3.3 共价晶体和分子晶体 第2课时（同步讲义）化学沪科版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第三节 共价晶体和分子晶体 第2课时 分子晶体 教学目标 1．能根据晶体的结构、性质等辨识常见的分子晶体。 2．知道分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 3．能从微观角度分析分子晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 4．能借助冰和干冰等典型晶体的晶胞模型，理解分子晶体中微粒的堆积模型。 重点和难点 重点：分子晶体的结构、性质及微粒数的计算 难点：分子晶体的晶胞及有关计算 ◆知识点一 分子晶体的概念及结构特点 1．概念：分子间通过 结合形成的晶体称为分子晶体。非金属单质、非金属的氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于分子晶体。 2．结构特征 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于 ，空间利用率不高 通常每个分子周围有 个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 3．分子晶体与物质类别的关系 物质种类 实　例 所有 H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等 部分 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60 、稀有气体等 部分 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．性质特征 （1）分子晶体在熔化时，破坏的只是 ，所以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常 ，硬度也 ，有较强的挥发性。 （2）一般来说，分子间作用力 方向性，也使得分子在堆积时，会尽可能利用空间并采取 堆积方式，但是，分子的形状、分子的极性以及分子间是否存在具有方向性的氢键等，都会影响分子的堆积方式和结构型式。 （3）熔、沸点： ①分子晶体熔化或汽化都是克服 。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就 ，物质的熔、沸点就 。 ②比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较 (包括范德华力和氢键)的大小。 i.组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力 ，熔、沸点 。如O2 N2，HI HBr HCl。 ⅱ.相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力 ，熔、沸点 ，如CO N2。 ⅲ.能形成氢键的物质，熔、沸点 。如H2O H2Te H2Se H2S，HF HCl，NH3 PH3。 ⅳ.烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点 ，如C2H6 CH4， C2H5Cl CH3Cl， CH3COOH HCOOH。 ⅴ.在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点 ，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香化合物苯环上的同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。 5．晶体X射线衍射分析 （1）涵义：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X­射线的波长与晶体结构的 大小相近，所以晶体是个理想的 ，它能使X­射线产生 。 （2）应用：利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法，而非晶体物质没有周期性结构，不能使X­射线产生衍射，只有散射效应。因此常依据能否发生 X­射线衍射来区分 （最科学的区分方法）。如晶体而氧化硅与非晶体而氧化硅： （3）常用仪器： 。 （4）测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的 相互作用，会在记录仪上产生 或者 。如SiO2晶体衍射图谱： 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱的对比 【特别提醒】 分子晶体熔沸点低的原因是分子晶体中粒子间是以 （范德华力或氢键）而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点 ，密度 ，硬度 ，较易熔化和挥发。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于 晶体，熔化时，一般只破坏范德华力、氢键(作用力较弱)， 破坏化学键。 即学即练 1．下列有关分子晶体的说法中正确的是 A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定不能由原子直接构成 2．下列说法中，正确的是 A．共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高 B．碘单质升华时，分子中I—I键发生断裂 C．分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 3．下列说法正确的是 A．CH4比SiH4稳定原因：原子半径C<Si，键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H B．CO2、CHCl3、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 ◆知识点二 几种典型的分子晶体 1．冰晶体 （1）结构：冰晶体中，水分子间主要通过 形成晶体。由于氢键 一定的方向性，一个水分子与周围 个水分子结合，这 个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以 结合，另外两个H原子与O原子以 结合，使水分子间构成 骨架结构。其结构可用下图表示。 （2）性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取 堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率 ，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙 ，密度反而 ，超过4 ℃时，才由于热运动加剧，分子间距离 ，密度逐渐 。 2．干冰 （1）结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C==O共价键，分子间存在 。（2）晶胞：CO2的晶胞呈 形，晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有1个CO2分子，每个晶胞中有 个CO2分子。每个CO2分子与 个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各 个或互相平行的三层上，每层上各 个)(如图所示)。 　 （3）性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰 ，在常压下极易 ，在工业上广泛用作 ；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的 。 （4）密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 3．干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻 个分子 相似 相似(小) 干冰比冰 干冰比冰 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻 个分子 【特别提醒】分子晶体与共价晶体比较 晶体类型 分子晶体 原子晶体 结 构 构成晶体粒子 粒子间的作用力 性 质 硬度 溶、沸点 导电 固态和熔融状态都 导电，部分溶于水 导电 导电，个 别是半导体 溶解性 相似相溶 难溶于常见溶剂 即学即练 1．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是 A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 2．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 3．干冰晶胞如图所示，若干冰的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有 A．4个　　 　B．8个　　　 　C．12个　　　　 D．6个 ◆知识点三 过渡型晶体和混合型晶体 1．过渡型晶体 （1）四类典型的晶体： 。 （2）过渡晶体： 的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的 晶体。介于典型晶体之间的晶体叫过渡晶体。 如：几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 （3）偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的 晶体接近，因而通常当作 晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作 晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 2．混合型晶体 （1）概念：向石墨这样的晶体，既有 ，又有 ，同时存在类似 的作用力，兼具有共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体叫混合型晶体。 （2）晶体模型 石墨结构中未参与杂化的p轨道 （3）结构特点—— 结构 ①同层内碳原子采取 杂化，以 键(σ键)结合，形成平面 元并环结构。 ②石墨是层状结构，层与层之间 化学键，是靠 维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为 ，有 个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 （4）性质： ①良好的导电性和导热性：石墨晶体中，形成大 键的电子可以在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的 电子，类似金属键的性质，所以石墨 导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。 ②润滑性：石墨层间为 ，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有 性。因而可用作润滑剂、铅笔芯等 【特别提醒】 （1）由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨具有良好的 性。 （2）石墨晶体中碳原子数与共价键数的关系：每个六元环中含有C—C键数为 ；每个六元环中含有C原子数为 。 即学即练 1．石墨晶体如图所示，关于石墨晶体的说法不正确的是 A．平均每一个正六边形所占有的碳原子数为2个 B．由于石墨晶体层与层之间的作用力为分子间作用力，故石墨的熔点较低 C．石墨晶体在熔化时既破坏了层与层之间的分子间作用力，也破坏了层中碳原子之间的共价键 D．石墨能导电的原因是石墨晶体中有未参与杂化的2p电子，在整个碳原子平面中可自由移动 2．下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 3．石墨晶体就是一种典型的混合型晶体。请完成下列问题。 （1）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为_______。 （2）石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图乙所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，1mol石墨烯中含有的六元环个数为_______。下列有关石墨烯的说法正确的是_______(填字母)。 ①晶体中碳原子间全部是单键 ②石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面 ③从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力 （3）石墨烯可转化为，的结构如图丙所示，该分子是由五边形和六边形构成的球体，其中五边形有12个，则六边形有_______个(注：简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间的关系为)。 一、分子晶体的结构与性质 1．分子晶体的结构特点 （1）粒子间作用力： 分子晶体 构成微粒 分子 粒子间的相互作用力 范德华力(某些含氢键) 硬度 较小 熔、沸点 较低 溶解性 相似相溶 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) （2）堆积方式： 项目 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有分子间作用力，无氢键 有分子间氢键，它具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 ①密堆积指的是微粒间的作用力使粒子间尽可能地相互接近，使它们占有较小空间。 ②若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 ③若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体。 （3）两种典型分子晶体结构模型： 干冰的晶体结构 干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等 冰的晶体结构 冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O 2．分子晶体的性质特点 （1）分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。 （2）影响分子间作用力的大小的因素有分子的极性和相对分子质量的大小。一般而言，分子的极性越大、相对分子质量越大，分子间作用力越强。 （3）分子晶体的熔沸点的高低与分子的结构有关：在同样不存在氢键时，组成与结构相似的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，分子晶体的熔沸点增大；对于分子中存在氢键的分子晶体，其熔沸点一般比没有氢键的分子晶体的熔沸点高，存在分子间氢键的分子晶体的熔沸点比存在分子内氢键的分子晶体的熔沸点高。 （4）分子晶体的溶解性与溶剂和溶质的极性有关：一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂——这就是相似相溶原理。如：HCl、NH3等分子晶体易溶于水，而溴和碘等分子则易溶于汽油和四氯化碳等非极性溶剂。 （5）分子间作用力不具有方向性和饱和性，而氢键具有方向性和饱和性。所以，不存在氢键的分子晶体可以以紧密堆砌的方式排列，而存在氢键的分子晶体则必须在一定的方向上堆砌排列。由于水中存在氢键，所以水在凝结成冰时，体积增大，密度减小。 实践应用 1．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点及面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。有关冰晶胞的说法合理的是 A．水汽化和水分解两个变化过程中都破坏了共价键 B．晶体冰与金刚石晶体硬度相差不大 C．冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是一种σ键 D．氢键的存在导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排列方式类似 2．如图为干冰的晶体结构示意图。 （1）通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有___________个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，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___________的项点。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”)。 （3）现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是___________，乙晶胞中a与b的个数比是___________，丙晶胞中有___________个c离子，有___________个d离子。 二、分子晶体的判断及晶体有关计算 1．分子晶体的判断方法 （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；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 （2）依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 （3）依据晶体的导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl；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；分子晶体硬度小且较脆。 （5）依据物质的分类判断： ①所有非金属氢化物、部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②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。 2．晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 实践应用 1．邻、间、对三种硝基苯酚的结构简式和熔点信息见表。下列说法错误的是( ) 化合物 邻硝基苯酚 间硝基苯酚 对硝基苯酚 结构简式 熔点(℃) 45 96 114 A．电负性大小顺序为O>N>C B．三种化合物都是分子晶体 C．对硝基苯酚形成分子间氢键，其熔、沸点较高 D．三种硝基苯酚的化学性质完全相同 2．甲烷晶体的晶胞如图所示。下列有关说法中正确的是 A．1个CH4晶胞中含有32 个H原子 B．晶体中2个碳原子间最近距离为a pm C．甲烷晶体中碳原子间以共价键相结合 D．甲烷晶体性质稳定，高温条件下也不会与氧气发生反应 考点一 分子晶体类型的判断 【例1】下列物质属于分子晶体的是 A．熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．能溶于水，熔点812.8℃，沸点是1446℃ D．熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3 【变式1-1】元素X、Y和Z可结合形成化合物XYZ3；X、Y和Z的原子序数之和为26；Y和Z在同一周期。下列有关推测正确的是 A．XYZ3是一种可溶于水的酸，且X与Y可形成XY的分子晶体 B．XYZ3是一种微溶于水的盐，且X与Z可形成XZ的离子晶体 C．XYZ3是一种易溶于水的盐，且Y与Z可形成YZ的离子晶体 D．XYZ3是一种离子化合物，且Y与Z可形成YZ2的离子晶体 【变式1-2】氯化三乙基锡常温下为无色液体，熔点15.5℃，沸点为206℃。氯化三乙基锡的合成路线如图所示，下列说法中错误的是 A．四乙基锡的二氯代物有6 种 B．低温下，氯化三乙基锡为分子晶体 C．Lmol四乙基锡中含有28molσ键 D．氯化三乙基锡中所有原子可以共平面 考点二 分子晶体的结构与性质 【例2】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．CO2 分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 【变式2-1】磷元素有白磷、红磷等单质，白磷(P4)分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)    ；下列说法正确的是 A．P4分子中的P-P-P键角为109°28＇ B．白磷和红磷互为同位素 C．白磷晶体中1个P4分子周围有8个紧邻的P4分子 D．白磷和红磷在O2中充分燃烧生成等量P2O5(s)，白磷放出的热量更多 【变式2-2】“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物，一定条件下，CH4能与H2O形成如图1所示的笼状结构(表面的小球是水分子，内部的大球是CH4分子)。受此启发，科学家设想用结构相似的C60与Si60合成一种类似工艺品“套球”(如图2示)的球型碳硅化合物Si60C60，外层球壳原子与里层球壳原子通过共价键结合。下列说法错误的是 A．Si60C60外层球壳为Si60，内层球壳为C60 B．Si60C60形成的晶体是分子晶体 C．“可燃冰”中分子间存在的作用力是氢键和范德华力 D．“可燃冰”中最小的环中连接的原子总数是15 考点三 粒子间的相互作用与物质性质之间的关系 【例3】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 【变式3-1】下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是 选项 Ⅰ组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O高于H2S C 分子间作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O强于H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl A．A B．B C．C D．D 【变式3-2】氨硼烷(NH3·BH3)是一种高性能固体储氢材料在催化剂作用下可发生水解：3NH3·BH3+6H2O=3NH+B3O+9H2↑，已知B3O的结构为，下列说法错误的是 A．该反应过程中B原子的杂化方式均为sp3 B．水解产生的H2既是氧化产物也是还原产物 C．共价键的键能大小与氨硼烷熔沸点的高低无直接关系 D．NH3中不是所有原子都满足8电子稳定结构 考点四 分子晶体的晶胞及有关计算 【例4】NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．18g冰(图甲)中含O－H键数目为2NA B．28g晶体硅(图乙)中含有Si－Si键数目为NA C．干冰(图丙)的晶胞中含有4个CO2分子 D．石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C－C键数目为1.5NA 【变式4-1】配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，设晶胞边长为apm，NA为阿伏加德罗常数的值，MA2L2的相对分子质量为M，下列说法错误的是 A．该晶体属于分子晶体 B．中心原子的价层电子对数为4 C．该晶体的熔点高于NaCl D．晶胞密度为g·cm-3 【变式4-2】Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃，其结构如图所示)是有机化合物羰基化反应的催化剂，也可用于制备高纯镍(镍的晶胞结构类型与铜的相同，为面心立方晶胞，其体积为a3)。下列说法错误的是 A．图中Ni(CO)4中含有σ键的数目为8 B． Ni(CO)4晶体的类型为分子晶体 C．镍的晶胞中镍原子配位数为8 D．镍的晶胞中镍原子半径为 考点五 混合型晶体和过渡型晶体 【例5】如图是石墨晶体的结构及晶胞示意图，有关说法错误的是 A．石墨中存在共价键、金属键以及范德华力，因此属于混合晶体 B．C—C—C的夹角：石墨＜金刚石 C．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同 D．石墨晶体的密度为(单位：g/pm3)ρ= 【变式5-1】锡烯的结构与石墨烯结构相似，其俯视图、侧视图如图所示。已知锡烯的导电性只存在于材料的边缘或表面，随着锡烯层数的增加，显示出超导性。下列说法正确的是 a 俯视图 b 俯视图 A．SnO2+2CSn+2CO↑，说明金属性Sn＞C B．锡烯中的Sn与石墨烯中的C的杂化方式相同 C．锡烯层内存在金属键，层间不存在金属键 D．Sn最外层电子逐级电离能存在关系：I5/I4≫ I4/I3 【变式5-2】石墨烯是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料(如图甲)，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(如图乙)。 下列说法错误的是 A．图甲中，全为非极性共价键，图乙中，既有非极性共价键，也有极性共价键 B．图乙中，1号C的杂化方式是sp2 C．图甲中，1 mol石墨烯中含有1.5 mol的碳碳单键 D．将50 nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水，在相同条件下所得到的分散系后者更为稳定 基础达标 1. 下列关于晶体的说法错误的是 A．利用X−射线衍射实验可以测定物质中原子的空间排布 B．共价键的键能越大，共价晶体熔沸点越高 C．干冰晶体中，1个CO2分子周围有12个CO2紧邻 D．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 2．下列物质所属晶体类型分类正确的是 选项 A B C D 分子晶体 冰 干冰 白磷 固态硫酸铵 共价晶体 Si 金刚石 碳化硅 石英 离子晶体 食盐 明矾 氯化铝 芒硝 金属晶体 不锈钢 铜 银 金 A．A B．B C．C D．D 3．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晶体硼和HCl　 ③CO2和SO2　 ④晶体硅和金刚石　 ⑤晶体氖和晶体氮　 ⑥硫黄和碘 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 4．硅与碳同主族，是构成地壳的主要元素之一，下列说法不正确的是 A．单质硅和金刚石中的键能：Si—Si<C—C B．CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体 C．SiO2中Si原子的杂化方式为sp3 D．碳化硅硬度很大，属于共价晶体 5．下列关于晶体性质描述正确的是 A．SiO2、NaCl、干冰的熔沸点依次减小 B．自然界中的玻璃、炭黑、蜡状的白磷()等属于非晶体 C．CO2、H2O、C60等分子晶体一个分子周围有12个紧邻的分子，该特征称为分子密堆积 D．冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子，因为水分子之间存在氢键，氢键具有饱和性 6．冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是 A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 7．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．甲烷晶胞中的球只代表1个C 原子 B．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个晶胞中含有6个分子 8．碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是 A．碘晶体熔化时需克服共价键 B．1个碘晶胞中含有4个碘分子 C．晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2有6个 9．碳元素组成的晶体种类繁多，三种常见的单质结构如图所示。下列说法错误的是 A．金刚石中碳原子的配位数为 B．石墨质软是因为层与层之间是范德华力 C．C60晶体属于分子晶体 D．三者互为同分异构体 10．北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是 A．冰、干冰晶体类型不同 B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小 C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D．1个干冰晶胞的质量约为 11．物质的微观结构决定了物质的性质，进而影响用途、制法等，下列推测不合理的是 选项 事实 推测 A Na、Mg通常用电解法冶炼 Al也可用电解法冶炼 B SiCl4和SiF4均为正四面体结构的分子晶体 两者的沸点：SiCl4>SiF4 C 甲酸的酸性强于乙酸 对硝基苯酚的酸性强于苯酚 D 金刚石属于共价晶体，碳碳键键能大 金刚石熔点高、硬度大、抗外物击打 A．A B．B C．C D．D 12．如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。 请回答下列问题： （1）金刚石属于___________晶体，其中每个碳原子与___________个碳原子距离最近且相等； （2）碘晶体属于___________晶体，每个碘晶胞中实际占有___________个碘分子。 （3）冰、金刚石、MgO、碘单质四种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。 （4）假设碘晶胞中立方体的边长为acm，阿伏加德罗常数的值为，则碘晶体的密度为___________。 综合应用 13．下列说法正确的是 ①日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 ②s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动 ③第一电离能介于B和N之间的第二周期元素有2种 ④可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨 ⑤缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，这是因为晶体具有自范性 ⑥CsCl属于离子晶体，晶体中存在正负离子，故CsCl晶体可以导电 A．③④⑤ B．②③④⑤⑥ C．①③④ D．④⑤ 14．下列说法不正确的是 A．Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 B．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 15．下列说法不正确的是 A．0.5molSO2和SO3的混合物中，硫的价层电子对数为1.5NA B．12g金刚石中含有碳碳键的数目为2NA C．0.1mol/L(NH4)2SO4溶液中所含数目小于0.1NA D．标准状况下，11.2L甲烷和乙烯的混合气体中所含氢原子数目为2NA 16．观察下列模型，判断下列说法错误的是 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．物质的量相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1∶1 B．SiO2晶体中Si和Si-O键个数比为1∶4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 17．用铜的氧化物做催化剂，实现CO2选择性还原，用于回收和利用工业排放的低浓度二氧化碳是实现“碳达峰“碳中和”战略的重要途径，CO2的晶胞、铜的氧化物的晶胞如图。下列说法正确的是 A．干冰晶体熔化时需要克服范德华力和共价键 B．每个干冰晶胞中含有8个CO2分子 C．铜的氧化物晶胞中距离氧离子最近且等距离的氧离子为6个 D．由铜的氧化物的晶胞可知其化学式为Cu2O 拓展培优 18．NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是 A．标准状况下，22.4LCHCl3的分子数为NA B．含水分子1mol的冰晶体中氢键的数目为4NA C．标准状况下，11.2LCl2溶于水，溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA D．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，当放出热量时，生成NH3的数目为2NA 19．化学材料在人类社会发展中起着重要作用。下列关于几种含碳材料的说法不正确的是 A．①属于共价晶体 B．②中碳原子是杂化 C．③碳纳米管属于胶体 D．④C60间的作用力是范德华力 20．有关晶体的结构如图所示，下列说法正确的是 A．在NaCl晶体中，距Cl-最近的Na+形成正八面体 B．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数相同 C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数比为1:4 D．石墨是分子晶体，层间是范德华力，层内每个碳原子与其他3个碳原子形成共价键 21．古人以“丹青”指绘画，丹(中国红的代表色)便是朱砂(HgS)，其立方晶β系型晶胞结构与立方ZnS相似，如下图所示，相邻两个Hg的最短距离为anm，A原子的分数坐标为，阿伏加德罗常数的值为，下列说法不正确的是 A．该晶胞在yz面上的投影图为 B．晶胞中B原子的分数坐标： C．该体的密度是 D．Hg填充在S围成的四面体空隙中，填充率为50% 22．Se与S同主族，硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下： （1）基态Se原子核外电子有 种空间运动状态不同的电子。 （2）H2Se的沸点高于H2S，其原因是 。 （3）关于I~Ⅳ四种物质，下列说法正确的为 。 a．I中有三种不同化学环境的H原子 b．Ⅱ中所有碳原子可能共平面 c．Ⅲ含有的元素中，O的第一电离能最大 d．Ⅳ中具有孤对电子的原子有O、S （4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： ①该超导材料的最简化学式为 。 ②Fe原子的配位数为 。 ③该晶胞参数、。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。 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 第三节 共价晶体和分子晶体 第2课时 分子晶体 教学目标 1．能根据晶体的结构、性质等辨识常见的分子晶体。 2．知道分子晶体的概念及熔、沸点、硬度等物理性质的特点和规律。 3．能从微观角度分析分子晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 4．能借助冰和干冰等典型晶体的晶胞模型，理解分子晶体中微粒的堆积模型。 重点和难点 重点：分子晶体的结构、性质及微粒数的计算 难点：分子晶体的晶胞及有关计算 ◆知识点一 分子晶体的概念及结构特点 1．概念：分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。非金属单质、非金属的氢化物等无机物以及多数有机化合物形成的晶体大都属于分子晶体。 2．结构特征 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 范德华力和氢键 范德华力 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 3．分子晶体与物质类别的关系 物质种类 实　例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4、H2S、HCl等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60 、稀有气体等 部分非金属氧化物 CO2、P4O10、SO2、SO3等 几乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 绝大多数有机物 苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯等 4．性质特征 （1）分子晶体在熔化时，破坏的只是分子间作用力，所以只需要外界提供较少的能量。因此，分子晶体的熔点通常较低，硬度也较小，有较强的挥发性。 （2）一般来说，分子间作用力无方向性，也使得分子在堆积时，会尽可能利用空间并采取紧密堆积方式，但是，分子的形状、分子的极性以及分子间是否存在具有方向性的氢键等，都会影响分子的堆积方式和结构型式。 （3）熔、沸点： ①分子晶体熔化或汽化都是克服分子间作用力。分子间作用力越大，物质熔化或汽化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。 ②比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力(包括范德华力和氢键)的大小。 i.组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。如O2>N2，HI>HBr>HCl。 ⅱ.相对分子质量相等或相近时，极性分子的范德华力大，熔、沸点高，如CO>N2。 ⅲ.能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 ⅳ.烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子中碳原子数的增加，熔、沸点升高，如C2H6>CH4， C2H5Cl>CH3Cl， CH3COOH>HCOOH。 ⅴ.在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷；芳香化合物苯环上的同分异构体一般按照“邻位>间位>对位”的顺序。 5．晶体X射线衍射分析 （1）涵义：当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时，能产生光的衍射现象。X­射线的波长与晶体结构的周期大小相近，所以晶体是个理想的光栅，它能使X­射线产生衍射。 （2）应用：利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法，而非晶体物质没有周期性结构，不能使X­射线产生衍射，只有散射效应。因此常依据能否发生 X­射线衍射来区分晶体和非晶体（最科学的区分方法）。如晶体而氧化硅与非晶体而氧化硅： （3）常用仪器：X射线衍射仪 。 （4）测定过程：当单一波长的X射线通过晶体时，X射线和晶体中的电子相互作用，会在记录仪上产生 分立的斑点或者明锐的衍射峰。如SiO2晶体衍射图谱： 非晶态和晶态SiO2 粉末衍射图谱的对比 【特别提醒】 分子晶体熔沸点低的原因是分子晶体中粒子间是以分子间作用力（范德华力或氢键）而形成的晶体，因此，分子晶体的熔、沸点较低，密度较小，硬度较小，较易熔化和挥发。所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易升华的固体物质都属于分子晶体，熔化时，一般只破坏范德华力、氢键(作用力较弱)，不破坏化学键。 即学即练 1．下列有关分子晶体的说法中正确的是 A．分子内均存在共价键 B．分子间一定存在范德华力 C．分子间一定存在氢键 D．其结构一定不能由原子直接构成 【答案】B 【解析】稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，且分子为单原子分子，故A、D项错误。分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误。 2．下列说法中，正确的是 A．共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高 B．碘单质升华时，分子中I—I键发生断裂 C．分子晶体中，共价键的键能越大，该物质的熔、沸点就越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，则分子越稳定 【答案】A 【解析】共价晶体中，共价键的键长越短，键能越大，熔点就越高，A正确；碘单质是分子晶体，升华时，只发生物质状态的改变，而化学键没有改变，所以分子中I—I键不发生断裂，B错误；分子晶体中，分子间作用力越大，该物质的熔、沸点就越高，与共价键无关，C错误；分子的稳定性与分子内的共价键有关，与分子间作用力无关，D错误。 3．下列说法正确的是 A．CH4比SiH4稳定原因：原子半径C<Si，键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H B．CO2、CHCl3、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【答案】A 【解析】A．同主族元素，从上到下原子半径依次增大、非金属性依次减弱、电负性依次减小，则最简单氢化物中键长C—H<Si—H，键能C—H>Si—H，则共价键C—H>Si—H，最简单氢化物分子中共价键越强，氢化物越稳定，所以甲烷比硅烷稳定，故A正确；B．三氯甲烷分子中碳原子为饱和碳原子，分子中只含有σ键，不含有π键，故B错误；C．分子晶体的构成微粒为分子，分子的分子间作用力越大，熔点和沸点越高，故C错误；D．三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，原子的杂化方式为sp2杂化；三聚三氧化硫分子中硫原子形成4个键，杂化方式为sp3杂化，所以两种形式中硫原子的杂化轨道类型不同，故D错误；故选A。 ◆知识点二 几种典型的分子晶体 1．冰晶体 （1）结构：冰晶体中，水分子间主要通过氢键形成晶体。由于氢键具有一定的方向性，一个水分子与周围四个水分子结合，这四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子结合。这样，每个O原子周围都有四个H原子，其中两个H原子与O原子以共价键结合，另外两个H原子与O原子以氢键结合，使水分子间构成四面体骨架结构。其结构可用下图表示。 （2）性质：由于氢键具有方向性，冰晶体中水分子未采取密堆积方式，这种堆积方式使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化成液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4 ℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度逐渐减小。 2．干冰 （1）结构：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。CO2分子内存在C==O共价键，分子间存在范德华力。（2）晶胞：CO2的晶胞呈面心立方体形，晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子。每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻(在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个)(如图所示)。 　 （3）性质：干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多，在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。 （4）密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数) 3．干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 【特别提醒】分子晶体与共价晶体比较 晶体类型 分子晶体 原子晶体 结 构 构成晶体粒子 分子 原子 粒子间的作用力 分子间作用力 共价键 性 质 硬度 较小 较大 溶、沸点 较低 很高 导电 固态和熔融状态都不导电，部分溶于水能导电 不导电，个 别是半导体 溶解性 相似相溶 难溶于常见溶剂 即学即练 1．下列有关冰和干冰的叙述不正确的是 A．干冰和冰都是由分子密堆积形成的晶体 B．冰晶体中每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 C．干冰比冰的熔点低得多，常压下易升华 D．干冰中只存在范德华力不存在氢键，一个分子周围有12个紧邻的分子 【答案】A 【解析】干冰晶体中CO2分子间作用力只是范德华力，分子采取密堆积，一个分子周围有12个紧邻的分子；冰晶体中水分子间除了范德华力之外还存在氢键，由于氢键具有方向性和饱和性，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，采取非密堆积的方式，空间利用率小，因而密度小。干冰熔化只需克服范德华力，冰融化需要克服范德华力和氢键，由于氢键作用力比范德华力大，所以干冰比冰的熔点低得多，而且常压下易升华。 2．如图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子，下列说法不正确的是 A．水分子间存在O―H···O作用力 B．冰中1个水分子通过氢键与4个水分子相连，冰中水分子与氢键的数目之比为1：4 C．冰融化要破坏范德华力和氢键 D．液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关 【答案】B 【解析】A．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，即水分子间存在O―H···O作用力，故A正确；B．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子间通过氢键形成冰晶体，每个氢键被两个水分子所共有，则1mol冰晶体中最多含有氢键的物质的量为4mol×1/2=2mol，故B错误；C．由冰晶体的结构模型可知，每个水分子与周围邻近四个水分子形成四面体型的空间网状结构，则水分子间的作用力为氢键和分子间作用力，冰属于分子晶体，冰融化要破坏范德华力和氢键，故C正确；D．氢键具有方向性也有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小，即液态水结成冰时的体积变大与氢键具有方向性有关，故D正确；故选B。 3．干冰晶胞如图所示，若干冰的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有 A．4个　　 　B．8个　　　 　C．12个　　　　 D．6个 【答案】C 【解析】以顶点CO2分子为研究对象，若干冰的晶胞棱长为a，该CO2分子周围与其相距a的CO2分子处于共用这个顶点的面的面心，由于顶点CO2分子为8个晶胞共有，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有=12个，故选C。 ◆知识点三 过渡型晶体和混合型晶体 1．过渡型晶体 （1）四类典型的晶体：分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。 （2）过渡晶体：纯粹的典型晶体是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。介于典型晶体之间的晶体叫过渡晶体。 如：几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键的百分数/% 62 50 41 33 从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。 （3）偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。 2．混合型晶体 （1）概念：向石墨这样的晶体，既有共价键，又有范德华力，同时存在类似金属键的作用力，兼具有共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体叫混合型晶体。 （2）晶体模型 石墨结构中未参与杂化的p轨道 （3）结构特点——层状结构 ①同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。 ②石墨是层状结构，层与层之间不存在化学键，是靠范德华力维系。 ③石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。 （4）性质： ①良好的导电性和导热性：石墨晶体中，形成大π键的电子可以在整个原子平面上活动，比较自由，相当于金属中的自由电子，类似金属键的性质，所以石墨能导电、导热，并且沿层的平行方向导电性强，这也是晶体各向异性的表现。 ②润滑性：石墨层间为范德华力，结合力弱，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性。因而可用作润滑剂、铅笔芯等 【特别提醒】 （1）由于碳原子的p轨道相互平行且相互重叠，p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨具有良好的导电性。 （2）石墨晶体中碳原子数与共价键数的关系：每个六元环中含有C—C键数为6×1/2=3；每个六元环中含有C原子数为6×1/3=2。 即学即练 1．石墨晶体如图所示，关于石墨晶体的说法不正确的是 A．平均每一个正六边形所占有的碳原子数为2个 B．由于石墨晶体层与层之间的作用力为分子间作用力，故石墨的熔点较低 C．石墨晶体在熔化时既破坏了层与层之间的分子间作用力，也破坏了层中碳原子之间的共价键 D．石墨能导电的原因是石墨晶体中有未参与杂化的2p电子，在整个碳原子平面中可自由移动 【答案】B 【解析】由图可知，每个碳原子均为3个正六边形所共有，分属每个正六边形的1/3，则平均一个正六边形所占有的碳原子数为6×1/3＝2个，A正确；石墨晶体在熔化时既要破坏层与层之间的分子间作用力，也将破坏层中碳原子之间的共价键，而层中碳原子之间的共价键键能较大，比金刚石中碳原子之间的共价键键能都要大，熔点也要比金刚石的高，故B不正确，C是正确的；石墨晶体中每个C原子以sp2杂化与其他C原子形成平面大分子，未参与杂化的2p电子在整个碳原子平面中可自由移动，故石墨晶体可导电，有金属晶体的部分特征。 2．下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 【答案】D 【解析】A项，金刚石晶胞中最小的六圆环最多有4个原子共面，故A错误；B项，石墨晶体C原子与C-C键个数比为2：3，六圆环与C原子数之比为1：2，故B错误；C项，石墨晶体为混合晶体C原子为sp2杂化，C60晶体为分子晶体C原子为sp2杂化，金刚石晶体为共价晶体C原子为sp3杂化，熔点石墨>金刚石>C60，故C错误；D项，C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含有4个C60分子240个C原子，故D正确；选D。 3．石墨晶体就是一种典型的混合型晶体。请完成下列问题。 （1）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为_______。 （2）石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图乙所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，1mol石墨烯中含有的六元环个数为_______。下列有关石墨烯的说法正确的是_______(填字母)。 ①晶体中碳原子间全部是单键 ②石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面 ③从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力 （3）石墨烯可转化为，的结构如图丙所示，该分子是由五边形和六边形构成的球体，其中五边形有12个，则六边形有_______个(注：简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间的关系为)。 【答案】（1）4 (2) 0.5NA    ①②③ (3)20 【解析】（1）由题图甲可知，六方晶胞中处于顶点的8个碳原子分为两种，其中4个被6个晶胞所共有，4个被12个晶胞所共有；处于棱上的4个碳原子也分为两种，其中2个被3个晶胞所共有，2个被6个晶胞所共有；处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有；晶胞内还有1个碳原子，所以每个六方晶胞中含有的碳原子数为； （2）①由题图乙可知，石墨烯中6个碳原子组成1个环，每个碳原子被3个环共有，相当于2个碳原子组成1个环，1mol碳原子组成的环的个数为0.5NA。根据碳原子成键特点可知，每个碳原子与周围三个碳原子形成3个单键，a正确； ②石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面，b正确； ③从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力，c正确； 故选：①②③； （3）设C60中六边形、五边形的个数分别为x、y。则有：、，解得x=20，y=12； 一、分子晶体的结构与性质 1．分子晶体的结构特点 （1）粒子间作用力： 分子晶体 构成微粒 分子 粒子间的相互作用力 范德华力(某些含氢键) 硬度 较小 熔、沸点 较低 溶解性 相似相溶 导电、导热性 一般不导电，溶于水后有的导电 物质类别及举例 大多数非金属单质、气态氢化物、酸、非金属氧化物(SiO2除外)、绝大多数有机物(有机盐除外) （2）堆积方式： 项目 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有分子间作用力，无氢键 有分子间氢键，它具有方向性 空间特点 每个分子周围一般有12个紧邻的分子 空间利用率不高，留有相当大的空隙 举例 C60、干冰、I2、O2 HF、NH3、冰 ①密堆积指的是微粒间的作用力使粒子间尽可能地相互接近，使它们占有较小空间。 ②若分子间只有范德华力，则分子晶体采取分子密堆积，每个分子周围有12个紧邻的分子。在分子晶体中，原子先以共价键形成分子，分子再以分子间作用力形成晶体。由于分子间作用力没有方向性和饱和性，分子间尽可能采取密堆积的排列方式。如：干冰、O2、I2、C60等分子 ③若分子间靠氢键形成的晶体，则不采取密堆积结构，每个分子周围紧邻的分子数要小于12个。因为氢键有方向性和饱和性，一个分子周围其他分子的位置和数目是一定的。如：冰晶体、苯甲酸晶体。 （3）两种典型分子晶体结构模型： 干冰的晶体结构 干冰晶体中，每个CO2分子周围等距且紧邻的CO2分子有12个，属于分子密堆积。每个晶胞中含有4个CO2分子。同类晶体还有晶体I2、晶体O2等 冰的晶体结构 冰的结构模型中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接，含1 mol H2O的冰中，最多可形成2 mol氢键。晶胞结构与金刚石相似，含有8个H2O 2．分子晶体的性质特点 （1）分子晶体的微粒间以分子间作用力或氢键相结合，因此，分子晶体具有熔沸点低、硬度密度小，较易熔化和挥发等物理性质。 （2）影响分子间作用力的大小的因素有分子的极性和相对分子质量的大小。一般而言，分子的极性越大、相对分子质量越大，分子间作用力越强。 （3）分子晶体的熔沸点的高低与分子的结构有关：在同样不存在氢键时，组成与结构相似的分子晶体，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，分子晶体的熔沸点增大；对于分子中存在氢键的分子晶体，其熔沸点一般比没有氢键的分子晶体的熔沸点高，存在分子间氢键的分子晶体的熔沸点比存在分子内氢键的分子晶体的熔沸点高。 （4）分子晶体的溶解性与溶剂和溶质的极性有关：一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂——这就是相似相溶原理。如：HCl、NH3等分子晶体易溶于水，而溴和碘等分子则易溶于汽油和四氯化碳等非极性溶剂。 （5）分子间作用力不具有方向性和饱和性，而氢键具有方向性和饱和性。所以，不存在氢键的分子晶体可以以紧密堆砌的方式排列，而存在氢键的分子晶体则必须在一定的方向上堆砌排列。由于水中存在氢键，所以水在凝结成冰时，体积增大，密度减小。 实践应用 1．冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点及面心，实心球所示原子位于立方体内)类似。有关冰晶胞的说法合理的是 A．水汽化和水分解两个变化过程中都破坏了共价键 B．晶体冰与金刚石晶体硬度相差不大 C．冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是一种σ键 D．氢键的存在导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排列方式类似 【答案】D 【解析】A．水汽化克服分子间作用力，水分解克服氢氧共价键，A不合理；B．晶体冰是分子晶体，硬度受分子间作用力决定，硬度较小，金刚石晶体是共价晶体，硬度受共价键决定，很大，B不合理；C．冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，氢键不是化学键，不是一种σ键，C不合理；D．冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，一个冰分子可形成四个氢键，构成正四面体，与金刚石晶胞微粒的排列方式类似，D合理；故选D。 2．如图为干冰的晶体结构示意图。 （1）通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有___________个，将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，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___________的项点。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”)。 （3）现有甲、乙、丙(如图)三种晶体的晶胞(甲中x处于晶胞的中心，乙中a处于晶胞的中心)，可推知：甲晶胞中x与y的个数比是___________，乙晶胞中a与b的个数比是___________，丙晶胞中有___________个c离子，有___________个d离子。 【答案】（1）12     （2）氢键     范德华力     方向     4     四面体     较低     小 （3） 4：3     1：1     4     4 【解析】（1）二氧化碳晶体是二氧化碳分子通过分子间作用力结合而成属于分子晶体，干冰是分子晶体，CO2分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的CO2分子为例，与它距离最近的CO2分子分布在与该顶点相连的12个面的面心上；根据CO2晶胞边长为apm，紧邻的两个CO2分子的距离为面对角线的一半，为。 （2） 由于O的电负性较强，水形成冰晶体是通过氢键作用的，水分子间还有范德华力，氢键和共价键一样都具有方向性和饱和性，每个水分子可与周围4个水分子以氢键结合，这些水分子位于四面体的顶点，采取非紧密堆积的方式，空间利用率小，密度小。 （3）根据题中各晶胞结构图结合均摊法可知，甲图中每个晶胞中含有的x原子数为1，y原子数为6×=，所以x：y=4：3；乙图中每个晶胞中含有的a原子数为1，b原子数为8×=1，所以a：b=1：1，丙图中每个晶胞中含有的c离子数为1+12×=4，d离子数为8×+6×=4。 二、分子晶体的判断及晶体有关计算 1．分子晶体的判断方法 （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；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力。 （2）依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低温度。 （3）依据晶体的导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl；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；分子晶体硬度小且较脆。 （5）依据物质的分类判断： ①所有非金属氢化物、部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。 ②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。 2．晶体密度及微粒间距离的计算 晶体密度的计算公式推导过程 若1个晶胞中含有x个微粒，则晶胞的物质的量为：n＝＝mol 晶胞的质量为：m＝n·M＝g，则密度为：ρ＝ 右图为CsCl晶体的晶胞 假设相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，NA为阿伏加德罗常数，CsCl的摩尔质量用M g·mol－1表示，则CsCl晶体的密度为ρ＝g·cm－3 实践应用 1．邻、间、对三种硝基苯酚的结构简式和熔点信息见表。下列说法错误的是( ) 化合物 邻硝基苯酚 间硝基苯酚 对硝基苯酚 结构简式 熔点(℃) 45 96 114 A．电负性大小顺序为O>N>C B．三种化合物都是分子晶体 C．对硝基苯酚形成分子间氢键，其熔、沸点较高 D．三种硝基苯酚的化学性质完全相同 【答案】D 【解析】A项，同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则O、N、C的电负性大小顺序为：O>N>C，A项正确；B项，三种化合物的熔点较低，故三种化合物都是分子晶体，B项正确；C项，三者相对分子质量相同而熔点差距大，可推断：对硝基苯酚易形成分子间氢键，使熔沸点升高，C项正确；D项，三种硝基苯酚结构不同，所以化学性质不完全相同，D项错误；故选D。 2．甲烷晶体的晶胞如图所示。下列有关说法中正确的是 A．1个CH4晶胞中含有32 个H原子 B．晶体中2个碳原子间最近距离为a pm C．甲烷晶体中碳原子间以共价键相结合 D．甲烷晶体性质稳定，高温条件下也不会与氧气发生反应 【答案】B 【解析】A项，如图可知，1个晶胞中含有的CH4分子数目为：8×+6×=4个，故1个CH4晶胞中含有4×4=16个H原子，A错误；B项，由题干晶胞图可知，晶体中2个碳原子间最近距离为面对角线的一半即为a pm，B正确；C项，甲烷晶体中碳原子间不形成共价键，是通过C和H形成共价键后形成CH4分子，然后CH4分子通过分子间作用力形成甲烷晶体，C错误；D项，甲烷晶体性质稳定，高温条件下会与氧气发生燃烧反应，D错误；故选B。 考点一 分子晶体类型的判断 【例1】下列物质属于分子晶体的是 A．熔点是1070℃，易溶于水，水溶液能导电 B．熔点是10.31℃，液态不导电，水溶液能导电 C．能溶于水，熔点812.8℃，沸点是1446℃ D．熔点是97.80℃，质软、导电，密度是0.97g/cm3 【答案】B 【解析】分子间通过分子间作用力（范德华力）结合的晶体叫做分子晶体。例如：所有的非金属氢化物，大多数的非金属氧化物（H2O)，绝大多数的共价化合物，少数盐（如AlCl3）。分子晶体的熔沸点较低，一般有挥发性，在蒸发、沸腾等情况下会破坏分子间作用力,其硬度小，导电性差。A．熔点是1070℃太高，不可能是分子晶体，另外水溶液能导电也可以是离子晶体，故A错误；B．熔点是10.31℃，液态不导电说明是共价键或者没有化学键，但是水溶液能导电说明共价键断裂，由此确定是分子晶体，故B正确；C．能溶于水有可能是分子晶体，但是熔点812.8℃，沸点是1446℃太高，不是分子晶体，故C错误；D．熔点是97.80℃，质软、导电的物质不可能是分子晶体，故D错误。故答案为B 【变式1-1】元素X、Y和Z可结合形成化合物XYZ3；X、Y和Z的原子序数之和为26；Y和Z在同一周期。下列有关推测正确的是 A．XYZ3是一种可溶于水的酸，且X与Y可形成XY的分子晶体 B．XYZ3是一种微溶于水的盐，且X与Z可形成XZ的离子晶体 C．XYZ3是一种易溶于水的盐，且Y与Z可形成YZ的离子晶体 D．XYZ3是一种离子化合物，且Y与Z可形成YZ2的离子晶体 【答案】B 【解析】由题目可知，化学式为XYZ3可能的物质有：NaNO3、MgCO3、HClO3。若XYZ3为一种可溶于水的酸HClO3，则Y和Z不在同一周期，A项错误；若XYZ3为MgCO3，微溶于水，X、Z可形成离子晶体MgO，B项正确；若XYZ3为易溶于水的盐NaNO3，Y、Z形成的YZ(NO)不是离子晶体，C项错误；若XYZ3为离子化合物NaNO3(或MgCO3)，Y、Z形成的YZ2(NO2或CO2)不是离子晶体，D项错误。 【变式1-2】氯化三乙基锡常温下为无色液体，熔点15.5℃，沸点为206℃。氯化三乙基锡的合成路线如图所示，下列说法中错误的是 A．四乙基锡的二氯代物有6 种 B．低温下，氯化三乙基锡为分子晶体 C．Lmol四乙基锡中含有28molσ键 D．氯化三乙基锡中所有原子可以共平面 【答案】D 【解析】A项，把第一个氯原子固定在乙基中的甲基碳原子上，如图 移动另一个氯原子可得到4种二氯代，将第一个氯原子固定在乙基中的次甲基碳原子上，如图 移动另一个氯原子可得到2种二氯代物，四乙基锡的二氯代物的种数一共6种 ，A正确；B项，氯化三乙基锡常温下为无色液体，熔点15.5℃，沸点为206℃，熔沸点较低，故为分子晶体，B正确；C项，四乙基锡中共有4个—CH2CH3，故lmol四乙基锡中含有σ键4×7=28mol，C正确；D项，饱和碳原子具有甲烷结构特点，甲烷为四面体结构，所以该分子中所有原子一定不共平面，D错误；故选D。 考点二 分子晶体的结构与性质 【例2】干冰的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．CO2 分子中含极性共价键，干冰属于共价晶体 B．干冰升华时破坏共价键 C．干冰晶体中每个CO2分子与12个CO2分子紧邻 D．平均每个干冰晶胞中有14个CO2 【答案】C 【解析】A．干冰熔沸点低，属分子晶体，不是共价晶体，A错误；B．干冰升华时破坏范德华力，B错误；C．在干冰晶体中，每个CO2分子周围紧邻的CO2分子有12个；在晶体中截取一个最小的正方体，使正方体的四个顶点都落到CO2分子的中心，则在这个正方形的平面上有4个CO2分子。以右下角CO2分子为研究对象，与其紧邻的为面心上的3个CO2分子，而被选为研究对象的CO2分子被8个立方体所共有，所以是3×8=24 个，又考虑到面心上的被2个这样的立体共有，故24÷2=12个，C正确；D．根据均摊法，平均每个干冰晶胞中CO2分子数为8×1/8+6×1/2=4，共4个，D错误；答案选C。 【变式2-1】磷元素有白磷、红磷等单质，白磷(P4)分子结构及晶胞如下图所示，白磷和红磷转化的热化学方程式为(白磷，s)=(红磷，s)    ；下列说法正确的是 A．P4分子中的P-P-P键角为109°28＇ B．白磷和红磷互为同位素 C．白磷晶体中1个P4分子周围有8个紧邻的P4分子 D．白磷和红磷在O2中充分燃烧生成等量P2O5(s)，白磷放出的热量更多 【答案】D 【解析】A．白磷分子为正四面体结构，每个顶点1个P原子，P4分子中的P-P-P键角为60°，A错误；B．白磷和红磷互为同素异形体，B错误；C．白磷为面心立方最密堆积，配位数为12，白磷晶体中1个P4分子周围有12个紧邻的P4分子，C错误；D．从题中可知，白磷转化为红磷放热，说明相等质量的白磷能力高于红磷，白磷和红磷在氧气中充分燃烧生成等量的P2O5(s)，白磷放出的能量更多，D正确；故选D。 【变式2-2】“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物，一定条件下，CH4能与H2O形成如图1所示的笼状结构(表面的小球是水分子，内部的大球是CH4分子)。受此启发，科学家设想用结构相似的C60与Si60合成一种类似工艺品“套球”(如图2示)的球型碳硅化合物Si60C60，外层球壳原子与里层球壳原子通过共价键结合。下列说法错误的是 A．Si60C60外层球壳为Si60，内层球壳为C60 B．Si60C60形成的晶体是分子晶体 C．“可燃冰”中分子间存在的作用力是氢键和范德华力 D．“可燃冰”中最小的环中连接的原子总数是15 【答案】D 【解析】A． 硅的原子半径比碳大，所以碳硅化合物Si60C60，外层球壳为Si60，内层球壳为C60，故A正确；B．外面的硅原子与里面的碳原子以共价键结合，说明该物质是由两种元素组成的Si60C60分子，属于分子晶体，故B正确；C．“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物，分子之间存在范德华力，水分子间存在氢键，故C正确；D．“可燃冰”中最小的环为五元环，水分子间存在氢键，相当于一个小球(H2O)含有两个原子，则一个环中含有的原子总数为10，故D错误；故选D。 考点三 粒子间的相互作用与物质性质之间的关系 【例3】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 【答案】B 【解析】氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。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。 【变式3-1】下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是 选项 Ⅰ组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O高于H2S C 分子间作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O强于H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点：HCl低于HF，故A错误；B．由于原子半径：O<S，键长：H−O<H−S，所以键能：H−O>H−S，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O高于H2S，I组命题不能解释Ⅱ组命题，故B错误；C．由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能H−O>H−S，所以稳定性：H2O强于H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，I组命题不能解释Ⅱ组命题，故C错误；D．由于相对分子质量：HI>HCl，所以范德华力：HI>HCl，所以沸点：HI>HCl，故D正确；故选D。 【变式3-2】氨硼烷(NH3·BH3)是一种高性能固体储氢材料在催化剂作用下可发生水解：3NH3·BH3+6H2O=3NH+B3O+9H2↑，已知B3O的结构为，下列说法错误的是 A．该反应过程中B原子的杂化方式均为sp3 B．水解产生的H2既是氧化产物也是还原产物 C．共价键的键能大小与氨硼烷熔沸点的高低无直接关系 D．NH3中不是所有原子都满足8电子稳定结构 【答案】A 【解析】A．反应物中B与氢之间形成共价键，与氮原子间形成配位键，共形成4条共价键，采用sp3杂化，而产物中B仅形成3条共价键，B原子无孤电子对，因此采用sp2杂化，故A错误；B．水解产生的H2既是化合价升高的产物也是化合价降低的产物，既是氧化产物也是还原产物，故B正确；C．氨硼烷是分子，熔沸点的高低由分子间作用力决定，与共价键的键能无关，故C正确；D．NH3中氢原子不满足8电子稳定结构，故D正确；故选A。 考点四 分子晶体的晶胞及有关计算 【例4】NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．18g冰(图甲)中含O－H键数目为2NA B．28g晶体硅(图乙)中含有Si－Si键数目为NA C．干冰(图丙)的晶胞中含有4个CO2分子 D．石墨烯(图丁)是碳原子单层片状新材料，12g石墨烯中含C－C键数目为1.5NA 【答案】B 【解析】A．一个水分子中有2个O－H，则18g冰，即1mol冰中含O－H键数目为2NA，故A项正确；B．28g晶体硅含有1mol硅原子，晶体硅中每个硅原子形成的共价键平均为1/2×4=2，则1mol晶体硅中含有Si－Si键数目为2NA，故B项错误；C．干冰晶胞中，有8个CO2分子位于顶点，6个位于面心，运用均摊法，含有CO2分子的个数为：8×1/8+6×1/2=4，故C项正确；D．石墨烯中，每个碳原子周围有两个碳碳单键和一个碳碳双键，所以每个碳原子实际拥有C—C键为1.5个，则12g石墨烯，即1mol石墨烯中，含C—C键数目为1.5NA，故D项正确；故本题选B。 【变式4-1】配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示，设晶胞边长为apm，NA为阿伏加德罗常数的值，MA2L2的相对分子质量为M，下列说法错误的是 A．该晶体属于分子晶体 B．中心原子的价层电子对数为4 C．该晶体的熔点高于NaCl D．晶胞密度为g·cm-3 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，该晶体由[MA2L2]分子通过分子间作用力结合而成，属于分子晶体，故A正确；B．由分子结构可知，M原子与周围四个原子形成共价键，价层电子对数为4，故B正确；C．该晶体为分子晶体，NaCl为离子晶体，故其熔点低于NaCl，故C错误；D．由晶胞结构可知，分子位于顶点和面心，个数为8×1/8+2×1/2=2，晶胞质量为2M/NA g，a3×10-30cm-3，晶胞密度为2M/NA•a3×10-30g·cm-3，故D正确；故选：C。 【变式4-2】Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃，其结构如图所示)是有机化合物羰基化反应的催化剂，也可用于制备高纯镍(镍的晶胞结构类型与铜的相同，为面心立方晶胞，其体积为a3)。下列说法错误的是 A．图中Ni(CO)4中含有σ键的数目为8 B． Ni(CO)4晶体的类型为分子晶体 C．镍的晶胞中镍原子配位数为8 D．镍的晶胞中镍原子半径为 【答案】C 【解析】A．已知单键为σ键，三键有1个σ键和2个π键，由题干图中Ni(CO)4的结构示意图可知，Ni(CO)4中含有σ键的数目为8，A正确；B．由题干信息可知，Ni(CO)4四羰合镍的沸点43℃，沸点较低，故Ni(CO)4晶体的类型为分子晶体，B正确；C．由题干信息可知，镍的晶胞结构类型与铜的相同，为面心立方晶胞，故镍的晶胞中镍原子配位数为3×8/2=12，C错误；D．由题干信息可知，镍的晶胞结构类型与铜的相同，为面心立方晶胞，其体积为a3，则晶胞的边长为a，则面对角线为镍原子半径的4倍，故镍的晶胞中镍原子半径为a/4，D正确；故答案为：C。 考点五 混合型晶体和过渡型晶体 【例5】如图是石墨晶体的结构及晶胞示意图，有关说法错误的是 A．石墨中存在共价键、金属键以及范德华力，因此属于混合晶体 B．C—C—C的夹角：石墨＜金刚石 C．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同 D．石墨晶体的密度为(单位：g/pm3)ρ= 【答案】B 【解析】A．石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子．这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质；石墨层之间存在分子间作用力，所以石墨中存在共价键、金属键和范德华力，属于混合晶体，故A正确；B．金刚石中碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构，碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′，而石墨中碳原子与周围的碳原子形成3个C﹣C键，碳原子采取sp2杂化，键角为120°，故C﹣C键夹角大小为：石墨烯＞金刚石，故B错误；C．石墨晶体中片层中存在金属键，导电性较强，垂直片层方向的作用力为分子间作用力，导电性较弱，所以石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同，故C正确；D．石墨晶胞中C原子个数＝1+2×+4×+4×+2×+2×＝4，晶胞体积＝(apm)2×sin60°×2×(2bpm)＝a2bpm3，石墨晶体密度＝＝g/pm3，故D正确；故选B。 【变式5-1】锡烯的结构与石墨烯结构相似，其俯视图、侧视图如图所示。已知锡烯的导电性只存在于材料的边缘或表面，随着锡烯层数的增加，显示出超导性。下列说法正确的是 a 俯视图 b 俯视图 A．SnO2+2CSn+2CO↑，说明金属性Sn＞C B．锡烯中的Sn与石墨烯中的C的杂化方式相同 C．锡烯层内存在金属键，层间不存在金属键 D．Sn最外层电子逐级电离能存在关系：I5/I4≫ I4/I3 【答案】D 【解析】A．在该反应中Sn从+4价变为0价，体现的是非金属性，A错误；B．石墨烯相当于石墨中的一层，其中碳的杂化方式为sp2，由图b侧视图可以看到，在锡烯结构中两层原子形成一种翘曲的结构，不是平面结构，在锡烯结构中Sn是sp3杂化，B错误；C．金属键是自由电子和金属阳离子之间的作用力，在锡烯中不存在金属键，C错误；D．Sn是第IVA族元素，失去4个电子后达到稳定结构，故其第5电离能远大于第4电离能，即I5/I4≫ I4/I3，D正确；故选D。 【变式5-2】石墨烯是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料(如图甲)，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(如图乙)。 下列说法错误的是 A．图甲中，全为非极性共价键，图乙中，既有非极性共价键，也有极性共价键 B．图乙中，1号C的杂化方式是sp2 C．图甲中，1 mol石墨烯中含有1.5 mol的碳碳单键 D．将50 nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水，在相同条件下所得到的分散系后者更为稳定 【答案】B 【解析】A项，由图示可知，图甲中，全为C－C非极性共价键，图乙中，既有C－C非极性共价键，又有C－O、C＝O、H－O极性共价键，正确；B项，图乙中，1号C形成3个C－C及1个C－O键，C原子为sp3杂化，错误；C项，石墨烯中每个碳原子形成3个共价键，每个共价键为2个碳原子共有，l mol石墨烯中含有1.5 mol的碳碳单键，正确；D项，氧化石墨烯粒子可与水分子形成氢键，而石墨烯不能，形成氢键使稳定性增强，正确。 基础达标 1. 下列关于晶体的说法错误的是 A．利用X−射线衍射实验可以测定物质中原子的空间排布 B．共价键的键能越大，共价晶体熔沸点越高 C．干冰晶体中，1个CO2分子周围有12个CO2紧邻 D．离子晶体中只有离子键没有共价键，分子晶体中只有分子间作用力没有共价键 【答案】D 【解析】A．晶体中原子呈周期性有序排列，具有自范性，非晶体中原子排列相对无序，无自范性，可以用X−射线衍射实验可以测定物质中原子的空间排布，故A正确；B．共价键的键能越大，共价晶体熔沸点越高，故B正确；C．干冰晶体是分子密堆积，二氧化碳在顶点和面心，1个CO2分子周围有12个CO2紧邻，故C正确；D．离子晶体中一定有离子键，可能有共价键，如氯化铵，而分子晶体中在分子内部可以存在共价键，故D错误。综上所述，答案为D。 2．下列物质所属晶体类型分类正确的是 选项 A B C D 分子晶体 冰 干冰 白磷 固态硫酸铵 共价晶体 Si 金刚石 碳化硅 石英 离子晶体 食盐 明矾 氯化铝 芒硝 金属晶体 不锈钢 铜 银 金 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．固态硫酸铵是离子晶体，其他三种均为分子晶体，故A不选；B．Si、金刚石、碳化硅、石英均是共价晶体，故B选；C．氯化铝是分子晶体，食盐是混合物，不属于晶体，其他两种均是离子晶体，故C不选；D．不锈钢属于铁碳合金，属于混合物，不属于金属晶体，其他三种均是金属晶体，故D不选；故选B。 3．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晶体硼和HCl　 ③CO2和SO2　 ④晶体硅和金刚石　 ⑤晶体氖和晶体氮　 ⑥硫黄和碘 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 【答案】C 【解析】属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成的，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。 4．硅与碳同主族，是构成地壳的主要元素之一，下列说法不正确的是 A．单质硅和金刚石中的键能：Si—Si<C—C B．CO2晶体是分子晶体，可推测SiO2晶体也是分子晶体 C．SiO2中Si原子的杂化方式为sp3 D．碳化硅硬度很大，属于共价晶体 【答案】B 【解析】A．共价键的键长越短，键能越大，因此单质硅和金刚石中的键能：，故A正确；B．CO2晶体是分子晶体，但是二者结构不同SiO2晶体是原子晶体，，故B错误；C．SiO2中每个硅原子与周围四个氧原子形成空间网状正四面体结构，Si价层电子对数为4，因此Si原子的杂化方式为sp3，故C正确；D．碳化硅与金刚石、晶体硅结构类似，因此硬度很大，属于共价晶体，故D正确；综上所述，答案为B。 5．下列关于晶体性质描述正确的是 A．SiO2、NaCl、干冰的熔沸点依次减小 B．自然界中的玻璃、炭黑、蜡状的白磷()等属于非晶体 C．CO2、H2O、C60等分子晶体一个分子周围有12个紧邻的分子，该特征称为分子密堆积 D．冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子，因为水分子之间存在氢键，氢键具有饱和性 【答案】A 【解析】A．SiO2、NaCl、干冰分别为共价晶体、离子晶体、分子晶体，其熔沸点依次减小，A正确；B．白磷(P4)属于分子晶体，B错误；C．分子晶体的结构特征不都是分子密堆积，如冰晶体中存在氢键，不是分子密堆积，微粒间作用力只有范德华力的分子晶体结构特征才是密堆积，C错误；D．冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子，因为水分子之间存在氢键，氢键具有方向性和饱和性，D错误； 故选A。 6．冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是 A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 【答案】A 【解析】A．硫化氢分子间不存在氢键，冰中水分子间存在氢键，因此两者结构不相似，故A说法错误；B．在冰晶体中，每个水分子与四个水分子通过氢键相结合，故B说法正确；C．氢键键长可以表示为通过氢键相连的两个氧原子的核间距，z方向上距离最近的两个O原子所在的水分子通过氢键相连，故C说法正确；D．在冰的晶体中，由于氢键有方向性和饱和性，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小，故D说法正确；答案为A。 7．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是 A．甲烷晶胞中的球只代表1个C 原子 B．晶体中1个分子周围有12个紧邻的分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个晶胞中含有6个分子 【答案】B 【解】A．题图所示的甲烷晶胞中的球代表的是1个甲烷分子，并不是1个C原子，A错误；B．由甲烷的晶胞结构图分析可知，与位于晶胞顶点的甲烷分子距离最近且相等的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面心上，因此被2个晶胞所共用，顶点上的甲烷分子为8个晶胞共用，故晶体中与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为，B正确；C．甲烷晶体是分子晶体，熔化时需克服范德华力，C错误；D．甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的数目为，D错误；故选：B。 8．碘的晶胞结构示意图如图，下列说法正确的是 A．碘晶体熔化时需克服共价键 B．1个碘晶胞中含有4个碘分子 C．晶体中碘分子的排列有3种不同取向 D．碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2有6个 【答案】B 【解析】A． 碘晶体为分子晶体，熔化时需克服分子间作用力，故A错误；B． 1个碘晶胞中8个碘分子位于顶点，6个位于面心，则含有8×1/8+6×1/2=4个碘分子，故B正确；C．由图可知， 晶体中碘分子的排列有2种不同取向，故C错误；D． 碘晶体中每个I2周围等距且紧邻的I2位于面心，有12个，故D错误；故选B。 9．碳元素组成的晶体种类繁多，三种常见的单质结构如图所示。下列说法错误的是 A．金刚石中碳原子的配位数为 B．石墨质软是因为层与层之间是范德华力 C．C60晶体属于分子晶体 D．三者互为同分异构体 【答案】D 【解析】A．由金刚石的结构可知，每个碳原子周围与4个碳原子相连，因此其配位数为4，A正确；B．石墨质软的原因是因为石墨内部的碳原子呈层状排列，层与层之间的作用力为范德华力，B正确；C．C60晶体属于分子晶体，C正确；D．金刚石、石墨、C60互为同素异形体，D错误。答案为：D。 10．北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是 A．冰、干冰晶体类型不同 B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小 C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D．1个干冰晶胞的质量约为 【答案】A 【解析】A项，冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；B项，在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以氢键的存在使四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个紧邻水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；C项，氟利昂排放到大气中会破坏O3层，干冰不能破坏O3层，氟利昂的温室效应是二氧化碳的3400~15000倍，故用干冰制冷比用氟利昂制冷环保，C项正确；D项，由干冰的晶胞可知，1个晶胞中含CO2的个数为=4，则1个干冰晶胞的质量约为=，D项正确；故选A。 11．物质的微观结构决定了物质的性质，进而影响用途、制法等，下列推测不合理的是 选项 事实 推测 A Na、Mg通常用电解法冶炼 Al也可用电解法冶炼 B SiCl4和SiF4均为正四面体结构的分子晶体 两者的沸点：SiCl4>SiF4 C 甲酸的酸性强于乙酸 对硝基苯酚的酸性强于苯酚 D 金刚石属于共价晶体，碳碳键键能大 金刚石熔点高、硬度大、抗外物击打 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．Na、Mg通常用电解法冶炼，Al用熔融电解Al2O3冶炼，A正确；B．SiCl4和SiF4的分子均为正四面体结构，SiCl4比SiF4相对分子质量更大，分子间作用力更大，沸点更高，B正确；C．乙酸中由于甲基的推电子效应，导致酸性弱于甲酸，对硝基苯酚中由于硝基的吸电子效应，导致的酸性强于苯酚，C正确；D．金刚石属于共价晶体，碳碳键键能大，金刚石熔点高、硬度大，但抗外物击打属于延展性，金刚石不抗外物击打，D错误； 答案选D。 12．如图为几种晶体或晶胞的结构示意图。 请回答下列问题： （1）金刚石属于___________晶体，其中每个碳原子与___________个碳原子距离最近且相等； （2）碘晶体属于___________晶体，每个碘晶胞中实际占有___________个碘分子。 （3）冰、金刚石、MgO、碘单质四种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。 （4）假设碘晶胞中立方体的边长为acm，阿伏加德罗常数的值为，则碘晶体的密度为___________。 【答案】（1）共价晶体     4 （2）分子晶体     4 （3）金刚石＞MgO＞碘单质＞冰 （4） 【解析】（1）金刚石晶体中原子间以共价键结合形成空间网状结构，则金刚石晶体属于共价晶体，其中每个碳原子与4个碳原子距离最近且相等； （2）碘晶体熔沸点低，属于分子晶体，每个碘晶胞中实际占有的碘分子个数是8×1/8+6×1/2＝4； （3）熔点的一般规律：共价晶体＞离子晶体＞分子晶体，冰和碘属于分子晶体，熔点：碘＞冰，MgO属于离子晶体，金刚石是共价晶体，则冰、金刚石、MgO、碘单质四种晶体的熔点由高到低的顺序为：金刚石＞MgO＞碘单质＞冰； （4）碘晶胞中实际占有的碘分子个数是8×1/8+6×1/2＝4，碘晶胞中立方体的边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为。 综合应用 13．下列说法正确的是 ①日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 ②s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动 ③第一电离能介于B和N之间的第二周期元素有2种 ④可以用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨 ⑤缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块，这是因为晶体具有自范性 ⑥CsCl属于离子晶体，晶体中存在正负离子，故CsCl晶体可以导电 A．③④⑤ B．②③④⑤⑥ C．①③④ D．④⑤ 【答案】D 【解析】日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，①错误；s能级电子绕核运动，其电子云轮廓图为球形，而p电子的电子云轮廓图是哑铃形，电子云只说明电子在某个区域出现的概率，②错误；第一电离能介于B和N之间的元素有3种，分别为Be、C、O，③错误；金刚石和石墨是两种不同的晶体类型，因此可用X射线衍射仪鉴别，④正确；晶体的自范性能使结构有缺损的晶体结构在适当的环境中恢复晶体完整，⑤正确；CsCl属于离子晶体，晶体中存在正负离子，即熔融CsCl晶体或者CsCl水溶液可以导电，⑥错误；综上④⑤正确，故选D。 14．下列说法不正确的是 A．Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体 B．Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近 C．Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理 D．分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型 【答案】C 【解析】A项，Na2O中离子键的百分数为62%，说明还存在共价键，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体，故A正确；B项，离子键与共价键的区别在于形成化学键的两元素电负性差值，差值大为离子键，差值小为共价键，Na2O通常当作离子晶体来处理，因为Na2O是偏向离子晶体的过渡晶体，在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，故B正确；C项，Al 2O3、SiO2均是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理，故C错误；D项，根据微粒间存在的作用力分析，分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体都有过渡型，故D正确；故选C。 15．下列说法不正确的是 A．0.5molSO2和SO3的混合物中，硫的价层电子对数为1.5NA B．12g金刚石中含有碳碳键的数目为2NA C．0.1mol/L(NH4)2SO4溶液中所含数目小于0.1NA D．标准状况下，11.2L甲烷和乙烯的混合气体中所含氢原子数目为2NA 【答案】C 【解析】A．二氧化硫和三氧化硫中硫原子价层电子对数都是3，0.5molSO2和SO3的混合物中，硫的价层电子对数为1.5NA，故A正确；B．12g金刚石物质的量为1mol，1个碳原子含有2个碳碳键，故1mol金刚石含有碳碳键的数目为2NA，故B正确；C．溶液体积未知，无法计算铵根离子个数，故C错误；D．标准状况下，11.2L甲烷和乙烯的混合气体中所含氢原子数目为，故D正确；选C。 16．观察下列模型，判断下列说法错误的是 金刚石 碳化硅 二氧化硅 石墨烯 C60 A．物质的量相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1∶1 B．SiO2晶体中Si和Si-O键个数比为1∶4 C．石墨烯中碳原子和六元环个数比为2∶1 D．C60晶体堆积属于分子密堆积 【答案】A 【解析】A．假设金刚石和碳化硅的物质的量均为1mol，金刚石中每个碳原子连接四根共价键，但每根共价键被两个环共用，因此每个碳原子实际连接根4×1/2=2共价键，可知1mol金刚石中含有2molC-C键；1molSiC中有1mol碳原子和1mol硅原子，每个原子通过共价键连接到其他原子，形成Si-C键。由于每个共价键是两个原子共有的，因此每个原子独占的键数是总键数的一半，即2mol，由于碳原子和硅原子的数量相等，因此总共有4molSi-C键；可知物质的量相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1∶2，故A错误；B．SiO2晶体中1个硅原子形成4个共价键，Si和Si-O键个数比为1∶4，故B正确；C．石墨烯中1个六元环平均含有6×1/3=2个碳，则碳原子和六元环个数比为2∶1，故C正确；D．C60晶体为分子晶体，其堆积属于分子密堆积，故D正确；故答案选A。 17．用铜的氧化物做催化剂，实现CO2选择性还原，用于回收和利用工业排放的低浓度二氧化碳是实现“碳达峰“碳中和”战略的重要途径，CO2的晶胞、铜的氧化物的晶胞如图。下列说法正确的是 A．干冰晶体熔化时需要克服范德华力和共价键 B．每个干冰晶胞中含有8个CO2分子 C．铜的氧化物晶胞中距离氧离子最近且等距离的氧离子为6个 D．由铜的氧化物的晶胞可知其化学式为Cu2O 【答案】D 【解析】A．干冰晶体属于分子晶体，干冰晶体熔化时需要克服范德华力，不需要克服共价键，A项错误；B．根据“均摊法”，每个干冰晶胞中含有8×1/8+6×1/2=4个CO2分子，B项错误；C．由铜的氧化物晶胞可知，氧离子位于晶胞的顶点和体心，距离氧离子最近且等距离的氧离子为8个，C项错误；D．根据“均摊法”，铜的氧化物晶胞中含O：8×1/8+1=2个，含Cu：4个，则其化学式为Cu2O，D项正确；答案选D。 拓展培优 18．NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是 A．标准状况下，22.4LCHCl3的分子数为NA B．含水分子1mol的冰晶体中氢键的数目为4NA C．标准状况下，11.2LCl2溶于水，溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA D．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，当放出热量时，生成NH3的数目为2NA 【答案】D 【解析】A．标准状况下CHCl3是液态，故无法计算22.4LCHCl3的分子数，A错误；B．冰晶体中每个水分子与周围4个水分子形成4个氢键，而每个氢键为2个水分子共用，故含水分子1mol的冰晶体中氢键的数目为4×NA=2NA，B错误；C．Cl2与H2O反应是一个可逆反应，即氯水中的含氯微粒有：Cl2、Cl-、ClO-和HClO，故标准状况下，溶于水，溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和小于NA，C错误； D．根据热化学方程式的含义可知，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，当放出92.4kJ热量时，生成NH3的数目为2NA，D正确；故答案为：D。 19．化学材料在人类社会发展中起着重要作用。下列关于几种含碳材料的说法不正确的是 A．①属于共价晶体 B．②中碳原子是杂化 C．③碳纳米管属于胶体 D．④C60间的作用力是范德华力 【答案】C 【解析】A．金刚石中碳原子间均以共价键相结合，属于共价晶体，A正确；B．石墨中的碳原子形成平面结构，采取sp2杂化，每个sp2杂化轨道含s轨道与p轨道，B正确；C．碳纳米管属于单质，不属于胶体分散系，C错误；D．C60之间的相互作用力是范德华力，属于分子晶体，D正确；答案选C。 20．有关晶体的结构如图所示，下列说法正确的是 A．在NaCl晶体中，距Cl-最近的Na+形成正八面体 B．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数相同 C．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键个数比为1:4 D．石墨是分子晶体，层间是范德华力，层内每个碳原子与其他3个碳原子形成共价键 【答案】A 【解析】A．由图可知，1个NaCl晶胞中Cl-与最近的6个Na+形成正八面体，故A正确；B．CsCl中Cs的配位数为8，NaCl中Na的配位数为6，故B错误；C．在金刚石晶体中，每个碳原子形成4个碳碳键，每个碳碳键属于2个碳原子共有，则平均每个碳原子形成2个碳碳键，即碳原子与碳碳键个数的比为1∶2，故C错误；D．石墨晶体为层状结构，为混合晶体，层内每个碳原子用sp2杂化轨道与邻近的3个碳原子以共价键相结合，形成无限的六边形网状结构，层与层之间以范德华力结合形成层状结构，故D错误；故选：A。 21．古人以“丹青”指绘画，丹(中国红的代表色)便是朱砂(HgS)，其立方晶β系型晶胞结构与立方ZnS相似，如下图所示，相邻两个Hg的最短距离为anm，A原子的分数坐标为，阿伏加德罗常数的值为，下列说法不正确的是 A．该晶胞在yz面上的投影图为 B．晶胞中B原子的分数坐标： C．该体的密度是 D．Hg填充在S围成的四面体空隙中，填充率为50% 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，S原子位于顶点和面心，Hg原子位于晶胞内部，则该晶胞在yz面上的投影图为，A正确；B．由A原子的分数坐标为(0,0,0)，结合投影图知，晶胞中B原子分数坐标为，B正确；C．相邻两个Hg的最短距离为面对角线的一半，则晶胞的边长为anm，由晶胞图可知，含Hg原子4个，S原子位于8个顶角和6个面心，共含S原子数=6×+8×=4，故该晶体的密度是ρ=，C不正确；D．由晶胞结构可知，S原子位于顶点和面心，共形成8个四面体空隙，其中Hg填充在其中4个四面体空隙中，填充率为50%，D正确；故选C。 22．Se与S同主族，硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下： （1）基态Se原子核外电子有 种空间运动状态不同的电子。 （2）H2Se的沸点高于H2S，其原因是 。 （3）关于I~Ⅳ四种物质，下列说法正确的为 。 a．I中有三种不同化学环境的H原子 b．Ⅱ中所有碳原子可能共平面 c．Ⅲ含有的元素中，O的第一电离能最大 d．Ⅳ中具有孤对电子的原子有O、S （4）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示： ①该超导材料的最简化学式为 。 ②Fe原子的配位数为 。 ③该晶胞参数、。阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。 【答案】（1）18 （2）均为分子晶体，H2Se的相对分子质量大于H2S，分子间作用力大，沸点高 （3）ab （4）KFe2Se2 4 【解析】（1）基态硒原子价电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，基态Se原子核外电子有18种空间运动状态不同的电子，故答案为：18； （2）H2Se的沸点高于H2S，其原因是两者都是分子晶体，H2Se的相对分子质量大于H2S，分子间作用力大，沸点高，故答案为：均为分子晶体，H2Se的相对分子质量大于H2S，分子间作用力大，沸点高； （3）a．I中分子为对称结构，分子中有三种不同化学环境的H原子，故a项正确；b．Ⅱ中苯环及与苯环相连的碳原子共平面，碳碳双键和与双键直接相连的原子共平面，碳碳三键和与三键直接相连的原子共直线，结合单键可以旋转，所有碳原子可能共平面，故b项正确；c．Ⅲ含有的元素中，第一电离能同周期从左到右呈增大趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻同周期元素，同主族从上到下，第一电离能依次减小，N原子的2p能级为半充满结构，第一电离能大于相邻同周期元素，则N的第一电离能最大，故c项错误；d．根据题中Ⅳ的结构知，其中O、Se都有孤对电子，碳、氢、硫都没有孤对电子，故d项错误； 故答案为：ab； （4）①由晶胞的平面投影图可知，钾原子位于晶胞顶点和体心，个数为8×1/8+1=2，铁原子位于面心，个数为8×1/2=4，硒原子位于棱上和体心，个数为8×1/4+2=4，所以超导材料最简化学式为：KFe2Se2，故答案为：KFe2Se2；②位于面心上的铁原子与其最近且等距的硒原子共4个(两个棱上，两个晶胞体内)，所以Fe的配位数是4，故答案为：4；③根据密度计算公式，代入题目所给数据，可得晶体密度计算式：，故答案为：。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $