3.2.2 共价晶体 讲义-2025-2026学年高二化学同步讲义+测试 （人教版2019选择性必修2）

第3章 晶体结构与性质 第2节 分子晶体与共价晶体 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 第2课时 共价晶体 课程学习目标 1.理解共价晶体的概念，明晰其由原子通过共价键形成空间网状结构的核心特征，掌握金刚石、晶体硅、二氧化硅等典型晶体的结构模型。 2.能结合共价键参数，分析共价晶体熔沸点高、硬度大的性质规律。 【新知学习】 知识点01共价晶体 1.共价晶体定义：所有原子都以 相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2.共价晶体的结构特点 说明： ①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的 ，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子 。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是 。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体 是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 知识点02常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 知识点03共价晶体的物理性质 1.共价晶体的物理性质 ①熔点很 ：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。结构相似的共价晶体，原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点越 。 ②硬度很 ：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 ③一般 电，但晶体硅、锗是半导体。 ④ 溶于一般的溶剂。 2.共价晶体熔、沸点的比较 ①规律：一般原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点就越 。 ②原因：原子半径越 ，则化学键的键长越 ，化学键就越 ，键就越 ，破坏化学键需要的能量就越 ，键能越 ，故晶体的熔点就越 。 ③实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C Si，则键长C-C C-Si Si-Si，故键能 C-C C-Si Si-Si，故熔点金刚石 碳化硅 晶体硅。 知识点04常见的共价晶体的结构 1.金刚石 ①成键特征：每个碳原子都采取 杂化，每个碳原子与相邻的 个碳原子形成 个共价键，键长 ，键角为 ，每个碳原子的配位数为 。 ②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成 ，向空间无限延伸得到立 结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子；最小碳环由 个C组成且 个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成 个C—C键，而每个键为 个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为 。因此12g（1mol）金刚石中含有 mol（ NA个）C—C键。 ③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有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(α­SiO2)。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。 (1)二氧化硅晶体的结构 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，在晶体中，Si原子和O原子个数比为 ,因此二氧化硅的化学式为 ,但SiO2晶体中不存在 分子。 ②1 mol SiO2中含 mol Si—O键 ③最小环是由 个Si原子和 个O原子组成。 ④每个Si原子被 个 元环共用，每个O原子被 个 元环共用。 ⑤每个Si—O键被 个 元环共用。 (2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【拓展培优】 【归纳提升1】 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。 2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3.依据晶体的导电性判断：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。 5.依据物质的分类判断：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。 6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 【典例1】下列各物质的晶体中属于共价晶体的是 A．Mg B． C． D．NaCl （变式训练1-1）下列晶体中，前者属于共价晶体，后者属于分子晶体的是 A．晶体硅、冰 B．足球烯（C60）、干冰 C．碳化硅、金刚石 D．固态氢、二氧化硅 （变式训练1-2）下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是 A．白磷和 B．硫黄和晶体硅 C．二氧化硅和 D．和CsCl 【归纳提升2】 共价晶体的性质 ①熔点很高。 ②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 ④难溶于一般的溶剂。 【典例2】 下列晶体，关于熔、沸点高低的叙述正确的是 A．金刚石<晶体硅 B． C． D． （变式训练2-1）物质的结构决定性质，正确认识物质的结构，能充分理解掌握其性质。下列说法正确的是 A．键能、，因此的沸点大于的 B．熔点： C．对石英玻璃和水晶进行X射线衍射都可以得到分立的斑点 D．砷化镓（所含两种元素的电负性差值小于1.7）是一种重要的半导体材料，熔点为1238℃，为共价晶体 （变式训练2-2）下列说法错误的是 A．氧化性： B．熔点：金刚石>晶体硅 C．分子的极性： D．酸性： 【典例3】 如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是 A．熔点：金刚石>干冰>冰 B．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力 C．干冰晶体中每个周围距离相等且最近的有10个 D．冰晶体中的氧原子和金刚石晶体中的碳原子均可形成四面体结构 （变式训练3-1）某国家实验室成功在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构(如下图所示)的晶体，下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是 A．CO2共价晶体和分子晶体互为同素异形体 B．一定条件下，CO2共价晶体转化为分子晶体是物理变化 C．CO2共价晶体中，每个C原子周围结合2个O原子，每个O原子与4个碳原子结合 D．CO2共价晶体和分子晶体中若碳原子数目相同时，共价键的总数也相同 （变式训练3-2）科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体，化学式为BC2N B．该晶体中各原子最外层均达8个电子 C．该晶体中微粒间的作用力为极性共价键 D．晶体中硼原子和部分碳原子填充在由碳原子和氮原子围成的四面体体心填充率为50% 【典例4】 硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 (1)基态硅原子的核外电子排布式为 。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si键之间的夹角约为 。 (3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图 (部分原子已画出)，并进行必要的标注。 (4)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1710 -70.5 -90.2 简要解释熔点产生差异的原因：①SiO2和SiCl4 ；②SiCl4和SiF4： 。 （变式训练4-1）参照如图的晶体结构模型分析晶体的结构，并回答下列问题。 (1)在二氧化硅晶体中有若干环状结构，最小的环状结构由 个和 个原子构成。 (2)在二氧化硅晶体中，硅原子的价电子层原子轨道发生了杂化，杂化方式是 ，Si-O-Si的键角是 。 (3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料，请列举两项二氧化硅的主要用途： 。 (4)下列说法中正确的是 (填序号)。 ①凡是共价晶体都含有共价键 ②凡是共价晶体都有正四面体结构 ③凡是共价晶体都具有三维骨架结构 ④凡是共价晶体都具有很高的熔点 （变式训练4-2）回答下列问题 (1)利用与反应可制得碳化硅晶体，其晶胞结构如图，硅原子位于立方体的顶点和面心，碳原子位于立方体的内部。 ①热稳定性： （填“大于”“小于”或“等于”）。 ②碳化硅晶体中每个Si原子周围距离最近的C原子数目为 。 ③碳化硅的晶胞参数为a pm，晶胞密度为，则阿伏加德罗常数 （用含a和ρ的计算式表示） ④碳化硅的硬度 （填“大于”“小于”或“等于”）氮化硅的硬度，原因是 。 (2)氮化碳比氮化硅的硬度更大，其中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，已知氮化碳的二维晶体结构如图，图中线框内表示晶胞结构。 ①β—氮化碳属于 晶体。 ②氮化碳的化学式为 。 (3)三氧化铼晶胞如图所示，其中O原子的配位数为 ，已知该晶胞的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则Re与O的最近距离为 cm。 【课堂检测】 【基础训练】 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 2．（24-25高三上·贵州贵阳·月考）物质的结构决定性质。下列性质差异与结构因素不匹配的是 选项 性质差异 结构因素 A 熔点： 晶体类型 B 在中的溶解度： 分子极性 C 沸点：对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸 氢键类型 D 电离常数 范德华力 A．A B．B C．C D．D 3．（24-25高二下·江苏南京·期中）自主创新是我国成为世界科技强国的关键支点。通过持续不断的科技创新，我国已在科技领域取得了显著成就。下列说法不正确的是 A．“鸿蒙”操作系统——载体芯片的主体材料属于金属晶体 B．自主研发的大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．量子科技“墨子号”使用光纤作为地面传输材料，其主要成分为二氧化硅 D．我国首次获得公斤级丰度的产品，与互为同位素 4．（2024·广西玉林·一模）高温结构陶瓷可由反应制得，下列说法正确的是 A．第一电离能： B．该反应中反应物均为共价晶体 C．N2分子中σ键与π键的数目之比为1∶2 D．基态C原子共有6种不同空间运动状态的电子 5．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晶体是空间网状结构 C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 6．（24-25高二下·河北衡水·期末）晶体的结构决定了晶体的性质。下列说法正确的是 A．由玻璃制成的规则玻璃球体现了晶体的自范性 B．干冰晶体属于分子晶体 C．硬度：金刚石<碳化硅<硅 D．氯化钠和氢氧化钠晶体均是离子晶体，含有的化学键类型也相同 7．（24-25高二下·福建漳州·期中）设为阿伏加德罗常数的值。氮化硅（）常用于制备高温结构陶瓷，可由如下反应制备：。下列说法正确的是 A．中含π键数目 B．12 g石墨含有的共价键数为 C．中含有键的数目为 D．每生成22.4 L CO转移电子数为 8．（24-25高二下·安徽宿州·期中）下列叙述中正确的是 A．乙醇是一种稳定的化合物，这是由于乙醇分子间存在氢键 B．分子晶体中一定都存在分子间作用力和共价键 C．只要有共价键就是共价晶体 D．含4.8g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为 9．（24-25高二下·陕西安康·期中）氮化镓是第三代半导体材料的研究热点，其熔点约为1500℃，其晶胞结构如图所示，该晶体密度为，晶胞参数为apm，又知m、n原子坐标参数依次为（0，0，0）、。下列说法不正确的是 A．氮化镓是共价晶体 B．氮化镓中存在配位键 C．p处原子分数坐标为 D．阿伏加德罗常数 10．（2025·北京大兴·三模）下列事实与解释不对应的是： 选项 事实 解释 A 第一电离能： Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力： B 晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个) 冰中水分子间主要以氢键结合，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合 C 在不同溶剂中的溶解度： 为非极性分子，为弱极性分子，为极性分子，相似相溶 D 熔点： 属于共价晶体，属于分子晶体 A．A B．B C．C D．D 11．（24-25高二下·天津南开·期中）AlN 具有耐高温、抗冲击等优良品质，广泛应用于电子工业、陶瓷工业，其晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是 A．AlN 晶体中 N 原子的杂化类型为 sp3 B．AlN 晶体属于共价晶体 C．AlN 晶体中含有配位键 D．每个Al原子周围距离最近的N 原子个数为2 12．（24-25高二下·天津南开·期中）下列叙述不正确的是 A．酸性： B．键角： C．CCl4中的溶解度： I2>NH3 D．晶体硬度：金刚石>晶体硅 13．（24-25高二下·福建·期中）下列说法错误的是 A．晶体堆积属于分子密堆积 B．晶体中Si和键个数比为1∶4 C．石墨烯中碳原子和键个数比为2∶1 D．1mol金刚石晶体含有2个键 14．（24-25高二下·甘肃金昌·期中）磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题： (1)磷的一种同素异形体——白磷的空间结构为 ，其键角为 ，推测其在中的溶解度 (填“>”或“<”)在水中的溶解度。 (2)常温下是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至熔化，形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与互为等电子体(等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团)，则A、B的化学式分别为 、 。 (3)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，熔点如下表所示。试从结构的角度分析它们熔点不同的原因是 。 物质 BN AlN GaN 熔点/℃ 3000 2200 1700 15．（24-25高二下·四川乐山·阶段练习）锡的重要单质有灰锡、白锡和锡烯，银白色金属白锡在13.2℃以下会自发转化为灰色粉末状的灰锡。微观上，灰锡具有与金刚石相同的结构，白锡密度为ρg/cm3.，锡烯则是一种与石墨烯结构相似的纳米锡。 (1)测定锡单质结构的方法是______。 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱法 D．X射线衍射法 (2)①请比较：灰锡的熔点 金刚石的熔点。（填>、<或=）； ②两者熔点差异的原因正确的是 。 A．灰锡是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体中的共价键比分子晶体中范德华力强 B．灰锡是金属晶体，金刚石是共价晶体，金属晶体中金属键作用力强于共价键 C．灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小 D．灰锡是离子晶体，金刚石是共价晶体，离子晶体中离子键作用力强于共价键 (3)灰锡中每个Sn原子周围有 个Sn原子，1mol灰锡中含有 mol键。 (4)若锡的相对原子质量为b，以表示阿伏加德罗常数的值，则白锡晶胞的边长为 cm。 (5)新型铜锌锡硫化合物（）薄膜太阳能电池近年来已经成为可再生能源领域的研究热点，其晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为 。 【能力提升】 1．（25-26高三上·陕西商洛·期中）2025年9月3日阅兵尽显我国国防科技硬核实力。雷达系统使用了单晶硅，反应可用于纯硅的制备。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．单晶硅为分子晶体，熔点高、硬度大 B．单晶硅中含有个键 C．中含有键的数目为 D．每生成时转移电子的数目为 2．（24-25高二下·北京顺义·期末）下列“事实”对应的“解释”不合理的是 选项 事实 解释 A 键角：NH3(107°)＞H2O(105°) 中心原子均为sp3杂化，孤电子对数：H2O＞NH3 B 热稳定性：H2O＞NH3 氢键键长：NH3＞H2O C 酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸 电负性：F＞Cl，极性：F-C＞Cl-C D 硬度：金刚石＞碳化硅 均为共价晶体，键长：C-C＜C-Si，键能：C-C＞C-Si A．A B．B C．C D．D 3．（24-25高二下·重庆·期末）设为阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有键的数目为 B．中含有的键数目最多为 C．1mol乙酸与足量乙醇反应，生成的乙酸乙酯分子数为 D．和的混合气体完全燃烧，消耗的分子数目为 4．（24-25高二下·北京昌平·期末）下列事实与解释不相符的是 事实 解释 A． 沸点：> 形成分子间氢键，可形成分子内氢键 B． 熔点：SiO2>CO2 相对分子质量：SiO2>CO2 C． I2在不同溶剂中的溶解性：CCl4>H2O I2、CCl4均为非极性分子，H2O 为极性分子 D． 键角：>NH3 N 原子杂化方式相同，NH3中有一对孤电子对，中无孤电子对 A．A B．B C．C D．D 5．（24-25高二下·河北张家口·期末）晶体硼呈黑灰色，硬度与金刚石接近，其中12个硼原子构成一个结构单元如下图。下列说法错误的是 A．硼位于元素周期表的p区 B．熔点：晶体硼＜金刚石 C．硼结构单元之间的主要作用力为范德华力 D．每个单元中由相邻硼原子构成的等边三角形有20个 6．（24-25高二下·河北·期末）R、X、Y和Z均为短周期元素，的分子结构如下所示（箭头表示配位键）。基态R原子中电子只有一种自旋取向，X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是 A．基态原子的未成对电子数： B．第一电离能： C．单质的沸点： D．电负性： 7．（24-25高二下·山东临沂·期中）科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示，立方晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体 B．该化合物的化学式为 C．晶胞中C-C键与C-N键的数目比为2∶1 D．晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4 8．（24-25高二下·四川达州·期末）砷化镓是一种重要的半导体材料，硬度高、耐磨，熔点1238℃，其立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．砷化镓晶胞中Ga的配位数是4 B．As位于Ga形成的正四面体空隙中，其空隙占有率为100% C．根据砷化镓的物理性质判断，砷化镓为共价晶体 D．若1号Ga原子的分数坐标为，则2号As原子的分数坐标为 9．（24-25高二下·浙江嘉兴·期末）氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼与石墨结构相似，立方相氮化硼与金刚石结构相似，它们的晶体结构如下图所示。下列说法正确的是 A．两种物质中均存在配位键 B．六方相氮化硼没有导电性 C．两种物质中B原子均采用sp3杂化 D．两种物质均属于共价晶体 10．（24-25高二下·福建泉州·期末）铌(Nb)和锡(Sn)作为掺杂剂，能够显著改善晶圆的导电性能及其稳定性。此外，锡所形成的氯化物在电镀工业及材料科学领域亦拥有广泛的应用。回答下列问题： (1)铌(Nb)和钒(V)位于同族且相邻，基态Ⅴ原子的价电子排布式为 。 (2)(熔点约为210℃)常温下为二聚体，其熔点低于的熔点(大于1000℃)的原因可能是 。 (3)铌镍合金材料在生产中有广泛应用，它的晶胞如下图所示。已知：为阿伏伽德罗常数，铌(Nb)和钒位于同族且相邻，但是基态Nb原子最外层只有1个电子。 ①Nb在元素周期表中的位置为 。 ②晶胞中Nb、Ni原子个数比为 。 (4)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。它们的晶胞结构如图所示： ①灰锡的晶体结构与金刚石类似，但稳定性不及金刚石，其原因在于 ； ②若白锡和灰锡晶体的密度分别为g·cm-3和g·cm-3，则白锡和灰锡晶胞的体积之比是 。 (5)和是锡的常见氯化物，其中，被氧化后可以得到常温下为无色液体的。 ①分子中，键角小于120°的原因是 。 ②的空间构型是 ，它的晶体类型是 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 晶体结构与性质 第2节 分子晶体与共价晶体 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 第2课时 共价晶体 课程学习目标 1.理解共价晶体的概念，明晰其由原子通过共价键形成空间网状结构的核心特征，掌握金刚石、晶体硅、二氧化硅等典型晶体的结构模型。 2.能结合共价键参数，分析共价晶体熔沸点高、硬度大的性质规律。 【新知学习】 知识点01共价晶体 1.共价晶体定义：所有原子都以共价键相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2.共价晶体的结构特点 说明： ①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子个数比。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是共价键。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体不一定是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 知识点02常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 知识点03共价晶体的物理性质 1.共价晶体的物理性质 ①熔点很高：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。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。 ②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 ④难溶于一般的溶剂。 2.共价晶体熔、沸点的比较 ①规律：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。 ②原因：原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越多，键能越大，故晶体的熔点就越高。 ③实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C<Si，则键长C-C<C-Si<Si-Si，故键能C-C>C-Si>Si-Si，故熔点金刚石>碳化硅>晶体硅。 知识点04常见的共价晶体的结构 1.金刚石 ①成键特征：每个碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为4。 ②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体网状结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子；最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶2。因此12g（1mol）金刚石中含有2mol（2NA个）C—C键。 ③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有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(α­SiO2)。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。 (1)二氧化硅晶体的结构 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，在晶体中，Si原子和O原子个数比为1:2,因此二氧化硅的化学式为SiO2,但SiO2晶体中不存在SiO2分子。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O键 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。 ⑤每个Si—O键被6个12元环共用。 (2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【拓展培优】 【归纳提升1】 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。 2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3.依据晶体的导电性判断：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。 5.依据物质的分类判断：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。 6.根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 【典例1】下列各物质的晶体中属于共价晶体的是 A．Mg B． C． D．NaCl 【答案】B 【详解】A．Mg是金属，晶体类型为金属晶体，由金属键结合，不属于共价晶体，A错误； B．是共价晶体，原子间通过共价键形成三维网络结构，具有高熔点、高硬度等特性，B正确； C．是分子晶体，分子间通过氢键和范德华力结合，不属于共价晶体，C错误； D．NaCl是离子晶体，离子间通过离子键结合，不属于共价晶体，D错误； 故答案为B。 （变式训练1-1）下列晶体中，前者属于共价晶体，后者属于分子晶体的是 A．晶体硅、冰 B．足球烯（C60）、干冰 C．碳化硅、金刚石 D．固态氢、二氧化硅 【答案】A 【分析】共价晶体（原子晶体）通过共价键形成三维网状结构（如晶体硅、碳化硅、金刚石、二氧化硅），分子晶体通过分子间作用力结合（如冰、干冰、固态氢、足球烯）。 【详解】A．晶体硅是共价晶体，冰属于分子晶体，A正确； B．足球烯和干冰均为分子晶体，B错误； C．碳化硅和金刚石均为共价晶体，C错误； D．固态氢是分子晶体，二氧化硅是共价晶体，D错误； 故选A。 （变式训练1-2）下列各物质的晶体中，晶体类型相同的是 A．白磷和 B．硫黄和晶体硅 C．二氧化硅和 D．和CsCl 【答案】A 【详解】A．白磷（P4）是由分子通过范德华力形成的分子晶体，CS2（二硫化碳）也是由分子通过范德华力形成的分子晶体，两者晶体类型相同，A符合题意； B．硫黄（通常为S8分子）是分子晶体，晶体硅是由硅原子通过共价键形成的原子晶体，两者晶体类型不同，B不符合题意； C．二氧化硅（SiO2）是由硅氧共价键形成的原子晶体，Al2O3（氧化铝）主要由离子键形成的离子晶体，两者晶体类型不同，C不符合题意； D．CCl4（四氯化碳）是由分子通过范德华力形成的分子晶体，CsCl（氯化铯）是由离子键形成的离子晶体，两者晶体类型不同，D不符合题意； 故选A。 【归纳提升2】 共价晶体的性质 ①熔点很高。 ②硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 ④难溶于一般的溶剂。 【典例2】 下列晶体，关于熔、沸点高低的叙述正确的是 A．金刚石<晶体硅 B． C． D． 【答案】C 【详解】A．金刚石与晶体硅均为共价晶体，键长，键能，故熔沸点金刚石>晶体硅，A不符合题意； B．与均为分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，相对分子质量，故熔沸点，B不符合题意； C．与均为分子晶体，分子间存在氢键，故熔沸点，C符合题意； D．与均为离子晶体，离子半径，NaCl的晶格能大于KCl的晶格能，故熔沸点，D不符合题意； 故选C。 （变式训练2-1）物质的结构决定性质，正确认识物质的结构，能充分理解掌握其性质。下列说法正确的是 A．键能、，因此的沸点大于的 B．熔点： C．对石英玻璃和水晶进行X射线衍射都可以得到分立的斑点 D．砷化镓（所含两种元素的电负性差值小于1.7）是一种重要的半导体材料，熔点为1238℃，为共价晶体 【答案】D 【详解】A．键能大小影响化学稳定性，而沸点主要由分子间作用力决定。的沸点大于的原因是：N的电负性更强，的分子间存在氢键，A错误； B．SiCl4和SiF4为分子晶体，熔点由范德华力决定，SiCl4相对分子质量更大，范德华力更强，熔点应高于SiF4，SiO2为共价晶体，熔点最高，则熔点：SiF4＜SiCl4＜SiO2，B错误； C．水晶是晶体，X射线衍射产生分立的斑点；石英玻璃是非晶态，衍射结果为弥散环，C错误； D．砷化镓所含两种元素的电负性差值＜1.7，符合共价晶体特征，且熔点较高（1238℃），与共价晶体性质一致，D正确； 选D。 （变式训练2-2）下列说法错误的是 A．氧化性： B．熔点：金刚石>晶体硅 C．分子的极性： D．酸性： 【答案】D 【详解】A．氟的非金属性强于氧，的氧化性确实比强，A正确； B．金刚石中键键长短、键能大，熔点高于晶体硅，B正确； C．为极性分子，为非极性分子，极性更强，C正确； D．F的电负性大于H，羧基中键的极性大于羧基中键的极性，因此酸性：，D错误； 故答案选D。 【典例3】 如图分别表示冰晶体、干冰晶体、金刚石晶体的结构，下列关于这些晶体的说法正确的是 A．熔点：金刚石>干冰>冰 B．冰晶体中只存在范德华力和氢键两种作用力 C．干冰晶体中每个周围距离相等且最近的有10个 D．冰晶体中的氧原子和金刚石晶体中的碳原子均可形成四面体结构 【答案】D 【详解】A．金刚石为共价晶体，熔点高；冰和干冰都是分子晶体，但是冰中含有氢键，故冰的熔点高于干冰，A错误； B．冰晶体中，水分子内存在O-H共价键，分子间存在氢键和范德华力，并非“只存在”范德华力和氢键，B错误； C．干冰为面心立方结构，每个周围距离最近且相等的有12个（同层4个、上下层各4个），C错误； D．金刚石中碳原子以sp3杂化形成正四面体结构；冰中氧原子为sp3杂化，与2个H形成共价键、与2个H形成氢键，构成四面体结构，D正确； 故答案选D。 （变式训练3-1）某国家实验室成功在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构(如下图所示)的晶体，下列关于CO2的共价晶体的说法正确的是 A．CO2共价晶体和分子晶体互为同素异形体 B．一定条件下，CO2共价晶体转化为分子晶体是物理变化 C．CO2共价晶体中，每个C原子周围结合2个O原子，每个O原子与4个碳原子结合 D．CO2共价晶体和分子晶体中若碳原子数目相同时，共价键的总数也相同 【答案】D 【详解】A．同素异形体为单质，二氧化碳是共价化合物，故A错误； B．CO2共价晶体转化为CO2分子晶体，结构已发生改变，且二者的性质也有较大差异，故二者是不同的物质，所以二者的转变是化学变化，故B错误； C．CO2共价晶体与SiO2结构类似，每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接，每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接，故C错误； D．在CO2分子晶体中，每个CO2分子独立存在，分子内部的碳原子与氧原子通过共价键连接（结构为O=C=O，包含2个σ键和2个π键），但晶体中分子间仅通过较弱的分子间作用力结合，不形成额外的共价键，当碳原子数目为n时，共价键总数主要来自分子内部，每个碳原子对应2个共价键（C=O双键），故总共价键数约为2n；在CO2的共价晶体中，碳原子与氧原子通过共价键形成三维网状结构，类似于SiO2晶体，每个碳原子与4个氧原子形成共价键，每个氧原子连接两个碳原子，当碳原子数目为n时，每个碳原子贡献4个共价键，但每个键被两个原子共享，故总共价键数为，故D正确； 故答案为D。 （变式训练3-2）科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体，化学式为BC2N B．该晶体中各原子最外层均达8个电子 C．该晶体中微粒间的作用力为极性共价键 D．晶体中硼原子和部分碳原子填充在由碳原子和氮原子围成的四面体体心填充率为50% 【答案】C 【详解】A．该晶体具有类金刚石结构，金刚石是由碳原子通过共价键形成的共价晶体，具有硬度大、熔沸点高等性质，则该化合物为共价晶体，根据“均摊法”，晶胞中含个N、2个B、个C，该化合物的化学式为BC2N，A不符合题意； B．该晶体具有类金刚石结构，金刚石中每个碳原子形成4个键形成空间网状结构、发生sp3杂化，每个碳原子最外层均达8个电子，该晶体中B原子和N原子之间有一个配位键，N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，使各原子最外层均达8个电子，B不符合题意； C．该晶体中微粒间的作用力除了N-C、B-N、B-C极性共价键，还有非极性共价键C-C，C符合题意； D．晶胞中有8个小立方体，其中有4个填充有原子(有2个硼原子和2个碳原子填充在由碳原子和氮原子围成的四面体体心)，故填充率为50%，D不符合题意； 故选C。 【典例4】 硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 (1)基态硅原子的核外电子排布式为 。 (2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si-Si键之间的夹角约为 。 (3)请在下框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图 (部分原子已画出)，并进行必要的标注。 (4)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1710 -70.5 -90.2 简要解释熔点产生差异的原因：①SiO2和SiCl4 ；②SiCl4和SiF4： 。 【答案】(1) (2) (3) (4) SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体熔点比分子晶体的高 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔点越高 【详解】（1）Si是14号元素，根据构造原理，可知基态硅原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p2； （2）晶体硅的微观结构与金刚石相似，则晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体空间网状结构，所以Si-Si键之间的夹角约为109°28′； （3） 图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，所以只要在上述每两个硅原子之间“画”一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可：； （4）①SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体熔点比分子晶体的高； ②SiCl4和SiF4熔点低，都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，结构相似，物质的相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化消耗的能量就越高，物质的熔点就越高（SiCl4和SiF4均为分子晶体，组成和结构相似，SiCl4的相对分子质量大于SiF4，分子间作用力更强，故熔点更高）。 （变式训练4-1）参照如图的晶体结构模型分析晶体的结构，并回答下列问题。 (1)在二氧化硅晶体中有若干环状结构，最小的环状结构由 个和 个原子构成。 (2)在二氧化硅晶体中，硅原子的价电子层原子轨道发生了杂化，杂化方式是 ，Si-O-Si的键角是 。 (3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料，请列举两项二氧化硅的主要用途： 。 (4)下列说法中正确的是 (填序号)。 ①凡是共价晶体都含有共价键 ②凡是共价晶体都有正四面体结构 ③凡是共价晶体都具有三维骨架结构 ④凡是共价晶体都具有很高的熔点 【答案】(1) 6 6 (2) (3)制造石英玻璃   制造石英表中的压电材料(或制造光导纤维等) (4)①③④ 【详解】（1）二氧化硅结构跟金刚石结构相似，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，硅晶体结构中每个硅与硅的化学键之间插入一个O原子，则Si、O原子形成的最小环上O原子的数目是6，硅原子6个； （2）在二氧化硅晶体中每个Si原子连接4个O原子，则Si原子价层电子对个数是4，Si原子采用sp3杂化，Si原子和4个O原子形成的结构和甲烷结构相似，形成正四面体结构，其键角为； （3）二氧化硅的主要用途有：制造石英玻璃   制造石英表中的压电材料(或制造光导纤维等)； （4）①共价晶体是原子间通过共价键结合的晶体，所以共价晶体中都含有共价键，故①正确； ②共价晶体具有空间网状结构，并不都是正四面体结构，故②错误； ③共价晶体是原子间通过共价键结合形成的空间网状结构的晶体，凡是共价晶体都具有三维骨架结构，故③正确； ④共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点，故④正确； 答案为①③④。 （变式训练4-2）回答下列问题 (1)利用与反应可制得碳化硅晶体，其晶胞结构如图，硅原子位于立方体的顶点和面心，碳原子位于立方体的内部。 ①热稳定性： （填“大于”“小于”或“等于”）。 ②碳化硅晶体中每个Si原子周围距离最近的C原子数目为 。 ③碳化硅的晶胞参数为a pm，晶胞密度为，则阿伏加德罗常数 （用含a和ρ的计算式表示） ④碳化硅的硬度 （填“大于”“小于”或“等于”）氮化硅的硬度，原因是 。 (2)氮化碳比氮化硅的硬度更大，其中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，已知氮化碳的二维晶体结构如图，图中线框内表示晶胞结构。 ①β—氮化碳属于 晶体。 ②氮化碳的化学式为 。 (3)三氧化铼晶胞如图所示，其中O原子的配位数为 ，已知该晶胞的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则Re与O的最近距离为 cm。 【答案】(1) 小于 4 小于 碳化硅和氮化硅均为共价晶体，碳硅键比氮硅键长，碳硅键的键能小，所以碳化硅硬度小 (2) 共价 (3) 2 【详解】（1）①非金属性：碳>硅，所以氢化物稳定性。 ②碳化硅晶体中硅原子周围与它最近的碳原子的数目为4，立方晶胞参数为，晶胞密度为，则，则。 ③碳化硅和氮化硅均为共价晶体，碳硅键比氨硅键长，碳硅键的键能小，所以碳化硅硬度小。 （2）①氮化碳硬度超过金刚石晶体，为共价晶体。 ②图中线框内N的个数为4，C的个数为，化学式为。 （3）利用均摊法，黑球均在棱上，个数为，白球在顶点处，个数为，所以为白球，O为黑球，所以O原子的配位数为2； 与O的最近距离为晶胞边长的一半，设边长为a，则有，因此，Re与O的最近距离。 【课堂检测】 【基础训练】 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 【详解】A．共价晶体(如金刚石、二氧化硅)中，原子间通过共价键结合，不存在离子键或金属键等，A正确； B．共价晶体具有连续的三维网络结构(如金刚石中碳原子形成四面体骨架)，无明确分子边界，B正确； C．共价晶体是原子直接键合的整体(如SiO2晶体中无独立“SiO2分子”)，整个晶体可视为一个整体，C正确； D．共价晶体熔化时需破坏共价键(因其高熔点源于强共价键)，否则无法实现固态到液态的转变。例如，金刚石熔化时碳碳共价键断裂，D错误； 故选D。 2．（24-25高三上·贵州贵阳·月考）物质的结构决定性质。下列性质差异与结构因素不匹配的是 选项 性质差异 结构因素 A 熔点： 晶体类型 B 在中的溶解度： 分子极性 C 沸点：对羟基苯甲酸>邻羟基苯甲酸 氢键类型 D 电离常数 范德华力 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．SiO2是共价晶体，熔化时需要破坏共价键，所以熔点高，SiH4是分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，熔点较低，所以一般熔点大小：共价晶体＞分子晶体，A项不符合题意； B．I2、CCl4是非极性分子，HI是极性分子，根据“相似相溶”原理，I2在CCl4中的溶解度大于HI，这是由分子极性决定的，B项不符合题意； C．对羟基苯甲酸能形成分子间氢键，邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键，前者沸点高于后者是有氢键类型不同决定的，C项不符合题意； D．由于F原子电负性大，使得CF3COOH中的O-H键极性增强，更易电离出氢离子，酸性更强，其电离常数更大，与范德华力无关，D项符合题意； 故答案选D。 3．（24-25高二下·江苏南京·期中）自主创新是我国成为世界科技强国的关键支点。通过持续不断的科技创新，我国已在科技领域取得了显著成就。下列说法不正确的是 A．“鸿蒙”操作系统——载体芯片的主体材料属于金属晶体 B．自主研发的大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 C．量子科技“墨子号”使用光纤作为地面传输材料，其主要成分为二氧化硅 D．我国首次获得公斤级丰度的产品，与互为同位素 【答案】A 【详解】A．芯片的主体材料是单晶硅，为共价晶体，故A错误； B．国产大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故B正确； C．制作光导纤维的原料是二氧化硅，故C正确； D．与质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D正确； 故答案为A。 4．（2024·广西玉林·一模）高温结构陶瓷可由反应制得，下列说法正确的是 A．第一电离能： B．该反应中反应物均为共价晶体 C．N2分子中σ键与π键的数目之比为1∶2 D．基态C原子共有6种不同空间运动状态的电子 【答案】C 【详解】A．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则氮元素的第一电离能大于氧元素，故A错误； B．该反应的反应物中为分子晶体，故B错误； C．1个分子中有1个键和2个键，数目之比为1∶2，故正确； D．碳元素的原子序数为6，基态原子的电子排布式为，原子中共有4种不同空间运动状态的电子，故D错误； 故选C。 5．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晶体是空间网状结构 C．Si3N4中一个Si周围有3个氮，1个氮周围有4个硅 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 【答案】B 【详解】A．是由分子构成的，属于分子晶体。是一种新型耐高温、耐磨材料，具有原子晶体的特性，属于原子晶体。分子晶体和原子晶体的晶体类型不同，故A错误； B．是原子晶体，原子晶体的结构特点就是空间网状结构，像金刚石、二氧化硅等原子晶体都具有这样的结构，故B正确； C．中原子最外层有4个电子，要形成4个共价键达到8电子稳定结构；N原子最外层有5个电子，要形成3个共价键达到8电子稳定结构。所以一个周围有4个N，一个N周围有3个，故C错误； D．为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力而非化学键，分子内的化学键不会断裂，故D错误； 故选B。 6．（24-25高二下·河北衡水·期末）晶体的结构决定了晶体的性质。下列说法正确的是 A．由玻璃制成的规则玻璃球体现了晶体的自范性 B．干冰晶体属于分子晶体 C．硬度：金刚石<碳化硅<硅 D．氯化钠和氢氧化钠晶体均是离子晶体，含有的化学键类型也相同 【答案】B 【详解】A．玻璃为混合物，其微观粒子排布不规则，属于非晶体，其规则形状是人工加工而非自发形成，不能体现晶体的自范性，A错误； B．干冰(固态CO2)由分子通过范德华力结合，属于分子晶体，B正确； C．金刚石(C-C)、碳化硅(Si-C)、硅(Si-Si)均为共价晶体，键长依次增大，键能减弱，硬度减小，则硬度：金刚石＞碳化硅＞硅，C错误； D．氯化钠仅含离子键，氢氧化钠含离子键和O-H共价键，化学键类型不同，D错误； 故选：B。 7．（24-25高二下·福建漳州·期中）设为阿伏加德罗常数的值。氮化硅（）常用于制备高温结构陶瓷，可由如下反应制备：。下列说法正确的是 A．中含π键数目 B．12 g石墨含有的共价键数为 C．中含有键的数目为 D．每生成22.4 L CO转移电子数为 【答案】B 【详解】A．氮气（N2）分子中含有一个σ键和两个π键，28g N2为1mol，含π键数目为2NA，A错误； B．石墨中每个碳原子形成3个共价键，每个键被两个碳共享，12g（1mol）碳原子对应1.5mol共价键，B正确； C．SiO2中每个Si原子连接4个O原子，1mol SiO2含4NA个Si-O键，C错误； D．未指明气体状态，22.4L CO的物质的量不确定，无法计算转移电子数，D错误； 故选B。 8．（24-25高二下·安徽宿州·期中）下列叙述中正确的是 A．乙醇是一种稳定的化合物，这是由于乙醇分子间存在氢键 B．分子晶体中一定都存在分子间作用力和共价键 C．只要有共价键就是共价晶体 D．含4.8g碳元素的金刚石晶体中的共价键的物质的量为 【答案】D 【详解】A．乙醇的稳定性由其分子内的化学键决定，氢键属于分子间作用力，影响物理性质而非化学稳定性，A错误； B．稀有气体的分子晶体中不存在共价键（如氖为单原子分子），B错误； C．共价键可存在于分子晶体（如CO2）等其他类型晶体中，并非共价晶体的专属特征，C错误； D．4.8g碳的物质的量为0.4mol，金刚石中每个碳原子形成4个共价键，但每个键被两个原子共享，总键数为0.4mol×4/2=0.8mol，D正确； 故选D。 9．（24-25高二下·陕西安康·期中）氮化镓是第三代半导体材料的研究热点，其熔点约为1500℃，其晶胞结构如图所示，该晶体密度为，晶胞参数为apm，又知m、n原子坐标参数依次为（0，0，0）、。下列说法不正确的是 A．氮化镓是共价晶体 B．氮化镓中存在配位键 C．p处原子分数坐标为 D．阿伏加德罗常数 【答案】C 【详解】A．氮化镓熔点约1500℃高，且为半导体材料，符合共价晶体特征，A正确； B．镓、氮的基态原子分别有3个、5个价层电子，但镓、氮原子间形成了4个共价键，故其中有一个配位键，B正确； C．p处原子位于上部前方，分数坐标为，C错误； D．由均摊原理及晶胞图知，一个晶胞中含有4个GaN，晶胞质量为，晶胞体积为，，，D正确； 故选C。 10．（2025·北京大兴·三模）下列事实与解释不对应的是： 选项 事实 解释 A 第一电离能： Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力： B 晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个) 冰中水分子间主要以氢键结合，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合 C 在不同溶剂中的溶解度： 为非极性分子，为弱极性分子，为极性分子，相似相溶 D 熔点： 属于共价晶体，属于分子晶体 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．Na与K位于同一主族，原子半径：，原子核对外层电子的吸引能力：，因此第一电离能：，A正确； B．冰中水分子间主要以氢键结合，是分子密堆积，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合，是分子非密堆积，晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)冰(4个)，B正确； C． 为弱极性分子，为极性分子，为非极性分子，根据相似相溶，在不同溶剂中的溶解度：，C正确； D．属于离子晶体，属于分子晶体，因此熔点：，D错误； 故选D。 11．（24-25高二下·天津南开·期中）AlN 具有耐高温、抗冲击等优良品质，广泛应用于电子工业、陶瓷工业，其晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是 A．AlN 晶体中 N 原子的杂化类型为 sp3 B．AlN 晶体属于共价晶体 C．AlN 晶体中含有配位键 D．每个Al原子周围距离最近的N 原子个数为2 【答案】D 【详解】A．AlN晶体中N原子形成4个单键，杂化类型为sp3，A正确；   B．AlN晶体是通过共价键形成的，AlN熔点高、耐高温，属于共价晶体，B正确； C．N原子形成4个单键，其中有1个为N原子提供孤电子对、Al原子提供空轨道形成的配位键，C正确； D．据图示，Al原子的配位数为4，Al原子位于N原子形成的四面体空隙，D错误； 故选D。 12．（24-25高二下·天津南开·期中）下列叙述不正确的是 A．酸性： B．键角： C．CCl4中的溶解度： I2>NH3 D．晶体硬度：金刚石>晶体硅 【答案】A 【详解】A．电负性F大于Cl，C-F键的极性大于C-Cl键，导致中羧基中羟基氢更容易被电离出来，使得酸性，A错误； B．甲烷分子、氨分子中心原子均为sp3杂化，甲烷分子、氨分子中孤对电子对数分别为0、1；孤对电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小，则甲烷分子的键角大于氨分子，B正确； C．碘单质是非极性分子，氨分子是极性分子，由相似相溶原理可知，碘在非极性分子四氯化碳中的溶解度大于氨分子，C正确； D．金刚石和晶体硅都是共价晶体，碳原子的原子半径小于硅原子，则碳碳键的键长小于硅硅键，金刚石中碳碳键强于晶体硅中硅硅键，硬度大于晶体硅，D正确； 故选A。 13．（24-25高二下·福建·期中）下列说法错误的是 A．晶体堆积属于分子密堆积 B．晶体中Si和键个数比为1∶4 C．石墨烯中碳原子和键个数比为2∶1 D．1mol金刚石晶体含有2个键 【答案】C 【详解】A．C60分子之间只有范德华力，所以晶体是分子密堆积，A正确； B．在SiO2晶体中，每个Si原子与相邻的4个O原子形成Si-O共价键，故Si原子与Si-O共价键个数比为1：4，B正确；    C．在石墨烯中，每个C原子与相邻的3个C原子形成共价键，每个C原子为相邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为6×=2，每个C-C被3个六元环共有，则在六元环中含有的C-C数为6×=3，因此石墨烯中碳原子和C-C个数比为2：3，C错误； D．已知金刚石晶体中每个C原子与周围的4个C原子形成共价键，每个C-C共价键被2个C原子共有，故1mol金刚石晶体含有4××NAmol-1=2NA个C-C键，D正确； 故选C。 14．（24-25高二下·甘肃金昌·期中）磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。回答下列问题： (1)磷的一种同素异形体——白磷的空间结构为 ，其键角为 ，推测其在中的溶解度 (填“>”或“<”)在水中的溶解度。 (2)常温下是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图所示，由A、B两种微粒构成。将其加热至熔化，形成一种能导电的熔体。已知A、B两种微粒分别与互为等电子体(等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团)，则A、B的化学式分别为 、 。 (3)氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，熔点如下表所示。试从结构的角度分析它们熔点不同的原因是 。 物质 BN AlN GaN 熔点/℃ 3000 2200 1700 【答案】(1) 正四面体形 60° > (2) (3)氮化硼、氮化铝、氮化镓都是共价晶体，硼、铝、镓的原子半径逐渐增大，键长增长，键能减小，熔点降低 【详解】（1）白磷分子是正四面体结构，四个P原子位于正四面体顶点上，其键角为60°，物质溶解性遵循相似相溶原理，白磷分子、为非极性分子，水为极性分子，白磷分子在中的溶解度大于在水中的溶解度； （2）PCl5是一种白色晶体，将其加热至熔化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，A、B两种微粒分别与互为等电子体，分别是和； （3）氮化硼、氮化铝、氮化镓的结构类似于金刚石，都是共价晶体，硼、铝、镓的原子半径逐渐增大，键长增长，键能减小，熔点降低。 15．（24-25高二下·四川乐山·阶段练习）锡的重要单质有灰锡、白锡和锡烯，银白色金属白锡在13.2℃以下会自发转化为灰色粉末状的灰锡。微观上，灰锡具有与金刚石相同的结构，白锡密度为ρg/cm3.，锡烯则是一种与石墨烯结构相似的纳米锡。 (1)测定锡单质结构的方法是______。 A．质谱法 B．原子发射光谱法 C．核磁共振谱法 D．X射线衍射法 (2)①请比较：灰锡的熔点 金刚石的熔点。（填>、<或=）； ②两者熔点差异的原因正确的是 。 A．灰锡是分子晶体，金刚石是共价晶体，共价晶体中的共价键比分子晶体中范德华力强 B．灰锡是金属晶体，金刚石是共价晶体，金属晶体中金属键作用力强于共价键 C．灰锡和金刚石都是共价晶体，键长比键长长，键能比键能小 D．灰锡是离子晶体，金刚石是共价晶体，离子晶体中离子键作用力强于共价键 (3)灰锡中每个Sn原子周围有 个Sn原子，1mol灰锡中含有 mol键。 (4)若锡的相对原子质量为b，以表示阿伏加德罗常数的值，则白锡晶胞的边长为 cm。 (5)新型铜锌锡硫化合物（）薄膜太阳能电池近年来已经成为可再生能源领域的研究热点，其晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为 。 【答案】(1)D (2) < C (3) 4 2 (4) (5)Cu2ZnSnS4 【详解】（1）质谱法：用高能电子束轰击有机物分子，使之分离成带电的“碎片”，不同的带电“碎片”的质量(m)和所带电荷(z)的比值不同，就会在不同的m/z处出现对应的特征峰。可根据特征峰与碎片离子的结构对应关系分析有机物的结构。质谱图中，质荷比的最大值就表示了样品分子的相对分子质量；不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素；核磁共振氢谱确定不同化学环境的氢原子种类；根据X射线衍射图显示的信息，科学家能推知晶体内部的微观结构，故测定锡单质结构的方法是X射线衍射法，选D。 （2）①由题干已知信息可知，灰锡具有与金刚石相同的结构，灰锡和金刚石都是共价晶体，Sn-Sn键长比C-C键长长，Sn-Sn键能比C-C键能小，则灰锡的熔点＜金刚石的熔点； ②两者熔点差异的原因是：灰锡具有与金刚石相同的结构，灰锡和金刚石都是共价晶体，Sn-Sn键长比C-C键长长，键能比C-C键能小，则灰锡的熔点＜金刚石的熔点，则正确的是C。 （3）由图知，灰锡中每个Sn原子周围有4个Sn原子；灰锡中每个Sn原子与周围的4个Sn原子形成Sn-Sn，每个Sn-Sn由2个Sn原子共有，则1mol灰锡中含有2molSn-Sn键； （4）据“均摊法”，晶胞中含个Sn，则晶体密度为，； （5）根据晶胞图可知，Cu位于顶点、面心和体心，个数为，Zn位于棱上和面心，个数为，Sn位于面上，个数为，S位于晶胞内部，个数为8，即化学式为Cu2ZnSnS4。 【能力提升】 1．（25-26高三上·陕西商洛·期中）2025年9月3日阅兵尽显我国国防科技硬核实力。雷达系统使用了单晶硅，反应可用于纯硅的制备。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．单晶硅为分子晶体，熔点高、硬度大 B．单晶硅中含有个键 C．中含有键的数目为 D．每生成时转移电子的数目为 【答案】D 【详解】A．单晶硅是共价晶体，硅原子间通过共价键形成空间网状结构，因此熔点高、硬度大。分子晶体（如干冰）熔点低，A错误； B．1 mol单晶硅中，每个Si原子形成4个Si-Si键，但每个键被2个原子共享，总键数为，B错误； C．H2分子含1个σ键（H-H键），1 mol H2含NA个σ键，C错误； D．反应中氢元素化合价升高，硅元素化合价降低，SiCl4→Si，Si的化合价从+4→0，每生成1 mol Si转移4 mol电子，即4 NA个电子，D正确； 选D。 2．（24-25高二下·北京顺义·期末）下列“事实”对应的“解释”不合理的是 选项 事实 解释 A 键角：NH3(107°)＞H2O(105°) 中心原子均为sp3杂化，孤电子对数：H2O＞NH3 B 热稳定性：H2O＞NH3 氢键键长：NH3＞H2O C 酸性：三氟乙酸＞三氯乙酸 电负性：F＞Cl，极性：F-C＞Cl-C D 硬度：金刚石＞碳化硅 均为共价晶体，键长：C-C＜C-Si，键能：C-C＞C-Si A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．NH3和H2O分子的中心原子的价层电子对数都是4，因此中心N原子或O原子均采用sp3杂化，但是中心原子中含有的孤电子对数越多，其对成键电子对的排斥作用就越强，导致物质分子中的键角就越小。NH3的氮原子上有1对孤电子对，H2O的中心O原子的价层电子对上有2对孤电子对，H2O孤电子对多，因此H2O的键角更小，解释合理，A合理； B．物质分子的热稳定性由分子的化学键O-H与N-H的键能决定，由于电负性：O＞N，导致物质内化学键的键能：O-H＞N-H；而与H2O及NH3分子之间的氢键无关，解释错误，B不合理； C．电负性：F＞Cl，使得CF3COOH吸电子效应比CCl3COOH更强，导致其羧酸的-COOH更易解离出H+，酸性增强，解释合理，C合理； D．金刚石和碳化硅都属于共价晶体。晶体中原子半径越小，键长越短，键能就越大，断裂该化学键消耗的能量更大，该物质硬度更大。由于原子半径：C＜Si，则键长：C-C＜C-Si，故金刚石中的C－C键的键长更短、键能更大，该共价晶体硬度更高，解释合理，D合理； 故选项是B。 3．（24-25高二下·重庆·期末）设为阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有键的数目为 B．中含有的键数目最多为 C．1mol乙酸与足量乙醇反应，生成的乙酸乙酯分子数为 D．和的混合气体完全燃烧，消耗的分子数目为 【答案】D 【详解】A．SiC为共价晶体，每个Si连接4个C，每个C-Si键被两个原子共享，1mol SiC中C-Si键数目为4NA，A错误； B．C3H6O的物质的量为5.8g/(58g/mol)=0.1mol，若为环状结构（如环氧丙烷），所有键均为σ键，总σ键数为10，则0.1mol对应σ键数为1.0NA，超过选项中的0.9NA，B错误； C．酯化反应为可逆反应，无法完全转化，生成的乙酸乙酯分子数小于NA，C错误； D．C2H4和CH3OCH3的燃烧均消耗3mol O2/mol，无论混合比例如何，1mol混合气体完全燃烧消耗O2为3NA，D正确； 故答案选D。 4．（24-25高二下·北京昌平·期末）下列事实与解释不相符的是 事实 解释 A． 沸点：> 形成分子间氢键，可形成分子内氢键 B． 熔点：SiO2>CO2 相对分子质量：SiO2>CO2 C． I2在不同溶剂中的溶解性：CCl4>H2O I2、CCl4均为非极性分子，H2O 为极性分子 D． 键角：>NH3 N 原子杂化方式相同，NH3中有一对孤电子对，中无孤电子对 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】 A．分子中羟基与醛基相邻，容易形成分子内氢键，导致分子间作用力减弱；中羟基与醛基处于对位，易形成分子间氢键，使分子间作用力增强，分子间作用力越强，沸点越高，A正确； B．CO2为分子晶体，SiO2为共价晶体，熔点差异的主因是晶体类型不同（分子间作用力与共价键的差异），与摩尔质量无关，B错误； C．I2和CCl4均为非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理，I2在CCl4中的溶解度更大，C正确； D．中心原子价层电子对数，无孤电子对，NH3中心原子价层电子对数，有1对孤电子对，根据孤电子对对成键电子对的排斥力更大，则键角：>NH3，D正确； 故选B。 5．（24-25高二下·河北张家口·期末）晶体硼呈黑灰色，硬度与金刚石接近，其中12个硼原子构成一个结构单元如下图。下列说法错误的是 A．硼位于元素周期表的p区 B．熔点：晶体硼＜金刚石 C．硼结构单元之间的主要作用力为范德华力 D．每个单元中由相邻硼原子构成的等边三角形有20个 【答案】C 【详解】A．B是5号元素，有5个电子，两个电子层，核外电子排布为1s22s22p1，位于元素周期表的p区，A正确； B．晶体硼的硬度与金刚石接近，为原子（共价）晶体的典型特征，半径B>C，键长：B-B>C-C，键能：B-B<C-C，故熔点：晶体硼<金刚石，B正确； C．晶体硼为原子（共价）晶体，硼结构单元之间的主要作用力为共价键，C错误； D．一个B被5个等边三角形共用，一个等边三角形有个B，总共12个B，则等边三角形有20个，D正确； 故选C。 6．（24-25高二下·河北·期末）R、X、Y和Z均为短周期元素，的分子结构如下所示（箭头表示配位键）。基态R原子中电子只有一种自旋取向，X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是 A．基态原子的未成对电子数： B．第一电离能： C．单质的沸点： D．电负性： 【答案】A 【分析】R、X、Y和Z为短周期元素，R中电子只有一种自旋取向，R为H元素；X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数，的分子中X、Z均形成4个键（3个共价键和1个配位键），则X为B元素、Z为N元素；Y只形成1个共价键，结合位置可知Y为F元素，以此来解答。 【详解】A．X为B元素，Y为F元素，基态B、F原子未成对电子数均为1，基态原子未成对电子数：B=F，A正确； B．Y为F元素，Z为N元素，F的第一电离能大于N的第一电离能，第一电离能：Y>Z ，B错误； C．X为B元素、Y为F元素，X的单质为共价晶体，Y的单质为分子晶体，单质的沸点：X＞Y，C错误； D．R为H元素、X为B元素，氢（H）的电负性（2.1）高于硼（B）的电负性（2.0），D错误； 故答案选A。 7．（24-25高二下·山东临沂·期中）科研人员在高温高压条件下合成了类金刚石结构的硼碳氮化合物，其晶胞结构如图所示，立方晶胞参数为a pm。下列说法错误的是 A．该化合物为共价晶体 B．该化合物的化学式为 C．晶胞中C-C键与C-N键的数目比为2∶1 D．晶体中与B原子距离最近且相等的B原子数为4 【答案】C 【详解】A．该晶体具有类金刚石结构，金刚石是由碳原子通过共价键形成的共价晶体，具有硬度大、熔沸点高等性质，则该化合物为共价晶体，硬度大，A正确； B．根据“均摊法”，晶胞中含个N、2个B、个C，该化合物的化学式为，B正确； C．如图所示：以m点的C原子为研究对象，其形成2条C-C键，两条C-N键，则二者数目比为1:1，C错误； D．如图所示：将晶胞平移，以b点的B为坐标原点：，则B原子距离最近且相等的1个B原子a位于面心，其余两个面心为C原子，根据晶胞结构可知，若面心上全部都是B，B原子距离最近且相等的B原子数为，但面心上的B只占了，因此B原子距离最近且相等的B原子数为4，D正确； 故选C。 8．（24-25高二下·四川达州·期末）砷化镓是一种重要的半导体材料，硬度高、耐磨，熔点1238℃，其立方晶胞结构如图所示。下列说法错误的是 A．砷化镓晶胞中Ga的配位数是4 B．As位于Ga形成的正四面体空隙中，其空隙占有率为100% C．根据砷化镓的物理性质判断，砷化镓为共价晶体 D．若1号Ga原子的分数坐标为，则2号As原子的分数坐标为 【答案】B 【分析】图中白球(Ga)处于8个顶点和6个面心，黑球(As)处于体内，根据均摊法，一个晶胞中含个Ga，含4个As，则该晶体的化学式为GaAs。 【详解】A．图中一个As周围离它等距且最近的Ga有4个，则该晶胞中As的配位数是4，结合分析知，则该晶体的化学式为GaAs，则Ga的配位数也是4，A正确； B．根据晶胞结构可知，As原子位于Ga原子围成的正四面体空隙中(As在体心，4个Ga是正四面体的4个顶点)，Ga原子共围成8个正四面体空隙，其中一半填充了As原子，所以空隙占有率不是100%，B错误； C．GaAs的熔点为1238℃，说明其晶体中原子通过共价键结合，故晶体类型为共价晶体，C正确； D．若1号Ga原子的分数坐标为，由几何知识可知，2号As原子在x、y、z轴上的分数坐标分别为，则2号As原子的分数坐标为，D正确； 故选B。 9．（24-25高二下·浙江嘉兴·期末）氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼与石墨结构相似，立方相氮化硼与金刚石结构相似，它们的晶体结构如下图所示。下列说法正确的是 A．两种物质中均存在配位键 B．六方相氮化硼没有导电性 C．两种物质中B原子均采用sp3杂化 D．两种物质均属于共价晶体 【答案】B 【详解】A．B原子只有3个电子，最多只能形成3个B-N σ键，立方相氮化硼中1个N原子形成4个B-N键，因此包含1个B原子提供空轨道、N原子提供孤对电子所形成的配位键，而六方相氮化硼中1个N原子形成3个B-N键，不包含配位键，故A不符合题意； B．虽然六方相氮化硼与石墨结构相似，但石墨中的碳原子通过共价键连接，每个碳原子贡献一个电子形成离域的π电子云，这些自由移动的电子赋予了石墨良好的导电性。相比之下，六方相氮化硼晶体中的氮原子和硼原子虽然也通过共价键连接，但它们的电子结构并不支持形成类似的离域电子云，因此缺乏自由移动的电子来传递电流，故B符合题意； C．六方相氮化硼每一层为平面结构，B原子和N原子采用sp2杂化，故C不符合题意； D．立方相氮化硼是超硬材料，其结构与金刚石相似，所以立方相氮化硼属于共价晶体，六方相氮化硼结构与石墨相似，属于混合晶体，故D不符合题意； 故答案为B。 10．（24-25高二下·福建泉州·期末）铌(Nb)和锡(Sn)作为掺杂剂，能够显著改善晶圆的导电性能及其稳定性。此外，锡所形成的氯化物在电镀工业及材料科学领域亦拥有广泛的应用。回答下列问题： (1)铌(Nb)和钒(V)位于同族且相邻，基态Ⅴ原子的价电子排布式为 。 (2)(熔点约为210℃)常温下为二聚体，其熔点低于的熔点(大于1000℃)的原因可能是 。 (3)铌镍合金材料在生产中有广泛应用，它的晶胞如下图所示。已知：为阿伏伽德罗常数，铌(Nb)和钒位于同族且相邻，但是基态Nb原子最外层只有1个电子。 ①Nb在元素周期表中的位置为 。 ②晶胞中Nb、Ni原子个数比为 。 (4)白锡和灰锡是单质Sn的常见同素异形体。它们的晶胞结构如图所示： ①灰锡的晶体结构与金刚石类似，但稳定性不及金刚石，其原因在于 ； ②若白锡和灰锡晶体的密度分别为g·cm-3和g·cm-3，则白锡和灰锡晶胞的体积之比是 。 (5)和是锡的常见氯化物，其中，被氧化后可以得到常温下为无色液体的。 ①分子中，键角小于120°的原因是 。 ②的空间构型是 ，它的晶体类型是 。 【答案】(1) (2)为分子晶体，为离子晶体，影响分子晶体熔点的范德华力远小于晶体中的离子键 (3) 第五周期第ⅤB族 1:3 (4) Sn的原子半径大，键长长，键能小，故灰锡不如金刚石稳定 (5) 中心原子Sn采取杂化，有1对孤电子对，孤电子对与成键电子对间排斥力大于成键电子对间排斥力 正四面体 分子晶体 【详解】（1）钒为第23号元素，核外电子排布为，则基态Ⅴ原子的价电子排布式为。 （2）(熔点约为210℃)常温下为二聚体，则为分子晶体，为离子晶体，影响分子晶体熔点的范德华力远小于离子晶体中的离子键，因此熔点低于的熔点。 （3）①铌(Nb)和钒位于同族且相邻，则Nb在元素周期表中的位置为第五周期第ⅤB族； ②根据均摊法可知，晶胞中Nb原子数为，Ni原子数为，故Nb、Ni原子个数比为1:3。 （4）①灰锡的晶体结构与金刚石类似，均属于共价晶体，Sn的原子半径大于C原子，则键长长，键能小，稳定性不及金刚石； ②白锡中Sn原子数为，灰锡中Sn原子数为，则白锡和灰锡晶胞的体积之比是。 （5）①的中心原子价层电子对数为，则Sn原子采取杂化，有1对孤电子对，孤电子对与成键电子对间排斥力大于成键电子对间排斥力，故键角小于120°； ②的中心原子价层电子对数为，不含孤电子对，则空间构型是正四面体；常温下为无色液体，则晶体类型是分子晶体。 1 学科网（北京）股份有限公司 $