第3章 微专题6 分子晶体、共价晶体的比较与应用（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版 单选）

本讲义聚焦共价晶体与分子晶体的比较及判断这一核心知识点，先通过表格系统对比两者的概念、组成微粒、微粒间作用力等基础性质，再阐述依据微粒与作用力、熔沸点等的判断方法，最后结合金刚石、干冰等实例及练习题巩固，构建从理论到应用的学习支架。 资料以表格对比强化“物质结构决定性质”的化学观念，通过晶胞结构分析（如金刚石、C60）培养空间想象与证据推理的科学思维，练习题涵盖实例判断与晶胞计算，课中辅助教师系统授课，课后帮助学生回顾知识、查漏补缺，提升对晶体类型的理解与应用能力。

[对应学生用书P78] 1．共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 只含分子的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 一般不溶于各种溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分水溶液导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 结构特点 其最小的碳原子环中有6个碳原子，碳碳键夹角为109°28′ CO2晶体中存在CO2分子 2．判断共价晶体和分子晶体的方法 (1)依据构成晶体的微粒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大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、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。 1．下列说法正确的是(　　) A．干冰升华时破坏了共价键 B．共价晶体中，共价键越强，熔点越高 C．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔、沸点一定越高 D．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定 解析　干冰升华为物理变化，只破坏分子间作用力，故A错误；共价晶体中，共价键决定熔点，则共价键越强，熔点越高，故B正确；分子晶体中，分子间作用力越大，分子晶体的熔、沸点一定越高，共价键键能越大，该物质越稳定，故C、D错误。 答案　B 2．根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断，下列有关说法错误的是(　　) 物质 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 190 －70 2 300 沸点/℃ 182.7 57.6 2 500 注：AlCl3熔点在2.02×105 Pa条件下测定。 A．SiCl4是分子晶体 B．单质B是共价晶体 C．AlCl3加热能升华 D．单质B和AlCl3晶体类型相同 解析　由表中数据可知，四氯化硅是熔、沸点较低的分子晶体，故A正确；单质B是熔、沸点很高的共价晶体，故B正确；氯化铝的沸点比熔点低，所以氯化铝加热能发生升华，故C正确；单质B是熔、沸点很高的共价晶体，氯化铝是熔、沸点较低的分子晶体，两者晶体类型不同，故D错误。 答案　D 3．最近我国科学家预测并据此合成了新型碳材料：T-碳。可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的一个正四面体结构单元替代(如图所示，所有小球都代表碳原子)。下列说法正确的是(　　) A．T-碳晶胞中含16个碳原子 B．T-碳与石墨、金刚石互为同分异构体 C．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键不同 D．T-碳晶体与金刚石晶体类似，熔点高硬度大 解析　金刚石晶胞中C原子个数＝4＋8×＋6×＝8，T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，每个T-碳晶胞中含C原子个数为：8×4＝32，A错误；T-碳与石墨、金刚石是由碳元素形成的性质不同的两种单质，故互为同素异形体，而不是同分异构体，B错误；T-碳晶体和金刚石晶体中均只含有C—C键，即含有的化学键相同，C错误；T-碳是碳的一种新型三维立体晶体结构，由C原子通过共价键构成的，与金刚石晶体类似，同属于共价晶体，熔点高硬度大，D正确。 答案　D 4．(2024·四川乐山高二开学考试)富勒烯(C60)具有许多优异性能，如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等。C60的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是(　　) A．晶胞中C60分子沿体对角线紧密排列 B．晶体中每个C60分子等距且最近的C60分子有12个 C．该晶体熔沸点高、硬度大 D．每个C60晶胞中含有14个C60分子 解析　晶胞面心立方最密堆积，晶胞中C60分子沿面对角线紧密排列，配位数为12，A错误，B正确； 该晶体为分子晶体，熔沸点低，硬度小，C错误；每个C60晶胞中含有8×＋6×＝4个C60分子，D错误。 答案　B 5．下列关于共价晶体和分子晶体的说法不正确的是(　　) A．共价晶体硬度通常比分子晶体大 B．共价晶体的熔、沸点较高 C．分子晶体中有的水溶液能导电 D．金刚石、水晶和干冰都属于共价晶体 解析　由于共价晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故共价晶体比分子晶体的熔、沸点高，硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如H2SO4、HCl。D选项中的干冰(CO2)是分子晶体，D错。 答案　D 6．碳有金刚石(晶体模型如图a)、C60(分子结构如图b，每个分子内有32个面，均为正五边形或正六边形)等单质，碳能形成甲醛、γ-氮化碳(分子结构如图c，分子内N和C均达到8e－稳定结构)等化合物，下列说法错误的是(　　) A．金刚石结构中最小环是六元环，平均每个六元环有0.5个C，1条C—C B．γ-氮化碳的分子式为C6N8 C．甲醛中C为sp2杂化 D．C60分子中有16个五元环和16个六元环 解析　在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为6个环共有，则每个C原子连接4×3＝12个六元环，平均每个六元环有0.5个C，6×＝1条C—C，故A正确；由γ-氮化碳的分子结构可知，γ-氮化碳的分子式为C6N8，故B正确；甲醛中存在碳氧双键，C为sp2杂化，故C正确；C60的结构是由20个六元环和12个五元环构成的，其中每个六元环都与两个相邻的五元环相连，故D错误。 答案　D 7．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中最小的重复单元，其中每个原子最外层均满足8电子稳定结构。下列有关说法正确的是(　　) A．磷化硼的化学式为BP，其晶体属于分子晶体 B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C．磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键 D．磷化硼晶体在熔化时需克服范德华力 解析　由磷化硼的晶胞结构可知，P位于顶角和面心，数目为×8＋6×＝4，B位于晶胞内，数目为4，故磷化硼的化学式为BP，磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，所以磷化硼晶体属于共价晶体，A错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B错误；由磷化硼晶胞结构可知，磷化硼晶体中每个原子均参与形成4个共价键，C正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D错误。 答案　C 8．(2024·佳木斯高二期末)GaAs作为第二代半导体材料的代表，具有宽禁带、高频、高压、抗辐射、耐高温及发光效率高的特点，被广泛应用于移动通信、无线通信、光纤通信、LED、卫星导航等领域。GaAs晶胞结构如图所示，晶胞边长为a pm，下列说法正确的是(　　) A．基态砷原子价电子排布图为 B．GaAs属于分子晶体 C．As的配位数为8 D．该晶体密度为g/cm3 解析　砷元素的原子序数为33，价电子排布式为4s24p3，价电子排布图为，A错误；由砷化镓耐高温的特点可知，砷化镓是熔、沸点高的共价晶体，B错误；由晶胞结构可知，与砷原子距离最近的镓原子的个数为4，所以砷原子的配位数为4，C错误；由晶胞结构可知，位于体内的砷原子的个数为4，位于顶点和面心的镓原子个数为8×＋6×＝4，设晶体的密度为d g/cm3，由晶胞的质量公式可得：＝10—30a3d，解得d＝，D正确。 答案　D 9．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为____________；在SiC中，每个C原子周围最近的C原子数目为______；若晶胞的边长为a pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则金刚砂的密度表达式为________。 (2)硅的某种单质的晶胞结构如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似。则GaN晶体中，每个Ga原子与______个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为______________。若该硅晶体的密度为ρ g·cm-3，阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体中最近的两个硅原子之间的距离为__________cm(用代数式表示即可)。 解析　(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子周围最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10-10 cm，V＝(a×10-10 cm)3，ρ＝＝ g·cm-3。 (2)根据物质的晶胞结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为正四面体形。在晶体Si的晶胞中含有Si原子的数目是8×＋6×＋4＝8，则1个晶胞的体积为 cm3＝ cm3，晶胞的边长为 cm，在晶胞中两个最近的Si原子之间的距离为晶胞体对角线长的，即× cm。 答案　(1)共价晶体　12　 g·cm-3 (2)4　正四面体形　× 10．Ⅰ.C60、金刚石和石墨的结构模型分别如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)： (1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________(填字母)。 A．同分异构体　　　　　 B．同素异形体 C．同系物 D．同位素 (2)固态时，C60属于________(填“原子”或“分子”)晶体。 (3)①石墨、金刚石、C60中C原子以sp3杂化的是________； ②12 g金刚石中含有________个C—C键。 (4)设晶胞边长为a cm，则金刚石的密度为________ g/cm3。 Ⅱ.已知几种常见化学键的键能如表： 化学键 Si—O H—O O＝O Si—Si Si—C 键能/kJ·mol-1 368 467 498 226 x (5)比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x______(填“＞”“＜”或“＝”) 226 kJ·mol-1。 (6)H2被誉为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。已知1 mol单质硅含有2 mol Si—Si键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O键。 试计算：1 mol Si完全燃烧放出的热量约为______。 解析　(3)①石墨中每个C原子价层电子对数是3，金刚石中每个C原子价层电子对数是4，C60中每个C原子价层电子对数是3，石墨、金刚石、 C60中C原子杂化类型依次是sp2、sp3、sp2。②12 g金刚石中n＝＝＝1 mol，每个碳原子连4条键，每条键被2个碳原子共用，所以每个碳原子完全占有的键是2条，1 mol碳原子完全占有的键是2 mol，即2NA。 (4)金刚石晶胞含碳原子数为8×＋6×＋4＝8，金刚石的密度为ρ＝＝＝。 (5)Si—Si键的键长比Si—C键的键长长，键能小。 (6)由题可知，1 mol Si完全燃烧放出的热量约为368 kJ·mol-1×4 mol－498 kJ·mol-1×1 mol－226 kJ·mol-1×2 mol＝522 kJ。 答案　(1)B　(2)分子　(3)①金刚石　②2NA (4)　(5)>　(6)522 kJ 11．(2025·烟台高二期末)8-羟基喹啉( )被广泛用作Zn2+、Mn2+等金属离子的络合剂和萃取剂，也是重要的医药中间体。回答下列问题： (1)8-羟基喹啉所含元素中第一电离能最大的是________(填元素符号)；已知8-羟基喹啉所有原子均在同一平面上，则O的杂化方式为________，分子中存在的大π键可表示为__________。 (2)8-羟基喹啉的熔点明显低于7-羟基喹啉()、6-羟基喹啉()的熔点的原因是________________________。 (3)8-羟基喹啉与四氯化锗可制备印迹聚合物。基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]________；GeO2不能形成类似CO2分子中的π键，原因是________。 (4)某种含Zn、Mn特殊材料的晶胞结构如图所示，该物质的化学式为________。若该晶体的密度为ρ g·cm-3，则晶体中相邻N之间的最短距离为________nm(列出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。 解析　(1)同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能大小：N>O>C>H；与苯环直接相连的原子共面，单键可以旋转，氧形成2个σ键，2个孤电子对，为sp3杂化；分子中10个原子中的9个碳原子各提供1个电子大π键、氮原子除有1个孤电子对此外还提供1个电子形成大π键，故存在的大π键可表示为Π； (2)8-羟基喹啉中氢氮元素可以形成分子内氢键导致其熔点降低，而7-羟基喹啉、6-羟基喹啉形成的是分子间氢键，熔点升高； (3)Ge为第四周期第ⅣA族元素，基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2；GeO2不能形成类似CO2分子中的π键，原因是Ge原子半径较大，和氧形成σ键以后，p轨道难以通过肩并肩的方式形成π键，而碳原子半径较小，可以形成π键； (4)根据“均摊法”，晶胞中含8×＝1个Zn、6×＝3个Mn、1个N，则化学式为ZnMn3N；若该晶体的密度为ρ g·cm-3，设相邻N之间的最短距离为a nm，此距离即为晶胞边长参数a nm，则晶体密度为×1021g·cm-3＝×1021g·cm-3＝ρ g·cm-3，a＝×107nm。 答案　(1)N　sp3　Π　(2)8-羟基喹啉中形成分子内氢键导致其熔点降低　(3)3d104s24p2　Ge原子半径较大，和氧形成σ键以后，p轨道难以通过肩并肩的方式形成π键 (4)ZnMn3N　×107 学科网（北京）股份有限公司 $