3.2 分子晶体与共价晶体 第2课时（同步讲义）化学人教版选择性必修2

本高中化学讲义聚焦共价晶体核心知识点，系统梳理其结构特点（原子通过共价键形成三维网状结构）、性质（高熔沸点、硬度大）及判断方法，衔接分子晶体内容，通过对比表格构建晶体类型认知框架，结合金刚石、二氧化硅等典型物质的晶胞结构分析，搭建从微观结构到宏观性质的学习支架。 该资料亮点在于融合晶胞结构示意图与分层练习设计，以科学思维中的模型建构（如金刚石sp³杂化、二氧化硅硅氧四面体结构分析）和科学探究与实践中的问题解决（即学即练、考点例题）为核心。课中辅助教师通过对比分子晶体与共价晶体的微粒作用力突破重难点，课后学生可借助归纳总结及基础、综合、拓展题分层巩固，强化结构决定性质的化学观念，提升晶体类型判断及性质应用能力。

第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 教学目标 1．通过金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。 2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 3．学会共价晶体的判断 重点和难点 重点：共价晶体的结构特点 共价晶体的判断 难点：共价晶体的判断 ◆知识点一 共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 共价晶体 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 二氧化硅(SiO2)等 3．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 归纳总结 共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 即学即练 1．下列有关共价晶体的叙述错误的是 A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体具有三维骨架结构 C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键 【答案】D 【解析】A．共价晶体(如金刚石、二氧化硅)中，原子间通过共价键结合，不存在离子键或金属键等，A正确； B．共价晶体具有连续的三维网络结构(如金刚石中碳原子形成四面体骨架)，无明确分子边界，B正确； C．共价晶体是原子直接键合的整体(如SiO2晶体中无独立“SiO2分子”)，整个晶体可视为一个整体，C正确； D．共价晶体熔化时需破坏共价键(因其高熔点源于强共价键)，否则无法实现固态到液态的转变。例如，金刚石熔化时碳碳共价键断裂，D错误； 故选D。 2．如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为 A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 【答案】C 【解析】每个A原子形成4个键，每个A—A键中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B键，每个B原子形成2个B—A键，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式可能是； 故本题选C。 3．科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示，立方晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体 B．该化合物的化学式为 C．晶胞中C-C键与C-N键的数目比为2∶1 D．晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4 【答案】C 【解析】A．该晶体具有类金刚石结构，金刚石是由碳原子通过共价键形成的共价晶体，具有硬度大、熔沸点高等性质，则该化合物为共价晶体，硬度大，A正确； B．根据“均摊法”，晶胞中含个N、2个B、个C，该化合物的化学式为，B正确； C．如图所示：以m点的C原子为研究对象，其形成2条C-C键，两条C-N键，则二者数目比为1:1，C错误； D．如图所示：将晶胞平移，以b点的B为坐标原点：，则B原子距离最近且相等的1个B原子a位于面心，其余两个面心为C原子，根据晶胞结构可知，若面心上全部都是B，B原子距离最近且相等的B原子数为，但面心上的B只占了，因此B原子距离最近且相等的B原子数为4，D正确； 故选C。 ◆知识点二 典型的共价晶体 1．金刚石 (1)碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′。 (2)每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子结合，形成共价键三维骨架结构。 (3)最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 2．二氧化硅晶体 (1)二氧化硅的结构 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性(左、右型)。 　石英的左、右型晶体 ①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′。 ②每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。 ③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 易错提醒 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。 即学即练 4．下列说法中正确的是 A．冰融化时，分子中键发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高 C．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键 D．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点越高 【答案】B 【解析】A．冰融化属于物理变化，破坏的是分子间氢键和范德华力，而非H-O共价键，A错误； B．共价晶体的熔点由共价键强度决定，键能越大，破坏所需能量越高，共价晶体的熔点越高，B正确； C．共价晶体中的原子间可存在极性共价键（如SiO₂中的Si-O键），C错误； D．分子晶体的熔、沸点取决于分子间作用力，而非分子内共价键的键能，D错误； 答案选B。 5．金刚石的晶胞如图所示，已知原子m的分数坐标为，下列说法错误的是 A．原子n的分数坐标为 B．沿坐标轴方向的投影图为 C．沿对角线方向的投影图为 D．由金刚石晶胞可知共价键有方向性和饱和性 【答案】A 【解析】A．n原子位于体对角线的处，其坐标为，故A错误； B．根据晶胞结构分析，六个面均存在C原子，因此无论沿哪个坐标轴进行投影，其坐标轴方向的投影图均为，故B正确； C．根据晶胞结构分析，金刚石晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，面心和体心的小球投影到六边形的对角线的四等分点，顶点的黑球投影为正六边形的顶点，所以画图为：，故C正确； D．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，是一种强的相互作用力，有方向性和饱和性，由图可知，金刚石晶胞中每个C原子最多连接了四根单键，且具有一定的角度，因此由金刚石晶胞可知共价键有方向性和饱和性，故D正确； 故答案选A。 6．下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是 A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B．金刚石晶胞中含有6个碳原子 C．晶体中所含共价键数目为(是阿伏加德罗常数的值) D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力 【答案】A 【解析】A．依据晶胞结构可知，金刚石晶体和二氧化硅晶体都是由原子通过共价键结合而成的空间网状结构，都是共价晶体，故A正确； B．根据均摊法可计算出晶胞中碳原子数为，故B错误； C．晶体的物质的量为，原子与原子形成硅氧键，所含共价键数目为，故C错误； D．金刚石和二氧化硅都是共价晶体，熔化时都破坏共价键，故D错误； 答案选A。 1．分子晶体和共价晶体的比较 晶体类型 分子晶体 共价晶体 定义 分子间通过分子间作用力结合形成的晶体 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 组成微粒 分子 原子 物质类别 多数非金属单质和共价化合物 金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等 微粒间的作用力 分子间作用力 共价键 熔化时需克服的作用力 较弱的分子间作用力 很强的共价键 物理性质 熔、沸点 较低 很高 硬度 较小 很大 导电性 固态和熔融态时一般都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电，如HCl 固态和熔融态时多数不导电，但晶体Si、晶体Ge为半导体，能导电 溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 决定熔、沸点 高低的因素 分子间作用力的强弱 共价键的强弱 典型例子 干冰、冰 金刚石、二氧化硅 2．共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较 (1)晶体类型不同：共价晶体＞分子晶体 理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。 (2)晶体类型相同 ①共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 ②分子晶体 a．若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。 b．组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。 d．同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 3．金刚石(晶体硅)、碳化硅、二氧化硅的晶胞 金刚石晶胞　　　碳化硅晶胞　二氧化硅晶胞 （1）金刚石(晶体硅) 金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶角和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有8个C(Si)原子。 （2）碳化硅晶胞 ①碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si夹角为109°28′。 ②每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成三维骨架结构。 ③最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子。 ④每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。 （3）二氧化硅晶胞 SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶角，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子。 实践应用 1．下列晶体中，前者属于共价晶体，后者属于分子晶体的是 A．晶体硅、冰 B．足球烯（C60）、干冰 C．碳化硅、金刚石 D．固态氢、二氧化硅 【答案】A 【分析】共价晶体（原子晶体）通过共价键形成三维网状结构（如晶体硅、碳化硅、金刚石、二氧化硅），分子晶体通过分子间作用力结合（如冰、干冰、固态氢、足球烯）。 【解析】A．晶体硅是共价晶体，冰属于分子晶体，A正确； B．足球烯和干冰均为分子晶体，B错误； C．碳化硅和金刚石均为共价晶体，C错误； D．固态氢是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，D错误； 故选A。 2．可以从金刚石的晶体结构建立金刚石晶胞结构。下列说法正确的是 A．晶体结构和晶胞结构是金刚石结构的两种呈现方式 B．晶体结构中，晶胞结构中 C．晶体结构中的最小环是6元环，晶胞结构中的最小环是12元环 D．晶体结构中所有的碳原子都参与成键，晶胞结构中部分碳原子没有成键 【答案】A 【解析】A．晶胞和晶体结构相似的地方是都与晶体有关，不同之处在于，晶体结构是指晶体中所有原子排布方式，而晶胞则是表示晶体中最小重复单元结构，因此晶体结构和晶胞结构是两种不同的呈现方式，故A正确； B．无论是金刚石的晶体还是晶胞结构，均是4个碳原子围成正四面体结构，该结构中键角均为109°28′，故B错误； C．在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，晶胞结构中的最小环也是六元环，故C错误； D．金刚石晶体中的碳原子以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，晶体结构中所有的碳原子都参与成键；晶胞中部分碳原子没有成键的情况主要出现在石墨的结构中，其中每个碳原子通过共价键与相邻的三个碳原子相连，但金刚石晶胞中所有碳原子均成键，故D错误； 故答案选A。 3．制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是简化了的平面示意图。下列关于该硅氧化物的说法正确的是 A．该晶体中硅原子与氧原子的数目之比是 B．这种氧化物形成的晶体是共价晶体 C．该晶体中存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 D．该晶体中最小的环上有3个硅原子和3个氧原子 【答案】B 【解析】A．由题意可知，该晶体具有立体网状结构，存在硅氧共价四面体结构，硅原子处于中心，氧原子处于4个顶角，属于共价晶体，1个Si原子与4个O原子形成4个键，1个O原子与2个Si原子形成2个键，则硅原子与氧原子的数目之比是，A错误； B．由题意可知，该晶体具有立体网状结构，存在硅氧共价四面体结构，硅原子处于中心，氧原子处于4个顶角，属于共价晶体，B正确； C．由题意可知，该晶体具有立体网状结构，存在硅氧共价四面体结构，硅原子处于中心，氧原子处于4个顶角，C错误； D．在晶体中，每6个硅原子和6个氧原子形成一个十二元环(最小环)，D错误； 故选B。 考点一 共价晶体的结构 【例1】氮化碳晶体类型与金刚石类似，氮化碳晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是 A．氮化碳晶体属于共价晶体 B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价 C．氮化碳硬度比金刚石的硬度大 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 【答案】B 【解析】A．根据氮化碳晶体类型与金刚石类似可知，氮化碳晶体属于共价晶体，故A正确； B．氮元素的电负性大于碳元素，所以在氮化碳中氮元素显-3价，碳元素显+4价，故B错误； C．因为C-N键的键长小于C-C键的键长，故氮化碳的键能更大，氮化碳硬度比金刚石的硬度大，故C正确； D．根据图示可知，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； 故选：B。 易错提醒 ①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 ④共价晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故共价晶体熔化时破坏的作用力是共价键。 【变式1-1】关于SiO2晶体的叙述正确的是 A．通常情况下，60gSiO2晶体中含有的分子数为NA个 B．60gSiO2晶体中，含有2NA个Si—O键 C．SiO2晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点 D．SiO2晶体中，与每个硅原子相邻且距离最近的氧原子数为2 【答案】C 【解析】A．SiO2晶体是共价晶体，不存在分子，故A错误； B．1mol SiO2晶体存在4mol Si-O键，所以60g SiO2晶体即1mol SiO2晶体含有4mol Si-O键键，故B错误； C．晶体中一个硅原子和四个氧原子，形成四面体结构，四个氧原子处于同一四面体的四个顶点，故C正确； D．根据晶体的结构可知，与每个硅原子相邻且距离最近的氧原子数为4，故D错误； 故答案选C。 【变式1-2】碳化硅的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是 A．SiC属于共价晶体 B．原子的坐标参数为 C．原子和原子之间的核间距为 D．在中，每个原子周围最近的原子数目为8 【答案】D 【解析】A．SiC晶体属于共价晶体，由共价键构成的具有空间立体网状结构，A正确； B．p原子位于晶胞面心，坐标参数为，B正确； C．p原子坐标为，q原子坐标为，三维坐标中两点间的距离，则p原子和q原子之间的核间距为anm，C正确； D．在SiC中，晶胞中位于顶点的碳原子，与之距离最近且相等的碳原子位于面心，共有12个，D错误； 答案选D。 考点二 共价晶体的性质 【例2】下列晶体性质的比较中，正确的是 A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅 B．沸点：NH3>H2O>HF C．硬度：白磷>冰>二氧化硅 D．熔点：SiI4<SiBr4<SiCl4 【答案】A 【解析】A．金刚石、碳化硅、晶体硅均为共价晶体，因原子半径：C<Si，则键长：C—C<C—Si<Si—Si，键长越短，键能越大，共价晶体的熔点越高，所以熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅，A正确； B．NH3、H2O、HF都是分子晶体，其沸点高低与分子间作用力大小有关，且三种物质都存在分子间氢键，H2O分子间氢键作用最强，常温下为液体，沸点最高；HF氢键强度次之，NH3最弱，则沸点：H2O>HF>NH3，B错误； C．二氧化硅为共价晶体，其硬度远大于分子晶体，白磷是分子晶体，分子间作用力弱，硬度很小；冰也是分子晶体，但存在分子间氢键，硬度较小，则硬度：二氧化硅>冰>白磷，C错误； D．SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体，且组成和结构相似，分子间不存在氢键，相对分子质量越大，分子间作用力越强，其熔点越高，则熔点：SiCl4<SiBr4<SiI4，D错误； 故选A。 归纳总结 （1）共价晶体的性质：①熔点很高。②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。④难溶于一般的溶剂。 (2)结构相似的共价晶体，成键原子半径越小，键能越大，对应的共价晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅(键长Si—Si>C—Si>C—C，键能C—C>C—Si>Si—Si)。 【变式2-1】1893年，法国化学家亨利莫桑首次发现了莫桑石，莫桑石晶体结构与金刚石相似，每个C原子周围都有4个Si原子，每个Si原子周围都有4个C原子。下列关于莫桑石晶体的说法错误的是 A．莫桑石晶体中C和Si杂化方式相同 B．莫桑石晶体的类型为分子晶体 C．莫桑石晶体的熔点比晶体硅高 D．莫桑石晶体内部粒子呈现周期性有序排列 【答案】B 【解析】A．莫桑石中每个C和Si均形成四个共价键，采用sp3杂化，杂化方式相同，A正确； B．莫桑石结构与金刚石（原子晶体）相似，通过共价键形成三维网状结构，应为共价晶体而非分子晶体，B错误； C．碳的原子半径小于硅，C-Si键的键能高于Si-Si键，因此莫桑石熔点高于晶体硅，C正确； D．晶体内部原子均呈周期性有序排列，这是晶体的基本特征，D正确； 故答案选B。 【变式2-2】吉林大学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 【答案】B 【解析】A．六方金刚石与石墨是碳的单质，属于同素异形体，A错误； B．立方金刚石中每个碳原子均通过sp3杂化形成四个共价键，构成三维网状结构，B正确； C．层状结构通常导致材料较软（如石墨），六方金刚石的高硬度应源于其三维共价结构，C错误； D．热稳定性由原子间共价键强度决定，而非分子间作用力，D错误； 故选B。 考点三 共价晶体的判断 【例3】近日，科研人员在300mm硅晶圆上完全制造了电驱动砷化镓（GaAs）基激光二极管。已知：砷化镓的熔点为1230℃，具有空间网状结构。GaAs晶体属于 A．分子晶体 B．共价晶体 C．离子晶体 D．金属晶体 【答案】B 【解析】共价晶体的典型特征是原子间通过共价键形成三维空间网状结构，且熔点极高(如金刚石、SiO2)，由题干信息可知，GaAs的熔点1230℃虽低于典型共价晶体，但显著高于分子晶体和多数离子晶体，结合其空间网状结构的描述，可判定为共价晶体，离子晶体(如NaCl)虽熔点较高，但结构为离子晶胞；金属晶体结构不符合网状特征，故答案为：B。 易错提醒 共价晶体的判断 1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。 2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3.依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 4.依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度大。 5.依据物质的分类判断：常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 【变式3-1】下列说法错误的是 A．为八元环状结构，的键角有可能是135° B．用饱和食盐水可修补好表面有缺陷的晶体 C．某材料R具有极强的耐磨性，则R的晶体可能属于共价晶体 D．与的VSEPR模型不同 【答案】A 【解析】A．S8为八元环状结构，每个硫原子采用sp3杂化，每个S还有两个孤电子对，键角小于109°28’，A错误； B．饱和食盐水与NaCl晶体形成溶解-析出动态平衡，可修复晶体表面缺陷，B正确； C．共价晶体（如金刚石）因强共价键具有高耐磨性，材料R可能属于此类，C正确； D．BF3的中心B的价层电子对数为，其VSEPR模型为平面三角形，NF3的中心N的价层电子对数为，其VSEPR模型为四面体形，D正确； 故选A。 【变式3-2】下表列出的是某些晶体的熔点和硬度。 晶体 金刚石 石英 碳化硅 硅 石墨 熔点/℃ 3550 1710 x 1412 3850 硬度 10 7 9.5 6.5 1 由表中数据判断，下列说法正确的是 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 C．碳化硅的熔点介于1412℃与3550℃之间 D．表中晶体微粒间作用力均为共价键 【答案】C 【解析】A．金刚石（原子）熔点高于石英（和原子），但原子种类更少，说明原子种类多不一定熔点高，A错误； B．原子半径越大，键长增加，键能减弱，硬度应降低。如（半径大）硬度低于（金刚石），B错误； C．碳化硅（）的键强介于和之间，熔点应高于硅（1412℃）而低于金刚石（3550℃），C正确； D．石墨层间为范德华力，并非全为共价键，D错误； 综上，答案是C。 基础达标 1．（24-25高二下·江苏南京·期中）自主创新是我国成为世界科技强国的关键支点。通过持续不断的科技创新，我国已在科技领域取得了显著成就。下列说法不正确的是 A．“鸿蒙”操作系统——载体芯片的主体材料属于金属晶体 B．自主研发的大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．量子科技“墨子号”使用光纤作为地面传输材料，其主要成分为二氧化硅 D．我国首次获得公斤级丰度的产品，与互为同位素 【答案】A 【解析】A．芯片的主体材料是单晶硅，为共价晶体，故A错误； B．国产大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故B正确； C．制作光导纤维的原料是二氧化硅，故C正确； D．与质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D正确； 故答案为A。 2．（23-24高二下·河北·期中）共价键、离子键、范德华力都是微观粒子之间的作用力，下列晶体熔化时需要克服共价键的作用力的是 A． B． C． D．铜 【答案】A 【解析】A．二氧化硅是共价晶体，晶体熔化时需要克服共价键，故A符合题意； B．氯化钡是离子晶体，晶体熔化时需要克服离子键，故B不符合题意； C．氧化钠是离子晶体，晶体熔化时需要克服离子键，故C不符合题意； D．铜是金属晶体，晶体熔化时需要克服金属键，故D不符合题意； 故选A。 3．（24-25高二下·山东潍坊·期中）下表列出的是某些晶体的熔点和硬度。 晶体 金刚石 石英 碳化硅 硅 石墨 熔点/℃ 3550 1710 x 1412 3850 硬度 10 7 9.5 6.5 1 由表中数据判断，下列说法正确的是 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 C．碳化硅的熔点介于1412℃与3550℃之间 D．表中晶体微粒间作用力均为共价键 【答案】C 【解析】A．金刚石（原子）熔点高于石英（和原子），但原子种类更少，说明原子种类多不一定熔点高，A错误； B．原子半径越大，键长增加，键能减弱，硬度应降低。如（半径大）硬度低于（金刚石），B错误； C．碳化硅（）的键强介于和之间，熔点应高于硅（1412℃）而低于金刚石（3550℃），C正确； D．石墨层间为范德华力，并非全为共价键，D错误； 综上，答案是C。 4．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 【答案】C 【解析】A．卤素单质的晶体都属于分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，晶体熔点越高，则晶体熔点由低到高的顺序为F2 < Cl2 < Br2 < I2，故A正确； B．共价键键长越短，键能越大，共价晶体的熔点越大，键长：C-C键<Si-C键<Si-Si键，故熔点由大到小：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B正确； C．Na、K、Rb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，Na、K、Rb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，故熔点由低到高的顺序为Rb<K<Na，故C错误； D．离子晶体中离子所带电荷数越多，离子间距越小，离子键越强，熔点越高，晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI，故D正确； 故答案为C。 5．（24-25高二上·辽宁·阶段练习）下列化学用语或表述正确的是 A．乙烯的空间填充模型： B．聚四氟乙烯的结构式： C．硅氧四面体的结构示意图： D．硫元素位于元素周期表第三周期IVA族 【答案】C 【解析】 A．乙烯的空间填充模型为，A错误； B．聚四氟乙烯的结构式为，B错误； C．硅氧四面体的结构示意图为，C正确； D．硫元素位于元素周期表第三周期VIA族，D错误； 故选C。 6．（23-24高二下·天津南开·期中）下列各组物质的晶体类型相同的是 A．和 B．和 C．Cu和Ge D．SiC和AlN 【答案】D 【解析】A．形成的晶体类型为共价晶体，形成的晶体类型为分子晶体，晶体类型不相同，A不符合题意； B．形成的晶体类型为离子晶体，形成的晶体类型为分子晶体，晶体类型不相同，B不符合题意； C．Cu形成的晶体类型均为金属晶体，而Ge为半导体材料，共价键相连，属于共价晶体，C不符合题意； D．SiC和AlN形成的晶体类型均为共价晶体，D符合题意； 故答案选D。 7．（23-24高二下·浙江·期中）下列物质与晶体类型对应正确的是 A．晶体氩一共价晶体 B．氯化铵一离子晶体 C．水晶一分子晶体 D．石墨一过渡晶体 【答案】B 【解析】A．晶体氩为分子晶体，A错误； B．氯化铵由离子构成，为离子晶体，B正确； C．水晶为二氧化硅，二氧化硅为共价晶体，C错误； D．石墨属于混合晶体，D错误； 答案选B。 8．（23-24高二下·河南新乡·期末）结构决定性质，下列物质的结构与性质不相符的是 选项 结构 性质 A 金刚石中C原子形成共价键三维骨架结构 金刚石具有很高的硬度 B 铜中含有自由电子和金属阳离子 铜能导电 C 1-己烯含有碳碳双键 1-己烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D 白磷分子为正四面体结构 白磷在空气中易自燃 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．金刚石中的C-C键非常强，C原子所有价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子， C原子之间相互连接，形成共价键三维骨架结构，这种稳定的共价键结构使得金刚石在受到外力作用时难以发生形变或断裂，从而表现出极高的硬度，A正确； B．铜中含有自由电子和金属阳离子，自由电子在外加电场作用下能够定向移动，因此铜能导电，B正确； C．1-己烯含有碳碳双键，碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此1-己烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C正确； D．白磷在空气中易自然，是因为白磷的着火点低，在常温下，白磷可能因为受到轻微的摩擦、撞击等而达到着火点，从而发生自燃，D错误； 故答案选D。 9．（23-24高二下·广东湛江·期末）物质的组成和结构决定性质和变化，关于下列事实的解释中错误的是 选项 事实 解释 A 金刚石的硬度大 金刚石为空间网状结构 B 水的热稳定性强于氨 水分子间形成的氢键数目与强度均大于氨 C 碱金属中的熔点最高 碱金属中锂离子的半径最小，形成的金属键最强 D 在水中的溶解度比的大 和均为极性分子，为非极性分子 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．金刚石是共价晶体，碳原子通过共价键形成空间网状结构，导致其硬度大，A正确； B．水的热稳定性高于氨是因为水的氢氧键键能强于氮氢键，与形成分子间氢键无关，B错误； C．碱金属中锂离子的半径最小，形成的金属键最强，导致碱金属中的熔点最高，C正确； D．水是结构不对称的极性分子，臭氧具有微弱的极性，而氧气为非极性分子，由相似相溶原理可知，在水中的溶解度比的大，D正确； 故选B。 10．（23-24高二下·广东佛山·期中）化学处处呈现美。下列四种美丽的晶体中晶体类型与另外三种晶体类型不同的是 A．C60晶体 B．干冰晶体 C．冰晶体 D．金刚石晶体 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】C60晶体、干冰晶体、冰晶体都是分子晶体，金刚石晶体是共价晶体，与另外三种晶体类型不同，故选D。 综合应用 11．（25-26高三上·江西赣州·阶段练习）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 【解析】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。 12．（25-26高二上·辽宁·阶段练习）化学在日常生活中有广泛的应用，下列说法错误的是 A．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 B．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果中的乙烯，可实现水果保鲜 C．食品中添加适量二氧化硫可起到漂白、防腐和抗氧化等作用 D．碳酸钡不溶于水，可用于消化系统射线检查的内服药剂，俗称“钡餐” 【答案】D 【解析】A．碳化硅(SiC) 俗称金刚砂，结构与金刚石相似，属于共价晶体，由于原子之间的共价键的键能很大，因此其硬度高，可用作砂纸和砂轮的磨料，A正确； B．高锰酸钾溶液具有强氧化性，可氧化乙烯，从而能够降低乙烯的浓度，故可以使水果成熟缓慢具有保鲜作用；故用具有强的吸附性硅藻土浸泡高锰酸钾溶液保存水果，可以降低水果周围乙烯气体的浓度，从而具有保鲜作用，B正确； C．二氧化硫具有漂白、防腐和抗氧化作用，在食品中适量添加，在规定限量内使用是安全的，符合食品安全要求，C正确； D．碳酸钡会与胃液中胃酸反应生成有毒的重金属阳离子Ba2+，引起人的重金属中毒，因此碳酸钡不能用于消化系统射线检查的内服药剂。检查肠胃的内服药“钡餐”实际上是既不溶于水，也不溶于酸，也不能被X光透过的硫酸钡，不是碳酸钡，D错误； 故合理选项是D。 13．（2025高二·全国·专题练习）将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4.将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是 A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同 B．Si3N4晶体是空间网状结构 C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 【答案】B 【解析】A．是由分子构成的，属于分子晶体。是一种新型耐高温、耐磨材料，具有原子晶体的特性，属于原子晶体。分子晶体和原子晶体的晶体类型不同，故A错误； B．是原子晶体，原子晶体的结构特点就是空间网状结构，像金刚石、二氧化硅等原子晶体都具有这样的结构，故B正确； C．中原子最外层有4个电子，要形成4个共价键达到8电子稳定结构；N原子最外层有5个电子，要形成3个共价键达到8电子稳定结构。所以一个周围有4个N，一个N周围有3个，故C错误； D．为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力而非化学键，分子内的化学键不会断裂，故D错误； 故选B。 14．（24-25高二下·江西·期末）物质的结构决定性质，正确认识物质的结构，能充分理解掌握其性质。下列说法正确的是 A．键能、，因此的沸点大于的 B．熔点： C．对石英玻璃和水晶进行X射线衍射都可以得到分立的斑点 D．砷化镓（所含两种元素的电负性差值小于1.7）是一种重要的半导体材料，熔点为1238℃，为共价晶体 【答案】D 【解析】A．键能大小影响化学稳定性，而沸点主要由分子间作用力决定。的沸点大于的原因是：N的电负性更强，的分子间存在氢键，A错误； B．SiCl4和SiF4为分子晶体，熔点由范德华力决定，SiCl4相对分子质量更大，范德华力更强，熔点应高于SiF4，SiO2为共价晶体，熔点最高，则熔点：SiF4＜SiCl4＜SiO2，B错误； C．水晶是晶体，X射线衍射产生分立的斑点；石英玻璃是非晶态，衍射结果为弥散环，C错误； D．砷化镓所含两种元素的电负性差值＜1.7，符合共价晶体特征，且熔点较高（1238℃），与共价晶体性质一致，D正确； 选D。 15．（24-25高二下·广东江门·期末）硼原子与氮原子结合可以形成多种晶体。其中六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，耐磨性高。它们的晶体结构如图所示。下列有关说法不正确的是 A．两种氮化硼晶体均属于共价晶体 B．六方相氮化硼晶体层间不存在化学键 C．在一定条件下，六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼 D．两种氮化硼晶体中的硼原子的杂化方式有和 【答案】A 【解析】A．六方相氮化硼晶体中存在共价键和范德华力，与石墨类似，属于混合型晶体，立方相氮化硼晶体与金刚石类似，属于共价晶体，A错误； B．六方相氮化硼晶体层间不存在化学键，存在分子间作用力，B正确； C．在一定条件下，六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼，类似石墨、金刚石之间转化，C正确； D．六方相氮化硼中硼原子的杂化类型为sp2，立方相氮化硼中硼原子的杂化类型为sp3，D正确； 故选A。 16．（2025高二·全国·专题练习）碳化硅(SiC)晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是 A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅 B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅 C．三种晶体中的单元都是四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体 【答案】C 【解析】A．三种晶体均为原子晶体，结构相似，晶体内部的结合力是呈现空间网状的共价键，共价键键长：C-C＜C-Si＜Si-Si，共价键键长越短，键能越大，原子晶体的熔点越高，所以三者熔点从高到低的顺序是：金刚石>碳化硅>晶体硅，故A错误； B．根据A项分析可知，三者熔点从高到低的顺序是：金刚石>碳化硅>晶体硅，故B错误； C．碳、硅原子均能够形成4个共价键，则三种晶体中的结构单元都是正四面体结构，故C正确； D．三种晶体都是原子晶体，但晶体硅为半导体，故D错误； 故答案为C。 拓展培优 17．（24-25高二下·四川自贡·期末）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业上制备高纯硅的原理如图。 下列说法正确的是 A．步骤①生成粗硅的反应： B．SiHCl3中Si采用sp2杂化 C．整个制备过程中，HCl可循环使用 D．流程中涉及到的物质的熔点：Si＞SiO2 【答案】C 【分析】石英砂的主要成分为SiO2，通过焦炭还原，方式反应：SiO2+2CSi+2CO↑，将得到的粗硅与HCl反应，生成SiHCl3，使用H2在1100℃的条件下，还原SiHCl3，生成高纯硅和HCl，据此分析作答。 【解析】A．由分析可知，步骤①生成粗硅的反应为：，A错误； B．SiHCl3中Si周围的价层电子对数为4，则Si采用sp3杂化，B错误； C．由分析可知，粗硅与HCl反应生成SiHCl3、SiHCl3和H2反应生成HCl，故整个制备过程中，HCl可循环使用，C正确； D．Si、SiO2均为共价晶体，且Si-Si的键长比Si-O键的更长，故流程中涉及到的物质的熔点：Si＜SiO2，D错误； 故答案为：C。 18．（24-25高二下·四川广安·阶段练习）如图为金刚石晶胞，晶胞参数为a pm。其中原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，0，)，C为(，0)。下列说法正确的是 A．该晶体的密度为 g·cm-3 B．该晶体中每个碳原子和4个碳原子紧邻 C．石墨和金刚石互为同分异构体 D．D的原子分数坐标为 【答案】B 【解析】A．根据“均摊法”，晶胞中含个C，则晶体密度为，故A错误； B．由图，碳形成4个共价键，晶体中每个碳原子和4个碳原子紧邻，故B正确； C．石墨和金刚石均为碳单质，互为同素异形体，而非互为同分异构体，故C错误； D．对照晶胞图及A、B、C的分数坐标，D在xyz轴上投影坐标分别为、、，分数坐标为（，，），故D错误； 故选B。 19．（2025高二上·全国·专题练习）硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 (1)基态硅原子的核外电子排布式为 。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si键之间的夹角约为 。 (3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图 (部分原子已画出)，并进行必要的标注。 (4)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1710 -70.5 -90.2 简要解释熔点产生差异的原因：①SiO2和SiCl4 ；②SiCl4和SiF4： 。 【答案】(1) (2) (3) (4) SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体熔点比分子晶体的高 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔点越高 【解析】（1）Si是14号元素，根据构造原理，可知基态硅原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p2； （2）晶体硅的微观结构与金刚石相似，则晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体空间网状结构，所以Si-Si键之间的夹角约为109°28′； （3） 图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，所以只要在上述每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可：； （4）①SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体熔点比分子晶体的高； ②SiCl4和SiF4熔点低，都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，结构相似，物质的相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化消耗的能量就越高，物质的熔点就越高（SiCl4和SiF4均为分子晶体，组成和结构相似，SiCl4的相对分子质量大于SiF4，分子间作用力更强，故熔点更高）。 20．I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。 (1)在一个晶胞中，含有硼原子 个，氮原子 个。 (2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是 cm，DE原子之间的距离是 cm。 (3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子为 。 (4)氮化硼晶胞的俯视投影图是 。 (5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为 g/cm3(用代数式表示)。 II.在硅酸盐中，SiO四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。 (6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。 【答案】 4 4 b 1:3 或 【分析】结合晶胞示意图、确定原子的相对位置关系、进行计算；用均摊法计算晶胞密度、硅酸盐的化学式； 【解析】I(1)硼原子位于晶胞内，氮原子位于顶点和面心，则在一个晶胞中，含有硼原子4个，个。 (2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为N与B之间，最短距离为晶胞体对角线的，则是cm，DE原子即晶体中两个距离最近的B原子，二者之间的距离为晶胞的棱长的，即是cm。 (3)已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则由E原子的位置知，E的原子分数坐标为。 (4)由晶胞示意图知，氮化硼晶胞的俯视投影图是b。 (5)1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个，则晶胞的质量为，氮化硼晶胞参数为γcm，则晶胞体积为，晶胞密度即晶体的密度为。 II(6)观察图可知，每个四面体通过两个氧原子与其他四面体连接形成链状结构，所以每个四面体中的硅原子数是1，氧原子数是，即Si与O的原子数之比为1:3；化学式为或。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 教学目标 1．通过金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。 2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 3．学会共价晶体的判断 重点和难点 重点：共价晶体的结构特点 共价晶体的判断 难点：共价晶体的判断 ◆知识点一 共价晶体的结构和性质 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 共价晶体 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键 结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些 二氧化硅(SiO2)等 3．共价晶体的熔、沸点 (1)共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有 的熔点。 (2)结构相似的共价晶体，原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点越 。 归纳总结 共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 即学即练 1．下列有关共价晶体的叙述错误的是 A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体具有三维骨架结构 C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键 2．如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为 A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 3．科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示，立方晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体 B．该化合物的化学式为 C．晶胞中C-C键与C-N键的数目比为2∶1 D．晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4 ◆知识点二 典型的共价晶体 1．金刚石 (1)碳原子采取 杂化，C—C—C夹角为 。 (2)每个碳原子与周围紧邻的 个碳原子结合，形成共价键三维骨架结构。 (3)最小碳环由 个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 2．二氧化硅晶体 (1)二氧化硅的结构 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的 形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性(左、右型)。 　石英的左、右型晶体 ①Si原子采取 杂化，正四面体内O—Si—O键角为 。 ②每个Si原子与 个O原子形成 个共价键， 原子位于正四面体的中心， 原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被 个硅氧正四面体共用；每个O原子和 个Si原子形成 个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为 。 ③最小环上有 个原子，包括 个O原子和 个Si原子。 (2)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 易错提醒 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。 即学即练 4．下列说法中正确的是 A．冰融化时，分子中键发生断裂 B．共价晶体中，共价键越强，共价晶体的熔点越高 C．共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键 D．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点越高 5．金刚石的晶胞如图所示，已知原子m的分数坐标为，下列说法错误的是 A．原子n的分数坐标为 B．沿坐标轴方向的投影图为 C．沿对角线方向的投影图为 D．由金刚石晶胞可知共价键有方向性和饱和性 6．下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是 A．金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B．金刚石晶胞中含有6个碳原子 C．晶体中所含共价键数目为(是阿伏加德罗常数的值) D．金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力 1．分子晶体和共价晶体的比较 晶体类型 分子晶体 共价晶体 定义 分子间通过分子间作用力结合形成的晶体 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体 组成微粒 分子 原子 物质类别 多数非金属单质和共价化合物 金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等 微粒间的作用力 分子间作用力 共价键 熔化时需克服的作用力 较弱的分子间作用力 很强的共价键 物理性质 熔、沸点 较低 很高 硬度 较小 很大 导电性 固态和熔融态时一般都不导电，但某些分子晶体溶于水能导电，如HCl 固态和熔融态时多数不导电，但晶体Si、晶体Ge为半导体，能导电 溶解性 相似相溶 难溶于一般溶剂 决定熔、沸点 高低的因素 分子间作用力的强弱 共价键的强弱 典型例子 干冰、冰 金刚石、二氧化硅 2．共价晶体与分子晶体熔、沸点高低的比较 (1)晶体类型不同：共价晶体＞分子晶体 理由：共价晶体的熔、沸点与共价键有关，分子晶体的熔、沸点与分子间作用力有关。共价键的作用力远大于分子间作用力。 (2)晶体类型相同 ①共价晶体 一般来说，对结构相似的共价晶体来说，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。例如：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 ②分子晶体 a．若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。如HF＞HI；NH3＞PH3；H2O＞H2Te。 b．组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如I2＞Br2＞Cl2＞F2；SnH4＞GeH4＞SiH4＞CH4。 c．组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如CO＞N2。 d．同类别的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 3．金刚石(晶体硅)、碳化硅、二氧化硅的晶胞 金刚石晶胞　　　碳化硅晶胞　二氧化硅晶胞 （1）金刚石(晶体硅) 金刚石(晶体硅)晶胞的每个顶角和面心均有1个C(Si)原子，晶胞内部有4个C(Si)原子，每个金刚石(晶体硅)晶胞中含有8个C(Si)原子。 （2）碳化硅晶胞 ①碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si夹角为109°28′。 ②每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成三维骨架结构。 ③最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子。 ④每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。 （3）二氧化硅晶胞 SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶角，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子。 实践应用 1．下列晶体中，前者属于共价晶体，后者属于分子晶体的是 A．晶体硅、冰 B．足球烯（C60）、干冰 C．碳化硅、金刚石 D．固态氢、二氧化硅 2．可以从金刚石的晶体结构建立金刚石晶胞结构。下列说法正确的是 A．晶体结构和晶胞结构是金刚石结构的两种呈现方式 B．晶体结构中，晶胞结构中 C．晶体结构中的最小环是6元环，晶胞结构中的最小环是12元环 D．晶体结构中所有的碳原子都参与成键，晶胞结构中部分碳原子没有成键 3．制造光导纤维的材料是一种很纯的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是简化了的平面示意图。下列关于该硅氧化物的说法正确的是 A．该晶体中硅原子与氧原子的数目之比是 B．这种氧化物形成的晶体是共价晶体 C．该晶体中存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 D．该晶体中最小的环上有3个硅原子和3个氧原子 考点一 共价晶体的结构 【例1】氮化碳晶体类型与金刚石类似，氮化碳晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是 A．氮化碳晶体属于共价晶体 B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价 C．氮化碳硬度比金刚石的硬度大 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 易错提醒 ①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 ④共价晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故共价晶体熔化时破坏的作用力是共价键。 【变式1-1】关于SiO2晶体的叙述正确的是 A．通常情况下，60gSiO2晶体中含有的分子数为NA个 B．60gSiO2晶体中，含有2NA个Si—O键 C．SiO2晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点 D．SiO2晶体中，与每个硅原子相邻且距离最近的氧原子数为2 【变式1-2】碳化硅的晶胞结构如图所示，下列说法错误的是 A．SiC属于共价晶体 B．原子的坐标参数为 C．原子和原子之间的核间距为 D．在中，每个原子周围最近的原子数目为8 考点二 共价晶体的性质 【例2】下列晶体性质的比较中，正确的是 A．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅 B．沸点：NH3>H2O>HF C．硬度：白磷>冰>二氧化硅 D．熔点：SiI4<SiBr4<SiCl4 归纳总结 （1）共价晶体的性质：①熔点很高。②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。④难溶于一般的溶剂。 (2)结构相似的共价晶体，成键原子半径越小，键能越大，对应的共价晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅(键长Si—Si>C—Si>C—C，键能C—C>C—Si>Si—Si)。 【变式2-1】1893年，法国化学家亨利莫桑首次发现了莫桑石，莫桑石晶体结构与金刚石相似，每个C原子周围都有4个Si原子，每个Si原子周围都有4个C原子。下列关于莫桑石晶体的说法错误的是 A．莫桑石晶体中C和Si杂化方式相同 B．莫桑石晶体的类型为分子晶体 C．莫桑石晶体的熔点比晶体硅高 D．莫桑石晶体内部粒子呈现周期性有序排列 【变式2-2】吉林大学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 考点三 共价晶体的判断 【例3】近日，科研人员在300mm硅晶圆上完全制造了电驱动砷化镓（GaAs）基激光二极管。已知：砷化镓的熔点为1230℃，具有空间网状结构。GaAs晶体属于 A．分子晶体 B．共价晶体 C．离子晶体 D．金属晶体 易错提醒 共价晶体的判断 1.依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。 2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3.依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 4.依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度大。 5.依据物质的分类判断：常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 【变式3-1】下列说法错误的是 A．为八元环状结构，的键角有可能是135° B．用饱和食盐水可修补好表面有缺陷的晶体 C．某材料R具有极强的耐磨性，则R的晶体可能属于共价晶体 D．与的VSEPR模型不同 【变式3-2】下表列出的是某些晶体的熔点和硬度。 晶体 金刚石 石英 碳化硅 硅 石墨 熔点/℃ 3550 1710 x 1412 3850 硬度 10 7 9.5 6.5 1 由表中数据判断，下列说法正确的是 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 C．碳化硅的熔点介于1412℃与3550℃之间 D．表中晶体微粒间作用力均为共价键 基础达标 1．（24-25高二下·江苏南京·期中）自主创新是我国成为世界科技强国的关键支点。通过持续不断的科技创新，我国已在科技领域取得了显著成就。下列说法不正确的是 A．“鸿蒙”操作系统——载体芯片的主体材料属于金属晶体 B．自主研发的大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．量子科技“墨子号”使用光纤作为地面传输材料，其主要成分为二氧化硅 D．我国首次获得公斤级丰度的产品，与互为同位素 2．（23-24高二下·河北·期中）共价键、离子键、范德华力都是微观粒子之间的作用力，下列晶体熔化时需要克服共价键的作用力的是 A． B． C． D．铜 3．（24-25高二下·山东潍坊·期中）下表列出的是某些晶体的熔点和硬度。 晶体 金刚石 石英 碳化硅 硅 石墨 熔点/℃ 3550 1710 x 1412 3850 硬度 10 7 9.5 6.5 1 由表中数据判断，下列说法正确的是 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 C．碳化硅的熔点介于1412℃与3550℃之间 D．表中晶体微粒间作用力均为共价键 4．（24-25高二上·吉林长春·期末）下列比较不正确的是 A．晶体熔点由低到高：F2<Cl2<Br2<I2 B．晶体熔点由高到低：金刚石>碳化硅>晶体硅 C．晶体熔点由高到低：Rb>K>Na D．晶体熔点由高到低：NaF>NaCl>NaBr>NaI 5．（24-25高二上·辽宁·阶段练习）下列化学用语或表述正确的是 A．乙烯的空间填充模型： B．聚四氟乙烯的结构式： C．硅氧四面体的结构示意图： D．硫元素位于元素周期表第三周期IVA族 6．（23-24高二下·天津南开·期中）下列各组物质的晶体类型相同的是 A．和 B．和 C．Cu和Ge D．SiC和AlN 7．（23-24高二下·浙江·期中）下列物质与晶体类型对应正确的是 A．晶体氩一共价晶体 B．氯化铵一离子晶体 C．水晶一分子晶体 D．石墨一过渡晶体 8．（23-24高二下·河南新乡·期末）结构决定性质，下列物质的结构与性质不相符的是 选项 结构 性质 A 金刚石中C原子形成共价键三维骨架结构 金刚石具有很高的硬度 B 铜中含有自由电子和金属阳离子 铜能导电 C 1-己烯含有碳碳双键 1-己烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D 白磷分子为正四面体结构 白磷在空气中易自燃 A．A B．B C．C D．D 9．（23-24高二下·广东湛江·期末）物质的组成和结构决定性质和变化，关于下列事实的解释中错误的是 选项 事实 解释 A 金刚石的硬度大 金刚石为空间网状结构 B 水的热稳定性强于氨 水分子间形成的氢键数目与强度均大于氨 C 碱金属中的熔点最高 碱金属中锂离子的半径最小，形成的金属键最强 D 在水中的溶解度比的大 和均为极性分子，为非极性分子 A．A B．B C．C D．D 10．（23-24高二下·广东佛山·期中）化学处处呈现美。下列四种美丽的晶体中晶体类型与另外三种晶体类型不同的是 A．C60晶体 B．干冰晶体 C．冰晶体 D．金刚石晶体 A．A B．B C．C D．D 综合应用 11．（25-26高三上·江西赣州·阶段练习）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 12．（25-26高二上·辽宁·阶段练习）化学在日常生活中有广泛的应用，下列说法错误的是 A．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 B．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果中的乙烯，可实现水果保鲜 C．食品中添加适量二氧化硫可起到漂白、防腐和抗氧化等作用 D．碳酸钡不溶于水，可用于消化系统射线检查的内服药剂，俗称“钡餐” 13．（2025高二·全国·专题练习）将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4.将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是 A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同 B．Si3N4晶体是空间网状结构 C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 14．（24-25高二下·江西·期末）物质的结构决定性质，正确认识物质的结构，能充分理解掌握其性质。下列说法正确的是 A．键能、，因此的沸点大于的 B．熔点： C．对石英玻璃和水晶进行X射线衍射都可以得到分立的斑点 D．砷化镓（所含两种元素的电负性差值小于1.7）是一种重要的半导体材料，熔点为1238℃，为共价晶体 15．（24-25高二下·广东江门·期末）硼原子与氮原子结合可以形成多种晶体。其中六方相氮化硼与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；立方相氮化硼是超硬材料，耐磨性高。它们的晶体结构如图所示。下列有关说法不正确的是 A．两种氮化硼晶体均属于共价晶体 B．六方相氮化硼晶体层间不存在化学键 C．在一定条件下，六方相氮化硼可转化为立方相氮化硼 D．两种氮化硼晶体中的硼原子的杂化方式有和 16．（2025高二·全国·专题练习）碳化硅(SiC)晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是 A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅 B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅 C．三种晶体中的单元都是四面体结构 D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体 拓展培优 17．（24-25高二下·四川自贡·期末）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，工业上制备高纯硅的原理如图。 下列说法正确的是 A．步骤①生成粗硅的反应： B．SiHCl3中Si采用sp2杂化 C．整个制备过程中，HCl可循环使用 D．流程中涉及到的物质的熔点：Si＞SiO2 18．（24-25高二下·四川广安·阶段练习）如图为金刚石晶胞，晶胞参数为a pm。其中原子分数坐标A为(0，0，0)，B为(，0，)，C为(，0)。下列说法正确的是 A．该晶体的密度为 g·cm-3 B．该晶体中每个碳原子和4个碳原子紧邻 C．石墨和金刚石互为同分异构体 D．D的原子分数坐标为 19．（2025高二上·全国·专题练习）硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 (1)基态硅原子的核外电子排布式为 。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si键之间的夹角约为 。 (3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图 (部分原子已画出)，并进行必要的标注。 (4)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1710 -70.5 -90.2 简要解释熔点产生差异的原因：①SiO2和SiCl4 ；②SiCl4和SiF4： 。 20．I.氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。 (1)在一个晶胞中，含有硼原子 个，氮原子 个。 (2)已知氮化硼晶胞参数为γcm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是 cm，DE原子之间的距离是 cm。 (3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子为 。 (4)氮化硼晶胞的俯视投影图是 。 (5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为 g/cm3(用代数式表示)。 II.在硅酸盐中，SiO四面体(如图为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成链状、环状等多种结构型式。 (6)图甲为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si与O的原子数之比为 ，化学式为 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $