课时跟踪检测(21) 共价晶体-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套练习word（鲁科版 山东专用）

课时跟踪检测(二十一)　共价晶体 一、选择题 1.下列有关共价晶体的叙述错误的是 (　　) A.共价晶体中,原子不按紧密堆积排列 B.共价晶体具有空间立体网状结构 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 2.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 3.下列各组物质中都属于共价晶体的是 (　　) A.干冰、二氧化硅、金刚石 B.氧化钠、金刚石、氯化氢 C.碘、石墨、氯化钠 D.二氧化硅、金刚石、晶体硼 4.二氧化硅晶体是立体的网状结构,其结构如图所示。关于二氧化硅的下列说法中,不正确的是 (　　) A.晶体中Si、O原子个数之比为1∶2 B.晶体中最小原子环上的原子数为8 C.晶体中最小原子环上的原子数为12 D.晶体中Si、O原子最外层都满足8电子稳定结构 5.最近科学家在实验室成功将CO2在高压下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中,不正确的是 (　　) A.该晶体中C、O原子个数比为1∶2 B.该晶体中C—O—C的键角为180° C.该晶体的熔、沸点高,硬度大 D.该晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构 6.(2025·河北卷)化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观现象与微观解释不符的是 (　　) 选项 宏观现象 微观解释 A 氮气稳定存在于自然界中 氮分子中存在氮氮三键,断开该共价键需要较多的能量 B 苯不能使溴的CCl4溶液褪色 苯分子中碳原子形成了稳定的大π键 C 天然水晶呈现多面体外形 原子在三维空间里呈周期性有序排列 D 氯化钠晶体熔点高于氯化铝晶体 离子晶体中离子所带电荷数越少,离子半径越大,离子晶体熔点越低 7.高压下氮气会聚合生成高聚氮,这种高聚氮晶体的立体网状结构如图所示。已知N—N键的键能为160 kJ·mol-1,而N≡N键的键能为945 kJ·mol-1。则下列有关说法不正确的是 (　　) A.高聚氮转化为氮气的过程中发生了化学变化 B.高聚氮晶体属于共价晶体 C.高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N键)=1∶3 D.高聚氮可能会被用作炸药或高能材料 8.金刚石结构如图所示,晶体Si、立方SiC具有类似金刚石结构。下列说法错误的是 (　　) A.熔点:金刚石>晶体Si B.晶体Si晶胞中含有8个Si C.金刚石的晶体中碳原子数与C—C键数之比为1∶2 D.立方SiC晶胞顶点从1号位分别平移至2号位和3号位,所得晶胞中Si位置相同 9.氮化碳部分结构如图所示,其中β⁃氮化碳的硬度超过金刚石,成为首屈一指的超硬材料。下列有关氮化碳的说法错误的是 (　　) A.β⁃氮化碳属于共价晶体,其化学键比金刚石的更稳定 B.氮化碳晶体的熔点比金刚石高 C.β⁃氮化碳的化学式为C3N4,其中氮显-3价,碳显+4价 D.该晶体与金刚石结构相似,都是原子间以非极性键形成的空间网状结构 10.(2025·菏泽市高二期中)下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示,NA是阿伏加德罗常数的值)的叙述错误的是 (　　) A.金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B.金刚砂晶体中,所有原子都是sp3杂化,一个晶胞平均占有8个原子 C.60 g SiO2晶体中所含共价键数目为2NA D.金刚砂晶体的熔点低于金刚石的熔点 11.(2025·河南卷)我国科研人员合成了一种深紫外双折射晶体材料,其由原子序数依次增大的五种短周期元素Q、W、X、Y和Z组成。基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X所在族的族序数等于Q的质子数,基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍。下列说法正确的是 (　　) A.QY3为极性分子 B.ZY为共价晶体 C.原子半径:W>Z D.1个X2分子中有2个π键 12.(2025·山东省淄博市期中检测)我国科学家合成的T⁃碳,其晶胞结构可看作金刚石晶胞中的每个碳原子被4个碳原子构成的正四面体单元替代,如图所示。T⁃碳的密度为金刚石的一半。下列说法正确的是 (　　) A.每个T⁃碳晶胞中碳原子个数为16 B.T⁃碳与金刚石中碳原子的杂化方式相同 C.T⁃碳中碳原子数与共价键数之比为2∶1 D.T⁃碳晶胞边长和金刚石晶胞边长之比为1∶2 二、非选择题 13.(11分)请回答下列问题。 (1)31Ga基态原子的核外电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成,该半导体材料的化学式是　　　　　　,其晶体结构类型为　　　　　　。  (2)C、N元素形成的新材料具有如图a所示结构,该晶体的化学式为　　　　。该晶体硬度超过金刚石,其原因是 　。  (3)Al2O3在一定条件下可制得AlN,其晶体结构如图b所示,该晶体属于　　　　晶体。   (4)图c是氮化镓的晶胞结构:氮化镓中镓原子的杂化方式为　　　　,氮原子的配位数为　　　　。  (5)立方相氮化硼结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为a cm,立方相氮化硼晶胞中含有　　　　个氮原子、　　　　个硼原子。   14.(13分)某科研小组受民间中医启发,发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为ⅤA族元素,该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。 (1)氮原子的价电子排布为　　　　　　,N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　。  (2)立方氮化硼晶体(BN)是一种超硬材料,有优异的耐磨性,其晶胞如图所示。 ①立方氮化硼是　　　　　　晶体,晶体中氮原子的杂化轨道类型为　　　　,硼原子的配位数为　　　　。  ②立方氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为　　　　。  (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)。  课时跟踪检测(二十一) 1.选D　A项,共价晶体中原子之间通过共价键相连,而共价键具有方向性和饱和性,所以共价晶体中,原子不遵循紧密堆积原理;B项,共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而形成的空间立体网状结构的晶体;C项,共价晶体是由原子以共价键相结合而形成的,不存在独立的分子;D项,共价晶体是原子间通过共价键结合而形成的,熔化时需要破坏共价键。 2.选B　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。 3.选D　干冰是由二氧化碳分子构成的分子晶体,A项错误;Na2O是由离子构成的离子晶体,HCl是由分子构成的分子晶体,B项错误;I2是由分子构成的分子晶体,氯化钠是由离子构成的离子晶体,C项错误;二氧化硅、金刚石、晶体硼均为共价晶体,D项正确。 4.选B　根据题图可知,二氧化硅晶体中Si、O原子个数之比为1∶2,A正确。晶体中最小环上的原子数为12,B错误,C正确。晶体中每个Si原子形成4个共价键后达到8电子稳定结构,每个O原子形成2个共价键后达到8电子稳定结构,D正确。 5.选B　若为共价晶体,则不再是直线形分子,而是转化为与SiO2相似的空间立体网状结构。 6.选D　氮气的稳定性源于氮分子中的三键,键能高难以断裂,A正确;苯因大π键结构稳定,难以与溴发生加成或取代,B正确;水晶的规则外形由原子三维有序排列(晶体结构)导致,C正确;氯化钠熔点高于氯化铝的真实原因是氯化铝为分子晶体而非离子晶体,选项中将二者均视为离子晶体并用离子电荷和半径解释,不符合实际,D错误。 7.选C　高聚氮转化为氮气的过程中有新物质生成,发生了化学变化,A项正确;高聚氮晶体中原子间以共价键结合并形成立体网状结构,所以高聚氮为共价晶体,B项正确;高聚氮晶体中每个氮原子与其他三个氮原子形成单键,而每个N—N键为两个氮原子共有,所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N键)=2∶3,C项错误;由高聚氮的结构及N—N键键能较小,而N≡N键键能很大可知,高聚氮转化为N2会放出大量的热,可能会被用作炸药或高能材料,D项正确。 8.选D　碳碳键的键长比硅硅键的键长短,键能大,故A正确;利用均摊法,可得一个金刚石晶胞中有8个C原子,所以一个晶体硅晶胞中含有8个Si,故B正确;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键,且每两个碳原子形成一个C—C键,则1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C键,故C正确;1号与2号原子相同,但1号与3号原子不同,故D错误。 9.选D　A项中,N原子半径小于C原子,键长:C—N键<C—C键,故C—N键比C—C键更稳定,正确;B项中,氮化碳晶体的熔点比金刚石高,正确;C项中,晶体结构图中虚线部分是晶体的最小结构单元,正方形顶点的C原子被4个正方形所共有,边上的C原子被2个正方形所共有,故实际含有的C原子数为4×+4×=3,N原子数为4,化学式为C3N4,因为N元素的电负性比C元素的大,故N显负价(-3),C显正价(+4),正确;D项中,金刚石晶体中只含C—C非极性键,C3N4晶体中只含C—N极性键,错误。 10.选C　金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体,故A正确;金刚砂晶体中,每个碳原子均与周围的4个硅原子成键,每个硅原子均与周围的4个碳原子成键,故每个碳原子、硅原子的价层电子对数均为4,故所有原子都是sp3杂化,一个晶胞平均占有碳原子个数为8×+6×=4,故B正确;60 g SiO2的物质的量为1 mol,在二氧化硅晶体中1 mol Si原子与4 mol O原子形成4 mol硅氧键,故1 mol SiO2含4 mol共价键,即4NA,故C错误;由于C原子半径比Si原子半径小,故C—C键的键长比C—Si键的键长短,键能大,故金刚砂晶体的熔点低于金刚石的熔点,故D正确。 11.选D　Q、W、X、Y和Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的s轨道中电子总数比p轨道中电子数多1,X是N;X所在族的族序数等于Q的质子数,Q是B,所以W是C;基态Y和Z原子的原子核外均只有1个未成对电子,且二者核电荷数之和为Q的4倍,即质子数之和为20,所以Y是F,Z是Na。BF3为平面正三角形结构,结构对称,属于非极性分子,A错误;NaF是离子晶体,B错误;同周期自左向右原子半径逐渐减小,同主族从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径C<Li<Na,C错误;N2分子中含有三键,所以含有2个π键,D正确。 12.选B　金刚石晶胞中根据晶胞均摊法计算顶点8×=1个,面心6×=3个,内部4个,晶胞中碳原子共计8个,T⁃碳的晶胞结构可看作金刚石晶胞中的每个碳原子被4个碳原子构成的正四面体单元替代,则晶胞中碳原子个数为8×4=32个,故A错误;T⁃碳与金刚石中的碳原子和周围碳原子都是形成四个共价键,都是sp3杂化,故B正确;T⁃碳晶胞中碳原子数为32,每个碳原子与周围四个碳原子形成共价键,但是每个共价键每个碳原子只占一半,所以晶胞中共价键数目为32×4×=64,碳原子数与共价键数之比为1∶2,故C错误;T⁃碳的密度为金刚石的一半,根据晶胞中碳原子数目可以知道T⁃碳的质量是金刚石的4倍,根据ρ=,T⁃碳晶胞的体积为金刚石的8倍,晶胞棱长= ,故T⁃碳晶胞的边长和金刚石晶胞边长之比为2∶1,故D错误。 13.解析:(1)Ga与Al同主族,位于第4周期ⅢA族,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。由于Ga和As组成的物质是半导体材料,不是离子化合物,Ga最外层有3个电子,As最外层有5个电子,两者以共价键形成GaAs,属于共价晶体。(2)该晶胞中含C原子数=8×+4×=3,N原子数为4,故该晶体化学式为C3N4。由于C—N键的键长比C—C键的键长短,键能大,所以金刚石硬度比C3N4硬度小。(4)每个Ga原子与4个N原子形成共价键,这4个N原子构成正四面体结构;每个N原子与4个Ga原子形成共价键,这4个Ga原子构成正四面体结构,所以氮化镓中镓原子的杂化方式为sp3杂化,氮原子的配位数为4。 (5)金刚石晶胞是立方体结构,其中每个顶点各有1个碳原子,每个面心各有1个碳原子,立方体内部还有4个碳原子,如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×+6×+4=8,因此一个立方相氮化硼晶胞中应该含有4个N原子和4个B原子。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)　GaAs　共价晶体　(2)C3N4　C3N4与金刚石都是共价晶体,C—N键的键长比C—C键的键长短,键能大　(3)共价 (4)sp3　4　(5)4　4 14.解析:(1)氮原子的原子序数为7,价电子排布为2s22p3;N、P、As位于同一主族,随着原子序数逐渐增大,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强,原子的第一电离能逐渐减小,所以N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N>P>As。(2)①立方氮化硼晶体超硬,具有优异的耐磨性,推测立方氮化硼晶体为共价晶体;立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构,硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构,因此晶体中氮原子的杂化轨道类型为sp3;硼原子的配位数为4。②硼原子最外层有3个电子,形成4个共价键,所以含有1个配位键,故硼原子与氮原子之间共价键与配位键的数目之比为3∶1。(3)金刚石晶胞中有8个碳原子,则BN晶胞中也有8个原子,硼原子、氮原子各4个。BN的摩尔质量为25 g·mol-1,一个晶胞的质量为×25 g,除以一个晶胞的体积(361.5×10-10)3 cm3,即为晶体的密度。 答案:(1)2s22p3　N>P>As (2)①共价　sp3杂化　4　②3∶1 (3)4　4　 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $