课时测评16 共价晶体-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习word（人教版，双选）

课时测评16　共价晶体 (时间：45分钟　满分：60分) (1－10题，每小题3分，共30分) 题点一　共价晶体的组成 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.共价晶体具有空间网状结构 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项，共价晶体中原子之间通过共价键相连，正确；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构，正确；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子，正确；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键，错误。 2.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晶体是立体网状结构 C.共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D.SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 答案：B 解析：SiCl4是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子间作用力，化学键不断裂。Si3N4是共价晶体，为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大，故C3N4的熔点比Si3N4的高，故A、C、D错误，B正确。 3.根据量子力学计算，氮化碳有五种结构，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。下列有关该氮化碳的说法不正确的是(　　) A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足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.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连 D.氮化碳的分子式为C3N4 答案：D 解析：根据题图结构可知，每个碳原子形成四个共价键，每个氮原子形成三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价键后为8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后也是8电子稳定结构，A正确；由于元素的非金属性N＞C，所以形成共价键时，共用电子对偏向N，偏离C，所以氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价，B正确；根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连，C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。 题点二　典型的共价晶体 4.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∠C—C—C＝109°28'，晶胞结构中∠C—C—C＝120° C.晶体结构中的最小环是六元环，晶胞结构中的最小环是十二元环 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：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，而晶胞则表示晶体中基本单元结构，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；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；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；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，金刚石晶胞中所有碳原子均参与成键，故D错误。 5.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si键之间插入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.每个O原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用 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点，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，没有单个的SiO2分子，不能叫做分子式。 6.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.三种晶体都是共价晶体且均为绝缘体 答案：C 解析：由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为共价晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，故熔点顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅；晶体硅是半导体。 题点三　共价晶体的性质 7.根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是(　　) A.熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B.无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电 D.熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 答案：B 解析：共价晶体的熔点高，但不能导电，延展性差，故A不符合题意；无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，故B符合题意；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电，不属于共价晶体的性质特点，故C不符合题意；熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质特点，故D不符合题意。 8.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 答案：D 解析：由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，A正确；单质B的熔、沸点很高，所以单质B是共价晶体，B正确；由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华，C正确；单质B是共价晶体，AlCl3属于分子晶体，两者晶体类型不同，D错误。 9.下表是某些共价晶体的熔点和硬度。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7.0 6.5 6.0 分析表中的数据，判断下列叙述正确的是(　　) A.构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B.一般构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 C.构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 D.构成共价晶体的原子的相对原子质量越大，晶体的硬度越大 答案：B 解析：共价晶体的熔点与晶体中原子间的共价键强弱有关，与构成晶体的原子种类多少无关，原子间的共价键键能越大，共价键越强，晶体的熔点越高，故A错误、B正确；共价晶体的硬度与晶体中原子间的共价键强弱有关，构成共价晶体的原子的半径越小，共价键越强，晶体的硬度越大，故C错误；共价晶体的硬度与晶体中原子间的共价键强弱有关，与构成共价晶体的原子的相对原子质量无关，故D错误。 10.(双选)Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是(　　) A.氮化铝属于分子晶体 B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具 C.1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子 D.氮化铝晶体中Al的配位数为4 答案：BD 解析：硬度高、熔点高的晶体一般不会是分子晶体，A不符题意；硬度高、熔点高正好适合制造在高温环境下切割金属的刀具，B符合题意；根据晶胞结构，顶点和体内有Al原子，故晶胞含有Al原子个数为8×＋1＝2，C不符题意；由晶胞体内的Al原子周围的N原子个数可知，Al原子的配位数应是4，D符合题意。 11.(12分)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，因其具有熔、沸点高，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。 (1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含　　　个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为　　　元环，每个最小环独立含有　　　个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为　　　。 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，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丙所示，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)。 答案：(1)8　6　　2NA　(2)①Si＜SiC＜C ②4　109°28'　③1　④12　× ×1010 解析：(1)晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为4＋8×＋6×＝8，根据结构分析，可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用，因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×＝，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个Si—Si键，即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA； (2)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，1个晶胞的体积为 cm3，因此最近的碳、硅原子之间的距离为× ×1010 pm。 12.(4分)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂的旧化学键的键能之和与形成的新化学键的键能之和的差。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 226 301 请回答下列问题： (1)比较下列两组物质的熔点高低(填“＞”或“＜”)。 SiC　　　　Si；SiCl4　　　　SiO2。 (2)如图，立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。 (3)工业上高纯硅可通过下列反应制取： SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) 该反应的反应热ΔH＝　　　　kJ·mol－1。 答案：(1)＞　＜ (2) (3)＋136 解析：(1)SiC和晶体Si皆为共价晶体，由于碳化硅晶体中的Si—C键的键能大于硅晶体中Si—Si键的键能，故SiC的熔点比Si高；SiCl4为分子晶体，SiO2为共价晶体，故SiCl4的熔点比SiO2低。 (2)晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围，这4个硅原子位于四面体的四个顶点上，被包围的硅原子处于正四面体的中心。 (3)根据题目所给反应，需要断裂的旧化学键键能之和为4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1＝2 312 kJ·mol－1，形成的新化学键键能之和为4×431 kJ·mol－1＋2×226 kJ·mol－1＝2 176 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋136 kJ·mol－1。 13.(14分)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γ cm，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原子的分数坐标为　　　　。 (4)氮化硼晶胞的俯视投影图是　　　　　(填字母)。 (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)。 答案：(1)4　4　(2)γ　γ　(3)　(4)b　(5) 解析：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。 (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，氮原子8×＋6×＝4个。 (2)已知氮化硼晶胞参数为γ cm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为晶胞体对角线的，则是γ 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，则是γ 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 g，氮化硼晶胞参数为γ cm，则晶胞体积为γ3 cm3，晶胞密度即晶体的密度为＝ g/cm3。 学科网（北京）股份有限公司 $