒与作用力：晶体中含独立分子，分子间为分子间作用力（范德华力、氢键），分子内为共价键（单原子分子无分子内共价键）。 物理性质：熔沸点较 （破坏分子间作用力无需大量能量）；硬度 （易压缩、形变）；固态、熔融态均 （无自由移动的离子或电子）；溶于水时，若分子不电离则溶液不导电，若分子电离（如 HCl）则溶液导电（遵循 “相似相溶” 原理）。 【典例4】关于NH4Cl的判断正确的是 A．属于分子晶体 B．含有离子键 C．溶于水放热 D．溶液显碱性 【变式4-1】目前，人类已经发现的非金属元素除稀有气体外共16种。下列对这16种非金属元素的判断正确的有 ①都是主族元素，最外层电子数都大于3 ②单质形成的晶体都为分子晶体 ③氢化物常温下都是气态，所以又叫气态氢化物 ④氧化物常温下都可以与水反应生成酸 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有③④正确 D．都不正确 【变式4-2】韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法错误的是 A．“暖冰”也是水分子间通过氢键结合而成的固体 B．水凝固形成20℃时的“暖冰”所发生的变化是化学变化 C．若“暖冰”为晶体，则其类型最可能为分子晶体 D．在电场作用下，水分子间更易形成氢键，因而可以制得“暖冰” 【变式4-3】下列数据是对应物质的熔点，有关判断错误的是 物质 Na2O Na AlF3 AlCl3 熔点/℃ 1275 97.8 1291 190 物质 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 熔点/℃ 2073 -107 -57 1723 A．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 B．AlCl3可形成分子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体高 题型05 常见分子晶体的晶胞与计算 常见分子晶体的晶胞结构： 干冰（CO₂）晶胞：① 晶胞类型： ；② 分子位置：CO₂分子位于晶胞顶点（ 个）、面心（ 个）；③ 结构特征：分子间仅存在范德华力，分子呈直线形，晶胞中 CO₂分子通过 堆积成面心立方结构，无氢键。 冰（H₂O）晶胞：① 晶胞基础：基于金刚石晶胞的变形结构；② 分子位置：H₂O 分子位于晶胞顶点、面心及体内；③ 结构特征：分子间通过氢键连接，每个 H₂O 分子与周围 4 个 H₂O 分子形成 （呈四面体结构），晶胞中存在较大空隙（导致冰的密度小于水）。 相关计算（基于晶胞，均摊法）： 晶胞分子数计算：① 顶点分子贡献值 1/8，面心分子贡献值 1/2，体内分子贡献值 1；② 干冰晶胞 CO₂分子数：8×1/8 + 6×1/2 = 4；冰的晶胞 H₂O 分子数通常为 8（类似金刚石晶胞原子数）。 晶胞密度计算：① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）；② 晶胞质量 m = （n×M）/Nₐ（n 为晶胞中分子总数，M 为分子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数，如干冰晶胞 m = （4×M_CO₂）/Nₐ）；③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长），需注意分子晶体晶胞边长通常大于离子晶体、共价晶体（分子间作用力弱，堆积松散）。 【典例5】Sn(锡)确实是现代“五金”之一。锡(Sn)是一种多功能金属元素，属于元素周期表的第5周期第ⅣA族。锡在人类历史上扮演着重要角色，早在公元前2000年就被广泛使用，主要用于武器制造和其他各种应用。 (1)基态Sn原子最外层电子的轨道表示式为 。 (2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。 ①SnCl2的价层电子对空间结构是 。 ②SnCl4的Sn-Cl键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。 (3)已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 SiCl4 GeCl4 SnCl4 熔点/℃ -68.8 -51.5 -34.1 分析SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化的原因 。 (4)SnCl4在潮湿的空气中易发生水解，生成SnO2·xH2O，写出该反应的化学方程式 。 (5)SnCl4在潮湿的空气中易发生水解，生成SnO2·xH2O，对于反应的现象描述，最合理的是_______。 A．产生白雾 B．产生白烟 C．产生白色烟雾 D．无明显现象 (6)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个Sn加原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1ncm-3和V2ncm-3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 (7)灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。已知：在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2.1809kJ·mol−1，ΔS=6.6J·mol-1·K-1。 ①现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，它变成灰锡而影响使用吗？试通过计算说明 。 ②单质Sn的制备：将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800℃，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。若通入空气在下，SnO2能迅速被还原为单质，通入空气的作用是 。 【变式5-1】锡(Sn)位于元素周期表的第5周期第IVA族，是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (1)基态Sn原子价电子的轨道表示式为 。 SnCl2和是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到。常温下，是无色晶体，是易挥发的液体。 (2)根据价层电子对互斥理论推测的空间构型为 。的键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 熔点/℃ -68.8 -51.5 -34.1 (3)分析、、熔点变化的原因 。 (4)在潮湿的空气中易发生水解，生成，写出该反应的化学方程式： 。对于上述反应的现象描述，最合理的是 。 A．产生白雾    B．产生白烟    C．产生白色烟雾    D．无明显现象 白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 (5)灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有___________个。 A．4 B．6 C．8 D．12 (6)若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是___________。 A． B． C． D． 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。 已知：在0℃、100kPa条件下，白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为，。 (7)现把白锡制成的器皿放在、的室内存放，它会变成灰锡而影响使用吗？请通过计算说明 。 【变式5-2】钛是地壳中含量最为丰富的元素之一，地壳中含钛矿物有140多种，有开采价值的仅有十余种。主要有金红石（TiO2）、钙钛矿等。 (1)基态Ti原子的价层电子轨道表示式为 。 (2)钛元素在元素周期表中位于 区。 (3)钛的四种卤化物的相对分子质量和熔点如下表所示： 物质 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 相对分子质量 124 190 368 556 熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155 请解释四种物质熔点变化的原因 。 (4)TiO2的晶体熔点为1850℃，其晶体类型最不可能是 。 a．共价晶体    b．离子晶体    c．分子晶体 (5)TiO2在一定条件下能与碱性氧化物作用生成钛酸盐。钙钛矿的主要成分是钛酸钙，其晶胞如图所示： ①钛酸钙的化学式是 。 ②距离Ca2＋等距且最近的O2-有 个。 ③已知钛酸钙晶胞的边长为apm，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为= g·cm-3（列出计算式）。 【变式5-3】某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质，其电池总反应为：6MnO2+3Zn+(6+x)H2O+ZnSO46MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3•xH2O。其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段，图3是碳纳米管。 回答下列问题： (1)如图所示的几种碳单质中，属于原子晶体的是 ，与碳纳米管互为同素异形体的分子晶体是 。 (2)一种新型稀磁半导体LiZnmMnnAs，其立方晶胞结构如图所示： ①m= ，n= 。 ②已知NA为阿伏加德罗常数的值，LiZnmMnnAs的摩尔质量为Mg•mol-1，晶体密度为dg•cm-3。晶胞中As原子与Mn原子之间的最短距离为 nm(列出计算式)。 题型06 分子晶体的性质 物理性质及本质原因： 熔沸点：熔沸点较 （分子间作用力弱，破坏仅需少量能量）；影响因素：① （组成结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越强，熔沸点越高）；② （含氢键的分子晶体，熔沸点反常升高，如 H₂O 熔沸点高于 H₂S）。 硬度：硬度小（分子间作用力弱，晶体结构松散，受外力易发生分子相对滑动，表现为易压缩、易碎）。 导电性：① 固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子，分子内电子被共价键束缚）；② 溶于水时：若分子不电离（如蔗糖、酒精），溶液不导电；若分子电离（如 HCl、HNO₃），则因产生自由移动离子，溶液导电。 溶解性：遵循 “相似相溶” 原理 —— 极性分子晶体易溶于极性溶剂（如 H₂O 易溶于水），非极性分子晶体易溶于非极性溶剂（如 I₂易溶于 CCl₄）；含氢键的分子晶体（如 NH₃、乙醇）易溶于水（可与水分子形成氢键）。 化学性质特征： 稳定性：化学性质由分子内共价键决定（与分子间作用力无关），共价键键能越大，分子越稳定（如 H₂O 的稳定性由 O-H 键能决定，与氢键无关）。 反应性：反应速率相对较快（多数反应无需破坏分子内共价键，仅需克服分子间作用力，活化能低）；反应类型多为分子间的反应（如酸碱中和、氧化还原反应），若反应需破坏分子内共价键（如分解反应），则速率较慢。 【典例6】同是ⅤA族元素的单质，氮的熔点很低，铋的熔点较高，其原因是 A．氮为非金属，铋为金属 B．氮的摩尔质量远低于铋的摩尔质量 C．分子间作用力比金属键弱很多 D．氮分子中有氮氮三键，铋中含有金属正离子（阳离子） 【变式6-1】通过如下实验结果来对进行分类，其中正确的是 A．测得的熔沸点很低，液氢不导电，因此是分子晶体 B．将通入水中，测得其水溶液具有导电性，因此是电解质 C．将加压液化，测得其不导电，因此是共价化合物 D．测得分子的直径为，因此属于胶体 【变式6-2】下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 B．共价晶体都是单质，很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点越高 D．固态时可导电的可能是金属晶体 【变式6-3】某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是 A．该模型可以表示 CO2的分子模型 B．图中每个线段代表化学键 C．表示的是含有非极性共价键的分子 D．空间网状结构，熔沸点高 题型07 过渡晶体和混合型晶体 过渡晶体： 定义：介于两种或多种典型晶体（离子晶体、共价晶体、分子晶体、金属晶体）之间，化学键类型或粒子作用存在过渡性的晶体，无明确的晶体类型归属。 本质特征：晶体中化学键并非纯离子键、纯共价键等，而是存在键型过渡（如离子键向共价键过渡），导致性质介于典型晶体之间。 常见例子与判断：① 如 Na₂O₂（含离子键和非极性共价键，离子晶体向共价晶体过渡，熔沸点低于典型离子晶体，高于分子晶体）；② 判断依据：化学键类型混合，物理性质（熔沸点、硬度）介于两种典型晶体之间，无单一典型晶体的特征。 混合型晶体： 定义：晶体内部同时存在多种作用力（如共价键、分子间作用力、金属键等），且每种作用力均对晶体结构和性质起重要作用的晶体（区别于过渡晶体的 “键型过渡”，混合型晶体是 “作用力共存”）。 典型代表 —— 石墨：① 结构特征：层状结构，层内 C 原子通过 sp² 杂化形成共价键（键角 120°），每个 C 原子与周围 3 个 C 原子连接，形成平面六元环；层间存在范德华力，且层内未参与杂化的 p 轨道电子可自由移动（形成类似金属键的作用）；② 性质特征：熔点高（层内共价键强）、硬度小（层间范德华力弱，易滑动）、能导电（层内自由电子），兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体的部分性质。 其他例子：如黑磷（层状结构，层内共价键，层间范德华力）、云母（层状结构，层内离子键与共价键，层间分子间作用力）。 过渡晶体与混合型晶体的区别： 过渡晶体：核心是 “键型过渡”（如离子键含共价性），作用力类型单一但存在过渡性； 混合型晶体：核心是 “作用力共存”（如同时含共价键、分子间作用力），作用力类型多样且各自独立发挥作用。 【典例7】磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。    根据图1和图2的信息，下列说法错误的是 A．黑磷区中 P-P 的键能不完全相同 B．黑磷与石墨都属于混合型晶体 C．石墨区中C原子的杂化方式为 sp2 D．石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子不共平面 【变式7-1】几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表所示： 氧化物 离子键成分的百分数/ 62 50 41 33 根据表格信息，可推知：前四周期元素组成的离子晶体中，离子键成分的百分数最高的是 A． B． C． D． 【变式7-2】下列有关物质结构与性质的说法中，不正确的是 A．N2通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热，能导电的性质，可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子 C．熔融的氯化钠能导电是因为其中有自由移动的电子 D．研究材料结构与性质的关系，有助于新材料的研发 【变式7-3】化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．发动机的耐高温材料Si3N4是共价晶体，具有硬度大、熔点低的特点 B．战斗机的隐形涂层含石墨烯(石墨的单层结构)，12g石墨烯中含有1.5molσ键 C．用脱硫煤代替原煤作燃料有利于实现碳中和 D．航天器返回舱外层的隔热陶瓷瓦使用的是耐高温金属材料 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 共价晶体和分子晶体 题型01 共价晶体的类型与判断 题型02 常见共价晶体的晶胞与计算 题型03 共价晶体的性质 题型04 分子晶体的类型与判断 题型05 常见分子晶体的晶胞与计算 题型06 分子晶体的性质 题型07 过渡晶体和混合型晶体 题型01 共价晶体的类型与判断 共价晶体的定义与本质： 定义：内部粒子为原子，原子间通过共价键结合形成三维网状结构的晶体（又称 “原子晶体”），无独立分子，晶体化学式仅表示原子的最简整数比。 本质特征：原子间全通过共价键连接，形成稳定的空间网状结构，共价键是维系晶体的唯一作用力。 常见类型： 单质类：由同种非金属原子构成，如金刚石（C）、晶体硅（Si）、晶体硼（B）等，原子通过非极性共价键连接。 化合物类：由不同非金属原子构成，如二氧化硅（SiO₂）、碳化硅（SiC）、氮化硼（BN）等，原子通过极性共价键连接。 判断依据： 微粒与作用力：晶体中仅含原子，且原子间全为共价键（无离子键、分子间作用力）。 物理性质：熔沸点极高、硬度极大（破坏需断裂共价键）；固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子，除非含杂质或特殊条件）；多数难溶于任何溶剂（破坏共价键难度大）。 【典例1】下列物质所属晶体类型分类正确的是 分子晶体 共价晶体 离子晶体 金属晶体 A 干冰 石墨 水晶 铁 B 足球烯 金刚石 食盐 固态汞 C 氯化铯 碳化硅 明矾 氯化镁 D 固态氨 生石灰 烧碱 铝合金 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．石墨为混合型晶体，不是共价晶体，水晶为共价晶体，不是离子晶体，故A错误； B．足球烯是分子晶体、金刚石是共价晶体、食盐是离子晶体、固态汞为金属晶体，故B正确； C．氯化铯是离子晶体，不是分子晶体，氯化镁是离子晶体，不是金属晶体，故C错误； D．生石灰是离子晶体，不是分子晶体，故D错误； 故选B。 【变式1-1】下列数据是对应物质的熔点(℃)，据此做出的下列判断中错误的是(　　) Na2O NaCl AlF3 AlCl3 920 801 1 291 190 BCl3 Al2O3 干冰 SiO2 －107 2 073 －57 1 723 A．铝的化合物形成的晶体中有的是离子晶体 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 【答案】B 【详解】 一般情况下，物质的熔沸点：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体， A．由表格中的数据可知，氯化铝的熔点较低，属于分子晶体，而氧化铝、氟化铝的熔点较高，为离子晶体，故A正确； B．根据表格中数据，AlCl3、BCl3和干冰是分子晶体，沸点都较低，故B错误； C．C和Si同主族，但氧化物的晶体类型不同，分别属于分子晶体和原子晶体，故C正确； D．Na和Al不同主族，对应的氧化物为氧化钠和氧化铝，都为离子晶体，说明不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，故D正确； 答案选B。 【变式1-2】下列物质所属晶体类型分类正确的是 选项 A B C D 共价晶体 石墨 生石灰 碳化硅 金刚石 分子晶体 冰 固态氨 氯化铯 干冰 离子晶体 氮化铝 食盐 明矾 芒硝 金属晶体 铜 汞 铝 铁 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．氮化铝常用作砂轮及耐高温的材料，熔融时不导电为共价化合物，熔点高、硬度大，为共价晶体，另外石墨属于混合型晶体，故A错误； B．生石灰为CaO，为离子晶体，故B错误； C．氯化铯为活泼金属的氯化物，为离子晶体，故C错误； D．金刚石为共价晶体，干冰为二氧化碳，属于分子晶体，芒硝为硫酸钠，属于离子晶体，铁为金属单质，为金属晶体，故D正确； 答案选D。 【变式1-3】Ga和As均位于元素周期表第四周期，砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等，其晶胞结构如图所示，其中原子1的分数坐标为(0，0，0)。下列说法错误的是 A．原子3的分数坐标为 B．基态Ga原子的价层电子排布式为 C．GaAs的熔点为1238℃，硬度大，晶体类型为共价晶体 D．若晶胞边长为apm，则晶胞中Ga和As之间的最短距离为 【答案】D 【详解】A．由图可知，原子3在x、y、z轴上的投影分别为、、，坐标为，A正确； B．Ga是31号元素，基态Ga原子的价层电子排布式为，B正确； C．GaAs的熔点为1238℃，硬度大，熔点高、硬度大，故晶体类型为共价晶体，C正确； D．根据晶胞结构可知晶胞中Ga和As之间的最短距离为体对角线的，若晶胞边长为apm，则晶胞中Ga和As之间的最短距离为，D错误； 故选D。 题型02 常见共价晶体的晶胞与计算 常见共价晶体的晶胞结构： 金刚石晶胞：① 晶胞类型：面心立方晶胞；② 原子位置：C 原子位于晶胞顶点（8 个）、面心（6 个）及体内（4 个，分处 4 个互不相邻的四面体空隙）；③ 结构特征：每个 C 原子与周围 4 个 C 原子形成正四面体结构，共价键键角 109°28′，晶胞中 C 原子通过共价键形成三维网状结构。 二氧化硅（SiO₂）晶胞：① 晶胞基础：基于金刚石晶胞，Si 原子取代金刚石晶胞中所有 C 原子的位置；② O 原子位置：位于 Si 原子形成的四面体空隙中（每个四面体空隙对应 1 个 O 原子）；③ 结构特征：每个 Si 原子与 4 个 O 原子形成共价键，每个 O 原子连接 2 个 Si 原子，Si 与 O 原子个数比为 1:2，符合 SiO₂化学式。 相关计算（基于晶胞，均摊法）： 晶胞原子数计算：① 顶点原子贡献值 1/8，面心原子贡献值 1/2，体内原子贡献值 1；② 金刚石晶胞 C 原子数：8×1/8 + 6×1/2 + 4 = 8；SiO₂晶胞 Si 原子数 = 8（同金刚石 C 原子数），O 原子数 = 16（每个 Si 对应 4 个 O，8×4=32，每个 O 被 2 个 Si 共用，32/2=16）。 晶胞密度计算：① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）；② 晶胞质量 m = （晶胞中原子总质量）= （n×M）/Nₐ（n 为晶胞中原子总数，M 为原子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数；化合物类需按原子个数比计算总质量，如 SiO₂晶胞 m = （8×M_Si + 16×M_O）/Nₐ）；③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长）。 共价键键长计算：结合晶胞边长与原子位置关系推导（如金刚石晶胞中，C-C 键长 = √3 a / 4，a 为晶胞边长）。 【典例2】金红石的主要成分是钛的一种氧化物，该氧化物的晶胞边长分别为 a pm， b pm， c pm。结构如下图所示。 (1)由图可知该氧化物的化学式是 ，Ti 填充在 O 构成的 空隙中。 A．三角形    B．四面体    C．八面体 (2)该氧化物的熔点为 1850 ℃，其晶体类型最不可能是 。 A．共价晶体    B．离子晶体    C．分子晶体 (3)已知 m g 该氧化物晶体体积为 V cm3，则阿伏加德罗常数 NA= 。 【答案】(1) TiO2 C (2)C (3)mol-1 【详解】（1）根据均摊法，该晶胞中O的个数为=4，Ti的个数为=2，故该氧化物的化学式为TiO2，从图中可以看出，中间的Ti周围有6个等距离的O，Ti位于距离最近的O构成的八面体中心，答案选C。 （2）该氧化物晶体熔点为1850℃，分子晶体分子间通过范德华力结合，熔点通常较小，因此晶体类型最不可能是分子晶体，答案选C。 （3）一个晶胞中含有2个Ti原子和4个O原子，则mg该氧化物中含有该晶胞个数为NA，一个晶胞体积为abcpm3，则有NA×abc×10-30cm3=Vcm3，NA=mol-1。 【变式2-1】有下列三种晶胞，根据图片回答下列问题：    (1)以上三种晶胞对应的晶体，其中有分子式的为 (填编号A、B或C)，其分子式为 ；A与C对应晶体熔沸点高低： ，用文字解释原因 。 (2)关于上面三种晶胞(晶体)下列说法中正确的是___________。 A．晶胞中与个数比为13∶14 B．金刚石属于混合晶体 C．C的硬度小是因为共价键极性弱 D．有些分子晶体一定条件下能转化为共价晶体 (3)在金刚石制成的圆形薄片上融化石蜡，石蜡融化后会呈现 形。 (4)简述金属元素焰色反应和金属光泽产生是否本质相同 。 【答案】(1) C A为离子晶体，C为分子晶体，一般情况下熔沸点离子晶体>分子晶体 (2)D (3)椭圆 (4)焰色反应的本质是电子的跃迁，电子跃迁时能量的变化不相同，就发出不同波长的光；金属表面的光泽主要来自于金属表面自由电子的反射和折射，并且金属表面的多晶结构和电子云的形状也会影响光泽的产生 【详解】（1）A是氯化钠晶体，属于离子晶体，晶体中没有分子，所以没有分子式；B是金刚石，属于原子晶体，晶体中没有分子，所以没有分子式；C中存在气态团簇分子，所以有分子式，故选C；分子模型中有4和E原子和4个F原子所以分子式为E4F4；A是离子晶体，C是分子晶体，一般来说离子晶体的熔沸点大于分子晶体的熔沸点，所以A对应晶体的熔沸点大于C对应的晶体，故答案为C；E4F4；；A为离子晶体，C为分子晶体，一般情况下熔沸点离子晶体>分子晶体； （2）A项，氯化钠晶体中氯离子和钠离子个数只比是1∶1，不是13∶14，故A错误； B项，金刚石是原子晶体，不是混合晶体，故B错误； C项，金刚石晶体中原子间以共价键结合，由于共价键键能比较大，难以破坏，所以其硬度比较大，故C错误； D项，在一定条件下，属于分子晶体的一些物质可以发生化学反应，转化成共价晶体，故D正确； 故选D； （3）晶体在物理性质上表现出各向异性，所以在金刚石制成的圆形薄片上融化石蜡，在不同的方向上对热的传导不同，导致石蜡融化后会呈现椭圆形，故答案为椭圆； （4）焰色反应的本质是电子的跃迁，电子跃迁时能量的变化不相同，就发出不同波长的光；金属表面的光泽主要来自于金属表面自由电子的反射和折射，并且金属表面的多晶结构和电子云的形状也会影响光泽的产生。 【变式2-2】2023年诺贝尔化学奖授予三位在发现和合成量子点方面做出重要贡献的科学家。量子点是一种纳米级别的半导体，其直径常在2-20nm之间，例如碳量子点、砷化镓(GaAs)量子点等。 (1)我国化学家研究的一种新型复微合光催化剂［碳量子点／氮化碳(纳米复合物)］可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法正确的是___________。 A．总反应为 B．水分解过程中，作催化剂 C．复合光催化剂中两种纳米材料均属于共价化合物 D．若反应II是放热反应，则反应I一定是吸热反应 (2)基态Ga原子核外有 种能量不同的电子，基态As原子的价电子排布式 。 (3)N、P、As的气态氢化物沸点由高到低的顺序是 (用氢化物分子式表示)。 (4)砷化镓可由和在700℃时制得。中镓原子的杂化方式为 。分子的空间构型为 。 (5)砷化镓(GaAs)的晶胞结构如图甲所示。将Mn掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如图乙所示。下列说法错误的是___________。 A．图甲中，与Ga原子直接连接的As原子构成的几何形状为正四面体形 B．图甲中，与Ga原子等距离的Ga原子个数为12个 C．Ga的第一电离能小于As D．稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为1：2 (6)已知砷化镓晶胞的边长为0.565nm，，计算GaAs晶体的密度为 (计算结果保留3位有效数字)。 (7)氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)是具有相似结构的共价晶体，试比较二者熔点的高低并说明理由。 。 【答案】(1)D (2) 8 4s24p3 (3)NH3＞AsH3＞PH3 (4) sp2 三角锥形 (5)D (6) (7)氮化硼熔点更高，氮化硼和砷化镓都是共价晶体，B与N原子半径和比Ga与As原子半径和更小，键能更大 【详解】（1）A．过程I是水分解为氢气和过氧化氢，过程II是过氧化氢分解为氧气和水，整个过程是水分解为氢气和氧气，总反应为2H2O=2H2↑+O2↑，故A错误； B．H2O2是中间产物，不是催化剂，故B错误； C．氮化碳(C3N4)属于共价化合物，碳量子点是种新型碳纳米材料，碳量子点是碳单质，含有共价键，但不属于共价化合物，故C错误； D．水分解是吸热反应，在此过程中，水分解分两步进行，若反应II是放热反应，则反应I一定是吸热反应，故D正确； 故选：D。 （2）Ga的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p 8种能量不同的电子，基态As原子的电子数为33，价电子排布式为：4s24p3； （3）NH3分子间存在氢键，PH3分子之间、AsH3分子之间为范德华力，氢键比范德华力更强，NH3的沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，AsH3分子之间范德华力更强，AsH3的沸点比PH3高，故沸点由高到低的顺序为NH3＞AsH3＞PH3； （4）由于Ga原子周围只有3对成键电子对，故其杂化方法为sp2，AsH3中As原子价层电子对数为3+=4，且含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该微粒空间构型为三角锥形； （5）A．与Ga原子直接连接的As原子有4个，构成的几何形状为正四面体形，故A正确； B．晶胞中处于面对角线上Ga原子之间距离最近，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，距离Ga原子等距且最近的Ga原子数目==12，故B正确； C．同周期元素第VA族的第一电离能大于第IIIA族，As位于第VA族，所以Ga的第一电离能小于As，故C正确； D．由图乙可知，掺杂Mn之后，晶胞中Mn的数目为1×+1×=，As的数目为4，故稀磁性半导体材料中，Mn、As的原子个数比为5：32，故D错误； 故选：D； （6）晶胞中As原子数目=8×+6×=4、Ga原子数目=4，晶胞中原子总质量=g=(0.565×10-7 cm)3×ρg•cm-3，则密度； （7）氮化硼和砷化镓都是共价晶体，B与N原子半径和比Ga与As原子半径和更小，键能更大，所以其熔点更高。 【变式2-3】锡的重要单质有灰锡、白锡和锡烯，银白色金属白锡在13.2℃以下会自发转化为灰色粉末状的灰锡。微观上，灰锡具有与金刚石相同的结构，白锡密度为ρg/cm3.，锡烯则是一种与石墨烯结构相似的纳米锡。 (1)为第IVA族元素，Sn基态原子核外价电子排布式为 。 (2)测定锡单质结构的方法是______。 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱法 D．X射线衍射法 (3)①请比较：灰锡的熔点 金刚石的熔点。 A．<    B．>    C．= ②两者熔点差异的原因正确的是 。 A．灰锡是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体中的共价键比分子晶体中范德华力强 B．灰锡是金属晶体，金刚石是共价晶体，金属晶体中金属键作用力强于共价键 C．灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小 D．灰锡是离子晶体，金刚石是共价晶体，离子晶体中离子键作用力强于共价键 (4)灰锡中每个Sn原子周围有______个Sn原子。 A．2 B．4 C．8 D．12 (5)1mol灰锡中含有______mol键。 A．2 B．4 C．8 D．16 (6)若锡的相对原子质量为b，以表示阿伏加德罗常数的值，则白锡晶胞的边长为 cm。 (7)锡烯中Sn原子杂化轨道类型为 。 A．sp    B．    C． (8)新型铜锌锡硫化合物（）薄膜太阳能电池近年来已经成为可再生能源领域的研究热点，其晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为 。 【答案】(1)5s25p2 (2)D (3) A C (4)B (5)A (6) (7)B (8)Cu2ZnSnS4 【详解】（1）为第IVA族元素，位于第五周期ⅣA族，价电子数等于最外层电子数，即Sn的价电子排布式为5s25p2。 （2）质谱法：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量(m)和所带电荷(z)的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰。可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量；不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；核磁共振氢谱确定不同化学环境的氢原子种类；根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故测定锡单质结构的方法是X射线衍射法，选D。 （3）①由题干已知信息可知，灰锡具有与金刚石相同的结构，灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小，则灰锡的熔点＜金刚石的熔点，选A。 ②两者熔点差异的原因是：灰锡具有与金刚石相同的结构，灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小，则灰锡的熔点＜金刚石的熔点，则正确的是C。 （4）由图知，灰锡中每个Sn原子周围有4个Sn原子，故选B。 （5）灰锡中每个Sn原子与周围的4个Sn原子形成，每个由2个Sn原子共有，则1mol灰锡中含有2mol键，故选A。 （6）一个白锡晶胞中含有Sn原子个数为：，若锡的相对原子质量为b，以NA表示阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为：g，假设白锡晶胞的边长为acm，则一个晶胞的体积为：(a cm)3，根据白锡的密度为ρg/cm3.，可知，解得a=； （7）锡烯是一种与石墨烯结构相似的纳米锡。石墨烯是平面层状结构，碳原子为，则锡烯中Sn原子杂化轨道类型为，选B。 （8）根据晶胞图可知，Cu位于顶点、面心和体心，个数为，Zn位于棱上和面心，个数为，Sn位于面上，个数为，S位于晶胞内部，个数为8，即化学式为Cu2ZnSnS4。 题型03 共价晶体的性质 物理性质及本质原因： 熔沸点：熔沸点极高（共价键键能大，破坏晶体需断裂大量共价键，消耗大量能量）；共价键键能越大（原子半径越小、键长越短），熔沸点越高（如金刚石熔沸点高于晶体硅，因 C-C 键长短于 Si-Si 键）。 硬度：硬度极大（共价键形成的三维网状结构牢固，外力难以破坏）；共价键键能越大，硬度越大（如金刚石是自然界硬度最大的物质）。 导电性：① 固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子，原子外层电子均参与共价键形成，被束缚）；② 特殊情况：某些共价晶体（如晶体硅、碳化硅）为半导体，在一定条件下（如掺杂）可产生自由电子，具备导电能力。 溶解性：多数难溶于水及有机溶剂（溶解需破坏稳定的共价键网状结构，难度极大；少数极性共价晶体可与极性溶剂发生化学反应后溶解）。 化学性质特征： 稳定性：化学性质稳定（共价键键能大，不易断裂），常温下难与其他物质反应；高温或强条件下（如强氧化剂、强碱）可发生反应（需断裂共价键）。 反应性：反应速率慢（反应需破坏共价键，活化能高），反应产物通常为新的共价化合物或单质（如 SiO2与 NaOH 反应生成 Na2SiO3）。 【典例3】下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是 A．金刚石(C) B．单晶硅() C．金刚砂() D．氮化硼(，立方相) 【答案】B 【详解】金刚石(C)、单晶硅(Si)、金刚砂(SiC)、立方氮化硼(BN)，都为共价晶体，结构相似，则原子半径越大，键长越长，键能越小，熔沸点越低，在这几种晶体中，键长Si-Si>Si-C>B-N>C-C，所以熔点最低的为单晶硅。 故选B。 【变式3-1】石墨晶体具有一些独特的性质，质地较软，但熔点很高，还具有导电性，这主要是因为石墨具有一种独特的结构，石墨晶体是 A．共价晶体 B．金属晶体 C．分子晶体 D．前三种晶体的混合型 【答案】D 【详解】石墨晶体既存在共价键又存在范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，因此石墨是混合型晶体。故选D。 【变式3-2】物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是 A．碳酸钠溶液呈碱性，可用作食用碱 B．CH3CH=CH2能发生取代反应，可用于生产聚丙烯 C．FeCl3溶液具有氧化性，可腐蚀覆铜板 D．金刚砂属于共价晶体，可用做耐磨材料 【答案】B 【详解】A．碳酸钠可用作食用碱，是利用了碳酸钠水解使溶液呈碱性的性质，故A正确； B．丙烯含有碳碳双键，可发生加聚反应生成聚丙烯，故B错误； C．氯化铁具有氧化性，能够氧化铜单质生成氯化铜、氯化亚铁，可腐蚀覆铜板，故C正确； D．碳化硅俗称金刚砂，为共价晶体，硬度大、具有高耐磨性，可用做耐磨材料，故D正确； 答案选B。 【变式3-3】根据下列晶体的性质判断其属于共价晶体的是 A．微溶于水、硬度小熔点为，固态或液态时不导电 B．熔点为，导电性好、延展性强 C．熔点为、易溶于水，熔融状态能导电 D．熔点为，不导电、不溶于水及有机溶剂、质硬 【答案】D 【详解】A．熔点低，固态或液态时不导电是分子晶体的性质，故A不符合题意； B．导电性好、延展性强是金属晶体的性质，故B不符合题意； C．易溶于水且熔融状态能导电是离子晶体的性质，故C不符合题意； D．熔点高，硬度大，不能导电，溶解性差是共价晶体的性质，故D符合题意； 答案选D。 题型04 分子晶体的类型与判断 分子晶体的定义与本质： 定义：内部粒子为分子（或单原子分子），分子间通过分子间作用力（范德华力、氢键）结合，分子内原子间通过共价键连接的晶体。 本质特征：晶体中存在独立分子，分子间作用力是维系晶体的主要作用力（远弱于共价键），分子内共价键不影响晶体物理性质。 常见类型： 单原子分子晶体：由单原子分子构成，如稀有气体（He、Ne、Ar 等），分子间仅存在范德华力。 多原子分子晶体：① 共价化合物类（如 H₂O、CO₂、H₂SO₄等）；② 共价单质类（如 O₂、P₄、S₈等），分子内原子通过共价键连接，分子间存在范德华力（部分含氢键，如 H₂O、NH₃）。 判断依据： 微粒与作用力：晶体中含独立分子，分子间为分子间作用力（范德华力、氢键），分子内为共价键（单原子分子无分子内共价键）。 物理性质：熔沸点较低（破坏分子间作用力无需大量能量）；硬度小（易压缩、形变）；固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子）；溶于水时，若分子不电离则溶液不导电，若分子电离（如 HCl）则溶液导电（遵循 “相似相溶” 原理）。 【典例4】关于NH4Cl的判断正确的是 A．属于分子晶体 B．含有离子键 C．溶于水放热 D．溶液显碱性 【答案】B 【详解】A．NH4Cl是由、Cl-之间通过离子键结合形成的离子晶体，不属于分子晶体，A错误； B．NH4Cl是由、Cl-之间通过离子键结合形成的离子晶体，晶体中含有离子键，B正确； C．NH4Cl溶于水会吸收热量，不会放出热量，C错误； D．NH4Cl是强酸弱碱盐，水解消耗水电离产生的OH-，促进水的电离，最终达到平衡时溶液中c(H+)＞c(OH-)，最终使溶液显酸性，D错误； 故合理选项是B。 【变式4-1】目前，人类已经发现的非金属元素除稀有气体外共16种。下列对这16种非金属元素的判断正确的有 ①都是主族元素，最外层电子数都大于3 ②单质形成的晶体都为分子晶体 ③氢化物常温下都是气态，所以又叫气态氢化物 ④氧化物常温下都可以与水反应生成酸 A．只有①②正确 B．只有①③正确 C．只有③④正确 D．都不正确 【答案】D 【详解】①H原子的最外层电子数是1，①错误； ②金刚石、晶体硅、晶体硼等都是共价晶体，②错误； ③H2O常温下为液态，③错误； ④SiO2、CO、NO等常温下不与水反应，④错误； 综上所述，①②③④都不正确，故选D。 【变式4-2】韩国首尔大学科学家将水置于一个足够强的电场中，在20℃时，水分子瞬间凝固形成了“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法错误的是 A．“暖冰”也是水分子间通过氢键结合而成的固体 B．水凝固形成20℃时的“暖冰”所发生的变化是化学变化 C．若“暖冰”为晶体，则其类型最可能为分子晶体 D．在电场作用下，水分子间更易形成氢键，因而可以制得“暖冰” 【答案】B 【详解】A．“暖冰”即是固态水，分子内通过共价键形成水分子，分子间通过分子间作用力主要是氢键结合而成的固体，A正确； B．水凝固形成20℃时的“暖冰”，只是水的存在状态发生了变化，没有生产新的物质，所发生的是物理变化，B错误； C．水为共价化合物，故若“暖冰”为由分子通过分子间作用力构成的晶体，则其类型最可能为分子晶体，C正确； D．在电场作用下，水分子间更易形成氢键，因而可以制得“暖冰”，否则20℃时，水分子不能瞬间凝固形成冰，D正确； 故答案为：B。 【变式4-3】下列数据是对应物质的熔点，有关判断错误的是 物质 Na2O Na AlF3 AlCl3 熔点/℃ 1275 97.8 1291 190 物质 Al2O3 BCl3 CO2 SiO2 熔点/℃ 2073 -107 -57 1723 A．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 B．AlCl3可形成分子晶体 C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体 D．金属晶体的熔点不一定比分子晶体高 【答案】A 【详解】A．金属单质含有金属阳离子是金属晶体，不是离子晶体，所以含有金属阳离子的晶体不一定是离子晶体，故A错误； B．熔点较低属于共价化合物，所以能形成共价化合物、分子晶体，故B正确； C．C和Si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； D．Na的熔点比低，所以金属晶体的熔点不一定比分子晶体的高，故D正确； 故答案选A。 题型05 常见分子晶体的晶胞与计算 常见分子晶体的晶胞结构： 干冰（CO₂）晶胞：① 晶胞类型：面心立方晶胞；② 分子位置：CO₂分子位于晶胞顶点（8 个）、面心（6 个）；③ 结构特征：分子间仅存在范德华力，分子呈直线形，晶胞中 CO₂分子通过分子间作用力堆积成面心立方结构，无氢键。 冰（H₂O）晶胞：① 晶胞基础：基于金刚石晶胞的变形结构；② 分子位置：H₂O 分子位于晶胞顶点、面心及体内；③ 结构特征：分子间通过氢键连接，每个 H₂O 分子与周围 4 个 H₂O 分子形成氢键（呈四面体结构），晶胞中存在较大空隙（导致冰的密度小于水）。 相关计算（基于晶胞，均摊法）： 晶胞分子数计算：① 顶点分子贡献值 1/8，面心分子贡献值 1/2，体内分子贡献值 1；② 干冰晶胞 CO₂分子数：8×1/8 + 6×1/2 = 4；冰的晶胞 H₂O 分子数通常为 8（类似金刚石晶胞原子数）。 晶胞密度计算：① 计算公式：ρ = m/V（ρ 为密度，m 为晶胞质量，V 为晶胞体积）；② 晶胞质量 m = （n×M）/Nₐ（n 为晶胞中分子总数，M 为分子的摩尔质量，Nₐ为阿伏加德罗常数，如干冰晶胞 m = （4×M_CO₂）/Nₐ）；③ 晶胞体积 V：立方晶胞 V = a³（a 为晶胞边长），需注意分子晶体晶胞边长通常大于离子晶体、共价晶体（分子间作用力弱，堆积松散）。 【典例5】Sn(锡)确实是现代“五金”之一。锡(Sn)是一种多功能金属元素，属于元素周期表的第5周期第ⅣA族。锡在人类历史上扮演着重要角色，早在公元前2000年就被广泛使用，主要用于武器制造和其他各种应用。 (1)基态Sn原子最外层电子的轨道表示式为 。 (2)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。 ①SnCl2的价层电子对空间结构是 。 ②SnCl4的Sn-Cl键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。 (3)已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 SiCl4 GeCl4 SnCl4 熔点/℃ -68.8 -51.5 -34.1 分析SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点变化的原因 。 (4)SnCl4在潮湿的空气中易发生水解，生成SnO2·xH2O，写出该反应的化学方程式 。 (5)SnCl4在潮湿的空气中易发生水解，生成SnO2·xH2O，对于反应的现象描述，最合理的是_______。 A．产生白雾 B．产生白烟 C．产生白色烟雾 D．无明显现象 (6)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 ①灰锡中每个Sn加原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有 个。 ②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为V1ncm-3和V2ncm-3，则白锡和灰锡晶体的密度之比是 。 (7)灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。已知：在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2.1809kJ·mol−1，ΔS=6.6J·mol-1·K-1。 ①现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，它变成灰锡而影响使用吗？试通过计算说明 。 ②单质Sn的制备：将SnO2与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800℃，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。若通入空气在下，SnO2能迅速被还原为单质，通入空气的作用是 。 【答案】(1) (2) 平面三角形 sp3杂化 (3)SiCl4、GeCl4、SnCl4都为分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量SiCl4< GeCl4< SnCl4，分子间范德华力SiCl4< GeCl4< SnCl4，范德华力越大，熔点越高，所以熔点逐渐升高 (4)SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl (5)C (6) 4 (7) 会自发进行生成灰锡，不能继续使用 氧气与碳反应放热，提高反应温度，加快反应速率，同时生成的CO(气体)与SnO2接触面积大，加快SnO2的还原 【详解】（1） Sn为50号元素，位于第五周期第IVA族，基态Sn原子最外层电子排布式5s25p2，轨道表示式为； （2）①SnCl2中Sn的价层电子对数为，根据价层电子对互斥理论，当价层电子对数为3时，价层电子对空间结构为平面三角形； ②SnCl4中Sn的价电子对数为，无孤电子对，中心原子采取sp3杂化后，形成4个sp3杂化轨道，所以SnCl4的Sn-Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键； （3）由表中数据可知：SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点逐渐升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4都为分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量SiCl4<GeCl4<SnCl4，分子间范德华力SiCl4<GeCl4<SnCl4，范德华力越大，熔点越高，所以熔点逐渐升高； （4）SnCl4在潮湿空气中发生水解，生成SnO2·xH2O和HCl，反应化学方程式为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl； （5）SnCl4在潮湿空气中发生水解的反应可表示为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl，SnO2·xH2O是固体小颗粒，HCl气体在潮湿空气中会与水蒸气结合形成盐酸小液滴，固体小颗粒(形成烟)和盐酸小液滴(形成雾)，所以会产生白色烟雾，故选C； （6）①灰锡具有类似金刚石的晶体结构，但每个原子并非与四个异种原子相连，而是与四个同种原子(即Sn原子)形成正四面体结构，在正四面体结构中，每个顶点代表一个原子，对于中心原子(即我们关注的Sn原子)，它与四个位于正四面体顶点且距离相等的Sn原子相连，则灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子共有4个； ②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为，灰锡晶胞中含Sn原子数为，所以白锡与灰锡的密度之比为； （7）①由，即白锡能自发进行生成灰锡，灰锡结构松散，不能继续使用； ②通入空气后，空气中的氧气会与碳发生反应，化学方程式为：C+O2CO2，CO2还可能与碳反应：C+CO22CO，氧气与碳反应放热，提高了反应体系的温度，加快了反应速率，生成的CO是气体，与固体SnO2接触面积更大，相比固体碳与SnO2的反应，气体与固体的反应速率更快，从而使SnO2能迅速被还原为单质Sn，所以通入空气的作用是：氧气与碳反应放热，提高反应温度，加快反应速率，同时生成的CO(气体)与SnO2接触面积大，加快SnO2的还原。 【变式5-1】锡(Sn)位于元素周期表的第5周期第IVA族，是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。 (1)基态Sn原子价电子的轨道表示式为 。 SnCl2和是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到。常温下，是无色晶体，是易挥发的液体。 (2)根据价层电子对互斥理论推测的空间构型为 。的键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成键。 已知一些物质的熔点数据如下表： 物质 熔点/℃ -68.8 -51.5 -34.1 (3)分析、、熔点变化的原因 。 (4)在潮湿的空气中易发生水解，生成，写出该反应的化学方程式： 。对于上述反应的现象描述，最合理的是 。 A．产生白雾    B．产生白烟    C．产生白色烟雾    D．无明显现象 白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。 (5)灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有___________个。 A．4 B．6 C．8 D．12 (6)若白锡和灰锡的晶胞体积分别为和，则白锡和灰锡晶体的密度之比是___________。 A． B． C． D． 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。 已知：在0℃、100kPa条件下，白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为，。 (7)现把白锡制成的器皿放在、的室内存放，它会变成灰锡而影响使用吗？请通过计算说明 。 【答案】(1) (2) V形 sp3杂化 (3)SiCl4、GeCl4、SnCl4都为分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量SiCl4< GeCl4< SnCl4，分子间范德华力SiCl4< GeCl4< SnCl4，范德华力越大，熔点越高，所以熔点逐渐升高 (4) SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl C (5)A (6)C (7)由可知，会自发进行生成灰锡，不能继续使用 【详解】（1） Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族，基态Sn原子的最外层电子排布式为5s25p2，Sn的价电子的轨道表示式为。 （2）SnCl2中Sn的价层电子对数为，根据价层电子对互斥理论，价层电子对数为3，含有一对孤电子对，空间结构为V形； SnCl4中Sn的价电子对数为，无孤电子对，中心原子采取sp3杂化后，形成4个sp3杂化轨道，所以SnCl4的Sn-Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。 （3）由表中数据可知：SiCl4、GeCl4、SnCl4熔点逐渐升高，其原因是：SiCl4、GeCl4、SnCl4都为分子晶体，组成和结构相似，相对分子质量SiCl4<GeCl4<SnCl4，分子间范德华力SiCl4<GeCl4<SnCl4，范德华力越大，熔点越高，所以熔点逐渐升高。 （4）SnCl4在潮湿空气中发生水解，生成SnO2·xH2O和HCl，反应化学方程式为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl； SnCl4在潮湿空气中发生水解的反应可表示为：SnCl4+(x+2)H2O=SnO2·xH2O↓+4HCl，SnO2·xH2O是固体小颗粒，HCl气体在潮湿空气中会与水蒸气结合形成盐酸小液滴，固体小颗粒(形成烟)和盐酸小液滴(形成雾)，所以会产生白色烟雾，故选C。 （5）灰锡具有立方金刚石结构，金刚石中每个碳原子以单键与其他4个碳原子相连，碳原子在空间构成正四面体，且该碳原子在正四面体的体心，所以灰锡中每个Sn原子周围与它最近且距离相等的Sn原子有4个，故答案选A。 （6）②根据均摊法，白锡晶胞中含Sn原子数为8×+1=2，灰锡晶胞中含Sn原子数为8×+6×+4=8，所以白锡与灰锡的密度之比为∶=，故答案选C。 （7）由，即白锡能自发进行生成灰锡，灰锡结构松散，不能继续使用。 【变式5-2】钛是地壳中含量最为丰富的元素之一，地壳中含钛矿物有140多种，有开采价值的仅有十余种。主要有金红石（TiO2）、钙钛矿等。 (1)基态Ti原子的价层电子轨道表示式为 。 (2)钛元素在元素周期表中位于 区。 (3)钛的四种卤化物的相对分子质量和熔点如下表所示： 物质 TiF4 TiCl4 TiBr4 TiI4 相对分子质量 124 190 368 556 熔点/℃ 377 -24.12 38.3 155 请解释四种物质熔点变化的原因 。 (4)TiO2的晶体熔点为1850℃，其晶体类型最不可能是 。 a．共价晶体    b．离子晶体    c．分子晶体 (5)TiO2在一定条件下能与碱性氧化物作用生成钛酸盐。钙钛矿的主要成分是钛酸钙，其晶胞如图所示： ①钛酸钙的化学式是 。 ②距离Ca2＋等距且最近的O2-有 个。 ③已知钛酸钙晶胞的边长为apm，阿伏加德罗常数为NA，该晶体的密度为= g·cm-3（列出计算式）。 【答案】(1) (2)d区 (3)TiF4是离子晶体，熔点较高。TiCl4、TiBr4、TiI4是分子晶体，相对分子质量从TiCl4到TiI4逐渐增大，范德华力逐渐增强，熔点逐渐升高 (4)c (5) CaTiO3 12 【详解】（1） Ti为22号元素，基态Ti原子的价层电子轨道表示式为：； （2）Ti为22号元素，在周期表中位于第四周期IVB族，属于d区； （3）根据表中数据可知，TiF4熔点最高，原因：TiF4是离子晶体，熔点较高。TiCl4、TiBr4、TiI4是分子晶体，相对分子质量从TiCl4到TiI4逐渐增大，范德华力逐渐增强，熔点逐渐升高； （4）TiO2的晶体熔点为1850℃，熔点较高，分子晶体熔沸点较低，因此不可能是分子晶体，答案选c； （5）①晶胞中含有Ca在晶胞内部有1个，Ti位于晶胞的顶点有个，O位于棱边，有，化学式为CaTiO3； ②由晶胞可知，距离Ca2+等距且最近的O2-有12个； ③由可知化学式为CaTiO3，晶胞的质量为，晶胞的体积为：，晶胞的密度为：g/cm3。 【变式5-3】某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物作固态电解质，其电池总反应为：6MnO2+3Zn+(6+x)H2O+ZnSO46MnOOH+ZnSO4[Zn(OH)2]3•xH2O。其电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段，图3是碳纳米管。 回答下列问题： (1)如图所示的几种碳单质中，属于原子晶体的是 ，与碳纳米管互为同素异形体的分子晶体是 。 (2)一种新型稀磁半导体LiZnmMnnAs，其立方晶胞结构如图所示： ①m= ，n= 。 ②已知NA为阿伏加德罗常数的值，LiZnmMnnAs的摩尔质量为Mg•mol-1，晶体密度为dg•cm-3。晶胞中As原子与Mn原子之间的最短距离为 nm(列出计算式)。 【答案】(1) 金刚石 C60、石墨炔 (2) 0.75 0.25 ×107 【详解】（1）金刚石、C60、石墨炔和碳纳米管都是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，由图可知，金刚石是空间网状结构的共价晶体，C60、石墨炔是微粒间的作用力是分子间作用力的分子晶体，故答案为：金刚石；C60、石墨炔； （2）①由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上和体心的锂原子个数为12×+1=4，位于体内的砷原子个数为4，位于顶点和面心的锌原子个数为4×+5×=3，位于顶点和面心的锰原子个数为4×+1×=1，由化学式可知，LiZnmMnnAs中m==0.75、n==0.25，故答案为：0.75；0.25； ②设晶胞的参数为anm，由晶胞的质量公式可得：=(10—7 a)3d，解得a=cm3，由晶胞结构可知，晶胞中砷原子和锰原子之间的最短距离为体对角线的，则最短距离为×107nm，故答案为：×107。 题型06 分子晶体的性质 物理性质及本质原因： 熔沸点：熔沸点较低（分子间作用力弱，破坏仅需少量能量）；影响因素：① 相对分子质量（组成结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越强，熔沸点越高）；② 氢键（含氢键的分子晶体，熔沸点反常升高，如 H₂O 熔沸点高于 H₂S）。 硬度：硬度小（分子间作用力弱，晶体结构松散，受外力易发生分子相对滑动，表现为易压缩、易碎）。 导电性：① 固态、熔融态均不导电（无自由移动的离子或电子，分子内电子被共价键束缚）；② 溶于水时：若分子不电离（如蔗糖、酒精），溶液不导电；若分子电离（如 HCl、HNO₃），则因产生自由移动离子，溶液导电。 溶解性：遵循 “相似相溶” 原理 —— 极性分子晶体易溶于极性溶剂（如 H₂O 易溶于水），非极性分子晶体易溶于非极性溶剂（如 I₂易溶于 CCl₄）；含氢键的分子晶体（如 NH₃、乙醇）易溶于水（可与水分子形成氢键）。 化学性质特征： 稳定性：化学性质由分子内共价键决定（与分子间作用力无关），共价键键能越大，分子越稳定（如 H₂O 的稳定性由 O-H 键能决定，与氢键无关）。 反应性：反应速率相对较快（多数反应无需破坏分子内共价键，仅需克服分子间作用力，活化能低）；反应类型多为分子间的反应（如酸碱中和、氧化还原反应），若反应需破坏分子内共价键（如分解反应），则速率较慢。 【典例6】同是ⅤA族元素的单质，氮的熔点很低，铋的熔点较高，其原因是 A．氮为非金属，铋为金属 B．氮的摩尔质量远低于铋的摩尔质量 C．分子间作用力比金属键弱很多 D．氮分子中有氮氮三键，铋中含有金属正离子（阳离子） 【答案】C 【详解】常温下氮的单质为气体，铋的单质为固体。氮气在固态时属于分子晶体，铋属于金属晶体，分子间作用力比金属键弱很多，所以氮的熔点很低，铋的熔点较高，选C。 【变式6-1】通过如下实验结果来对进行分类，其中正确的是 A．测得的熔沸点很低，液氢不导电，因此是分子晶体 B．将通入水中，测得其水溶液具有导电性，因此是电解质 C．将加压液化，测得其不导电，因此是共价化合物 D．测得分子的直径为，因此属于胶体 【答案】A 【详解】A．熔沸点很低表明其分子间作用力较弱，液态氯气不导电，说明其没有自由移动的离子或电子，说明是由分子通过分子间作用力结合而成的的分子晶体，A正确； B．是单质，单质既不是电解质，也不是非电解质，B错误； C．是单质，不是化合物，C错误； D．胶体是混合物，是单质，D错误； 答案选A。 【变式6-2】下列有关晶体的叙述中，正确的是 A．离子晶体中只含有离子键，不含有共价键 B．共价晶体都是单质，很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔点越高 D．固态时可导电的可能是金属晶体 【答案】D 【详解】A．离子晶体中一定含有离子键，可能含有共价键，如NaOH，A不正确； B．共价晶体可能是单质，也可能是化合物(如二氧化硅)，共价晶体内的共价键能大，所以很多共价晶体可以用来作耐磨耐高温材料，B不正确； C．分子晶体中，共价键键能越大，分子越稳定，但分子晶体熔点的高低由分子间作用力决定，与共价键能无关，C不正确； D．固态时可导电的不一定是金属晶体，也可能是石墨等，D正确； 故选D。 【变式6-3】某分子晶体结构模型如图，下列说法正确的是 A．该模型可以表示 CO2的分子模型 B．图中每个线段代表化学键 C．表示的是含有非极性共价键的分子 D．空间网状结构，熔沸点高 【答案】A 【详解】A．该模型可以表示直线形分子模型，为直线形分子，可以表示分子模型，A正确； B．该晶体为分子晶体，构成分子晶体的微粒间是靠分子间的作用力，不是化学键，B错误； C．该分子内的化学键为极性键，此分子为直线型分子，为非极性分子，C错误； D．该晶体为分子晶体，微粒之间的作用力为范德华力，熔沸点低，D错误； 故选A。 题型07 过渡晶体和混合型晶体 过渡晶体： 定义：介于两种或多种典型晶体（离子晶体、共价晶体、分子晶体、金属晶体）之间，化学键类型或粒子作用存在过渡性的晶体，无明确的晶体类型归属。 本质特征：晶体中化学键并非纯离子键、纯共价键等，而是存在键型过渡（如离子键向共价键过渡），导致性质介于典型晶体之间。 常见例子与判断：① 如 Na₂O₂（含离子键和非极性共价键，离子晶体向共价晶体过渡，熔沸点低于典型离子晶体，高于分子晶体）；② 判断依据：化学键类型混合，物理性质（熔沸点、硬度）介于两种典型晶体之间，无单一典型晶体的特征。 混合型晶体： 定义：晶体内部同时存在多种作用力（如共价键、分子间作用力、金属键等），且每种作用力均对晶体结构和性质起重要作用的晶体（区别于过渡晶体的 “键型过渡”，混合型晶体是 “作用力共存”）。 典型代表 —— 石墨：① 结构特征：层状结构，层内 C 原子通过 sp² 杂化形成共价键（键角 120°），每个 C 原子与周围 3 个 C 原子连接，形成平面六元环；层间存在范德华力，且层内未参与杂化的 p 轨道电子可自由移动（形成类似金属键的作用）；② 性质特征：熔点高（层内共价键强）、硬度小（层间范德华力弱，易滑动）、能导电（层内自由电子），兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体的部分性质。 其他例子：如黑磷（层状结构，层内共价键，层间范德华力）、云母（层状结构，层内离子键与共价键，层间分子间作用力）。 过渡晶体与混合型晶体的区别： 过渡晶体：核心是 “键型过渡”（如离子键含共价性），作用力类型单一但存在过渡性； 混合型晶体：核心是 “作用力共存”（如同时含共价键、分子间作用力），作用力类型多样且各自独立发挥作用。 【典例7】磷及其化合物在电池、催化等领域有重要应用。黑磷与石墨类似，也具有层状结构(如图1)。为大幅度提高锂电池的充电速率，科学家最近研发了黑磷—石墨复合负极材料，其单层结构俯视图如图2所示。    根据图1和图2的信息，下列说法错误的是 A．黑磷区中 P-P 的键能不完全相同 B．黑磷与石墨都属于混合型晶体 C．石墨区中C原子的杂化方式为 sp2 D．石墨与黑磷的结合区中，P原子与C原子不共平面 【答案】D 【详解】A．根据黑磷烯中P—P键的键长不相同，则黑磷区中P—P键的键能不完全相同，故A正确； B．黑磷与石墨类似，也具有层状结构，可知两者晶体类型也相似，均为混合型晶体，故B正确； C．石墨区，每个碳原子与周围3个C原子成键，碳原子为sp2杂化，故C正确； D．石墨碳原子为sp2杂化，与六元环中碳原子相连的原子与六元环共面，则石墨与黑磷的交界结合区域中，磷原子与碳原子共平面，故D错误； 故选：D。 【变式7-1】几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表所示： 氧化物 离子键成分的百分数/ 62 50 41 33 根据表格信息，可推知：前四周期元素组成的离子晶体中，离子键成分的百分数最高的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据表格信息，电负性差值越大的两种元素组成的化合物中离子键百分数越大。前四周期元素中，钾电负性最小，氟电负性最大，A项符合题意。 【变式7-2】下列有关物质结构与性质的说法中，不正确的是 A．N2通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大 B．根据石墨易传热，能导电的性质，可以推测出石墨晶体中有自由移动的电子 C．熔融的氯化钠能导电是因为其中有自由移动的电子 D．研究材料结构与性质的关系，有助于新材料的研发 【答案】C 【详解】A．物质的键能越大越稳定，N2性质稳定，是因为N2分子中氮氮三键键能很大，故A正确； B．物质存在自由移动的电子或离子所以能导电，石墨能导电，说明石墨晶体中有自由移动的电子，故B正确； C．熔融的氯化钠可以导电，是因为熔融的氯化钠中有自由移动的离子，故C错误； D．由结构决定性质，研究物质结构，能理解其性质，有助于新材料的研发，故D正确； 故选：C。 【变式7-3】化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是 A．发动机的耐高温材料Si3N4是共价晶体，具有硬度大、熔点低的特点 B．战斗机的隐形涂层含石墨烯(石墨的单层结构)，12g石墨烯中含有1.5molσ键 C．用脱硫煤代替原煤作燃料有利于实现碳中和 D．航天器返回舱外层的隔热陶瓷瓦使用的是耐高温金属材料 【答案】B 【详解】A．Si3N4是共价晶体，共价晶体具有高熔点而非低熔点，A错误； B．石墨烯中每个碳原子形成3个σ键，每个σ键由2个碳原子共享，因此1mol碳原子对应1.5molσ键，12g石墨烯(1mol碳原子)含1.5molσ键，B正确； C．脱硫煤减少SO2排放，但未减少CO2排放，与碳中和无关，C错误； D．陶瓷瓦属于无机非金属材料，不属于金属材料，D错误； 答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $