3.3.2共价键键能与化学反应的反应热 共价晶体 同步练习 2025-2026学年高二下学期化学苏教版选择性必修2

第三单元 共价键 共价晶体 第二课时 共价键键能与化学反应的反应热 共价晶体 【基础练习】 题型一：共价晶体和键能 1、氮化硼是一种合成结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质。下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是 ( ) A.和金刚石 B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰 D.碘和金刚砂 2、具有下列性质的晶体，属于共价晶体的是 ( ) A．熔点为2700℃，导电性好，延展性强 B．无色，熔点为3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C．无色，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电 D．熔点为-56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 3、下列说法不正确的是 ( ) A.稀有气体一般难发生化学反应，是因为分子中键能较大 B.已知石墨转化为金刚石要吸热，则等量的石墨比金刚石的总键能大 C.HF、HCI、HBr、HHI的热稳定性依次减弱，与共价键的键能大小有关 D.共价键的键能越大，键长越短 4.HCl与O2在催化剂加热条件下可产生气态产物：4HCl+O22Cl2+2H2O，已知某些化学键的键能数据如表。该反应的热化学方程式正确的是(　　) 化学键 H—Cl OO Cl—Cl H—O 键能/(kJ·mol-1) 431 498 243 463 A.4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(l)　ΔH=-116 kJ·mol-1 B.4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=116 kJ·mol-1 C.4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-116 kJ·mol-1 D.2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)　ΔH=-58 kJ·mol-1 5、下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据并判断，下列叙述正确的是 ( ) 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点／℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1211 硬度 10.0 9.5 9.5 7.0 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A、①② B. ③④ C.①③ D.②④ 题型二：共价晶体结构的判断 6、二氧化硅晶体是立体网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是 ( ) A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B．晶体中硅、氧原子个数之比为1:2 C．晶体中最小环上的原子数为8 D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构 7、砷化镓（GaAs）是一种应用广泛的半导体材料，与GaN、GaP晶体类型相同，其熔点为1480℃。As4S1的结构可以看作呈正四面体的中插入4个S而形成。、GaAs的结构如图。下列说法不正确的是 ( ) A.中含有极性共价键和非极性共价键 B.A有4种不同的结构 C.GaAs晶胞中含有配位键 D.GaAs晶体中As原子周围等距且最近的As原子数为12 8、BN是一种无机非金属材料，立方BN的硬度仅次于金刚石，其晶胞如图所示。下列说法不正确的是 ( ) A.立方BN属于共价晶体 B.1个晶胞中含有4个B和4个N C．距离每个B最近的N有4个 D.1mol立方BN中含有2mol共价键 9、下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体（如图）的叙述正确的是 ( ) 金刚石及其晶胞 二氧化硅 A.金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体 B．金刚石晶胞中含有6个碳原子 C.60g SiO2晶体中所含共价键数目为设为阿伏加德罗常数的值） D.金刚石晶体熔化时破坏共价键，二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力 10、氮化碳是新发现的高硬度材料，其部分结构如下图所示。下列有关说法不正确的是 ( ) A.氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳中碳显-4价，氮显＋3价 C.氮化碳的硬度比金刚石略大 D．氮化碳中C原子和N原子的最外层都满足8电子稳定结构 【综合能力提升】 11、砷化硼的晶胞结构如图所示，晶胞的边长为apm，下列说法正确的是（ ) A.砷化硼的化学式为 B．砷化硼晶胞中，As的配位数是4 C、砷化硼晶胞中，B原子之间的最短距离为pm D．与B原子最近且距离相等的B原子有6个 12、按要求回答下列问题。 I.氢分子的形成过程示意图如图所示。 氢分子的形成过程示意图 （1)H-H的键长为 。①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是 。 （2）下列说法正确的是＿（填字母）。 A．氢分子中含有1个π键 B.由①到④电子在核间出现的机会增大 C.由④到⑤必须消耗外界的能量 D．氢分子中含有1个极性共价键 II.几种常见化学键的键能如下表。 化学键 Si-O 键能／(kJ/mol） 452 463 498 226 x （1）试比较Si-Si与Si-C的键能大小：x （填“＞”“＜”"或"=")226。 (2)被认为是21世纪人类最理想的燃料，也有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克H2燃烧（生成水蒸气）放出的热量约为 ，每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为 。 13、共价晶体因具有熔、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)。  答案和解析 1.B 由“超硬、耐磨、耐高温”知，氮化硼为共价晶体，共价晶体熔化时所克服的粒子间的作用力为共价键。C60、冰、干冰、碘均为分子晶体，分子晶体熔化时所克服的粒子间的作用力为分子间作用力，A、C、D不符合题意。 2.B 共价晶体具有质硬而脆、熔点高、熔化时不能导电、不溶于水和有机溶剂等特性。故选B。 3.A 稀有气体是单原子分子，不存在任何化学键，一般难发生化学反应，是因为其原子具有比较稳定的结构，与化学键无关，A错误；反应吸热说明断裂反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键放出的总能量，即反应物的总键能大于生成物的总键能，故等量的石墨比金刚石的总键能大，B正确；热稳定性是指化学键断裂时的难易程度，断裂时越容易，说明热稳定越差，即对应的共价键的键能越小，故HF、HCI、HBr、HI的热稳定性依次减弱，与共价键的键能大小有关，C正确；一般情况下，共价键的键长越短，其键能越大，物质的化学性质就越稳定，D正确。 4、答案　C 解析　ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=[(431×4+498)-(243×2+463×4)] kJ·mol-1=-116 kJ·mol-1，则热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-116 kJ·mol-1。 5.D 共价晶体的熔点、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键强弱，构成共价晶体的原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔点、沸点越高，硬度越大。故选D。 6.C 由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数之比为1:2,A、B正确；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12,C错误；晶体中每个硅原子有4个共用电子对，每个氧原子有2个共用电子对，二者都满足最外层8电子结构，D正确。 7.B As4S4的结构可以看作呈正四面体的As4中插入4个S而形成，则有2种不同的结构，B错误；As最外层有5个电子，Ga最外层有3个电子，GaAs晶胞中As、Ga均形成4个共价键，则GaAs晶胞中含有配位键，C正确；GaAs中，Ga、As的原子个数比为1:1，故两原子的配位数相等，Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12，则As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12,D正确。 8.D 立方BN的硬度仅次于金刚石，属于共价晶体，A正确；根据均摊法，该晶胞中位于顶点和面心的原子个，位于晶胞内部的原子个数为4，则1个晶胞中含有4个B 和4个N,B正确；根据晶胞结构可知，每个B 最近的N有4个，每个N最近的B有4个，C 正确；立方BN中每个B形成4个B-N,1mol 立方BN中含有4mol共价键，D错误。 9.A 金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体，A正确；金刚石的晶胞中含有的碳原子个错误；60晶体的物质的量为1mol,1 mol Si原子与4 mol O原子形成4mol硅氧键，1molO原子与2mol Si原子形成2mol硅氧键，故1mol 中含有4 mol硅氧键，即共价键数目为，C错误；二氧化硅晶体属于共价晶体，熔化时破坏共价键，D错误。 10.B 氮化碳是超硬新材料，符合共价晶体的典型物理性质，A正确；N的电负性比C大，两者形成共价键时，N显负价，C显正价，B错误；N原子半径小于C,C-N的键长比金刚石中C-C短，键能更大，氮化碳的硬度大于金刚石，C正确；由图可知，C与周围4个N形成单键，N与周围3个C形成单键，每个原子都满足8电子稳定结构，D正确。 11.B 砷化硼晶胞中，含B原子个，含As原子的个数为4，则化学式为BAs,A错误；砷化硼晶胞中，与As最近的B 原子有4个，则As的配位数是4,B正确；砷化硼晶胞中，B原子之间的最短距离为面对角线的，即为pm,C错误；确定1个B原子位于晶胞的顶点，与B原子最近且距离相等的B原子位于面心，个,D 错误。 12. I.(1)74pm ①⑤②③④ (2)BC II.(1)>(2)120 500 kJ 858 kJ 解析：II.(2）由题给氢分子形成过程示意图可知，H-H的键能为436kJ/mol，每千克H2燃烧（生成水蒸气）放出的热量约为 (463kJ/mol×2-436kJ/mol-498kJ/mol×500 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452kJ/molx4mol-498kJ/mol×1mol-226kJ/mol×2mol=858kJ。 13　(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，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晶胞顶点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四分之一，1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。 6 学科网（北京）股份有限公司 $