第3章 第2节 第2课时 共价晶体、分子晶体和晶体结构的复杂性（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（鲁科版）

第2课时　共价晶体、分子晶体和晶体结构的复杂性  基础过关练 题组一　共价晶体  1.(2025辽宁抚顺一中月考)分析下列各物质的性质,判断其固态属于共价晶体的是(　　)  　　　　　　　　　　　　　　  A.固态时或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右  B.黄色晶体,熔点为2 200 ℃,熔融态不导电  C.选择性良好的氟化试剂,在室温下易升华 D.无色晶体,沸点为2 980 ℃,固态不导电,熔融态能导电  2.(2025湖南长沙雅礼中学月考)磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料,其结构与金刚石类似,磷化硼的晶体结构如图所示,晶胞参数为d nm。下列说法正确的是(　　)  A.磷化硼晶胞中B的配位数为6 B.c原子的分数坐标为(,,) C.NA为阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为 g·cm-3  D.磷化硼晶胞沿z轴方向上的投影图为 3.(2024山东菏泽月考)如图所示是金刚石的晶胞结构,除顶点和面心上有碳原子外,体内还有4个碳原子。回答下列问题: 图1 图2 (1)图1中原子A、C的分数坐标分别为(0,0,0)、(,1,),则原子B的分数坐标为　　　　　　。若金刚石的晶胞参数为a pm,则碳原子的半径为　　　　pm(用含a的代数式表示)。  (2)立方氮化硼结构和硬度都与金刚石相似,但熔点比金刚石低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　;图2是立方氮化硼晶胞沿z轴的投影图,请在图2中圆球上涂“”和画“×”分别标明B与N的相对位置;硼原子周围等距且最近的硼原子数为　　　　;B原子的杂化方式为　　　　。设NA为阿伏加德罗常数的值,若立方氮化硼的晶体密度为d g·cm-3,则晶胞参数a=　　　　nm。  题组二　分子晶体  4.(易错题)(2025广东深圳盐田中学月考)下列有关分子晶体的说法正确的有(　　)  ①分子晶体的构成微粒是分子,都具有分子密堆积的特征 ②冰融化时,分子中H—O键发生断裂 ③分子晶体在水溶液中均能导电 ④分子晶体的分子间作用力越大,通常熔点越高 ⑤分子晶体中,共价键键能越大,该分子晶体的熔点一定越高 ⑥非金属氢化物的晶体一般是分子晶体 ⑦所有分子晶体中都既存在分子间作用力又存在化学键 A.①②　　　B.④⑥　　　C.③④　　　D.⑤⑦  5.(2025山东潍坊阶段练习)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分子周围有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 题组三　晶体类型的判断  6.(2025北京师范大学附中月考)下列各物质中化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　)  A.金刚石和C60　　　　B.NaBr和HBr  C.CH4和CCl4　　　　D.Cl2和KCl  7.(2025北京一零一中学期中)下列是4种常见晶胞结构。有关说法不正确的是(　　)  　　　  　　　  A.金刚石是共价晶体,硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅 B.ZnS晶体中,与Zn2+最近且等距的S2-有2个 C.Cu是金属晶体,每个晶胞中含有4个Cu原子 D.干冰是分子晶体,由于分子间作用力弱,故干冰熔点低 8.(2025山东济宁曲阜一中阶段练习)分子晶体的熔点通常在200 ℃以下。下列数据是某些物质的熔点:  物质 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 熔点/℃ 920 801 1 291 190 物质 BCl3 Al2O3 CO2 SiO2 熔点/℃ -107 2 073 -57 1 723 据此做出的下列判断中正确的是(　　)  A.NaCl晶体熔化时,吸收的热量用于破坏离子键 B.表中只有BCl3和CO2是分子晶体 C.碳和硅处于同一主族,故CO2和 SiO2的晶体类型相同  D.两种含钠化合物是离子晶体,三种含铝化合物也是离子晶体 题组四　过渡晶体与混合型晶体  9.(2025河北衡水期末)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数如下表所示: 氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2 离子键成分 的百分数/% 62 50 41 33 根据表格信息,推知下列离子晶体中离子键成分的百分数最高的是(　　)  A.KF　　　B.LiF　　　C.NaBr　　　D.KCl  10.(不定项)(2025山东名校校际联考)下图为三种磷单质的结构。其中红磷为巨型共价分子,正交晶型黑磷具有类似石墨的层状结构。下列说法正确的是(　　)    A.三种磷单质中P原子的杂化方式有2种 B.熔点:红磷>白磷 C.相同条件下,等质量的三种磷单质完全燃烧耗氧量相同,焓变不同 D.正交晶型黑磷具有半导体的性质,是因为有类似于石墨的大π键 能力提升练 　　　　　　　　　　　　　　　  题组一　晶体性质的比较  1.(2024山东枣庄三中期中)下列物质按熔点由低到高排列的顺序正确的是(　　)  　　　　　　　　　　　　　　  A.NaCl、SiO2、CO2　　　　B.NaCl、CO2、SiO2  C.CO2、NaCl、SiO2　　　　D.SiO2、NaCl、CO2  2.(2025江西宜春丰城九中阶段测试)下列排序错误的是(　　)  A.熔点:Na>Mg>Al B.晶格能:NaF>NaCl>NaBr>NaI C.晶体熔点:CF4<CCl4<CBr4<CI4 D.硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅 题组二　晶体结构与性质的综合考查  3.(2025江西三新教研共同体联考)下列物质性质、用途与结构关系的解释不合理的是(　　)  选项 物质 性质 用途 结构关系的解释 A 石墨烯 导电性 极好 制作超 级电容 器电极 石墨烯存在大π键,有自由移动的电子 B 金刚砂 硬度极大 制作切 割刀具 SiC是共价晶体,共价键键能大 C 干冰 易升华 制造舞 台烟雾 断裂共价键吸收大量的热 D 甘油 良好的 吸湿、 保湿性 配制 化妆品 丙三醇可与水形成分子间氢键 4.(2025山东青岛二中月考)单质硫和氢气在低温高压下可形成新型超导材料,其晶胞如图。下列说法错误的是(　　)  A.S位于元素周期表的p区 B.该物质的化学式为H3S C.S位于H构成的四面体空隙中 D.该晶体不属于分子晶体 5.(2025北京二中月考)某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图,晶胞边长为a pm,Mg位于相邻4个Ni所构成的正四面体的体心。下列说法不正确的是(　　)  A.储氢过程中H2被还原 B.晶体的化学式为Mg2NiH6 C.每个Mg周围有12个紧邻的H D.Mg与Ni的最短距离为a pm  6.(2025山东师范大学附属中学月考)用高压釜施加高温高压并加入金属镍等催化剂,可实现如图所示的石墨转化为物质B的过程,下列有关说法错误的是(　　)  A.石墨比物质B更稳定 B.在该条件下,石墨转化为物质B的变化是化学变化 C.物质B的硬度比石墨的大,属于共价晶体 D.石墨和物质B中的C均采取sp2杂化,键角均为120° 7.(2025辽宁东北育才中学调研)硅酸盐是地壳岩石的主要成分,在硅酸盐中,四面体Si(图甲为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成六元环(图乙)、无限单链状(图丙)、无限双链状(图丁)等多种结构。石棉是由钙、镁离子以离子数1∶3的比例与单链状硅酸根离子形成的一种硅酸盐。 下列说法不正确的是(　　)  A.大多数硅酸盐材料硬度高与硅氧四面体结构有关 B.六元环的硅酸盐阴离子化学式为(SiO3 C.石棉的化学式为CaMg3Si4O10 D.无限双链状硅酸盐中硅、氧原子数之比为4∶11 8.(创新题新情境)(2025湖南重点中学联考)氮化硼(BN)晶体结构有四种(信息如表)。其中c-BN晶胞(设晶胞边长为a pm)中各原子沿x、y、z轴方向投影的图像均如下图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)    名称 晶体结构 h-BN 层状结构 c-BN 闪锌矿结构 w-BN 纤锌矿结构 r-BN 层状结构 已知:h-BN晶体、c-BN晶体结构分别与石墨、金刚石结构类似。 A.h-BN晶体中B、N的轨道杂化类型均为sp2 B.h-BN晶体、r-BN晶体中层与层之间均存在范德华力 C.若1号B原子分数坐标为(,,),则2号B原子分数坐标为(1,,) D.c-BN晶体的密度为 g·cm-3  9.(2025湖北武汉三中月考)回答下列问题: (1)GaCl3的熔点为77.9 ℃,晶体类型为　　　　。  (2)已知NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为　　　　g·cm-3(已知Te的相对原子质量为128,列出计算式即可)。  (3)在(NH4)2SO4晶体中,相邻的H与O两原子间的距离为199 pm,小于H与O的范德华半径之和,推测可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由A、B两种单元组成。若通过Li+嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心,可将该晶体设计为某锂电池的正极材料LiFemOn/Li1-xFemOn(m、n为正整数)。 已知:脱嵌率=×100%。 ①B1中M原子分数坐标为(0,0,0),则A3中Q的原子分数坐标为　　　　。  ②若该锂电池正极材料中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶5,则Li+的脱嵌率为　　　　。  ③该锂电池充电时阳极发生的反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 第2课时　共价晶体、分子晶体和 晶体结构的复杂性 基础过关练 1.B　固态时或熔融后易导电,熔点在1 000 ℃左右,应该为金属晶体,故A不选;黄色晶体,熔点为2 200 ℃,熔融态不导电,应为共价晶体,故B选;在室温下易升华,应为分子晶体,故C不选;固态不导电,熔融态能导电,应为离子晶体,故D不选。 2.B　由题图可知,B处于4个P原子构成的四面体中,晶胞中B的配位数为4,A错误;由题图可知,c原子的分数坐标为(,,),B正确;根据“均摊法”知晶胞中含B的个数为4,P的个数为8×+6×=4,该晶体密度为×1021 g·cm-3=×1021 g·cm-3,C错误;磷化硼晶胞沿z轴方向上的投影图为,D错误。 3.答案　(1)(,,)　a (2)B—N键键能小于C—C键　(或B与N的位置互换)　12　sp3　×107 解析　(1)由题图1可知,原子B的分数坐标为(,,)。若金刚石的晶胞参数为a pm,其体对角线长度为碳原子半径的8倍,则碳原子的半径为a pm。 (2)立方氮化硼与金刚石均为共价晶体,碳碳键键长小于硼氮键,使得B—N键键能小于C—C键,故立方氮化硼熔点比金刚石低;将图2中正方形均分成四个小正方形,B投影在四个小正方形的中心,N投影在图2中正方形中心、边的中心和四个角上,故为(B与N的位置可互换);硼原子周围等距且最近的硼原子有12个;B原子形成4个B—N键,杂化方式为sp3;根据“切割法”知金刚石晶胞中含8×+6×+4=8个C,则立方氮化硼晶胞中含有4个BN,设晶胞边长为x nm,则晶体密度为×1021 g·cm-3=d g·cm-3,x=×107。 4.B　分子晶体的构成微粒是分子,但并非所有分子晶体的堆积方式都为密堆积,例如,冰中因氢键作用形成疏松结构,而非密堆积,①错误;冰融化时,是分子间作用力被破坏,不是H—O键断键,②错误;分子晶体在水溶液中不一定能导电,例如葡萄糖、乙醇等,③错误;分子晶体的分子间作用力越大,分子晶体熔点越高,④正确,⑤错误;非金属氢化物的构成微粒一般是分子,所以在固态时一般是分子晶体,⑥正确;He、Ne、Ar等构成的晶体是分子晶体,但这些晶体中不存在化学键,⑦错误;综上,④⑥正确,故选B。 5.B　甲烷晶体的构成微粒是甲烷分子,所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子,故A错误;晶体中1个CH4分子周围紧邻的CH4分子个数为12,故B正确;甲烷晶体为分子晶体,熔化时需要克服分子间作用力,故C错误;1个CH4晶胞中CH4分子个数为8×+6×=4,故D错误。 6.C　金刚石属于共价晶体,所含化学键为共价键,C60属于分子晶体,所含化学键为共价键,晶体类型不同,A错误;NaBr为离子晶体,含有离子键,HBr为分子晶体,含有共价键,晶体类型和化学键类型均不同,B错误;CH4和CCl4均属于分子晶体,均含共价键,C正确;Cl2为分子晶体,含有共价键,KCl为离子晶体,含有离子键,晶体类型和化学键类型均不同,D错误。 7.B　金刚石、晶体硅、碳化硅都是共价晶体,原子半径:C<Si,键长:C—C<C—Si<Si—Si,键能:C—C>C—Si>Si—Si,所以硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅,A正确;观察ZnS的晶胞结构可知,S2-全部在晶胞内部,离S2-最近且等距的Zn2+有4个,故与Zn2+最近且等距的S2-有4个,故B错误;根据均摊法可知,每个晶胞中含有8×+6×=4个Cu原子,故C正确;干冰是分子晶体,分子间作用力为范德华力,作用力较弱,所以熔点低,故D正确。 8.A　NaCl晶体属于离子晶体,其熔化时离子键断裂,吸收的热量用于破坏离子键,A正确;题表中AlCl3、BCl3和CO2均属于分子晶体,B错误;碳和硅处于同一主族,但CO2是分子晶体,SiO2是共价晶体,C错误;氯化铝是分子晶体,Al2O3是偏向共价晶体的过渡晶体,当作共价晶体来处理,D错误。 9.A　根据表格信息,知电负性差值越大的两种元素组成的化合物中离子键成分的百分数越大。题给物质所含的元素中,钾电负性最小,氟电负性最大,则KF晶体中离子键成分的百分数最高,A项符合题意。 10.BC　白磷中每个P原子形成3个P—P σ键,有1对孤电子对,为sp3杂化,红磷中每个P原子形成3个P—P σ键,有1对孤电子对,为sp3杂化,正交晶型黑磷具有类似石墨的层状结构,但不是平面结构,每个P原子形成3个P—P σ键,有1对孤电子对,为sp3杂化,A错误;熔点:红磷>白磷,B正确;相同条件下,等质量的三种磷单质完全燃烧耗氧量相同,三种磷的结构不同,等质量的这三种物质具有的能量不同,燃烧为放热反应,ΔH=生成物总能量-反应物总能量,因此焓变不同,C正确;正交晶型黑磷具有类似石墨的层状结构,但层内不是平面结构,没有形成大π键,D错误。 能力提升练 1.C　NaCl属于离子晶体,SiO2属于共价晶体,CO2属于分子晶体,一般情况下,不同类型晶体的熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体,则熔点:CO2<NaCl<SiO2,故选C。 2.A　金属晶体中金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属阳离子与自由电子之间的静电作用越强,金属键越强,熔点越高,则熔点:Al>Mg>Na,A错误;NaF、NaCl、NaBr、NaI随着离子间距的增大,晶格能减小,则晶格能:NaF>NaCl>NaBr>NaI,B正确;组成和结构相似的分子晶体(不含氢键),相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,则晶体熔点:CF4<CCl4<CBr4<CI4,C正确;对结构相似的共价晶体来说原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的硬度越高,键长:C—C<C—Si<Si—Si,则硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅,D正确。 3.C　石墨烯中存在大π键,有自由移动的电子,使其导电性极好,可以用来制作超级电容器电极,A项正确;金刚砂(SiC)是共价晶体,共价键键能大,导致其硬度极大,适合制作切割刀具,B项正确;干冰(固态CO2)是分子晶体,易升华,升华时分子间作用力被破坏,而不是共价键断裂,C项错误;甘油(丙三醇)分子中含有多个—OH,能与H2O形成分子间氢键,因此具有良好的吸湿、保湿性,可以用于配制化妆品,D项正确。 4.C　S的价电子排布式为3s23p4,其位于元素周期表的p区,A正确;1个晶胞中,S个数为8×+1=2,H个数为12×+6×=6,H、S原子个数比为3∶1,故该物质的化学式为H3S,B正确;S位于H构成的正八面体空隙中,如图所示,C错误;该晶体是一种新型超导材料,分子晶体不能导电,故该晶体不属于分子晶体,D正确。 5.D　根据晶胞结构可知,H2被吸收后与Ni结合,Ni为金属元素,不能显负价,因此储氢过程中氢元素的化合价降低,即H2被还原,A正确;由题给晶胞示意图可知,一个晶胞中Ni的个数为8×+6×=4,每个Ni原子周围有6个H,因此H有24个,Mg都在体内,因此Mg有8个,晶体的化学式为Mg2NiH6,B正确;由晶胞示意图可知,取一个Mg观察,与之最近的有4个,且中只有朝向Mg的H与之距离最近且等距,因此每个中只有三个H与Mg最近且等距,即共有12个与之紧邻的H,C正确;由晶胞结构可知,晶胞中Mg和Ni的最短距离为晶胞体对角线长的四分之一,即a pm,D错误。 6.D　由题给结构可知,高温高压并有催化剂存在时,石墨转化得到的物质B为金刚石。键长:金刚石>石墨,则键能:金刚石<石墨,键能越大,键越牢固,物质越稳定,石墨更稳定,A项正确;石墨和金刚石互为同素异形体,石墨转化为金刚石的过程涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成,是化学变化,B项正确;金刚石属于共价晶体,其硬度比石墨的大,C项正确;石墨中的C采取sp2杂化,键角是120°,金刚石中的C采取sp3杂化,键角是109°28',D项错误。 7.C　硅氧四面体结构是指由一个硅原子和四个氧原子组成的四面体结构,其中的硅原子和四个氧原子形成共价键,硅氧四面体结构决定了大多数硅酸盐材料硬度高,A正确。分析图乙可知六元环的硅酸盐阴离子化学式为(SiO3,B正确。石棉中n(Ca2+)∶n(Mg2+)=1∶3,其中Mg、Ca均显+2价,Si元素显+4价,O元素显-2价,再结合无限单链状硅酸根结构知石棉的化学式可表示为CaMg3Si4O12,C错误。由图丁可知,无限双链状硅酸盐中有两种硅氧四面体,且数目之比为1∶1,一种与无限单链状硅酸盐中硅、氧原子个数比相同,其中硅原子个数为1,氧原子个数为2+2×=3,硅、氧原子个数比为1∶3;另一种硅原子个数为1,O原子个数为1+3×=2.5,硅、氧原子个数比为1∶2.5,所以无限双链状硅酸盐中硅、氧原子数之比为2∶5.5=4∶11,D正确。 8.C　h-BN晶体结构与石墨类似,为层状结构,B、N的轨道杂化类型均为sp2,A正确;h-BN晶体、r-BN晶体均为层状结构,层与层之间均存在范德华力,B正确;2号B原子的分数坐标不可能为(1,,),C错误;c-BN晶体结构与金刚石结构类似,1个晶胞中含有4个B,4个N,c-BN晶体的密度为 g·cm-3= g·cm-3,D正确。 9.答案　(1)分子晶体 (2) (3)N与S之间存在氢键(N—H…O) (4)①(,,)　②75%　③LiFemOn-xe- Li1-xFemOn+xLi+ 解析　(1)GaCl3熔点较低,为分子晶体。 (2)根据均摊法,知晶胞中Te数为8×+1=2,O数为4×+2=4,该晶体的密度为 g·cm-3。 (3)相邻的H与O两原子间的距离为199 pm,小于H与O的范德华半径之和,且(NH4)2SO4为离子化合物,H、O之间不存在共价键,应为N与S之间存在氢键(N—H…O)。 (4)①B1中M原子分数坐标为(0,0,0),Q在A3的体对角线的处,结合题图知Q的原子分数坐标应为(,,)。②由A、B两种立方体单元可知,离子型铁的氧化物晶胞中Fe2+个数为(4×+4×+1)×4=8,位于体内的Fe3+个数为4×4=16,Fe2+和Fe3+的总数为24,位于体内的氧离子个数为4×8=32,Li+嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心,则嵌入Li+的最大值为12× +1=4 破题关键,若该正极材料中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶5,则含有×24=9个Fe2+,15个Fe3+,设晶胞中含y个Li+,由化合物中各元素化合价代数和为零可知,9×2+15×3+y-32×2=0,解得y=1,则1个晶胞中脱嵌出3个Li+,脱嵌率为×100%=75%。 1 学科网（北京）股份有限公司 $