3.2 分子晶体与共价晶体【上好课】高二化学深度学习辅导讲义（人教版选择性必修2）

本讲义聚焦分子晶体与共价晶体的结构与性质，系统梳理分子晶体的分子间作用力、熔沸点等物理性质及典型实例，共价晶体的共价键结合、高熔点等特点，构建从微观结构到宏观性质的认知支架，为晶体类型学习奠定基础。 资料通过表格对比、结构示意图解析及典例变式训练，培养科学思维，强化“结构决定性质”的化学观念。课中辅助教师清晰授课，课后通过分层练习与高考真题，助力学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与共价晶体 要点 1 分子晶体 1．分子晶体 (1)定义：只含分子的晶体称为分子晶体。 (2)微粒间的相互作用力： 在分子晶体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引，分子内原子之间以共价键结合（稀有气体除外）。 2．分子晶体的物理性质 (1)一般熔、沸点较低，硬度较小，易挥发，易升华。 (2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。 (3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于非极性溶剂，极性溶质易溶于极性溶剂。 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有非金属氢化物 H2O、NH3、CH4等 部分非金属单质 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60等 部分非金属氧化物 CO2、P4O6、P4O10、SO2、SO3等 稀有气体 He、Ne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．分子晶体的结构特点 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有范德华力，无氢键 有范德华力和氢键，氢键具有方向性 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 5．两种典型分子晶体的结构 (1)冰的晶体结构 ①水分子之间的主要作用力是氢键，也存在范德华力。 ②氢键有方向性，它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4个相邻水分子相互吸引。 (2)干冰的晶体结构 ①干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键。 ②每个晶胞有4个CO2分子，12个原子。 ③每个CO2分子周围有12个紧邻分子，密度比冰的高。 要点 2 共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 构成微粒：原子，粒子间作用力：共价键。 (2)结构特点 晶体中相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个共价键三维骨架结构。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些单质 金刚石、硼、硅、锗和灰锡等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)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。 4．典型共价晶体的结构 (1)金刚石 ①每个碳原子都采取sp3杂化，与相邻的4个碳原子以共价键相结合，形成正四面体形结构，键角109°28′。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。 ③每个C形成4个C—C，每个C占有2个C—C，即C原子与C—C之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C被6个六元环共用。 ⑥每个金刚石晶体的晶胞中含有8个碳原子。 (2)二氧化硅 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(α-SiO2)。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。 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O。 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个石英晶体的晶胞中含有8个硅原子和16个氧原子。 命题点 1 分子晶体的判断和性质 典例1 下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性 B．在分子晶体中一定存在氢键 C．冰和Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 【答案】C 【解析】分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力中的氢键也有方向性，故A错误；在分子晶体中不一定存在氢键，如甲烷分子间及分子内都不存在氢键，故B错误；冰和Br2均由分子构成，均属于分子晶体，故C正确；稀有气体构成微粒是单原子分子，可形成分子晶体，故D错误。 变式1 下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 【答案】C 【解析】组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故选C。 变式2 下列说法正确的是(　　) A．C60气化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点-23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 【答案】D 【解析】A中C60、I2均为分子晶体，气化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子间可形成氢键，其熔点比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水破坏的是共价键。 命题点 2 分子晶体的结构分析 典例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，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体和干冰晶体之间的作用力一样 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 【答案】A 【解析】由图可知，冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体，A项正确；水分子间通过氢键和范德华力形成冰晶体，而干冰晶体通过范德华力形成CO2晶体，B、C两项错误；冰融化后，氢键数目减少，水分子间的空隙减少，体积变小，D项错误。 变式1 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CH4分子有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 【答案】B 【解析】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；由甲烷晶胞分析，位于晶胞顶角的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在晶胞的面上，因此每个都被2个晶胞共用，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子数目为3×8×＝12，B正确；甲烷晶体是分子晶体，熔化时克服范德华力，C错误；甲烷晶胞中甲烷分子的个数为8×＋6×＝4，D错误。 变式2 如图为干冰的晶体结构示意图。 (1)通过观察分析，有________种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子间的距离为___________pm。 (2)其密度ρ为_________________(1 pm＝10－10 cm，NA为阿伏加德罗常数的值)。 【答案】(1)4　a (2) g·cm－3 【解析】顶角一种取向，三对平行面分别为三种取向，所以共有4种取向。两个紧邻的CO2分子间的距离为面对角线的一半。ρ＝＝ g·cm－3。 命题点 3 共价晶体的判断和性质 典例3 根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　) AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －68 2 573 ＞3 500 1 410 沸点/℃ 180 57 2 823 5 100 2 628 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 【答案】D 【解析】SiCl4、AlCl3的熔、沸点较低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，故AlCl3加热能升华，A、C项正确；晶体硼的熔、沸点较高，是共价晶体，B项正确；C的原子半径比Si的原子半径小，金刚石中的C—C的键长比晶体硅中的Si—Si的键长短，金刚石中的C—C的键能比晶体硅中的Si—Si的键能大，故金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强，D项错误。 变式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】共价晶体中原子间是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键，D项错误。 变式2 下列物质的晶体直接由原子构成的一组是(　　) ①CO2　②SiO2　③晶体Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态He A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．②③⑥ D．①②⑤⑥ 【答案】C 【解析】CO2、白磷、氨基乙酸均属于分子晶体，其晶体由分子构成；固态He为单质，属于单原子的分子晶体；SiO2、晶体Si属于共价晶体，其晶体直接由原子构成。 命题点 4 共价晶体的结构分析 典例4 已知SiC晶体具有较大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体的说法正确的是(　　) A．SiC晶体是分子晶体 B．SiC晶体中，C—Si的键长比金刚石中C—C的键长要短 C．SiC晶体中微粒间通过离子键结合 D．SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子 【答案】D 【解析】SiC晶体具有较大的硬度，因此SiC属于共价晶体，故A错误；根据元素周期律可知，Si的原子半径比C的原子半径大，则SiC晶体中，C—Si的键长比金刚石中C—C的键长要长，故B错误；SiC晶体中构成的微粒为原子，故微粒之间通过共价键结合，而非离子键，故C错误；根据C和Si原子元素均属于第ⅣA族元素可知，SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子，故D正确。 变式1 氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，最高可稳定到2 200 ℃，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 【答案】C 【解析】氮化铝属类金刚石氮化物，所以AlN是共价晶体，A项正确；AlN属于共价化合物，C项错误；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项正确。 变式2 我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是(　　) A．石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用 B．在SiO2晶体中，1个硅原子实际形成4个共价键 C．石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成 D．在晶体中存在石英分子，故“SiO2”能叫分子式 【答案】D 【解析】晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶角，故SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英的组成，故没有单个的SiO2分子。 点拨 1 分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体的判断方法 ①依据物质的类别判断 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 ②依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断 组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。 ③依据物质的性质判断 分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。 (3)分子晶体的熔、沸点比较 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。因此比较分子晶体的熔、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。 ①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。 ②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。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 ④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>。 点拨 2 分子晶体和共价晶体的判断 (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；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。 点拨 3 共价晶体的熔、沸点比较 (1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键能。一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 (2)若未告知键长和键能的数据时，可以通过比较原子半径的大小来确定共价键的强弱。如比较金刚石(C—C)、晶体硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半径：Si＞C，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 点拨 4 常见共价晶体的结构特点 (1)在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采用sp3杂化。 (2)金刚石晶体中每个C参与了4个C—C的形成，而在每个键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C的个数之比为1∶＝1∶2。即1 mol(12 g)金刚石中含有C—C共价键数为2NA。 (3)SiO2晶体的结构相当于将金刚石中的C原子全都换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间添加一个O原子，在晶体中只存在Si—O，不存在 Si—Si 和O—O。 (4)金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目： ①金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)； ②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si； ③SiO2晶体中，1 mol SiO2晶体中有4 mol Si—O。 ◆能力强化练 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 【答案】D 【解析】A中C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高；C中HCl溶于水时破坏的是共价键。 2．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A －268.8 B －249.5 C －185.8 D －151.7 第二组 F2 －187.0 Cl2 －33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3 第四组 H2O 100.0 H2S －60.2 H2Se －42.0 H2Te －1.8 下列各项判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 【答案】B 【解析】第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子之间可以形成氢键，A不正确；Se和Br同为第四周期元素，Br的非金属性较强，故氢化物的稳定性：HBr＞H2Se，B正确；第三组物质溶于水后，HF溶液的酸性最弱，C不正确；第一组物质是分子晶体，但分子中不一定含有共价键，如稀有气体分子中无共价键，D不正确。 3．如图是某无机化合物的二聚分子结构示意图，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是(　　) A．该物质的化学式是Al2Cl6 B．该物质是离子化合物，在熔融状态下能导电 C．该物质在固态时所形成的晶体是分子晶体 D．该物质中不存在离子键，也不含有非极性键 【答案】B 【解析】由A、B元素都在第三周期，并且所有原子最外层都达到8个电子的稳定结构，可知A为Cl元素，B为Al元素，A项正确；因该物质是二聚分子，故其固态时形成分子晶体，该物质是共价化合物，在熔融状态下不导电，B项错误，C项正确；该物质中不含离子键，也不含非极性键，D项正确。 4．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是(　　) A．正硼酸晶体属于分子晶体 B．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 C．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 D．1 mol H3BO3晶体中平均含2 mol氢键 【答案】A 【解析】根据题意，正硼酸(H3BO3)中存在H3BO3分子，属于分子晶体，A项正确；硼原子最外层只有3个电子，与氧原子之间形成3个共用电子对，因此分子中B原子最外层有6个电子，不是8电子稳定结构，B项错误；分子的稳定性与分子内的共价键键能有关，与氢键无关，C项错误；一个H3BO3分子参与形成了6个氢键，一个氢键为2个H3BO3分子所共用，因此1 mol H3BO3晶体中平均含3 mol氢键，D项错误。 5．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中基本的重复单元，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 【答案】C 【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位于晶胞内部，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项错误；磷化硼属于共价化合物，熔融状态下不能导电，B项错误；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项正确；磷化硼晶体为共价晶体，熔化时需克服共价键，D项错误。 6．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 【答案】C 【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键长比Si—Si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＝ g·cm－3，D正确。 7．科学家成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2的共价晶体说法，正确的是(　　) A．CO2的共价晶体和分子晶体互为同分异构体 B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C．CO2的共价晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质 D．在CO2的共价晶体中，每一个C原子周围结合4个O原子，每一个O原子跟2个C原子相结合 【答案】D 【解析】CO2的共价晶体不存在分子形式，与分子晶体不互为同分异构体，故A错误；二氧化碳共价晶体和二氧化碳分子晶体不是一种物质，所以在一定条件下，CO2共价晶体转化为分子晶体是化学变化，故B错误；二氧化碳分子晶体和二氧化碳共价晶体的构成微粒不同，空间结构不同，所以其物理性质和化学性质不同，故C错误；利用知识迁移的方法分析，把二氧化硅结构中的硅原子替换成碳原子，所以在二氧化碳的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子跟两个C原子相结合，故D正确。 8．金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置(　　) A．12，大立方体的12条棱的中点 B．8，大立方体的8个顶角 C．6，大立方体的6个面的中心 D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心 【答案】A 【解析】与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子分别位于大立方体的12条棱的中点，共12个。如图所示： 9．(1)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是________(填字母)。 a．N60易溶于水 b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 c．N60的熔点高于N2 d．N60的稳定性比N2强 (2)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题： ①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 ③假设碘晶胞中立方体的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________。 【答案】(1)c　(2)①分子　②分子间作用力 ③ g·cm－3 【解析】(1)C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小和熔、沸点较低，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，单质一般是非极性分子，难溶于水等极性溶剂，a、b错误，c正确；N2分子以N≡N结合，N60分子中只存在N—N，而N≡N比N—N牢固得多，d错误。 (2)①I2分子之间以分子间作用力结合，所以I2晶体属于分子晶体。②碘晶体熔化过程中克服的作用力为分子间作用力。③观察碘的晶胞结构发现，一个晶胞中含有I2分子的数目为8×＋6×＝4，一个晶胞的体积为a3 cm3，质量为 g，则碘单质的密度为 g·cm－3。 10．请按要求填空： (1)C、N元素形成的新材料具有如图所示的结构，该晶体的化学式为________。 (2)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。 ①氮化硅的硬度________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是 ________________________________________________________________________。 ②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________________。 (3)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与晶体硅相似。在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________，GaN属于________晶体。 【答案】 (1)C3N4 (2)①小于　硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大，氮化碳的硬度大 ②Si3N4　(3)4　正四面体形　共价 【解析】(1)根据晶胞的结构可知含有碳原子数目＝8×＋4×＝3，氮原子数目为4，则化学式为C3N4。(2)①氮化碳和氮化硅晶体结构相似，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定，这说明二者形成的晶体都是共价晶体，由于硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，键能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度；②N的最外层电子数为5，要满足8电子稳定结构，需要形成3个共价键，Si的最外层电子数为4，要满足8电子稳定结构，需要形成4个共价键，所以氮化硅的化学式为Si3N4。(3)GaN的晶体结构与晶体硅相似，则GaN属于共价晶体，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。 ◆综合拔高练 11．“冰面为什么滑？”这与冰层表面的结构有关，下列有关说法正确的是(　　) A．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解 B．第一层“固态冰”中，水分子间通过共价键形成空间网状结构 C．第二层“准液体”中，水分子间形成共价键的机会减少，形成氢键的机会增加 D．当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑 【答案】D 【解析】水分子的稳定性好，是由水分子内氢氧共价键的键能决定的，与分子间形成的氢键无关，A错误；水分子间不存在共价键，水分子间通过氢键形成空间网状结构，B错误；水分子间不存在共价键，应该是形成氢键的机会减少，C错误；当温度达到一定数值时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏，使一部分水分子能够自由流动，从而产生“流动性的水分子”，使冰面变滑，D正确。 12．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 【答案】D 【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。 13．硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p⁃n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法正确的是(　　) A．1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA B．若在Si晶体中掺入P元素，可得n型半导体 C．p⁃n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电 D．光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能 【答案】B 【解析】硅晶体中，1个硅原子与4个硅原子形成4个Si—Si，1个Si—Si为2个硅原子共用，平均1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为2NA，故A错误；若在Si晶体中掺入P元素，P最外层是5个电子，可形成多电子的n型半导体，故B正确；光伏电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，能量转化形式为光能→电能，故D错误。 14．(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)。  【答案】(1)共价晶体　12 g·cm-3 (2)4　正四面体形　× 【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。 15．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于　　　　晶体。  (2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为　　 　　。  (3)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　　　个硼原子，立方氮化硼的密度是　　　　　　　 g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。  【答案】(1)共价　(2)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl (3)4　4　 【解析】(3)立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，在金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数：8×+6×+4=8，则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子；由于晶胞边长为361.5 pm，所以立方氮化硼的密度是 g·cm-3。 16．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____________________。 【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 【解析】(1)由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成空间网状结构，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，而处于第ⅤA族的As处于4p半充满的较稳定结构，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。(2)Ga位于第四周期第ⅢA族，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s2 4p1。(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。 ◆高考真题练 17．判断正误 (1)（2025·湖北卷）物质性质：石蜡油的流动性比水的差；解释：石蜡油的分子间作用力比水的小( ) (2)（2025·山东卷）①物质性质：沸点：；解释：电离能：( ) ②物质性质：硬度：金刚石>晶体硅；解释：原子半径：( ) (3)（2025·湖南卷）物质性质：沸点：；解释：分子间存在氢键( ) (4)（2025·甘肃卷）物质性质：的沸点高于；结构因素：分子间作用力( ) 【答案】(1)× (2)①× ②√ (3)√ (4)√ 【解析】(1)× 石蜡油的成分主要是高碳烷烃，相对分子质量大，分子间作用力大，导致粘度大，因此石蜡油流动性比水小的原因是分子间作用力比水分子间作用力大，错误； (2)①× H2O沸点高于H2S的主要原因是H2O分子间存在氢键、H2S分子间不存在氢键，而非O的电离能大于S，电离能与沸点无直接关联，错误； ②√ 金刚石硬度大于晶体硅是因为C原子半径小于Si，C-C键键能更大，共价结构更稳定，正确； (3)√ H2O分子间氢键使其沸点反常高于H2S，解释正确； (4)√ SiH4和CH4均为分子晶体，沸点差异由分子间作用力（范德华力）强弱决定，结构因素正确。 17．（2025·重庆卷）三种氮氧化物的结构如下所示： 下列说法正确的是 A．氮氮键的键能： B．熔点： C．分子的极性： D．的键角： 【答案】A 【详解】A．由图中数据可知，氮氮键的键长：，则氮氮键的键能：，A正确； B．二者均为分子构成的物质，分子间作用力：，熔点：，B错误； C．为对称的平面结构，极性较弱，而结构不对称，正负电荷中心不能重合，属于典型的极性分子，故分子极性：：，C错误； D．结构为，中心原子N存在对孤对电子，中心原子N为杂化，受孤对电子影响，键角略小于120°；而中心原子N的孤对电子为，价电子数为3，也是杂化，没有孤对电子的影响，故键角，D错误； 故选A。 18．（2025·湖北卷）晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法正确的是 A．一个晶胞中含有4个O原子 B．晶胞中分子的取向相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 【答案】D 【详解】A．由晶胞图可知，SO2分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中含(12×+1)个SO2分子，含有8个O原子，A错误； B．由图可知晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，B错误； C．1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半，即pm，C错误； D．以体心的S原子为例，由于a≠b≠c，每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个，D正确； 答案选D。 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 要点 1 分子晶体 1．分子晶体 (1)定义：只含分子的晶体称为分子晶体。 (2)微粒间的相互作用力： 在分子晶体中，相邻分子靠________________相互吸引，分子内原子之间以________结合（稀有气体除外）。 2．分子晶体的物理性质 (1)一般熔、沸点________，硬度________，易挥发，易升华。 (2)分子晶体固态和熔融态一般不导电。但有的在水溶液中能导电，有的不能导电。 (3)溶解性：分子晶体的溶解性一般遵循“相似相溶”原理，即非极性溶质易溶于________溶剂，极性溶质易溶于________溶剂。 3．常见分子晶体及物质类别 物质种类 实例 所有___________ H2O、NH3、CH4等 部分________ 卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、C60等 部分________ CO2、P4O6、P4O10、SO2、SO3等 ________气体 He、Ne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．分子晶体的结构特点 分子密堆积 分子非密堆积 作用力 只有范德华力，无________ 有范德华力和氢键，氢键具有______性 空间特点 每个分子周围一般有___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 5．两种典型分子晶体的结构 (1)冰的晶体结构 ①水分子之间的主要作用力是________，也存在___________。 ②________有方向性，它的存在迫使在____________的每个水分子与四面体顶角方向的_____个相邻水分子相互吸引。 (2)干冰的晶体结构 ①干冰中的CO2分子间只存在________，不存在________。 ②每个晶胞有______个CO2分子，______个原子。 ③每个CO2分子周围有______个紧邻分子，密度比冰的______。 要点 2 共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)构成粒子及作用力 构成微粒：________，粒子间作用力：________。 (2)结构特点 晶体中相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个共价键三维骨架结构。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些________ 金刚石、硼、硅、锗和灰锡等 某些____________ 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)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，原子半径越小，键长越_____，键能越_____，晶体的熔点越______。 4．典型共价晶体的结构 (1)金刚石 ①每个碳原子都采取______杂化，与相邻的____个碳原子以________键相结合，形成__________结构，键角________。 ②晶体中最小的碳环由_____个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有_____个碳原子在同一平面。 ③每个C形成_____个C—C，每个C占有_____个C—C，即C原子与C—C之比为________。 ④每个C原子被_____个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为______个。 ⑤每个C—C被_____个六元环共用。 ⑥每个金刚石晶体的晶胞中含有______个碳原子。 (2)二氧化硅 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(α-SiO2)。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。 ①1个Si原子和_____个O原子形成_____个共价键，每个O原子和_____个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含_____ mol Si—O。 ③最小环是由_____个Si原子和_____个O原子组成。 ④每个石英晶体的晶胞中含有_____个硅原子和16个_____原子。 命题点 1 分子晶体的判断和性质 典例1 下列关于分子晶体的说法正确的是(　　) A．分子晶体中的共价键有方向性，而分子间作用力无方向性 B．在分子晶体中一定存在氢键 C．冰和Br2都是分子晶体 D．稀有气体不能形成分子晶体 变式1 下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是(　　) ①HCl　②HBr　③HI　④CO　⑤N2　⑥H2 A．①②③④⑤⑥ B．③②①⑤④⑥ C．③②①④⑤⑥ D．⑥⑤④③②① 变式2 下列说法正确的是(　　) A．C60气化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点-23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 命题点 2 分子晶体的结构分析 典例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，下列有关说法正确的是(　　) A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 B．冰晶体和干冰晶体之间的作用力一样 C．水分子间通过H—O形成冰晶体 D．冰晶体融化时，水分子之间的空隙增大 变式1 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CH4分子有12个紧邻的CH4分子 C．甲烷晶体熔化时需克服共价键 D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子 变式2 如图为干冰的晶体结构示意图。 (1)通过观察分析，有________种取向不同的CO2分子。将CO2分子视作质点，设晶胞边长为a pm，则紧邻的两个CO2分子间的距离为___________pm。 (2)其密度ρ为_________________(1 pm＝10－10 cm，NA为阿伏加德罗常数的值)。 命题点 3 共价晶体的判断和性质 典例3 根据下表中给出的有关数据，判断下列说法错误的是(　　) AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 －68 2 573 ＞3 500 1 410 沸点/℃ 180 57 2 823 5 100 2 628 A．SiCl4是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．AlCl3是分子晶体，加热能升华 D．金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 变式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 变式2 下列物质的晶体直接由原子构成的一组是(　　) ①CO2　②SiO2　③晶体Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态He A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．②③⑥ D．①②⑤⑥ 命题点 4 共价晶体的结构分析 典例4 已知SiC晶体具有较大的硬度，且原子间均以单键结合，下列关于晶体的说法正确的是(　　) A．SiC晶体是分子晶体 B．SiC晶体中，C—Si的键长比金刚石中C—C的键长要短 C．SiC晶体中微粒间通过离子键结合 D．SiC晶体中每个C原子连接4个Si原子，而每个Si原子连接4个C原子 变式1 氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，最高可稳定到2 200 ℃，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 变式2 我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是(　　) A．石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用 B．在SiO2晶体中，1个硅原子实际形成4个共价键 C．石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成 D．在晶体中存在石英分子，故“SiO2”能叫分子式 点拨 1 分子晶体的熔、沸点比较 (1)分子晶体的判断方法 ①依据物质的类别判断 部分非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物都是分子晶体。 ②依据组成晶体的粒子及粒子间作用力判断 组成分子晶体的微粒是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。 ③依据物质的性质判断 分子晶体的硬度小，熔、沸点低，在熔融状态或固态时均不导电。 (3)分子晶体的熔、沸点比较 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。因此比较分子晶体的熔、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。 ①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。 ②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。 ③能形成氢键的物质，熔、沸点较高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 ④对于有机物中的同分异构体，支链越多，熔、沸点越低，如CH3—CH2—CH2—CH2—CH3>>。 点拨 2 分子晶体和共价晶体的判断 (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；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。 点拨 3 共价晶体的熔、沸点比较 (1)共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键能。一般来说，键长越短、键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 (2)若未告知键长和键能的数据时，可以通过比较原子半径的大小来确定共价键的强弱。如比较金刚石(C—C)、晶体硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半径：Si＞C，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 点拨 4 常见共价晶体的结构特点 (1)在金刚石、晶体硅、碳化硅中，C、Si均采用sp3杂化。 (2)金刚石晶体中每个C参与了4个C—C的形成，而在每个键中的贡献只有一半，故C原子个数与C—C的个数之比为1∶＝1∶2。即1 mol(12 g)金刚石中含有C—C共价键数为2NA。 (3)SiO2晶体的结构相当于将金刚石中的C原子全都换为Si原子，同时在每两个Si原子中心连线的中间添加一个O原子，在晶体中只存在Si—O，不存在 Si—Si 和O—O。 (4)金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等共价晶体中的成键数目： ①金刚石(或晶体硅)中，1 mol C(或Si)形成2 mol C—C(或Si—Si)； ②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol硅均形成4 mol C—Si； ③SiO2晶体中，1 mol SiO2晶体中有4 mol Si—O。 ◆能力强化练 1．下列说法中正确的是(　　) A．C60汽化和I2升华克服的作用力不相同 B．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近 C．NaCl和HCl溶于水时，破坏的化学键都是离子键 D．常温下TiCl4是无色透明液体，熔点－23.2 ℃，沸点136.2 ℃，所以TiCl4属于分子晶体 2．有四组同一族元素所形成的不同物质，在101 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示： 第一组 A －268.8 B －249.5 C －185.8 D －151.7 第二组 F2 －187.0 Cl2 －33.6 Br2 58.7 I2 184.0 第三组 HF 19.4 HCl －84.0 HBr －67.0 HI －35.3 第四组 H2O 100.0 H2S －60.2 H2Se －42.0 H2Te －1.8 下列各项判断正确的是(　　) A．第四组物质中H2O的沸点最高，是因为H2O分子中化学键键能最大 B．第三组与第四组相比较，化合物的稳定性：HBr＞H2Se C．第三组物质溶于水后，溶液的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI D．第一组物质是分子晶体，一定含有共价键 3．如图是某无机化合物的二聚分子结构示意图，该分子中A、B两种元素都是第三周期的元素，分子中所有原子的最外层都达到8个电子的稳定结构。下列说法不正确的是(　　) A．该物质的化学式是Al2Cl6 B．该物质是离子化合物，在熔融状态下能导电 C．该物质在固态时所形成的晶体是分子晶体 D．该物质中不存在离子键，也不含有非极性键 4．正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是(　　) A．正硼酸晶体属于分子晶体 B．分子中硼原子最外层为8电子稳定结构 C．H3BO3分子的稳定性与氢键有关 D．1 mol H3BO3晶体中平均含2 mol氢键 5．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料。如图为其晶体结构中基本的重复单元，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 6．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 7．科学家成功地在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2的共价晶体说法，正确的是(　　) A．CO2的共价晶体和分子晶体互为同分异构体 B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C．CO2的共价晶体和CO2分子晶体具有相同的物理性质和化学性质 D．在CO2的共价晶体中，每一个C原子周围结合4个O原子，每一个O原子跟2个C原子相结合 8．金刚石是由碳原子所形成的正四面体结构向空间无限延伸而得到的具有三维骨架结构的共价晶体。在立方体中，若一碳原子位于立方体体心，则与它直接相邻的四个碳原子位于该立方体互不相邻的四个顶角上(如图中的小立方体)。请问，图中与小立方体顶角的四个碳原子直接相邻的碳原子数为多少，它们分别位于大立方体的什么位置(　　) A．12，大立方体的12条棱的中点 B．8，大立方体的8个顶角 C．6，大立方体的6个面的中心 D．14，大立方体的8个顶角和6个面的中心 9．(1)据报道，科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试推测下列有关N60的说法正确的是________(填字母)。 a．N60易溶于水 b．N60是一种分子晶体，有较高的熔点和硬度 c．N60的熔点高于N2 d．N60的稳定性比N2强 (2)已知碘晶胞结构如图所示，请回答下列问题： ①碘晶体属于________晶体。 ②碘晶体熔化过程中克服的作用力为________。 ③假设碘晶胞中立方体的边长为a cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘单质的密度为__________。 10．请按要求填空： (1)C、N元素形成的新材料具有如图所示的结构，该晶体的化学式为________。 (2)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。 ①氮化硅的硬度________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是 ________________________________________________________________________。 ②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：________________。 (3)第ⅢA、ⅤA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与晶体硅相似。在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________，GaN属于________晶体。 ◆综合拔高练 11．“冰面为什么滑？”这与冰层表面的结构有关，下列有关说法正确的是(　　) A．由于氢键的存在，水分子的稳定性好，高温下也很难分解 B．第一层“固态冰”中，水分子间通过共价键形成空间网状结构 C．第二层“准液体”中，水分子间形成共价键的机会减少，形成氢键的机会增加 D．当高于一定温度时，“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂，产生“流动性的水分子”，使冰面变滑 12．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 13．硅是制作光伏电池的关键材料。在Si晶体中掺杂不同种类的元素，可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体。n型和p型半导体相互叠加形成p⁃n结，此时自由电子发生扩散运动，在交界面处形成电场。下列说法正确的是(　　) A．1 mol Si晶体中含有的Si—Si数目为4NA B．若在Si晶体中掺入P元素，可得n型半导体 C．p⁃n结中，n型一侧带负电，p型一侧带正电 D．光伏电池的能量转化形式：光能→化学能→电能 14．(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)。  15．氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1 300 ℃时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于　　　　晶体。  (2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得到较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为　　 　　。  (3)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm，立方氮化硼晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　　　个硼原子，立方氮化硼的密度是　　　　　　　 g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。  16．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____________________。 ◆高考真题练 17．判断正误 (1)（2025·湖北卷）物质性质：石蜡油的流动性比水的差；解释：石蜡油的分子间作用力比水的小( ) (2)（2025·山东卷）①物质性质：沸点：；解释：电离能：( ) ②物质性质：硬度：金刚石>晶体硅；解释：原子半径：( ) (3)（2025·湖南卷）物质性质：沸点：；解释：分子间存在氢键( ) (4)（2025·甘肃卷）物质性质：的沸点高于；结构因素：分子间作用力( ) 17．（2025·重庆卷）三种氮氧化物的结构如下所示： 下列说法正确的是 A．氮氮键的键能： B．熔点： C．分子的极性： D．的键角： 18．（2025·湖北卷）晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法正确的是 A．一个晶胞中含有4个O原子 B．晶胞中分子的取向相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有4个 1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $