1、基础课时落实(十三)共价晶体分子晶体晶体结构的复杂性 (建议用时：40分钟)基础过关练1下列固体的化学式能真实表示物质分子组成的是()ANaOHBCO2CCsClDSiO2BNaOH和CsCl固体均为离子晶体，在晶体中只存在阴阳离子，其化学式表示的是构成晶体的离子个数比；SiO2固体为共价晶体，在晶体中只存在原子，其化学式表示的是构成晶体的原子个数比。2下列晶体的结构不遵循“紧密堆积”原则的是()A金属铜 B氯化钠C金刚石 D干冰C金属键、离子键、范德华力均没有方向性，而共价键有方向性。3金刚石晶胞如图，属于一个金刚石晶胞的碳原子数为()A18 B16 C10 D8D从晶胞上看8个顶点各有1个
2、C原子，属于该晶胞的部分相当于只有1个，6个面上相当于有3个，晶胞内部还有4个，故属于该晶胞的碳原子数为8个。4(2021四川雅安高二上期末)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D1个CH4晶胞中含有8个CH4分子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3812，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864，故D错误。5(2021山东济
3、南模拟)利用反应CCl44NaC(金刚石)4NaCl可实现人工合成金刚石。下列有关说法错误的是()AC(金刚石)属于共价晶体B该反应利用了Na的强还原性CCCl4和C(金刚石)中C的杂化方式相同DNaCl晶体中每个Cl周围与其距离最近的Na有8个D金刚石属于共价晶体，故A正确；反应中Na元素的化合价由0升高为1，Na在该反应中作还原剂，还原剂具有还原性，反应利用了钠的强还原性，故B正确；CCl4和C(金刚石)中的C原子的价电子对数都是4，根据价电子对互斥理论知CCl4和C(金刚石)中C的杂化方式都是sp3，故C正确；NaCl晶体中每个Cl周围与其距离最近的Na有6个，故D错误。6科学家发现的C
4、60是一种新型分子，它具有空心、类似于足球的结构。最近科学家又发现另一种分子“N60”，它与C60的结构相似，在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放出来。下列关于N60的说法正确的是()AN60是由共价键结合而成的空心球状结构，是一种分子晶体BN60和14N都是氮的同位素CN60与NO2互为同素异形体DN60不可能成为很好的火箭燃料AA项，由于C60为分子晶体，而N60的结构与之相似，故N60也为分子晶体；B项，同位素是质子数相同中子数不同的同种元素，N60是一种分子而非元素；C项，同素异形体是指同种元素形成的不同单质；D项，N60在高温或机械撞击时，其积蓄的巨大能量会在一瞬间释放
5、出来，故N60可能成为很好的火箭燃料。7如图为冰的一种骨架形式，依此为单位向空间延伸，请问该冰中的每个水分子有几个氢键()A2 B4 C8 D12A每个水分子与四个方向的其他4个水分子形成氢键，因此每个水分子具有的氢键个数为42。8下列各组物质中，“化学键类型相同，晶体类型也相同”的是()SiO2和SO3晶体硼和HClCO2和SO2晶体硅和金刚石晶体氖和晶体氮硫黄和碘A B C DASO3是分子晶体，SiO2是共价晶体，故错误；HCl是分子晶体，晶体硼是共价晶体，故错误；CO2和SO2都是分子晶体，二者都只含共价键，故正确；晶体硅和金刚石都是共价晶体，二者都只含共价键，故正确；晶体氖和晶体氮都
6、是分子晶体，晶体氖不含共价键，晶体氮含共价键，故错误；硫黄和碘都是分子晶体，二者都只含共价键，故正确。9碳化硅又称金刚砂(SiC)，它的分解温度很高，硬度极大，溶解性很差，性质很稳定。由此推断，下列物质中可能与它有相似结构的是()A晶体硅 B硅酸 C冰 D水玻璃A结构决定性质，碳化硅和晶体硅都具有空间网状结构，性质相似，结构相似，都是共价晶体，A项正确。10某共价晶体的空间结构中的一部分如图所示。该共价晶体与某物质B反应生成C，其实质是在每个AA键中插入一个B原子，则C的化学式为()AAB BA5B4 CAB2 DA2B5C每个AA键中插入一个B原子，这样每个A原子连4个B原子，每个B原子连2
7、个A原子，所以C物质中A原子与B原子个数比为12，C项正确。11已知氯化铝的熔点为190 (2.02105 Pa)，但它在180 和常压下即开始升华。(1)氯化铝是_(填“离子”或“分子”)晶体。(2)在500 ，1.01105 Pa时，氯化铝的蒸气密度(换算成标准状况)为11.92 gL1，且已知它的结构中还含有配位键，氯化铝的结构式为_。(3)设计一个更可靠的实验，证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体，你的实验是_。解析分子晶体的熔点较低，AlCl3的熔点也仅有190 ，而且它还能升华，这就充分说明AlCl3是分子晶体。AlCl3蒸气的相对分子质量11.9222.4267，则1个氯化铝蒸气分子
8、是由2个AlCl3构成的。答案(1)分子(2) (3)在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体；若不导电，则为分子晶体12砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池等。回答下列问题：(1)基态Ga原子的核外电子排布式为Ar_。(2)根据元素周期律，元素的电负性Ga_(填“大于”或“小于”，下同)As，第一电离能B_Ga；BF3和NH3的分子能够通过配位键相结合的原因是_。(3)杀虫剂Na3AsO4中阴离子的空间构型为_，As原子采取_杂化。(4)组成相似的GaF3和GaCl3晶体，前者属于离子晶体，后者属于分子晶体，从F和Cl结构的不同分析其原因是_
9、。(5)原子晶体GaAs的晶胞参数ax pm，它的晶胞结构如图所示。该晶胞内部存在的共价键数为_；A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为_(用x表示)pm；该晶胞的密度为_(阿伏加德罗常数的值用NA表示)gcm3。解析(1)镓是31号元素，原子核外有31个电子，基态镓(Ga)原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，简写成Ar3d104s24p1。(2)同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，第4周期元素Ga、As分别位于第A、A族，故Ga元素的电负性小于As元素；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子核吸引电子能力逐渐减弱，第一电离能逐渐减小，第A族元素B、
10、Ga分别位于第2、4周期，故B元素的第一电离能大于Ga元素；B原子提供空轨道、N原子提供孤电子对，B、N原子之间形成配位键。(3)AsO中含有的孤电子对数是(5324)0，中心原子和4个O原子形成4个共价键，所以其空间构型是正四面体形，As原子价层电子对数为4，其杂化方式为sp3。(4)Cl的电子层数比F的多，离子半径比F的大，F原子吸引电子的能力较强，故GaF3为离子晶体，GaCl3为分子晶体。(5)如图每个Ga原子与4个As原子形成4个共价键，晶胞中共含4416个共价键；A原子距离B原子所在六面体的侧面的最短距离为0.25x pm；晶胞中As原子数为864，Ga原子数也为4，该晶胞的密度为
11、gcm3gcm3。答案(1)3d104s24p1(2)小于大于NH3中的N原子具有孤电子对，BF3中的B原子核外具有空轨道(3)正四面体sp3(4)Cl的电子层数比F的多，离子半径比F的大(5)160.25x拓展培优练13氮化碳部分结构如图所示，其中氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法错误的是()A氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定B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C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DA项中，N原子半径小于C原子，键长：CN键CC键，
12、故CN键比CC键更稳定，正确；B项中，晶体中N、C原子间形成单键，1个N原子分别与3个C原子形成共用电子对，N原子最外层电子数为538,1个C原子分别与4个N原子形成共用电子对，C原子最外层电子数为448，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443，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CC非极性键，C3N4晶体中只含CN极性键，错误。14氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的
13、稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂，但不能导电。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。关于这两种晶体的说法正确的是()A立方相氮化硼含配位键BNB六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软、熔点低C两种氮化硼中的硼原子都是sp2杂化D六方相氮化硼结构与石墨相似却不导电，原因是没有可以自由移动的电子DB原子最外层有3个电子，存在空轨道，N原子最外层有5个电子，存在孤电子对，所以立方相氮化硼含配位键BN，A错误；六方相氮化硼具有层状结构，层间作用力小，所以质地软，但其熔点很高，B错误；立方相氮化硼中每个硼原子形成4个共价键，所以立方相氮化硼中硼原子都是sp3杂化，
14、C错误；六方相氮化硼晶体中没有可以自由移动的电子，所以不导电，D正确。15观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法不正确的是()晶体硼(其每个结构单元中有12个B原子)NaClS8HCN结构模型示意图备注熔点2 573 K易溶于CS2A.晶体硼属于原子晶体，结构单元中含有30个BB键，含20个正三角形BNaCl晶体中每个Na周围距离最近且相等的Na有6个CS8分子中的共价键为非极性键DHCN分子中含有2个键，2个键B晶体硼是由非金属原子通过共价键形成的，且其熔点高，应属于原子晶体，每个硼原子与其他硼原子间形成5个共价键，则该结构单元中含BB键的个数为30，每个正三角形平均占有硼原子的个数为3，
15、故结构单元中含正三角形个数为1220，A项正确；NaCl晶体中每个Na周围距离最近且相等的Na有12个，B项不正确；S8分子中同种原子间形成非极性键，C项正确；HCN的结构式为CHN，故其分子中含有2个键、2个键，D项正确。16根据如表数据，则与HClO3比，HClO具有的是()ClO键键长(pm)ClO键键能(kJmol1)HClO170209HClO3157244A更高的沸点B更强的酸性CClO断裂放出的能量更少D更易放出原子氧DA.HClO与HClO3都是分子晶体，熔、沸点高低取决于分子间作用力强弱，与化学键强弱无关，故A错误；B.含氧酸酸性强弱取决于OH键稳定性，与ClO键无关，故B错
16、误；C.ClO断裂需要吸收热量，故C错误；D.依据表中数据可知与HClO3比，HClO中ClO键键长较长，键能较低，所以稳定性较差，更容易发生断裂，更易放出原子氧，故D正确。17碳元素的单质有多种形式，如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：回答下列问题：(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为_。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)C60属于_晶体，石墨属于_晶体。(4)石墨晶体中，层内CC键的键长为142 pm，而金刚石中CC键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC间的_(填“”或“”，下同)键，而石墨层内的CC间不
17、仅存在_键，还有_键。(5)金刚石晶胞含有_个碳原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r_a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率_(不要求计算结果)。解析(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质，性质不同，它们互称同素异形体。(2)在金刚石中碳原子的四个价电子与四个C原子形成四个共价键，C的杂化形式是sp3；在石墨烯(指单层石墨)中碳原子与相邻的三个C原子形成三个共价键，C的杂化形式为sp2。(3)C60是由60个原子形成的分子，属于分子晶体。而石墨在层内原子间以共价键结合，在层间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。(4)在金刚石中只存在CC间的键；在石墨层内的CC间不仅存在键，还存在键。(5)构成金刚石的立体网状结构金刚石晶胞，顶点8个，相当于1个C原子，然后面心上6个，相当于3个C原子，而在其8个四面体空隙中有一半也是C原子，且在晶胞内，故还有4个C原子，加在一起，可得一个金刚石晶胞中有8个C原子。若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线的就是CC键的键长，即a2r，所以ra，碳原子在晶胞中的空间占有率。答案(1)同素异形体(2)sp3sp2(3)分子混合(4)(或大或pp)(5)8