3.2分子晶体与共价晶体 同步练习 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

3.2分子晶体与共价晶体 一、单选题 1.干冰熔点很低是由于(　　) A.CO2是非极性分子 B.CO的键能很小 C.CO2化学性质不活泼 D.CO2分子间的作用力较弱 2.下列各组物质各自形成晶体,其中均属于分子晶体的化合物是(　　) A.NH3、HD、C10H18 B.PCl3、CO2、H2SO4 C.SO2、C60、P2O5 D.CCl4、Na2S、H2O2 3.如图是甲烷晶体的晶胞结构,图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心),下列有关该晶体的说法正确的是(　　) A.该晶体与HI的晶体类型不同 B.该晶体熔化时只需要破坏共价键 C.SiH4分子的稳定性强于甲烷 D.每个顶角上的甲烷分子与之距离最近且等距的甲烷分子有12个 4.下列物质按熔、沸点由高到低顺序排列,正确的一组是(　　) A.HF、HCl、HBr、HI B.F2、Cl2、Br2、I2 C.H2O、H2S、H2Se、H2Te D.CI4、CBr4、CCl4、CF4 5.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入1个氧原子。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.SiO2晶体是由极性共价键和非极性共价键共同构成的 6.干冰晶体的结构如图所示,即每8个CO2构成立方体,且在6个面的中心又各占据1个CO2分子,在每个CO2周围距离a(其中为立方体棱长)的CO2有(　　) A.4个 B.8个 C.12个 D.6个 7.根据下表中给出的有关数据,判断下列说法错误的是(　　) 物质 AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 -60 2 300 3 550 1 410 沸点/℃ 183 57 2 550 4 827 2 355 A.SiCl4是分子晶体 B.晶体硼是共价晶体 C.AlCl3是分子晶体,加热能升华 D.金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 8.氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料,属于共价晶体,主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。下列描述错误的是(　　) A.基态铝原子的价层电子排布式为3s23p1 B.制备AlON的原料N2中N原子采取sp2杂化 C.AlON和水晶的化学键类型相同 D.AlON的熔点比AlCl3的熔点高 9.T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用1个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代,形成碳的一种新型空间网状结构的晶体,如图所示(图中的表示碳原子形成的正四面体结构)。已知T-碳晶胞的边长为a pm,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　) A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子 B.T-碳中C—C的最小夹角约为 C.T-碳属于共价晶体 D.T-碳的密度为 g·cm-3 10.硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体。层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是(　　) A.硼酸晶体属于分子晶体 B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关 C.分子中硼原子的杂化轨道类型为sp3 D.1 mol H3BO3晶体中含有2 mol氢键 11.如图是甲烷晶体的晶胞结构,图中每个小球代表一个甲烷分子(甲烷分子分别位于立方体的顶角和面心),下列有关该晶体的说法正确的是(　　) A.该晶体与HI的晶体类型不同 B.该晶体熔化时只需要破坏共价键 C.SiH4的稳定性强于甲烷 D.与每个顶角上的甲烷分子距离最近的甲烷分子有12个 12.我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体,晶胞结构如图。下列说法正确的是(　　) A.11BN和10BN的性质无差异 B.该晶体具有良好的导电性 C.该晶胞中含有14个B原子、4个N原子 D.N原子周围等距且最近的N原子数为12 13.AlN、GaN属于第三代半导体材料,二者成键结构与金刚石相似,晶体中只存在N—Al、N—Ga。下列说法错误的是(　　) A.GaN的熔点高于AlN B.晶体中所有化学键均为极性键 C.晶体中所有原子均采取sp3杂化 D.晶体中所有原子的配位数均相同 二、非选择题 14.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,因其具有高熔、沸点,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、金刚石的熔点比较高的是 　　　　　　　　 (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。 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)。 15.水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体,冰晶体结构有多种,其中冰-Ⅶ的晶体结构如图所示。 (1)水分子的空间结构是　　　　　　。在酸性溶液中,水分子容易得到一个H+,形成水合氢离子(H3O+),应用价层电子对互斥模型推测H3O+的空间结构为　　　　　　　。  (2)冰-Ⅶ的晶体结构中1 mol水分子形成　　　　 mol氢键。  (3)实验测得冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1,冰的熔化热为5.0 kJ·mol-1,这说明 　　　　　　　　　　　。  16.氮化硅是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在时反应获得。 (1)氮化硅晶体属于　　　　　　　　晶体。  (2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子与N原子、Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,请写出氮化硅的化学式: 　　　　。  (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得到较高纯度的氮化硅。该反应的化学方程式为 　　　　　　　。  (4)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,晶胞棱长为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　　　　　　　　　　　　(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏加德罗常数的值为NA) g·cm-3。  标准答案 一、单选题 1.答案:D 2.答案:B 解析:分子晶体的构成微粒为分子,分子内部以共价键结合。HD属于分子晶体,但HD为单质,故A项错误。PCl3、CO2、H2SO4均属于分子晶体,且为化合物,故B项正确。C60属于分子晶体,但C60为单质,故C项错误。Na2S中含有离子键,不属于分子晶体,故D项错误。 3.答案:D 4.答案:D 5.答案:D 解析:由题图可知每个硅原子与四个氧原子相连,而每个氧原子与两个硅原子相连,在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,SiO2晶体仅由极性共价键构成,故D项错误。 6.答案:C 解析:如图在每个CO2周围距离的CO2即为每个面心上的CO2分子,共有8×3× =12个。 7.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,故A项正确。晶体硼的熔、沸点很高,所以晶体硼是共价晶体,故B项正确。由表中数据可知,AlCl3的熔点比沸点高,所以AlCl3加热能升华,故C项正确。C原子半径小于Si原子半径,金刚石中的C—C键长比晶体硅中的Si—Si键长短,键能也大,故C—C比Si—Si强,故D项错误。 8.答案:B 解析:基态铝原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,价层电子排布式为3s23p1,故A项正确。氮气分子为直线形结构,氮原子的杂化方式为sp杂化,故B项错误。氮氧化铝(AlON)和水晶(SiO2)属于共价晶体,化学键都是共价键,故C项正确。氮氧化铝(AlON)属于共价晶体,氯化铝为共价化合物,属于分子晶体,所以AlON的熔点比AlCl3的熔点高,故D项正确。 9.答案:B 解析:1个金刚石晶胞中含有碳原子的数目为8×+6×+4=8,将每个C原子换成1个由4个碳原子组成的正四面体结构单元,则1个T-碳晶胞中含有的碳原子数目为8×4=32,故A项正确。T-碳中C—C的最小夹角为60°,故B项错误。T-碳中碳原子间以共价键结合成空间网状结构,属于共价晶体,故C项正确。1个T-碳晶胞中含碳原子的数目为32个,则该晶体的密度为 g·cm-3,故D项正确。 10.答案:A　 解析:硼酸晶体中存在H3BO3分子,且该晶体中存在氢键,说明硼酸由分子构成,属于分子晶体,A正确;H3BO3分子的稳定性与分子内的B—O、H—O共价键有关,与氢键无关,B错误;B原子只形成了3个单键,没有孤电子对,所以采取sp2杂化,C错误;根据图示,1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键被2个硼酸分子共用,所以平均1个硼酸分子含3个氢键,则1 mol H3BO3晶体中含有3 mol氢键,D错误。 11.答案:D　 解析:甲烷晶体、HI晶体均属于分子晶体,A项错误;甲烷晶体属于分子晶体,熔化时只需要破坏分子间作用力,不需要破坏共价键,B项错误;C的非金属性比Si强,所以SiH4的稳定性弱于甲烷,C项错误;根据晶胞的结构可知,以晶胞中顶角上的甲烷分子为研究对象,与它距离最近的甲烷分子有3×8×=12个,D项正确。 12.答案:D　 解析:11B和10B互为同位素,形成的化合物在化学性质上无差异,但其物理性质不同,A错误;该晶胞具有共价键三维骨架结构,BN为共价晶体,其中无可自由移动的电子,不具有良好的导电性,B错误;由题图可知,N原子位于晶胞的内部,该晶胞含4个N原子,B原子位于晶胞的顶角和面心,故B原子的个数为8×+6×=4,C错误;由晶胞示意图可知,1个N原子与4个B原子成键,这4个B原子又分别与4个N原子成键,除去该N原子本身,每个B原子周围有3个N原子与该N原子等距离且最近,则N原子周围等距且最近的N原子数为12,D正确。 13.答案:A　 解析:因为AlN、GaN为结构相似的共价晶体,由于Al原子的半径小于Ga,N—Al的键长小于N—Ga的键长,则N—Al的键能较大,键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高,故GaN的熔点低于AlN,A错误。不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键,故两种晶体中所有化学键均为极性键,B正确。金刚石中每个C原子形成4个共价键,C原子的价层电子对数为4,且无孤电子对,故C原子均采取sp3杂化,C原子的配位数是4;由于AlN、GaN成键结构与金刚石相似,则其晶体中所有原子均采取sp3杂化,其晶体中所有原子的配位数也均为4,C、D正确。 二、非选择题 14.答案:(1)8　6　　2NA　 (2)①C　②4　109°28'　③1　④12　×1010 解析: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。 15.答案:(1)V形　三角锥形 (2)2 (3)冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键 解析:(1)水分子中O原子的价层电子对数为4,孤电子对数为2,所以水分子为V形。H3O+中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,故H3O+为三角锥形。(2)由题图可知,每个水分子与四个方向的其他水分子形成氢键,每个氢键为两个水分子共有,因此每个水分子形成氢键的个数为2,则1 mol水分子可形成2 mol氢键。(3)冰中氢键的键能为18.5 kJ·mol-1,而冰的熔化热为5.0 kJ·mol-1,说明冰融化为液态水时只破坏了一部分氢键,液态水中仍存在氢键。 16.答案:(1)共价　 (2)Si3N4 (3)3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl (4)4　4　 解析:(2)已知氮化硅的晶体结构中,原子间都以单键相连,且N原子与N原子、Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子稳定结构,可推知氮化硅的化学式为Si3N4。(4)立方氮化硼的结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,金刚石的一个晶胞中含有C原子的个数为8×+6×+4=8,则在立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子、4个硼原子;由于晶胞棱长为361.5 pm,所以立方氮化硼的密度ρ= g·cm-3。 学科网（北京）股份有限公司 $