人教版高中化学选择性必修2第三章晶体结构与性质第三节第2课时过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较学案
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| 名称 | 人教版高中化学选择性必修2第三章晶体结构与性质第三节第2课时过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 601.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-10 17:34:57 | ||
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文档简介
第2课时 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较
[课程标准] 1.能借助四类典型晶体的模型认识晶体的结构特点。 2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
任务一 过渡晶体与混合型晶体
硅酸钠，俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。固态Na2O·nSiO2是一种中间产品，外观大多呈现淡蓝色。硅酸钠与碳酸钠不同，在硅酸钠中不存在简单的SiO，硅酸钠其实是一种过渡晶体。
在硅酸盐中，SiO四面体(如图a)通过共用顶角氧原子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根。
问题1：在硅酸钠中存在的化学键是什么？
问题2：硅酸钠内部的结构是怎样的？
问题3：由图b判断其中Si与O的原子数之比，并确定其化学式。
提示：问题1：存在离子键和共价键。
问题2：硅酸钠中的硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐单元，然后带负电的链状硅酸盐单元与金属阳离子以离子键相互作用。
问题3：1∶3；SinO。图b是一种无限长单链结构的多硅酸根，每个结构单元中有两个氧原子与另外两个结构单元顶角共用，故每个结构单元含有1个硅原子、3个氧原子，硅原子与氧原子数之比为1∶3；其中Si和O的化合价分别为＋4、－2，所以多硅酸根离子的化学式为SinO。
一、过渡晶体
1．四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。
2．过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。
二、混合型晶体
1．晶体模型
2．结构特点——层状结构
(1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。
(2)层与层之间靠范德华力维系。
(3)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
3．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有类似金属晶体的导电性和范德华力，属于混合型晶体。
4．性质：熔点很高、质软、易导电等。
三、纳米材料
1．定义
三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。
2．结构
纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。
3．构成粒子
(1)纳米材料的结构粒子是排列成了纳米量级的原子团。
(2)通常，组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏。
答案：正确。
(2)氧化镁晶体中离子键的百分数为50%，氧化镁晶体是一种过渡晶体。
答案：正确。
(3)Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理。
答案：错误，Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理。
(4)Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
答案：正确。
2．过渡晶体。
(1)四类典型晶体是________、________、________、________。
(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中________________。离子键成分的________，作为离子晶体处理，离子键成分的________，作为共价晶体处理。
(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是________________；作为共价晶体处理的是____________________；作为分子晶体处理的是________________________。
答案：(1)分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
(2)离子键成分的百分数 百分数大 百分数小
(3)Na2O、MgO Al2O3、SiO2 P2O5、SO3、Cl2O7
解析：四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体；离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。
任务二 四种晶体类型的比较
下表是六种晶体的熔点数据：
物质 BN Si3N4 BF3 AlF3 CF4 SiF4
熔点 /℃ 2 700 2 173 －127 >1 000 －183 －90
问题1：表中六种晶体属于离子晶体和共价晶体的分别是哪种？
问题2：CF4、SiF4、BF3三者和AlF3熔点相差较大，原因是什么？
问题3：BN的熔点高于BF3和Si3N4的原因是什么？
提示：问题1：AlF3是离子晶体；BN、Si3N4是共价晶体。
问题2：CF4、SiF4、BF3都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。
问题3：BN为共价晶体，BF3为分子晶体，共价键强于分子间作用力；BN与Si3N4均为共价晶体，硼原子半径小于硅原子，故B—N键键能大于Si—N键，BN的熔点大于Si3N4。
四种晶体类型
晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
构成微粒 分子 阴、阳离子 金属阳离子、 自由电子 原子
微粒间 作用力 范德华力 (少数有氢键) 离子键 金属键 共价键
性 质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大
溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些 与水反应 不溶
机械加工性能 不良 不良 良好 不良
导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电
作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定
2.晶体类型的判断方法
(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断
分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、稀有气体、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)分子晶体中的每个分子内一定含有共价键。
答案：错误，稀有气体组成的分子晶体没有共价键。
(2)共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键。
答案：错误，共价晶体中的相邻原子间也可存在极性共价键，例如二氧化硅。
(3)离子晶体中可能含有共价键。
答案：正确。
(4)金属晶体的熔点和沸点都很高。
答案：金属晶体的熔点和沸点不能确定，有的很高，有的很低。
2．四种物质的一些性质如下表：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他性质
单质硫 120.5 271.5 —
单质硼 2 300 2 550 硬度大
氯化铝 190 182.7 177.8 ℃升华
苛性钾 300 1 320 晶体不导电，熔融态导电
晶体类型：单质硫是__________________晶体；单质硼是__________晶体；氯化铝是________________晶体；苛性钾是____________晶体。
答案：分子 共价 分子 离子
解析：单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，为共价晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，为离子晶体。
归纳总结
比较不同晶体熔、沸点的基本思路
首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。
1．下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是( )
A．金刚石 B．CsCl
C．Al2O3 D．KF
答案：C
解析：金刚石是典型的共价晶体；CsCl、KF是典型的离子晶体；Al2O3晶体中离子键的百分数只有41%，最能体现过渡晶体的结构与性质。
2. 石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是( )
①石墨中的C为sp3杂化；②石墨是混合型晶体；③每个六元环完全占有的碳原子数是2个；④石墨熔点、沸点都比金刚石低；⑤石墨中碳原子数和C—C键之比为1∶2；⑥石墨和金刚石的硬度相同；⑦石墨层内导电性和层间导电性不同
A．①②④ B．①②⑥
C．②③⑦ D．②④⑤
答案：C
解析：①石墨层内为平面结构，因此石墨中的C为sp2杂化，错误；②石墨中存在范德华力和共价键，还有类似金属键的特性，故石墨晶体兼有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征，属于混合型晶体，正确；③每个六元环完全占有的碳原子数是6×＝2，正确；④石墨的熔点比金刚石的高，错误；⑤石墨中每个碳原子成3×＝1.5个共价键，因此石墨中碳原子数和C—C个数之比为2∶3，错误；⑥石墨质软，金刚石的硬度大，错误；⑦石墨层内存在大π键，电子能自由移动，能够导电，而在层间只存在分子间作用力，因此层内和层间导电性不同，正确；故选C。
3．Ⅰ.现有5种固态物质：四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。
编号 信息 物质名称 晶体类型
(1) 熔点：120.5 ℃，沸点：271.5 ℃，易水解
(2) 熔点：630.74 ℃， 沸点：1 750 ℃， 导电
续表
编号 信息 物质名称 晶体类型
(3) 由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定
(4) 由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点：2 300 ℃，沸点：2 550 ℃，硬度大
(5) 由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感
Ⅱ.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是__________________________(填序号)。
(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点：Si60＞N60＞C60，而破坏分子所需要的能量：N60＞C60＞Si60，其原因是________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Ⅰ.(1)四氯化硅 分子晶体 (2)锑 金属晶体 (3)氖 分子晶体 (4)硼 共价晶体 (5)石墨 混合型晶体
Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤ (2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量：N60＞C60＞Si60
解析：Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点，共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度，金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大；共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电，金属晶体具有良好的导电性；氖化学性质很稳定；石墨是层状结构的混合型晶体，具有滑腻感。
Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④，属于离子晶体的有②，属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说，熔点高低顺序为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。(2)分子晶体的熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
课时测评20 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 过渡晶体与混合型晶体
1．下列关于过渡晶体的说法正确的是( )
A．石墨属于过渡晶体
B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理
C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体
D．Na2O晶体中离子键的百分数为100%
答案：B
解析：A.石墨为混合型晶体，不属于过渡晶体，故A错误；B.SiO2属于过渡晶体，但性质上更偏向共价晶体，故当作共价晶体来处理，故B正确；C.大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，故C错误；D.金属性越强，氧化物中离子键的百分数越大，电负性相差越大，离子键百分数越大，与电负性有关，Na2O晶体中离子键的百分数是62%，故D错误；故选B。
2．氮化硼(BN)晶体有多种结构，六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，有白色石墨之称，具有电绝缘性，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，硬度可媲美钻石，常被用作磨料和刀具材料。它们的晶体结构如图所示，关于两种晶体的说法，错误的是( )
A．六方相氮化硼属于混合型晶体，其层间是靠范德华力维系，所以质地软
B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
C．六方相氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子
D．相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同
答案：B
解析：A.六方相氮化硼与石墨晶体相同，属于混合型晶体，其层间是靠范德华力维系，所以质地软，A正确；B.立方相氮化硼含有共价键和配位键，为σ键，所以硬度大，B错误；C.石墨层内导电是由于层内碳原子形成大π键，有自由移动的电子，而六方相氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子，C正确；D.六方相氮化硼中氮形成三个共价键，而立方相氮化硼中氮形成四个共价键，则相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同，D正确；答案为B。
3. 如图所示是从NaCl或CsCl的晶胞结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶胞中分割出来的结构图是( )
A. 图(1)和(3) B．图(2)和(3)
C．图(1)和(4) D．只有图(4)
答案：C
解析：NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。
4．C60的晶胞(C60分子分别位于立方体的顶点和面心)如图所示。下列说法正确的是( )
A．C60的摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．在C60晶胞中有4个C60分子
D．每个C60分子周围与它距离最近的C60分子有6个
答案：C
解析：C60的摩尔质量为720 g·mol－1，A项错误；由同种元素形成的不同单质互为同素异形体，苯是由碳氢两种元素形成的化合物，B项错误；在C60晶胞中含有C60分子的个数为8×＋6×＝4，C项正确；根据晶胞的结构，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近的C60分子分布在立方体的面心上，每个C60分子被8个立方体共用，故有12个面与之相连，所以每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个，D项错误。
题点二 四种晶体对照
5．将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是( )
A．共价晶体 B．分子晶体
C．混合型晶体 D．无法确定
答案：A
解析：根据在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，说明耐高温。氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，属于共价晶体的性质，是共价晶体，选A。
6．下列关于物质熔、沸点高低说法错误的是( )
A．Li、Na、K、Rb、Cs的熔、沸点依次降低
B．MgO比NaCl熔点高
C．H2S、H2Se、H2Te的熔、沸点依次升高
D．分子晶体中共价键的键能越大，分子晶体的熔、沸点越高
答案：D
解析：A.碱金属按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序，半径依次增大，金属键依次减弱，熔、沸点依次降低，故A正确；B.这两种物质都属于离子晶体，r(O2－)＜r(Cl－)、r(Mg2＋)＜r(Na＋)，MgO阴、阳离子所带电荷大于NaCl阴、阳离子所带电荷，所以晶格能：MgO＞NaCl，则熔、沸点：MgO＞NaCl，故B正确；C.非金属性：S＞Se＞Te，所以氢化物的稳定性：H2S＞H2Se＞H2Te，这几种物质都不能形成分子间氢键，分子间作用力：H2S＜H2Se＜H2Te，所以熔、沸点：H2S＜H2Se＜H2Te，故C正确；D.分子晶体熔、沸点与分子间作用力、氢键有关，与化学键的键能无关，故D错误；故选D。
7．下列描述不正确的是( )
A．熔点由高到低：金刚石＞SiC＞晶体硅
B．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构
C．水晶和干冰的熔化需克服相同类型的作用力
D．石墨层与层间的主要作用力为范德华力，易发生相对滑移，因此石墨可用作润滑剂
答案：C
解析：A.金刚石、SiC、晶体硅都属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构。形成共价键的原子半径越小，形成的该共价键就越强，断裂该共价键消耗的能量就越高，物质的熔、沸点就越高。原子半径：C＜Si，共价键的键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，所以熔点由高到低：金刚石＞SiC＞晶体硅，A正确；B.N元素的电负性较大，在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，所以DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，B正确；C.水晶是SiO2，属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，物质熔化需断裂共价键，其熔点较高，干冰是固态CO2，CO2分子之间以分子间作用力结合形成分子晶体，物质熔化需断裂分子间作用力，而分子间作用力比共价键弱很多，因此物质的熔、沸点比较低，可见二者熔化需克服不同类型的作用力，C错误；D.石墨属于混合型晶体，在石墨的层内C原子之间以共价键结合，在层与层间的主要作用力为范德华力，范德华力比较弱，层与层之间易发生相对滑移，因此石墨可用作润滑剂，D正确；故选C。
8．下列数据是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－107 2 073 920 801 1 291 190 －57 1 723
据此做出的下列判断中错误的是( )
A．铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
答案：B
解析：A.由表格数据可知，氯化铝为熔点低的分子晶体，氟化铝为熔点高的离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体，故A正确；B.由表格数据可知，除三氯化硼和干冰是熔点低的分子晶体，氯化铝也是熔点低的分子晶体，故B错误；C.由表格数据可知，二氧化硅熔点高为共价晶体，而二氧化碳的熔点较低为分子晶体，则同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，故C正确；D.钠元素是ⅠA元素，铝元素是ⅢA元素，氧化钠和氧化铝都属于离子晶体，所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，故D正确；故选B。
9．如图是石墨晶体的结构及晶胞示意图，有关说法错误的是( )
A．石墨中存在共价键和范德华力，因此属于混合型晶体
B．C—C—C的夹角：石墨＜金刚石
C．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同
D．石墨晶体的密度为ρ ＝ g/pm3
答案：B
解析：A.石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子。这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨层之间存在分子间作用力，所以石墨中存在共价键和范德华力，属于混合型晶体，故A正确；B.金刚石中碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构，碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′，而石墨中碳原子与周围的碳原子形成3个C—C键，碳原子采取sp2杂化，键角为120°，故C—C—C键夹角大小为：石墨烯＞金刚石，故B错误；C.石墨晶体中片层中存在可自由移动的电子，导电性较强，垂直片层方向的作用力为分子间作用力，导电性较弱，所以石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同，故C正确；D.石墨晶胞中C原子个数＝1＋2×＋4×＋4×＋2×＋2×＝4，晶胞体积＝a2×sin 60°×2b pm3＝2b×a2 pm3，石墨晶体密度＝＝ g/pm3，故D正确；故选B。
10．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石晶胞的结构图，下列说法正确的是( )
A．三种单质的晶体中C60晶体熔点最低
B．假设金刚石晶体中最近碳原子相切，则晶胞的空间利用率为74%
C．均为共价晶体
D．C原子杂化方式均为sp3
答案：A
解析：A.C60为分子晶体，石墨为混合型晶体，金刚石为共价晶体，三种单质的晶体中C60晶体熔点最低，A正确；B.晶胞中只有体对角线上的原子是密置的，体对角线与晶胞边长a的关系是：a＝8r(r表示原子半径)，顶点两个原子，里面对角线上三个，这样找到a与r的关系，算出来的空间利用率是34.01%，B错误；C.C60为分子晶体，C错误；D.金刚石中碳原子与4个碳原子形成4个共价键，即sp3杂化，石墨和C60的碳原子为sp2杂化，D错误；答案选A。
11．下表是常见的晶胞结构，下列说法正确的是( )
金刚石 ZnS Fe 干冰
A．金刚石是共价晶体，熔点关系为金刚石>晶体硅>碳化硅
B．ZnS晶胞中，Zn2＋位于S2－所构成的八面体空隙中
C．Fe是金属晶体，与Fe距离最近的Fe有4个
D．干冰是分子晶体，由于分子间作用力弱，所以干冰熔点低
答案：D
解析：A.碳化硅中的Si—C键长比晶体硅中Si—Si键长短，键能更大，熔点高，所以熔点：碳化硅>晶体硅，金刚石中的C—C键长比Si—C键长短，所以熔点：金刚石>碳化硅，综上，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅，故A错误；B.ZnS晶胞中，S2－位于ZnS晶胞面心，所以S2－位于Zn2＋所构成的四面体空隙中，故B错误；C.从Fe的晶胞中可以看出，每个Fe原子周围最近的Fe原子有8个，故C错误；D.干冰属于分子晶体，且只存在分子间作用力，由于分子间作用力弱，所以干冰熔点低，故D正确。
12．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”、“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
答案：(1)3 (2)sp3 ＜ (3)O、H
解析：(1)图甲中1号C与相邻C形成3个C—C键，形成σ键的个数为3。(2)图乙中，1号C形成3个C—C键及1个C—O键，则1号C的杂化方式为sp3，为四面体结构，而石墨烯中C原子的杂化方式均为sp2，为平面结构，键角为120°，则图乙中1号C与相邻C形成的键角小于图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)H2O中O的电负性较强，易与氧化石墨烯中O—H上的H形成氢键，氧化石墨烯中的O易与H2O中的H形成氢键。
13．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组 B组 C组 D组
金刚石：3 550 Li：181 HF：－83 NaCl：801
晶体硅：1 410 Na：98 HCl：－115 KCl：776
晶体硼：2 573 K：64 HBr：－89 RbCl：718
二氧化硅：1 710 Rb：39 HI：－51 CsCl：645
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②易导电 ③易导热 ④有延展性
(3)C组中HF的熔点反常是由于____________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电
④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为____________________________________________________________________________。
答案：(1)共价 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间形成氢键 (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体，且r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，离子半径越小，熔点越高
解析：(1)A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成，故为共价晶体，熔化时需克服共价键。(2)B组晶体均为金属单质，属于金属晶体，金属晶体的物理通性：有金属光泽，易导电、导热，有延展性。(3)C组物质均属于分子晶体，由于HF分子间存在氢键，故HF的熔点较高，出现反常。(4)D组物质均属于离子晶体，一般来说，具有硬度较大、水溶液中能导电、固态不导电、熔融状态能导电的特点。(5)离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子晶体的熔点越高。
14．根据要求，回答下列问题：
(1)Fe3＋与SCN－能生成红色的[Fe(SCN)(H2O)5]2＋，则中心离子的配位数是________，N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为____________；三氯化铁的熔点为282 ℃，易溶于乙醚(C2H5OC2H5)等溶剂中，则其为________(填晶体类型)晶体。
(2)Na2O为过渡晶体，通常当作离子晶体来处理，原因是钠氧键的________百分数较大，补钙剂——抗坏血酸钙的组成为Ca·4H2O，其结构示意图如图1：
则该物质的晶体中肯定不存在的作用力是________(填字母)。
a．金属键 b．离子键
c．氢键 d．π键
e．极性键
(3)Li2S是目前正在开发的电池正极活性物质，其晶胞结构如图2。
①图2中S2－的配位数为________；②已知A的坐标为，B的坐标为__________(填分数坐标)；③设阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2S晶体的密度为________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
答案：(1)6 N＞O＞S 分子 (2)离子键 a
(3)①8 ② ③[或×1021]
解析：(1)配离子为SCN－和配位分子为5个水分子，共6个，所以中心离子的配位数为6；N为第ⅤA族元素，p轨道为半充满状态，故其第一电离能比O大，所以第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S；三氯化铁的熔点为282 ℃，熔点较低，且易溶于乙醚(C2H5OC2H5)等溶剂中，根据“相似相溶”原理，三氯化铁为分子晶体；(2)Na2O为过渡晶体，通常当作离子晶体来处理，原因是钠氧键的离子键百分数较大；补钙剂——抗坏血酸钙的组成为Ca·4H2O，结构中没有金属之间的作用力，故无金属键，氧和钙之间存在离子键，水分子间存在氢键，碳碳双键之间存在π键，碳氢之间为极性键；(3)①硫离子的配位数指距离最近且相等的锂离子数目，由图可知位于四面体空隙的锂离子符合条件的共8个；②由图可知，B点位于体对角线处，所以B的原子坐标为；③均摊法可知，硫离子的个数为8×＋6×＝4，锂离子有8个，所以密度为ρ ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。
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[课程标准] 1.能借助四类典型晶体的模型认识晶体的结构特点。 2.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
任务一 过渡晶体与混合型晶体
硅酸钠，俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。固态Na2O·nSiO2是一种中间产品，外观大多呈现淡蓝色。硅酸钠与碳酸钠不同，在硅酸钠中不存在简单的SiO，硅酸钠其实是一种过渡晶体。
在硅酸盐中，SiO四面体(如图a)通过共用顶角氧原子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图b为一种无限长单链结构的多硅酸根。
问题1：在硅酸钠中存在的化学键是什么？
问题2：硅酸钠内部的结构是怎样的？
问题3：由图b判断其中Si与O的原子数之比，并确定其化学式。
提示：问题1：存在离子键和共价键。
问题2：硅酸钠中的硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐单元，然后带负电的链状硅酸盐单元与金属阳离子以离子键相互作用。
问题3：1∶3；SinO。图b是一种无限长单链结构的多硅酸根，每个结构单元中有两个氧原子与另外两个结构单元顶角共用，故每个结构单元含有1个硅原子、3个氧原子，硅原子与氧原子数之比为1∶3；其中Si和O的化合价分别为＋4、－2，所以多硅酸根离子的化学式为SinO。
一、过渡晶体
1．四类典型的晶体是指分子晶体、共价晶体、金属晶体和离子晶体。
2．过渡晶体：介于典型晶体之间的晶体。
(1)几种氧化物的化学键中离子键成分的百分数：
氧化物 Na2O MgO Al2O3 SiO2
离子键的百分数/% 62 50 41 33
从上表可知，表中4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
(2)偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。
二、混合型晶体
1．晶体模型
2．结构特点——层状结构
(1)同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(σ键)结合，形成平面六元并环结构。
(2)层与层之间靠范德华力维系。
(3)石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面。
3．晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有类似金属晶体的导电性和范德华力，属于混合型晶体。
4．性质：熔点很高、质软、易导电等。
三、纳米材料
1．定义
三维空间尺寸至少有一维处于纳米尺度的、具有特定功能的材料。
2．结构
纳米材料由直径为几个或几十个纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。纳米颗粒内部具有晶状结构，界面则为无序结构，因此纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。
3．构成粒子
(1)纳米材料的结构粒子是排列成了纳米量级的原子团。
(2)通常，组成纳米材料的晶状颗粒内部的有序原子与晶粒界面的无序原子各约占原子总数的50%，从而形成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。纳米材料的粒子细化和界面原子比例较高。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏。
答案：正确。
(2)氧化镁晶体中离子键的百分数为50%，氧化镁晶体是一种过渡晶体。
答案：正确。
(3)Al2O3是偏向离子晶体的过渡晶体，当作离子晶体来处理；SiO2是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理。
答案：错误，Al2O3和SiO2都是偏向共价晶体的过渡晶体，当作共价晶体来处理。
(4)Na2O 中离子键的百分数为62%，则Na2O不是纯粹的离子晶体，是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。
答案：正确。
2．过渡晶体。
(1)四类典型晶体是________、________、________、________。
(2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中________________。离子键成分的________，作为离子晶体处理，离子键成分的________，作为共价晶体处理。
(3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越小，其中作为离子晶体处理的是________________；作为共价晶体处理的是____________________；作为分子晶体处理的是________________________。
答案：(1)分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
(2)离子键成分的百分数 百分数大 百分数小
(3)Na2O、MgO Al2O3、SiO2 P2O5、SO3、Cl2O7
解析：四类典型晶体是分子晶体、共价晶体、金属晶体、离子晶体；离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。
任务二 四种晶体类型的比较
下表是六种晶体的熔点数据：
物质 BN Si3N4 BF3 AlF3 CF4 SiF4
熔点 /℃ 2 700 2 173 －127 >1 000 －183 －90
问题1：表中六种晶体属于离子晶体和共价晶体的分别是哪种？
问题2：CF4、SiF4、BF3三者和AlF3熔点相差较大，原因是什么？
问题3：BN的熔点高于BF3和Si3N4的原因是什么？
提示：问题1：AlF3是离子晶体；BN、Si3N4是共价晶体。
问题2：CF4、SiF4、BF3都是分子晶体，结构相似，分子间作用力相差较小，所以熔点相差较小；AlF3通过离子键形成离子晶体，破坏离子键需要能量多得多，所以熔点相差较大。
问题3：BN为共价晶体，BF3为分子晶体，共价键强于分子间作用力；BN与Si3N4均为共价晶体，硼原子半径小于硅原子，故B—N键键能大于Si—N键，BN的熔点大于Si3N4。
四种晶体类型
晶体 分子晶体 离子晶体 金属晶体 共价晶体
构成微粒 分子 阴、阳离子 金属阳离子、 自由电子 原子
微粒间 作用力 范德华力 (少数有氢键) 离子键 金属键 共价键
性 质 熔、沸点 较低 较高 一般较高 很高
硬度 小 略硬而脆 一般较大 很大
溶解性 相似相溶 多数溶于水 不溶，有些 与水反应 不溶
机械加工性能 不良 不良 良好 不良
导电性 固态、液态均不导电，部分溶于水时导电 固态时不导电，熔融时导电，能溶于水的溶于水时导电 固态、熔融态时导电 大部分固态、熔融时都不导电
作用力 大小规律 组成和结构相似的分子，相对分子质量大的范德华力大 离子所带电荷数多、半径小的离子键强 价电子数多、半径小的金属离子与自由电子间的作用力强 共价键键长短(电子云重叠多)、原子半径小的共价键稳定
2.晶体类型的判断方法
(1)依据组成晶体的微观粒子和粒子间的作用判断
分子间通过分子间作用力形成的晶体属于分子晶体；由原子通过共价键形成的晶体属于共价晶体；由阴、阳离子通过离子键形成的晶体属于离子晶体；由金属阳离子和自由电子通过金属键形成的晶体属于金属晶体。
(2)依据物质的分类判断
①活泼金属的氧化物(如Na2O、MgO等)、强碱[如KOH、Ba(OH)2等]和绝大多数的盐类是离子晶体。
②大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硼、晶体硅等外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、几乎所有的酸、稀有气体、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。
③常见的共价晶体单质有金刚石、晶体硼、晶体硅等；常见的共价晶体化合物有碳化硅、SiO2等。
④金属单质(除汞外)与合金均属于金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至几千摄氏度；共价晶体的熔点高，常在一千至几千摄氏度；分子晶体的熔点较低，常在数百摄氏度以下或很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有熔点相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体在水溶液中和熔融状态下都导电；共价晶体一般为非导体，但晶体硅能导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子，也能导电；金属晶体是电的良导体。
(5)依据硬度和机械性能判断
离子晶体硬度较大或略硬而脆；共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有硬度较小的，且具有延展性。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)分子晶体中的每个分子内一定含有共价键。
答案：错误，稀有气体组成的分子晶体没有共价键。
(2)共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键。
答案：错误，共价晶体中的相邻原子间也可存在极性共价键，例如二氧化硅。
(3)离子晶体中可能含有共价键。
答案：正确。
(4)金属晶体的熔点和沸点都很高。
答案：金属晶体的熔点和沸点不能确定，有的很高，有的很低。
2．四种物质的一些性质如下表：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他性质
单质硫 120.5 271.5 —
单质硼 2 300 2 550 硬度大
氯化铝 190 182.7 177.8 ℃升华
苛性钾 300 1 320 晶体不导电，熔融态导电
晶体类型：单质硫是__________________晶体；单质硼是__________晶体；氯化铝是________________晶体；苛性钾是____________晶体。
答案：分子 共价 分子 离子
解析：单质硫为非金属单质，其熔、沸点都较低，为分子晶体；单质硼为非金属单质，其熔、沸点都很高，为共价晶体；氯化铝为化合物，其熔、沸点都较低，并能在较低温度下升华，为分子晶体；苛性钾为化合物，其熔点较高，沸点很高，晶体不导电，熔融态导电，为离子晶体。
归纳总结
比较不同晶体熔、沸点的基本思路
首先看物质的状态，一般情况下是固体>液体>气体；再看物质所属类型，一般是共价晶体>离子晶体>分子晶体(注意：不是绝对的，如氧化铝的熔点大于晶体硅)，结构类型相同时再根据相应规律进行判断。同类晶体熔、沸点比较思路：共价晶体→共价键键能→键长→原子半径；分子晶体→分子间作用力→相对分子质量；离子晶体→离子键强弱→离子所带电荷数、离子半径；金属晶体→金属键强弱→金属阳离子所带电荷数、金属阳离子半径。
1．下列晶体最能体现过渡晶体结构与性质的是( )
A．金刚石 B．CsCl
C．Al2O3 D．KF
答案：C
解析：金刚石是典型的共价晶体；CsCl、KF是典型的离子晶体；Al2O3晶体中离子键的百分数只有41%，最能体现过渡晶体的结构与性质。
2. 石墨晶体是层状结构(如图)。以下有关石墨晶体的说法正确的一组是( )
①石墨中的C为sp3杂化；②石墨是混合型晶体；③每个六元环完全占有的碳原子数是2个；④石墨熔点、沸点都比金刚石低；⑤石墨中碳原子数和C—C键之比为1∶2；⑥石墨和金刚石的硬度相同；⑦石墨层内导电性和层间导电性不同
A．①②④ B．①②⑥
C．②③⑦ D．②④⑤
答案：C
解析：①石墨层内为平面结构，因此石墨中的C为sp2杂化，错误；②石墨中存在范德华力和共价键，还有类似金属键的特性，故石墨晶体兼有共价晶体、分子晶体、金属晶体的特征，属于混合型晶体，正确；③每个六元环完全占有的碳原子数是6×＝2，正确；④石墨的熔点比金刚石的高，错误；⑤石墨中每个碳原子成3×＝1.5个共价键，因此石墨中碳原子数和C—C个数之比为2∶3，错误；⑥石墨质软，金刚石的硬度大，错误；⑦石墨层内存在大π键，电子能自由移动，能够导电，而在层间只存在分子间作用力，因此层内和层间导电性不同，正确；故选C。
3．Ⅰ.现有5种固态物质：四氯化硅、硼、石墨、锑、氖。将符合信息的物质名称和所属晶体类型填在表格中。
编号 信息 物质名称 晶体类型
(1) 熔点：120.5 ℃，沸点：271.5 ℃，易水解
(2) 熔点：630.74 ℃， 沸点：1 750 ℃， 导电
续表
编号 信息 物质名称 晶体类型
(3) 由分子间作用力结合而成，熔点很低，化学性质稳定
(4) 由共价键结合成空间网状结构的晶体，熔点：2 300 ℃，沸点：2 550 ℃，硬度大
(5) 由共价键结合成层状结构的晶体，熔点高、能导电，具有滑腻感
Ⅱ.(1)碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。下列各种晶体：①晶体硅 ②硝酸钾 ③金刚石 ④碳化硅 ⑤干冰 ⑥冰，它们的熔点由高到低的顺序是__________________________(填序号)。
(2)继C60后，科学家又合成了Si60、N60。请解释如下现象：熔点：Si60＞N60＞C60，而破坏分子所需要的能量：N60＞C60＞Si60，其原因是________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Ⅰ.(1)四氯化硅 分子晶体 (2)锑 金属晶体 (3)氖 分子晶体 (4)硼 共价晶体 (5)石墨 混合型晶体
Ⅱ.(1)③④①②⑥⑤ (2)结构相似的分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，熔化所需的能量越多，故熔点：Si60＞N60＞C60；而破坏分子需断开化学键，元素电负性越强其形成的化学键越稳定，断键时所需能量越多，故破坏分子需要的能量：N60＞C60＞Si60
解析：Ⅰ.共价晶体的熔、沸点大于分子晶体的熔、沸点，共价晶体的硬度大于分子晶体的硬度，金属晶体的熔、沸点及硬度差别较大；共价晶体和分子晶体在固态和熔化时不导电，金属晶体具有良好的导电性；氖化学性质很稳定；石墨是层状结构的混合型晶体，具有滑腻感。
Ⅱ.(1)这些晶体中属于共价晶体的有①③④，属于离子晶体的有②，属于分子晶体的有⑤⑥。一般来说，熔点高低顺序为共价晶体＞离子晶体＞分子晶体。(2)分子晶体的熔点与分子间作用力大小有关，而破坏分子则是破坏分子内的共价键。
课时测评20 过渡晶体与混合型晶体、晶体类型的比较
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一 过渡晶体与混合型晶体
1．下列关于过渡晶体的说法正确的是( )
A．石墨属于过渡晶体
B．SiO2属于过渡晶体，但当作共价晶体来处理
C．绝大多数含有离子键的晶体都是典型的离子晶体
D．Na2O晶体中离子键的百分数为100%
答案：B
解析：A.石墨为混合型晶体，不属于过渡晶体，故A错误；B.SiO2属于过渡晶体，但性质上更偏向共价晶体，故当作共价晶体来处理，故B正确；C.大多数含有离子键的晶体不是典型的离子晶体，而是过渡晶体，故C错误；D.金属性越强，氧化物中离子键的百分数越大，电负性相差越大，离子键百分数越大，与电负性有关，Na2O晶体中离子键的百分数是62%，故D错误；故选B。
2．氮化硼(BN)晶体有多种结构，六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，有白色石墨之称，具有电绝缘性，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，硬度可媲美钻石，常被用作磨料和刀具材料。它们的晶体结构如图所示，关于两种晶体的说法，错误的是( )
A．六方相氮化硼属于混合型晶体，其层间是靠范德华力维系，所以质地软
B．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大
C．六方相氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子
D．相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同
答案：B
解析：A.六方相氮化硼与石墨晶体相同，属于混合型晶体，其层间是靠范德华力维系，所以质地软，A正确；B.立方相氮化硼含有共价键和配位键，为σ键，所以硬度大，B错误；C.石墨层内导电是由于层内碳原子形成大π键，有自由移动的电子，而六方相氮化硼不能导电是因为其层结构中没有自由电子，C正确；D.六方相氮化硼中氮形成三个共价键，而立方相氮化硼中氮形成四个共价键，则相同质量的六方相氮化硼和立方相氮化硼所含共价键数不相同，D正确；答案为B。
3. 如图所示是从NaCl或CsCl的晶胞结构中分割出来的部分结构图，其中属于从NaCl晶胞中分割出来的结构图是( )
A. 图(1)和(3) B．图(2)和(3)
C．图(1)和(4) D．只有图(4)
答案：C
解析：NaCl晶体中，每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，构成正八面体，同理，每个Cl－周围最邻近的6个Na＋也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)是从NaCl晶体中分割出来的结构图，C项正确。
4．C60的晶胞(C60分子分别位于立方体的顶点和面心)如图所示。下列说法正确的是( )
A．C60的摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．在C60晶胞中有4个C60分子
D．每个C60分子周围与它距离最近的C60分子有6个
答案：C
解析：C60的摩尔质量为720 g·mol－1，A项错误；由同种元素形成的不同单质互为同素异形体，苯是由碳氢两种元素形成的化合物，B项错误；在C60晶胞中含有C60分子的个数为8×＋6×＝4，C项正确；根据晶胞的结构，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近的C60分子分布在立方体的面心上，每个C60分子被8个立方体共用，故有12个面与之相连，所以每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个，D项错误。
题点二 四种晶体对照
5．将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。则氮化硅所属的晶体类型是( )
A．共价晶体 B．分子晶体
C．混合型晶体 D．无法确定
答案：A
解析：根据在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，说明耐高温。氮化硅是一种新型的耐高温、耐磨材料，属于共价晶体的性质，是共价晶体，选A。
6．下列关于物质熔、沸点高低说法错误的是( )
A．Li、Na、K、Rb、Cs的熔、沸点依次降低
B．MgO比NaCl熔点高
C．H2S、H2Se、H2Te的熔、沸点依次升高
D．分子晶体中共价键的键能越大，分子晶体的熔、沸点越高
答案：D
解析：A.碱金属按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序，半径依次增大，金属键依次减弱，熔、沸点依次降低，故A正确；B.这两种物质都属于离子晶体，r(O2－)＜r(Cl－)、r(Mg2＋)＜r(Na＋)，MgO阴、阳离子所带电荷大于NaCl阴、阳离子所带电荷，所以晶格能：MgO＞NaCl，则熔、沸点：MgO＞NaCl，故B正确；C.非金属性：S＞Se＞Te，所以氢化物的稳定性：H2S＞H2Se＞H2Te，这几种物质都不能形成分子间氢键，分子间作用力：H2S＜H2Se＜H2Te，所以熔、沸点：H2S＜H2Se＜H2Te，故C正确；D.分子晶体熔、沸点与分子间作用力、氢键有关，与化学键的键能无关，故D错误；故选D。
7．下列描述不正确的是( )
A．熔点由高到低：金刚石＞SiC＞晶体硅
B．DNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构
C．水晶和干冰的熔化需克服相同类型的作用力
D．石墨层与层间的主要作用力为范德华力，易发生相对滑移，因此石墨可用作润滑剂
答案：C
解析：A.金刚石、SiC、晶体硅都属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构。形成共价键的原子半径越小，形成的该共价键就越强，断裂该共价键消耗的能量就越高，物质的熔、沸点就越高。原子半径：C＜Si，共价键的键长：C—C＜C—Si＜Si—Si，所以熔点由高到低：金刚石＞SiC＞晶体硅，A正确；B.N元素的电负性较大，在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，所以DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，B正确；C.水晶是SiO2，属于共价晶体，原子之间以共价键结合形成立体网状结构，物质熔化需断裂共价键，其熔点较高，干冰是固态CO2，CO2分子之间以分子间作用力结合形成分子晶体，物质熔化需断裂分子间作用力，而分子间作用力比共价键弱很多，因此物质的熔、沸点比较低，可见二者熔化需克服不同类型的作用力，C错误；D.石墨属于混合型晶体，在石墨的层内C原子之间以共价键结合，在层与层间的主要作用力为范德华力，范德华力比较弱，层与层之间易发生相对滑移，因此石墨可用作润滑剂，D正确；故选C。
8．下列数据是对应物质的熔点(℃)：
BCl3 Al2O3 Na2O NaCl AlF3 AlCl3 干冰 SiO2
－107 2 073 920 801 1 291 190 －57 1 723
据此做出的下列判断中错误的是( )
A．铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
答案：B
解析：A.由表格数据可知，氯化铝为熔点低的分子晶体，氟化铝为熔点高的离子晶体，则铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体，故A正确；B.由表格数据可知，除三氯化硼和干冰是熔点低的分子晶体，氯化铝也是熔点低的分子晶体，故B错误；C.由表格数据可知，二氧化硅熔点高为共价晶体，而二氧化碳的熔点较低为分子晶体，则同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体，故C正确；D.钠元素是ⅠA元素，铝元素是ⅢA元素，氧化钠和氧化铝都属于离子晶体，所以不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体，故D正确；故选B。
9．如图是石墨晶体的结构及晶胞示意图，有关说法错误的是( )
A．石墨中存在共价键和范德华力，因此属于混合型晶体
B．C—C—C的夹角：石墨＜金刚石
C．石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同
D．石墨晶体的密度为ρ ＝ g/pm3
答案：B
解析：A.石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子。这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键，这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质，石墨层之间存在分子间作用力，所以石墨中存在共价键和范德华力，属于混合型晶体，故A正确；B.金刚石中碳原子与周围4个碳原子形成正四面体结构，碳原子采取sp3杂化，键角为109°28′，而石墨中碳原子与周围的碳原子形成3个C—C键，碳原子采取sp2杂化，键角为120°，故C—C—C键夹角大小为：石墨烯＞金刚石，故B错误；C.石墨晶体中片层中存在可自由移动的电子，导电性较强，垂直片层方向的作用力为分子间作用力，导电性较弱，所以石墨晶体沿片层与垂直片层方向的导电性不相同，故C正确；D.石墨晶胞中C原子个数＝1＋2×＋4×＋4×＋2×＋2×＝4，晶胞体积＝a2×sin 60°×2b pm3＝2b×a2 pm3，石墨晶体密度＝＝ g/pm3，故D正确；故选B。
10．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石晶胞的结构图，下列说法正确的是( )
A．三种单质的晶体中C60晶体熔点最低
B．假设金刚石晶体中最近碳原子相切，则晶胞的空间利用率为74%
C．均为共价晶体
D．C原子杂化方式均为sp3
答案：A
解析：A.C60为分子晶体，石墨为混合型晶体，金刚石为共价晶体，三种单质的晶体中C60晶体熔点最低，A正确；B.晶胞中只有体对角线上的原子是密置的，体对角线与晶胞边长a的关系是：a＝8r(r表示原子半径)，顶点两个原子，里面对角线上三个，这样找到a与r的关系，算出来的空间利用率是34.01%，B错误；C.C60为分子晶体，C错误；D.金刚石中碳原子与4个碳原子形成4个共价键，即sp3杂化，石墨和C60的碳原子为sp2杂化，D错误；答案选A。
11．下表是常见的晶胞结构，下列说法正确的是( )
金刚石 ZnS Fe 干冰
A．金刚石是共价晶体，熔点关系为金刚石>晶体硅>碳化硅
B．ZnS晶胞中，Zn2＋位于S2－所构成的八面体空隙中
C．Fe是金属晶体，与Fe距离最近的Fe有4个
D．干冰是分子晶体，由于分子间作用力弱，所以干冰熔点低
答案：D
解析：A.碳化硅中的Si—C键长比晶体硅中Si—Si键长短，键能更大，熔点高，所以熔点：碳化硅>晶体硅，金刚石中的C—C键长比Si—C键长短，所以熔点：金刚石>碳化硅，综上，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅，故A错误；B.ZnS晶胞中，S2－位于ZnS晶胞面心，所以S2－位于Zn2＋所构成的四面体空隙中，故B错误；C.从Fe的晶胞中可以看出，每个Fe原子周围最近的Fe原子有8个，故C错误；D.干冰属于分子晶体，且只存在分子间作用力，由于分子间作用力弱，所以干冰熔点低，故D正确。
12．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”、“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
答案：(1)3 (2)sp3 ＜ (3)O、H
解析：(1)图甲中1号C与相邻C形成3个C—C键，形成σ键的个数为3。(2)图乙中，1号C形成3个C—C键及1个C—O键，则1号C的杂化方式为sp3，为四面体结构，而石墨烯中C原子的杂化方式均为sp2，为平面结构，键角为120°，则图乙中1号C与相邻C形成的键角小于图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)H2O中O的电负性较强，易与氧化石墨烯中O—H上的H形成氢键，氧化石墨烯中的O易与H2O中的H形成氢键。
13．现有几组物质的熔点(℃)数据：
A组 B组 C组 D组
金刚石：3 550 Li：181 HF：－83 NaCl：801
晶体硅：1 410 Na：98 HCl：－115 KCl：776
晶体硼：2 573 K：64 HBr：－89 RbCl：718
二氧化硅：1 710 Rb：39 HI：－51 CsCl：645
据此回答下列问题：
(1)A组属于________晶体，其熔化时克服的微粒间作用力是________。
(2)B组晶体共同的物理性质是________(填序号)。
①有金属光泽 ②易导电 ③易导热 ④有延展性
(3)C组中HF的熔点反常是由于____________________________________________。
(4)D组晶体可能具有的性质是________(填序号)。
①硬度小 ②水溶液能导电 ③固体能导电
④熔融状态能导电
(5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为NaCl＞KCl＞RbCl＞CsCl，其原因为____________________________________________________________________________。
答案：(1)共价 共价键 (2)①②③④ (3)HF分子间形成氢键 (4)②④ (5)D组晶体都为离子晶体，且r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，在离子所带电荷数相同的情况下，离子半径越小，熔点越高
解析：(1)A组物质熔点均很高，且均由非金属元素组成，故为共价晶体，熔化时需克服共价键。(2)B组晶体均为金属单质，属于金属晶体，金属晶体的物理通性：有金属光泽，易导电、导热，有延展性。(3)C组物质均属于分子晶体，由于HF分子间存在氢键，故HF的熔点较高，出现反常。(4)D组物质均属于离子晶体，一般来说，具有硬度较大、水溶液中能导电、固态不导电、熔融状态能导电的特点。(5)离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子晶体的熔点越高。
14．根据要求，回答下列问题：
(1)Fe3＋与SCN－能生成红色的[Fe(SCN)(H2O)5]2＋，则中心离子的配位数是________，N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为____________；三氯化铁的熔点为282 ℃，易溶于乙醚(C2H5OC2H5)等溶剂中，则其为________(填晶体类型)晶体。
(2)Na2O为过渡晶体，通常当作离子晶体来处理，原因是钠氧键的________百分数较大，补钙剂——抗坏血酸钙的组成为Ca·4H2O，其结构示意图如图1：
则该物质的晶体中肯定不存在的作用力是________(填字母)。
a．金属键 b．离子键
c．氢键 d．π键
e．极性键
(3)Li2S是目前正在开发的电池正极活性物质，其晶胞结构如图2。
①图2中S2－的配位数为________；②已知A的坐标为，B的坐标为__________(填分数坐标)；③设阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2S晶体的密度为________g·cm－3(用含a、NA的代数式表示)。
答案：(1)6 N＞O＞S 分子 (2)离子键 a
(3)①8 ② ③[或×1021]
解析：(1)配离子为SCN－和配位分子为5个水分子，共6个，所以中心离子的配位数为6；N为第ⅤA族元素，p轨道为半充满状态，故其第一电离能比O大，所以第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S；三氯化铁的熔点为282 ℃，熔点较低，且易溶于乙醚(C2H5OC2H5)等溶剂中，根据“相似相溶”原理，三氯化铁为分子晶体；(2)Na2O为过渡晶体，通常当作离子晶体来处理，原因是钠氧键的离子键百分数较大；补钙剂——抗坏血酸钙的组成为Ca·4H2O，结构中没有金属之间的作用力，故无金属键，氧和钙之间存在离子键，水分子间存在氢键，碳碳双键之间存在π键，碳氢之间为极性键；(3)①硫离子的配位数指距离最近且相等的锂离子数目，由图可知位于四面体空隙的锂离子符合条件的共8个；②由图可知，B点位于体对角线处，所以B的原子坐标为；③均摊法可知，硫离子的个数为8×＋6×＝4，锂离子有8个，所以密度为ρ ＝ g·cm－3＝ g·cm－3。
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