3.2 分子晶体与共价晶体（举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版选择性必修2

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第二节 分子晶体与共价晶体 题型01分子晶体的结构与性质 典例精析 【典例01】A 三举一反三 【变式1-1】A 【变式12】A 【变式1-3】B 题型02共价晶体的结构与性质 典例精析 【典例02)A 三举-反三 【变式21】C 【变式2-2】C 【变式23】C 题型03 典型分子、共价晶体模型结构分析 典例精析 【典例03】C 举一反三 【变式31】B 【变式32】D 1/2 西学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式33】C 题型04分子晶体与共价晶体的性质比较 典例精析 【典例04】A 三举一反三 【变式41】B 【变式42】D 【变式43】(1)O>HDB p杂化3 硼原子有空轨道(2p轨道)，接受水电离出的OH形成 配位键，生成B(OH)4,同时产生矿，该过程只电离出一个什 (2)HBO3+3CHOH、二B(OCH)3+3HO 二者均为分子晶体，硼酸能形成分子间氢键， 硼酸三甲酯不能形成分子间氢键 100 3)共价 12 4V3(x+y)x1010 3 212 第二节 分子晶体与共价晶体 (题型突破·举一反三) 题型01 分子晶体的结构与性质 题型02 共价晶体的结构与性质 题型03 典型分子、共价晶体模型结构分析 题型04 共价晶体与分子晶体的性质比较 ▌题型01 分子晶体的结构与性质 1．分子晶体的概念 只含_______的晶体，或者分子间以______________结合形成的晶体叫分子晶体。 2．分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3．常见的典型分子晶体 (1)所有______________：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分______________：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分______________：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的______：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 4．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点_______，硬度_______。 (2)分子晶体_______导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“______________”规律。 5．分子晶体的结构特征 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 范德华力和氢键 范德华力 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 6．常见分子晶体的结构分析 物质 晶胞或结构模型 结构特点 干冰 a.相邻分子间只存在范德华力 b．每个晶胞中有_______个CO2分子，_______个原子 c．每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有_______个 冰 a.水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要作用力是氢键 b．由于氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引 7．分子晶体熔、沸点规律 (1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成_______，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对_______。 (2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的_______，物质的熔、沸点逐渐_______。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 (3)相对分子质量相等或相近的分子晶体，分子的极性_______，熔、沸点_______。如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 (4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链_______，分子间的相互作用力_______，熔、沸点_______，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 【典例01】(25-26·浙江省精诚联盟高三一模)乙酸晶胞如图所示，下列说法不正确的是( ) A．1个乙酸晶胞中有2个乙酸分子 B．晶体中存在极性键、非极性键和分子间作用力 C．1个乙酸分子中最多有6个原子共平面 D．相对分子质量：(接近乙酸的沸点的乙酸蒸气的测定值)＞M(C2H4O2) 【变式1-1】(23-24·浙江Z20联盟高三三模)下列物质含有非极性共价键且属于分子晶体的是( ) A．H2O2 B．Na2S C．CO2 D．Na2O2 【变式1-2】(22-23·浙江衢州高二期末)冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是( ) A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 【变式1-3】(21-22·浙江台州高二期末)磷元素的某种硫化物分子结构如图所示。下列说法正确的是( ) A．图中的黑色球代表硫原子，灰色球代表磷原子 B．4个黑色球在空间上处于正四面体的4个顶点上 C．硫元素氧化物对应水化物的酸性比磷元素的强 D．基态磷原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p3 ▌题型02 共价晶体的结构与性质 1．共价晶体的结构特点及物理性质 (1)概念 相邻原子间以共价键结合而形成的具有______________结构的晶体。 (2)构成微粒及微粒间作用 (3)物理性质 ①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点_______，硬度_______，_______溶于常见溶剂，一般_______导电。 ②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长_______，键能越大，晶体的熔点越高。 2．常见共价晶体及物质类别 (1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 3．常见共价晶体结构分析 (1)金刚石晶体 金刚石晶体中，每个碳原子均以4个______________对称地与相邻的_______个碳原子相结合，形成C—C—C夹角为_______的_______体结构(即金刚石中的碳采取_______杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是_______元环。 (2)二氧化硅晶体 ①SiO2是一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，其中一种具有空间网状结构，1个硅原子与_____个氧原子相连，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶角，同时每个氧原子被_____个正四面体共用，正四面体内Si-O键的夹角为______________。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SiO2，但SiO2晶体中不存在SiO2分子。 ②在SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子与2个Si原子相结合。故SiO2晶体中Si原子和O原子按个数比为1：2构成立体网状结构。 ③最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成的_____元环。 ④1 mol SiO2中含_____ mol Si—O键。 ⑤最常见的SiO2晶体是低温石英(α-SiO2)，低温石英包括遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶。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，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 ⑥SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【典例02】(25-26·浙江杭州高二期末)金刚石存在立方金刚石和六方金刚石两种结构，它们的晶胞结构分别如图所示。下列说法不正确的是( ) A．立方金刚石、六方金刚石的密度不相同 B．立方金刚石、六方金刚石均为共价晶体 C．六方金刚石的晶胞为： D．立方金刚石和六方金刚石离C原子最近的C原子均为4个 【变式2-1】(25-26·浙江嘉兴八校联盟高二期中联考)已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的粒子间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法不正确的是( ) A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子 C．该晶体与金刚石相似，碳原子个数与碳氮键个数之比为1：2 D．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构 【变式2-2】(25-26·浙江杭州学军中学首考考前模拟)图1、图2都是SiO2常见的结构片段，下列说法正确的是( ) A．SiO2是共价晶体，图1是SiO2的晶胞 B．从图1结构可知，1mol SiO2有2mol的Si-O键 C．图2中硅氧四面体形成螺旋上升的长链，所以低温石英具有手性 D．图1中每个Si原子被6个硅氧12元环共用 【变式2-3】(24-25·浙江Z20联盟高三一模)嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶胞结构如图所示：下列说法不正确的是( ) A．晶体类型为共价晶体 B．该物质的化学式为SiO2 C．键角 D．该物质的熔点比金刚石低 ▌题型03 典型分子、共价晶体模型结构分析 1．常见分子晶体结构分析 (1)干冰：固态CO2称为干冰，干冰也是_______晶体。 ①构成干冰晶体的结构微粒是______________； ②干冰中的CO2分子间只存在______________，不存在_______； ③干冰晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有_____个CO2分子，每个晶胞中有_____个CO2分子； ④在干冰晶体中，每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有_____个 (在三个互相垂直的平面上个4个) ； ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (2)冰晶体：冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠_______而形成的。 ①构成冰晶体的结构微粒是_______分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键，但主要是_______； ②冰晶体中，每个水分子与周围_____个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。尽管氢键比化学键弱很多，不属于化学键，却跟共价键一样也具有方向性，即氢键的存在迫使在正四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的_____个相邻的水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而_______，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐_______。 (3)干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻_____个分子 相似 相似(小) 干冰比冰_____ 干冰比冰_____ 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻_____个分子 2．常见共价晶体结构分析 (1)金刚石 金刚石晶体结构、键角和晶胞示意图 原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r 晶体结构模型 C—C—C夹角为109°28′ 金刚石的晶胞 金刚石的晶胞 ①每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成__________结构，向空间伸展形成__________结构； ②碳原子采取_____杂化，C—C—C夹角为__________； ③金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，每个金刚石晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个碳原子； ④最小碳环由_____个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有4个碳原子在同一平面内； ⑤每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被_____个六元环共用，一个六元环实际拥有_____个碳原子； ⑥C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有_____ mol共价键； ⑦密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (2)晶体Si：由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。 ①每个硅原子均以_____个共价键对称地与相邻的_____个硅原子相结合，形成__________结构，键角均为__________。 ②每个硅晶胞中含有_____个硅原子，最小的碳环为6元环，硅原子为sp3杂化。 ③每个硅原子被_____个六元环共用，每个共价键被_____个六元环共用，一个六元环实际拥有_____个硅原子； ④硅原子数与Si—Si键数之比为__________，1mol Si中含有__________共价键。 (3)二氧化硅晶体：SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。 SiO2的晶体结构模型 SiO2的晶胞 ①SiO2晶体中最小的环为_____元环，最小的环有_____个硅原子和_____个氧原子； ②SiO2晶体中，每个Si原子与_____个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子为两个正四面体共有，正四面体内O－Si－O夹角为109°28′，而正四面体之间Si－O－Si夹角为104°30′； ③每个硅原子都采取_____杂化，以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构，硅、氧原子个数比为__________，每个SiO2晶胞中含有_____个Si原子，含有_____个O原子； ④每个Si原子被_____个十二元环共用，每个O原子被_____个十二元环共用； ⑤Si与Si—O共价键之比为__________，1mol Si O2晶体中有__________共价键； ⑥密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (4)SiC晶体和BN晶体：SiC晶胞和BN晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC晶胞含有_____个Si原子和_____个C原子；每个BN晶胞含有_____个B原子和_____个N原子。 SiC晶胞 ①碳、硅原子都采取_____杂化，C—Si键角为__________ ②每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成__________结构，向空间伸展形成空间网状结构 ③最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括_____个C原子和_____个Si原子 ④每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子 ⑤若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d ⑥密度：ρ(SiC)＝ 【典例03】(25-26·浙江杭州第十四中学高三考前模拟)冰的晶体中水分子的空间排列方式与金刚石晶体中碳原子的空间排列方式类似。下列说法中不正确的是( ) A．金刚石的晶胞中含8个碳原子 B．冰中每个氧原子可与两个氢原子形成氢键 C．金刚石中每个碳原子周围最近且等距离的碳原子有12个 D．氢键存在是导致冰晶胞与金刚石晶胞排列方式类似的原因之一 【变式3-1】(21-22·浙江丽水高二期末)下列说法不正确的是( ) A．冰刚好融化成水时，破坏的是范德华力和氢键，空隙减小 B．碳化硅、石英和足球烯均为空间网状结构的共价晶体 C．干冰晶体中一个二氧化碳分子周围有12个紧邻分子 D．金刚石晶体中碳原子数与碳碳单键之比为1∶2 【变式3-2】(25-26·浙江强基联盟高三联考)SO2晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法不正确的是( ) A．一个晶胞中含有4个SO2分子 B．晶胞中SO2分子的取向不相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有12个 【变式3-3】(24-25·浙江衢州五校高二期中)某化合物晶胞如图。下列说法不正确的是( ) A．晶体类型为分子晶体 B．该晶体的水分子中O采取sp3杂化 C．该化合物在化学工业中常用作强氧化剂 D．该化合物高温难分解，可能与该化合物的对称性有关 ▌题型04 分子晶体与共价晶体的性质比较 1．共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 组成微粒 _______ _______ 微粒间作用力 _______ _______ 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 不溶于大部分溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水后导电 熔化时破坏的作用力 _______ ______________ 实例 金刚石 干冰 2．判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是_______；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是______________。 (2)依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有_______、_______、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有_______、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。 (4)依据导电性判断 共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。 (5)依据硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 【典例04】(25-26·浙江温州高二期末)可根据物质结构推测其性质，下列推测的性质不合理的是( ) 选项 结构 性质 A 干冰晶体中CO2分子密堆积 干冰熔点高 B 晶体SiO2的原子呈周期性的有序排列 晶体SiO2具有各向异性 C 乙醇与水分子间能形成氢键 乙醇易溶于水 D 金刚石中C-C键能大 金刚石硬度大 【变式4-1】(25-26·浙江舟山高二期中)下列说法错误的是( ) A．因晶体物理性质的各向异性，水晶在不同方向上导热性不同 B．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定 C．石墨烯(如图所示)中平均每个六元碳环含有2个碳原子 D．CuSO4·5H2O晶体加热脱水时，需克服氢键的作用 【变式4-2】(25-26·浙江宁波二模)化合物X的结构片段如图，已知X易水解。下列说法不正确的是( ) A．X的化学式为SiS2 B．X水解有H2S生成 C．X中以Si为中心，构成硅硫四面体结构 D．X的沸点低于CS2 【变式4-3】(25-26·浙江温州高三二模)硼族元素可形成许多结构和性质特殊的化合物，请回答： (1)硼酸(H3BO3)为一元弱酸，其晶体呈片层状结构，部分单层结构如图所示。 ①H3BO3中三种元素的电负性由大到小的顺序：______。 ②硼酸分子中B原子的杂化类型为______，1 molH3BO3晶体中含有______mol氢键。 ③硼酸是一元弱酸，原因是：______。 (2)硼酸与甲醇反应能制得硼酸三甲酯[B(OCH3)3]。 ①写出硼酸与甲醇反应能制得硼酸三甲酯的化学方程式：______。 ②比较B(OCH3)3和H3BO3中O-B-O键角的大小顺序是B(OCH3)3______H3BO3(填“>”或“<”或“=”)。 ③已知B(OCH3)3的沸点小于H3BO3，原因是______。 (3)氮化硼晶体有多种结构，立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于______晶体，其中与N原子距离相等且最近的N原子数为______。已知B原子半径为x pm，N原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的密度______g· cm-3(列出化简后的计算式)。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子晶体与共价晶体 (题型突破·举一反三) 题型01 分子晶体的结构与性质 题型02 共价晶体的结构与性质 题型03 典型分子、共价晶体模型结构分析 题型04 共价晶体与分子晶体的性质比较 ▌题型01 分子晶体的结构与性质 1．分子晶体的概念 只含分子的晶体，或者分子间以分子间作用力结合形成的晶体叫分子晶体。 2．分子晶体中的粒子及粒子间的相互作用 3．常见的典型分子晶体 (1)所有非金属氢化物：如H2O、H2S、NH3、CH4、HX(卤化氢)等。 (2)部分非金属单质：如X2(卤素单质)、O2、H2、S8、P4、C60、稀有气体等。 (3)部分非金属氧化物：如CO2、SO2、NO2、P4O6、P4O10等。 (4)几乎所有的酸：如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3等。 (5)绝大多数有机物：如苯、四氯化碳、乙醇、冰醋酸、蔗糖等。 4．分子晶体的物理性质 (1)分子晶体熔、沸点较低，硬度很小。 (2)分子晶体不导电。 (3)分子晶体的溶解性一般符合“相似相溶”规律。 5．分子晶体的结构特征 分子非密堆积 分子密堆积 微粒间作用力 范德华力和氢键 范德华力 空间特点 每个分子周围紧邻的分子数小于12，空间利用率不高 通常每个分子周围有12个紧邻的分子 举例 HF、NH3、冰 C60、干冰、I2、O2 6．常见分子晶体的结构分析 物质 晶胞或结构模型 结构特点 干冰 a.相邻分子间只存在范德华力 b．每个晶胞中有4个CO2分子，12个原子 c．每个CO2分子周围等距离且紧邻的CO2分子有12个 冰 a.水分子之间的作用力有范德华力和氢键，但主要作用力是氢键 b．由于氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引 7．分子晶体熔、沸点规律 (1)少数主要以氢键作用形成的分子晶体，比一般的分子晶体的熔、沸点高，如含有H—F、H—O、H—N等共价键的分子间可以形成氢键，所以HF、H2O、NH3、醇、羧酸等物质的熔、沸点相对较高。 (2)组成与结构相似，分子之间不含氢键而只利用范德华力形成的分子晶体，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高。例如，常温下Cl2呈气态，Br2呈液态，而I2呈固态；CO2呈气态，CS2呈液态。 (3)相对分子质量相等或相近的分子晶体，分子的极性越大，熔、沸点越高。如CO的熔、沸点比N2的熔、沸点高。 (4)有机物中组成和结构相似且不存在氢键的同分异构体，相对分子质量相同，一般支链越多，分子间的相互作用力越弱，熔、沸点越低，如熔、沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 【典例01】(25-26·浙江省精诚联盟高三一模)乙酸晶胞如图所示，下列说法不正确的是( ) A．1个乙酸晶胞中有2个乙酸分子 B．晶体中存在极性键、非极性键和分子间作用力 C．1个乙酸分子中最多有6个原子共平面 D．相对分子质量：(接近乙酸的沸点的乙酸蒸气的测定值)＞M(C2H4O2) 【答案】A 【解析】A项，根据乙酸晶胞图结合均摊法可知1个乙酸晶胞中有4个乙酸分子，A错误；B项，乙酸晶体中存在C-H、C-O等极性键、C-C非极性键和分子间作用力，B正确；C项，以羧基上的C为中心，2个C和2个O因sp2杂化的C使4个原子一定共平面，结合单键的旋转，羟基上的H 和甲基上的1个H也可以固定在平面上，综上1个乙酸分子中最多有6个原子共平面，C正确；D项，接近乙酸的沸点的乙酸蒸气中存在因氢键而缔合的分子使相对分子质量增大，D正确；故选A。 【变式1-1】(23-24·浙江Z20联盟高三三模)下列物质含有非极性共价键且属于分子晶体的是( ) A．H2O2 B．Na2S C．CO2 D．Na2O2 【答案】A 【解析】A项，H2O2结构式为H-O-O-H，属于分子晶体，含有极性共价键、非极性共价键，故A符合题意；B项，Na2S属于离子晶体，含有离子键，故B不符合题意；C项，CO2属于分子晶体，其结构式为O=C=O，含有极性共价键，故C不符合题意；D项，过氧化钠属于离子晶体，含有离子键和非极性共价键，故D不符合题意；故选A。 【变式1-2】(22-23·浙江衢州高二期末)冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是( ) A．硫化氢晶体结构和冰相似 B．冰晶体中，相邻的水分子均以氢键结合 C．晶胞中Z方向上的两个氧原子最短距离为d，则冰晶胞中的氢键键长为d D．冰晶体中分子间氢键存在方向性、饱和性，晶体有较大空隙，因此密度比液态水小 【答案】A 【解析】A项，硫化氢分子间不存在氢键，冰中水分子间存在氢键，因此两者结构不相似，故A错误；B项，在冰晶体中，每个水分子与四个水分子通过氢键相结合，故B正确；C项，氢键键长可以表示为通过氢键相连的两个氧原子的核间距，z方向上距离最近的两个O原子所在的水分子通过氢键相连，故C正确；D项，在冰的晶体中，由于氢键有方向性和饱和性，迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小，故D正确；故选A。 【变式1-3】(21-22·浙江台州高二期末)磷元素的某种硫化物分子结构如图所示。下列说法正确的是( ) A．图中的黑色球代表硫原子，灰色球代表磷原子 B．4个黑色球在空间上处于正四面体的4个顶点上 C．硫元素氧化物对应水化物的酸性比磷元素的强 D．基态磷原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p3 【答案】B 【解析】A项，从成键个数分析，图中黑色球代表磷原子，灰色球代表硫原子，A错误；B项，从图中的结构可知，4个黑色球在空间上处于正四面体的4个顶点上，B正确；C项，硫的最高价氧化物对应水化物酸性比磷元素强，选项中没有说明是最高价氧化物对应的水化物，C错误；D项，基态磷原子的价层电子排布式为3s23p3，D错误；故选B。 ▌题型02 共价晶体的结构与性质 1．共价晶体的结构特点及物理性质 (1)概念 相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。 (2)构成微粒及微粒间作用 (3)物理性质 ①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。 ②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．常见共价晶体及物质类别 (1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 3．常见共价晶体结构分析 (1)金刚石晶体 金刚石晶体中，每个碳原子均以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成C—C—C夹角为109°28′的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是六元环。 (2)二氧化硅晶体 ①SiO2是一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，其中一种具有空间网状结构，1个硅原子与4个氧原子相连，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶角，同时每个氧原子被2个正四面体共用，正四面体内Si-O键的夹角为109°28´。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。 ②在SiO2晶体中，1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子与2个Si原子相结合。故SiO2晶体中Si原子和O原子按个数比为1：2构成立体网状结构。 ③最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。 ④1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。 ⑤最常见的SiO2晶体是低温石英(α-SiO2)，低温石英包括遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶。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，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 ⑥SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 【典例02】(25-26·浙江杭州高二期末)金刚石存在立方金刚石和六方金刚石两种结构，它们的晶胞结构分别如图所示。下列说法不正确的是( ) A．立方金刚石、六方金刚石的密度不相同 B．立方金刚石、六方金刚石均为共价晶体 C．六方金刚石的晶胞为： D．立方金刚石和六方金刚石离C原子最近的C原子均为4个 【答案】A 【解析】A项，虽然两种金刚石的晶胞结构不同，但两种结构中C原子的空间利用率是相同的，因此密度相同，A错误；B项，二者都由碳原子通过共价键结合形成空间网状结构，都属于共价晶体，B正确；C项，根据六方金刚石的结构图可知，该晶胞的结构为：，C正确；D项，在立方金刚石和六方金刚石中，每个C原子都与另外4个C原子相连接形成共价键，成键的C就是距离最近的C，所以C原子最近的C原子均为4个，D正确；故选A。 【变式2-1】(25-26·浙江嘉兴八校联盟高二期中联考)已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度，且构成该晶体的粒子间只以单键结合。下列关于C3N4晶体的说法不正确的是( ) A．该晶体属于共价晶体，其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固 B．该晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子 C．该晶体与金刚石相似，碳原子个数与碳氮键个数之比为1：2 D．该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构 【答案】C 【解析】A项，氮化碳和金刚石都是共价晶体，氮化碳晶体的硬度比金刚石大，说明氮化碳晶体中的碳氮键比金刚石中的碳碳键更牢固，A正确；B项，由共价键的饱和性可知，氮化碳晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，B正确；C项，由共价键的饱和性可知，氮化碳晶体中每个碳原子连接4个氮原子，所以晶体中碳原子个数与碳氮键个数之比为1：4，C错误；D项，由共价键的饱和性可知，氮化碳晶体中每个碳原子连接4个氮原子，每个氮原子连接3个碳原子，则晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构，D正确；故选C。 【变式2-2】(25-26·浙江杭州学军中学首考考前模拟)图1、图2都是SiO2常见的结构片段，下列说法正确的是( ) A．SiO2是共价晶体，图1是SiO2的晶胞 B．从图1结构可知，1mol SiO2有2mol的Si-O键 C．图2中硅氧四面体形成螺旋上升的长链，所以低温石英具有手性 D．图1中每个Si原子被6个硅氧12元环共用 【答案】C 【解析】A项，SiO2是共价晶体，但图1仅为SiO2的结构片段，并非晶胞(平行六面体)，A错误；B项，SiO2中每个Si原子与4个O原子形成4个Si-O键，因此1mol SiO2有4 mol的Si-O键，B错误；C项，图2中低温石英的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，存在左螺旋和右螺旋两种结构(互为镜像但不能重叠)，因此具有手性，C正确；D项，根据图1结构，每个Si原子为12个硅氧12元环所共用，D错误；故选C。 【变式2-3】(24-25·浙江Z20联盟高三一模)嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶胞结构如图所示：下列说法不正确的是( ) A．晶体类型为共价晶体 B．该物质的化学式为SiO2 C．键角 D．该物质的熔点比金刚石低 【答案】C 【解析】A项，由晶胞结构可知，方石英由Si原子和O原子构成，且Si原子和O原子之间以共价键相连，形成立体网状结构，属于共价晶体，A正确；B项，由晶胞结构可知，方石英中Si原子的个数为，O原子个数为16，Si、O原子个数比为1：2，则该物质的化学式为SiO2，B正确；C项，该晶胞中O原子形成2个σ键，且含有2个孤电子对，杂化方式为sp3，则键角，C错误；D项，方石英和金刚石均为共价晶体，由于键长：Si-O>C-C，则键能：Si-O<C-C，共价晶体熔化时需要破坏共价键，则方石英的熔点比金刚石低，D正确；故选C。 ▌题型03 典型分子、共价晶体模型结构分析 1．常见分子晶体结构分析 (1)干冰：固态CO2称为干冰，干冰也是分子晶体。 ①构成干冰晶体的结构微粒是CO2分子； ②干冰中的CO2分子间只存在范德华力，不存在氢键； ③干冰晶胞的每个顶点有1个CO2分子，每个面的中心上也有1个CO2分子，每个晶胞中有4个CO2分子； ④在干冰晶体中，每个CO2分子周围，离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个 (在三个互相垂直的平面上个4个) ； ⑤密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (2)冰晶体：冰中水分子之间的相互作用除范德华力外还有氢键，冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。 ①构成冰晶体的结构微粒是H2O分子，微粒间的相互作用力是范德华力、氢键，但主要是氢键； ②冰晶体中，每个水分子与周围4个水分子结合，4个水分子也按照这样的规律再与其他的水分子结合。尽管氢键比化学键弱很多，不属于化学键，却跟共价键一样也具有方向性，即氢键的存在迫使在正四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻的水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水的小。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，才由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。 (3)干冰和冰的比较 晶体 分子间作用力 结构特点 外观 硬度 熔点 密度 干冰 范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 相似 相似(小) 干冰比冰低 干冰比冰大 冰 范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 2．常见共价晶体结构分析 (1)金刚石 金刚石晶体结构、键角和晶胞示意图 原子半径(r)与边长(a)的关系：a=8r 晶体结构模型 C—C—C夹角为109°28′ 金刚石的晶胞 金刚石的晶胞 ①每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构； ②碳原子采取sp3杂化，C—C—C夹角为109°28′； ③金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，每个金刚石晶胞中含有8×＋6×＋4＝8个碳原子； ④最小碳环由6个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有4个碳原子在同一平面内； ⑤每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子； ⑥C原子数与C—C键数之比为1∶2，12g金刚石中有2 mol共价键； ⑦密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (2)晶体Si：由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。 ①每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个硅原子相结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′。 ②每个硅晶胞中含有8个硅原子，最小的碳环为6元环，硅原子为sp3杂化。 ③每个硅原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个硅原子； ④硅原子数与Si—Si键数之比为1∶2，1mol Si中含有2 mol共价键。 (3)二氧化硅晶体：SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。 SiO2的晶体结构模型 SiO2的晶胞 ①SiO2晶体中最小的环为12元环，最小的环有6个硅原子和6个氧原子； ②SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子为两个正四面体共有，正四面体内O－Si－O夹角为109°28′，而正四面体之间Si－O－Si夹角为104°30′； ③每个硅原子都采取sp3杂化，以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构，硅、氧原子个数比为1∶2，每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子； ④每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用； ⑤Si与Si—O共价键之比为1：4，1mol Si O2晶体中有4mol共价键； ⑥密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 (4)SiC晶体和BN晶体：SiC晶胞和BN晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC晶胞含有4个Si原子和4个C原子；每个BN晶胞含有4个B原子和4个N原子。 SiC晶胞 ①碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si键角为109°28′ ②每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构 ③最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子 ④每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子 ⑤若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d ⑥密度：ρ(SiC)＝ 【典例03】(25-26·浙江杭州第十四中学高三考前模拟)冰的晶体中水分子的空间排列方式与金刚石晶体中碳原子的空间排列方式类似。下列说法中不正确的是( ) A．金刚石的晶胞中含8个碳原子 B．冰中每个氧原子可与两个氢原子形成氢键 C．金刚石中每个碳原子周围最近且等距离的碳原子有12个 D．氢键存在是导致冰晶胞与金刚石晶胞排列方式类似的原因之一 【答案】C 【解析】A项，金刚石晶胞中，顶点有8个C原子，每个顶点C占；面心有6个C原子，每个面心C占；晶胞内部还有4个完整的C原子，总碳原子数为 ，A正确；B项，冰中，水分子内O原子与自身的2个H形成O-H共价键；O原子还有2对孤对电子，可分别与另外2个水分子的H形成氢键，B正确；C项，金刚石中每个C原子为sp3杂化，直接与4个C原子以共价键相连，这4个C就是距离中心C最近、且等距离的碳原子，数目为4，C错误；D项，氢键具有方向性和饱和性，每个水分子可通过氢键结合4个相邻的水分子，因此水分子空间排列和金刚石中碳原子排列类似，氢键是该结构形成的原因之一，D正确；故选C。 【变式3-1】(21-22·浙江丽水高二期末)下列说法不正确的是( ) A．冰刚好融化成水时，破坏的是范德华力和氢键，空隙减小 B．碳化硅、石英和足球烯均为空间网状结构的共价晶体 C．干冰晶体中一个二氧化碳分子周围有12个紧邻分子 D．金刚石晶体中碳原子数与碳碳单键之比为1∶2 【答案】B 【解析】A项，冰融化成水，破坏的是范德华力和氢键，分子间空隙减小，密度增大，A正确；B项，足球烯为分子晶体，不是共价晶体，B错误；C项，干冰晶体属于面心立方结构，以顶点处分子为例，离顶点分子距离最近的二氧化碳分子位于面心，一个平面上有4个二氧化碳分子与顶点处分子紧邻，共三个面，则一个二氧化碳分子周围有12个紧邻分子，C正确；D项，金刚石晶体中，每个碳原子形成4个共价键，每条共价键为2个碳原子共用，则每个碳原子形成的共价键为，故碳原子与碳碳键之比为1：2，D正确；故选B。 【变式3-2】(25-26·浙江强基联盟高三联考)SO2晶胞是长方体，边长，如图所示。下列说法不正确的是( ) A．一个晶胞中含有4个SO2分子 B．晶胞中SO2分子的取向不相同 C．1号和2号S原子间的核间距为 D．每个S原子周围与其等距且紧邻的S原子有12个 【答案】D 【解析】A项，由晶胞图可知，SO2分子位于长方体的棱心和体心，1个晶胞中含个SO2分子，A正确；B项，由图可知，晶胞中SO2分子的取向不完全相同，如1和2，B正确；C项，1号和2号S原子间的核间距离为上、下面对角线的一半，即，C正确；D项，以体心的S原子为例，由于，每个S原子周围与其等距且紧邻(距离最小)的S原子有4个，D错误；故选D。 【变式3-3】(24-25·浙江衢州五校高二期中)某化合物晶胞如图。下列说法不正确的是( ) A．晶体类型为分子晶体 B．该晶体的水分子中O采取sp3杂化 C．该化合物在化学工业中常用作强氧化剂 D．该化合物高温难分解，可能与该化合物的对称性有关 【答案】C 【解析】A项，观察晶胞图可知，1个Cr对应着2个氯和4个水，故其分子式为CrCl2·4H2O，是通过分子间作用力形成的分子晶体，A正确；B项，该晶体的水分子中心原子的价电子对数为，为sp3杂化，B正确；C项，CrCl2·4H2O中Cr为+2价具有较强还原性，一般不用作强氧化剂，C错误；D项，对称结构一般更稳定，该化合物高温难分解，可能与该化合物的对称性有关，D正确；故选C。 ▌题型04 分子晶体与共价晶体的性质比较 1．共价晶体与分子晶体的比较 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 熔、沸点 很高 较低 硬度 很大 较小 溶解性 不溶于大部分溶剂 部分溶于水 导电性 不导电，个别为半导体 不导电，部分溶于水后导电 熔化时破坏的作用力 共价键 分子间作用力 实例 金刚石 干冰 2．判断分子晶体和共价晶体的方法 (1)依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断 组成共价晶体的微粒是原子，微粒间的相互作用是共价键；组成分子晶体的微粒是分子，微粒间的相互作用是分子间作用力。 (2)依据物质的分类判断 常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的共价晶体化合物有SiC、BN、AlN、Si3N4、C3N4、SiO2等； 大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)都是分子晶体。 (3)依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点更高，常在1 000 ℃至几千摄氏度；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低温度。 (4)依据导电性判断 共价晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，分子晶体中的电解质(主要是酸和非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。 (5)依据硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆。 【典例04】(25-26·浙江温州高二期末)可根据物质结构推测其性质，下列推测的性质不合理的是( ) 选项 结构 性质 A 干冰晶体中CO2分子密堆积 干冰熔点高 B 晶体SiO2的原子呈周期性的有序排列 晶体SiO2具有各向异性 C 乙醇与水分子间能形成氢键 乙醇易溶于水 D 金刚石中C-C键能大 金刚石硬度大 【答案】A 【解析】A项，干冰为分子晶体，分子间作用力弱，熔点低，推测熔点高不合理，A符合题意；B项，SiO2为原子晶体，原子周期性有序排列使其具有各向异性，如不同方向性质不同，推测合理，B不符合题意；C项，乙醇与水分子间形成氢键，增强了分子间作用力，使乙醇易溶于水，推测合理，C不符合题意；D项，金刚石中C-C共价键键能大，原子间结合牢固，导致硬度大，推测合理，D不符合题意；故选A。 【变式4-1】(25-26·浙江舟山高二期中)下列说法错误的是( ) A．因晶体物理性质的各向异性，水晶在不同方向上导热性不同 B．分子晶体中，分子间作用力越大，对应的物质越稳定 C．石墨烯(如图所示)中平均每个六元碳环含有2个碳原子 D．CuSO4·5H2O晶体加热脱水时，需克服氢键的作用 【答案】B 【解析】A项，水晶(SiO2)属于单晶体，单晶体具有物理性质各向异性的特点，因此水晶在不同方向上导热性不同，A正确；B项，分子晶体中，分子间作用力只影响物质的熔沸点高低；物质分子的稳定性由分子内共价键的键能决定，键能越大分子越稳定，与分子间作用力无关，B错误；C项，石墨烯中每个碳原子被3个六元碳环共用，因此平均每个六元碳环含碳原子数为，C正确；D项，CuSO4·5H2O晶体中，部分水分子通过氢键与硫酸根、配位水结合，加热脱水时需要克服氢键的作用，D正确；故选B。 【变式4-2】(25-26·浙江宁波二模)化合物X的结构片段如图，已知X易水解。下列说法不正确的是( ) A．X的化学式为SiS2 B．X水解有H2S生成 C．X中以Si为中心，构成硅硫四面体结构 D．X的沸点低于CS2 【答案】D 【解析】该结构是化合物X的长链结构片段：每个Si原子连接4个S原子，每个S原子连接2个Si原子，Si、S交替连接延伸为长链结构。A项，按均摊法计算：每个Si原子对应S原子数为 ，因此Si与S的个数比为1：2，X的化学式为SiS2，A正确；B项，题干已知X易水解，SiS2水解时各元素化合价不变，反应为SiS2+2H2O=SiO2+2H2 S↑，确实有H2S生成，B正确；C项，每个Si原子形成4个Si-S单键，Si采取sp3杂化，以Si为中心，4个S位于四面体顶点，构成硅硫四面体结构，多个四面体通过共用S原子延伸成链，C正确；D项，CS2是小分子化合物，属于分子晶体，常温下沸点很低(约46℃ )；而X是长链聚合物，相对分子质量远大于CS2，分子间作用力远强于CS2，因此X的沸点高于CS2，D错误；故选D。 【变式4-3】(25-26·浙江温州高三二模)硼族元素可形成许多结构和性质特殊的化合物，请回答： (1)硼酸(H3BO3)为一元弱酸，其晶体呈片层状结构，部分单层结构如图所示。 ①H3BO3中三种元素的电负性由大到小的顺序：______。 ②硼酸分子中B原子的杂化类型为______，1 molH3BO3晶体中含有______mol氢键。 ③硼酸是一元弱酸，原因是：______。 (2)硼酸与甲醇反应能制得硼酸三甲酯[B(OCH3)3]。 ①写出硼酸与甲醇反应能制得硼酸三甲酯的化学方程式：______。 ②比较B(OCH3)3和H3BO3中O-B-O键角的大小顺序是B(OCH3)3______H3BO3(填“>”或“<”或“=”)。 ③已知B(OCH3)3的沸点小于H3BO3，原因是______。 (3)氮化硼晶体有多种结构，立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，其晶胞结构如图所示。立方氮化硼属于______晶体，其中与N原子距离相等且最近的N原子数为______。已知B原子半径为x pm，N原子半径为y pm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的密度______g· cm-3(列出化简后的计算式)。 【答案】(1) O>H>B sp2杂化 3 硼原子有空轨道(2p轨道)，接受水电离出的OH-形成配位键，生成[B(OH)4]-，同时产生H+，该过程只电离出一个H+ (2) H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O = 二者均为分子晶体，硼酸能形成分子间氢键，硼酸三甲酯不能形成分子间氢键 (3) 共价 12 【解析】(1)①非金属性越强，电负性越大，三个元素电负性顺序为O>H>B；②B的价层电子对数为3，则为sp2杂化；硼酸分子中B与三个原子形成单键，最外层有6个电子，根据图示，一个硼酸分子与其他3个分子形成6个氢键，因此1 mol H3BO3晶体中氢键为6 mol×=3 mol；③H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+，原因：硼原子有空轨道(2p轨道)，接受水电离出的OH-形成配位键，生成[B(OH)4]-，同时产生H+，该过程只电离出一个H+，故为一元酸； (2)①H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O；②B(OCH3)3和H3BO3中B均为sp2杂化，并无孤电子对，故两个键角相等，均为120°；③B(OCH3)3和H3BO3均为分子晶体，硼酸能形成分子间氢键，硼酸三甲酯不能形成分子间氢键，故H3BO3分子间作用力更大，熔沸点更高； (3)立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，晶体类型类似于金刚石，是共价晶体；氮化硼的化学式为BN，晶胞中每个B原子距离相等且最近的B有12个，所以晶胞中每个N原子距离相等且最近的N有12个；晶胞中N原子数为4，B原子数为，B、N之间的最近距离为(x+y)pm=(x+y)×10-10cm，是体对角线的，晶胞的体对角线之间距离为4(x+y)×10-10cm，设晶胞边长为a，根据体对角线与边长的关系为，。 1 / 1 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