第3章 第2节 第2课时 共价晶体（Word练习）-【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）

[对应知能达标训练P28] [基础训练] 1．(2025·宜昌高二检测)下列事实能说明刚玉(Al2O3)是共价晶体的是(　　) ①Al2O3是两性氧化物　②硬度很大　③它的熔点为2 045 ℃　④自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A．①②　　　　　　　 B．②③ C．①④ D．③④ 解析　Al2O3 是两性氧化物，属于物质的分类，与晶体类型无关，①错误；硬度很大、熔点为2 045 ℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式，与晶体类型无关，④错误，正确的组合是②③。 答案　B 2．下列关于SiO2和CO2的描述不正确的是(　　) A．SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体 B．两者中心原子采取的杂化方式不同 C．SiO2和CO2都是非极性分子 D．SiO2晶体的熔点比CO2晶体高 解析　二氧化硅晶体中每个硅原子周围有4个氧原子，则硅原子的杂化方式为sp3，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp，故B正确；二氧化硅是硅原子和氧原子形成的共价晶体，晶体中不存在分子，故C错误；共价晶体的熔、沸点高于分子晶体，则二氧化硅晶体的熔点高于二氧化碳晶体，故D正确。 答案　C 3．下列各组物质中，熔点由高到低的是(　　) A．H2O、H2S、H2Se B．GeH4、SiH4、CH4 C．CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3 D．晶体硅、碳化硅、金刚石 解析　A项中的H2O分子之间能形成氢键，H2O的熔点比另外两种高；H2S、H2Se中H2Se的相对分子质量更大，分子间作用力大，H2Se的熔点比H2S高，A错误；B项中三种物质是组成和结构相似的分子晶体，GeH4、SiH4、CH4相对分子质量依次减小，分子间作用力依次减小，熔点依次降低，B正确；C项也是组成和结构相似的分子晶体，但相对分子质量依次增大，因此熔点升高，C错误；D项是结构相似的共价晶体，键长Si—Si>Si—C>C—C，键能Si—Si<Si—C<C—C，熔点依次升高，D错误。 答案　B 4．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金刚石和白磷　③CO2和SO2　④晶体硅和金刚石　⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和单质碘 A．①②③　　　　　　 B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤ 解析　属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子，晶体中不存在化学键。 答案　C 5．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是(　　) A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子 B．分子晶体中一定存在共价键 C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 解析　分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体是单原子分子，原子间没有共价键，B错误；HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C错误；SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D错误。 答案　A 6．如图所示是某共价晶体A的空间结构的一个单元，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物质的化学式为(　　) A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 解析　由图可知，每个A原子形成4个键，每个A—A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，每个B原子形成2个A—B，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式是AB2。 答案　C 7．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是(　　) A．X2Y晶体的熔点高于WX4晶体的熔点 B．固态X2Y2是分子晶体 C．ZW是共价晶体，其硬度比Z晶体的大 D．Z、W是同一主族的元素，Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体 解析　氢原子的核外只有一个电子，X为H元素；地壳中含量前两位的元素是氧、硅，故Y和Z分别是O和Si，金刚石是自然界中硬度最大的物质，W为C元素。X2Y晶体是冰，含氢键，熔点高于CH4，A正确；固态X2Y2是H2O2，构成微粒为分子，属于分子晶体，B正确；SiC的结构与金刚石相似，为共价晶体，碳的原子半径小于硅，SiC的硬度比晶体硅的大，C正确；CO2、CO是分子晶体，则Si、C与元素O形成的晶体不一定是共价晶体，D错误。 答案　D 8．氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，最高可稳定到2200 ℃，硬度大，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，氮化铝晶胞结构如图所示。下列有关描述错误的是(　　) A．AlN是共价晶体 B．与每个铝原子距离相等且最近的氮原子共有4个 C．AlN属于离子化合物 D．与每个铝原子距离相等且最近的铝原子共有12个 解析　氮化铝属类金刚石氮化物，所以AlN是共价晶体，A正确；AlN属于共价化合物，C错误；以顶角的铝原子为研究对象，与之距离最近的铝原子位于面心上，每个顶角上的铝原子为8个晶胞共用，每个面上的铝原子为2个晶胞共用，故与每个铝原子距离相等且最近的铝原子共有＝12个，D正确。 答案　C [能力提升] 9．已知SiC的熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化 B．硅单质的熔点低于2 700 ℃ C．距离硅原子最近的硅原子数为4 D．若晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为 g·cm-3 解析　SiC晶体中碳原子周围有4个硅原子，而硅原子周围有4个碳原子，均采用sp3杂化，A正确；共价键的键长越短，键能越大，则熔、沸点越高，C—Si键键长比Si—Si键键长短，硅单质的熔点低于2 700 ℃，B正确；距离硅原子最近且距离相等的硅原子数为12，C错误；若晶胞参数为a pm，则该晶体的密度为＝ g·cm-3，D正确。 答案　C 10．根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关氮化碳的说法不正确的是(　　) A．该晶体中的碳、氮原子核外都满足8电子稳定结构 B．氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价 C．该晶体中，C—N的键长比金刚石中C—C的键长短 D．氮化碳的分子式为C3N4 解析　根据题图可知，每个碳原子形成4个共价键，每个氮原子形成3个共价键，碳原子最外层形成四个共价键后满足8电子稳定结构，氮原子最外层形成3个共价键后，也满足8电子稳定结构，A正确；由于元素的电负性：N>C，所以形成共价键时，共用电子对偏向N原子，偏离C原子，所以氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价，B正确；由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误。 答案　D 11．共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，因其具有高熔、沸点，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。 金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如图甲所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题： (1)金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是________(均用化学式表示)。 (2)在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了________个碳原子，其中的键角是________。 (3)金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有________个C—Si键。 (4)金刚砂的晶胞结构如图乙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为________；若金刚砂的密度为ρ g·cm-3，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为________pm(用代数式表示即可)。 解析　(1)共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是Si<SiC<C。 (2)根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28′。 (3)金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个C—Si键，1个C—Si键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×＝1。 (4)以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12；1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，若金刚砂的密度为ρ g·cm-3，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一，1个晶胞的体积为cm3，因此最近的碳、硅原子之间的距离为××1010pm。 答案　(1)Si<SiC<C　(2)4　109°28′　(3)1 (4)12　××1010 12．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/℃ >3500 1410 2573 沸点/℃ 5100 2355 2823 硬度 10 6.5 9.5 (1)晶体硼属于________晶体，理由是_________________。 (2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B—B的键角为________，该结构单元共含有________个B—B。 解析　(1)从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间。而金刚石和晶体硅均为共价晶体，在元素周期表中B与C相邻，与Si处于对角线位置，则晶体硼属于共价晶体。(2)从题图可得出，每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有，故分摊到每个正三角形的硼原子为个，每个正三角形含有×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20××3＝12，而每个B—B被2个正三角形所共有，故每个结构单元含B—B的个数为20××3＝30。 答案　(1)共价　晶体硼的熔、沸点高，硬度大　(2)12　60°　30 13．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是________(填字母)。 A．砷化镓是分子晶体 B．电负性As>Ga C．第一电离能As>Ga D．砷化镓晶体中含有配位键 (2)Ga的核外电子排布式为____________________________________。 (3)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700 ℃下反应制得，(CH3)3Ga中镓原子的杂化方式为________________，(CH3)3Ga分子是________________(填“极性”或“非极性”)分子。AsH3分子空间结构为__________，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是________________(用氢化物分子式表示)。 (4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子(白色球)个数为__________，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为______________。 解析　(1)由图示可知，砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于共价晶体，A错误；同周期从左到右元素的电负性增大，As和Ga处于同一周期，而处于ⅤA族的As 4p电子处于半满的较稳定结构，B和C均正确；由于Ga原子最外层只有3个电子，而每个Ga原子与4个As原子成键，因此其中一个共价键必为配位键，D正确。(3)Ga的价层电子对数为＝3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化方式为sp2，(CH3)3Ga分子为平面正三角形结构，所以该分子为非极性分子。AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价层电子对数为＝4，孤电子对数为1，所以该分子为三角锥形。由于NH3分子间存在氢键，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3。(4)根据“均摊法”：白球个数为6×＋8×＝4。由与同一镓原子相连的砷原子有4个可知，镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为正四面体形。 答案　(1)A (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 (3)sp2　非极性　三角锥形　NH3>AsH3>PH3 (4)4　正四面体形 学科网（北京）股份有限公司 $