第3章 不同聚集状态的物质与性质
第2节 几种简单的晶体结构模型
第3课时 共价晶体
1．下列物质中，属于共价晶体的化合物是( )
A．水晶 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰
【答案】A
【解析】晶体硅、金刚石属于单质，干冰属于分子晶体。
2．下列物质属于共价晶体的酸性氧化物是( )
A．干冰 B．石英 C．氧化钠 D．金刚石
【答案】B
【解析】A项，干冰是固体CO2，属于分子晶体的酸性氧化物，A错误；B项，石英是固体SiO2，属于共价晶体的酸性氧化物，B正确；C项，氧化钠属于离子晶体的碱性氧化物，C错误；D项，金刚石为碳单质，属于共价晶体的单质，D错误；故选B。
3．共价晶体一定具有的性质是( )
A．熔点高 B．易导热 C．能导电 D．良好的延展性
【答案】A
【解析】高硬度、高熔点是共价晶体的特性，共价晶体不能导电、导热，延展性差，故选A。
4．下列有关共价晶体的叙述，错误的是( )
A．共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则 B．共价晶体中不存在独立的分子
C．共价晶体的熔点和硬度较高 D．共价晶体熔化时不破坏化学键
【答案】D
【解析】共价晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性，所以共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则。共价晶体在熔化时破坏共价键。
5．金刚石晶胞如图，属于一个金刚石晶胞的碳原子数为( )
A．18 B．16 C．10 D．8
【答案】D
【解析】从晶胞上看8个顶点各有1个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。
6．金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里所包含的碳原子数( )
A．前者多 B．后者多 C．相等 D．无法确定
【答案】C
【解析】二者都是6个。
7．石墨晶体具有一些独特的性质，质地较软，但熔点很高，还具有导电性，这主要是因为石墨具有一种独特的结构，石墨晶体是( )
A．共价晶体 B．金属晶体 C．分子晶体 D．前三种晶体的混合型
【答案】D
8．在x mol石英晶体中，含有Si—O键的数目是( )
A．x mol B．2x mol C．3x mol D．4x mol
【答案】D
【解析】SiO2的结构类似于金刚石的空间网状结构，但每个Si键合4个O，每个O键合2个Si。x mol石英(SiO2)晶体有x mol Si，由于每个Si键合4个O，就形成4个Si—O键，所以形成的Si—O键的物质的量为4x mol。
9．下列说法中正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小碳原子环由12个碳原子构成
B．金刚石晶体中的碳原子是sp3杂化的
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应
【答案】B
【解析】在金刚石晶体中的最小环为六元环，为空间六边形，由六个碳原子构成，A错误；金刚石晶体中每个碳原子形成4个共价键，是sp3杂化，B正确；在SiO2晶体中1个硅原子与四个氧原子形成4个共价键，所以1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键，C错误；金刚石的化学性质很稳定，但在高温下可以和氧气反应生成CO2。
10．下列关于SiO2晶体网状结构(如图)的叙述正确的是( )
A． 存在四面体结构单元， O处于中心， Si处于4个顶角
B． 最小环上有3个Si原子和3个O原子
C． 最小环上Si和O原子数之比为1：2
D． 最小环上有6个Si原子和6个O原子
【答案】D
【解析】A项，二氧化硅晶体中存在四面体结构单元，每个硅原子能构成四个共价键，每个氧原子能形成2个共价键，Si处于中心，O处于4个顶角，故A不符合题意； B项，最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，故B不符合题意；C项，最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，所以最小的环上硅氧原子数之比为1：1，故C不符合题意；D项，最小的环上，有6个Si原子和6个O原子，Si处于中心，O处于4个顶角，故D符合题意。故选D。
11．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．共价晶体中可能存在非极性共价键
B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高
C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体
【答案】C
【解析】同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确；共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确；SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误；金刚砂晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。
12．氮氧化铝(AlON)属共价晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是( )
A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同
【答案】D
【解析】AlON与石英(SiO2)均为共价晶体，所含化学键均为共价键；Al2O3是离子晶体，晶体中含有离子键。
13．我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( )
A．碳、氮原子构成平面结构的晶体 B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更短
C．氮原子电子数比碳原子电子数多 D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼
【答案】B
【解析】由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种共价晶体，共价晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，所以A选项是错误的。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。
14．碳化硅(SiC)晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )
A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅
B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅
C．三种晶体中的单元都是四面体结构
D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体
【答案】C
【解析】由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为原子晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构单元。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，故熔点顺序是金刚石>碳化硅>晶体硅；晶体硅是半导体。
15．二氧化硅是立体的网状结构，其晶体模型如图所示，请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有；每个最小环中有________个硅原子，________个氧原子。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子，________个氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O键。
【答案】(1)12 (2)12 6 6 (3) 1 (4)4
【解析】(1)SiO2晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中，每个最小环上有6个碳原子，因此SiO2晶体中每个最小环上有6个Si原子，另外六边形的每条边上都插入了1个氧原子，所以最小环为12元环。(2)据图可知，每个硅原子周围有四条边，而每条边又被6个环所共有，同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的，因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为＝12。(3)由于每个硅原子被12个环共有，因此每个环只占有该硅原子的，又因为每个最小环上有6个硅原子，所以每个最小环平均拥有的硅原子数为6×＝0.5。又因为SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1∶2的比例所组成，因此氧原子的数目为0.5×2＝1。(4)据图可知，1个Si原子周围有4条Si—O键，无共用，所以1 mol SiO2中有4 mol Si—O键。
16．回答下列问题：
(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高，化学性质稳定。
①氮化硅的硬度_______(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是___________。
②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，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：___________。
(2)第ⅢA族、第VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。
①在GaN晶体中，每个Ga原子与___________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为___________，GaN属于___________晶体。
②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为___________。
【答案】(1) ①小于 氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N-Si键的键长比氮化碳中C-N键的键长长，键能小 ②Si3N4
(2) ①4 正四面体形 共价 ②GaN＞GaP＞GaAs
【解析】(1)①氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N-Si键的键长比氮化碳中C-N键的键长长，键能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小；②由题意知氮化硅晶体中每个Si原子连接4个N原子，每个N原子连接3个Si原子，Si和N原子均达到8电子稳定结构，其化学式为Si3N4；(2)①GaN与单晶硅结构相似，所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键，每个N原子与4个Ga原子形成共价键，与同一个Ga原子相连的N原子构成正四面体形结构，GaN与晶体硅结构相似，属于共价晶体；②原子半径越小，共价键越强，共价晶体的熔点越高，则三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为GaN＞GaP＞GaAs。
17．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ 3 350 1 415 2 573
沸点/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于________，理由是_________________。
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元由________个硼原子构成，其中B—B键的键角为________，共含有________个B—B键。
【答案】(1)共价晶体 晶体硼的熔沸点和硬度均介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石和晶体硅都是共价晶体
(2)12 60° 30
【解析】 (1)晶体硼的熔沸点和硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为共价晶体，且从周期表中位置看硼与碳相邻，与硅处于对角线处(相似)，也能推知晶体硼属于共价晶体。(2)均摊法：B原子个数为20××3＝12(个)，正三角形键角为60°，B—B键键数为20××3＝30。
1．下列有关共价晶体的叙述错误的是( )
A．共价晶体中，只存在共价键 B．共价晶体具有空间网状结构
C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键
【答案】D
【解析】A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键。
2．分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于共价晶体的是( )
A．碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电
B．溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电
C．五氧化二钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
【答案】A
【解析】A项中熔点很高且熔融态不导电，为共价晶体；D项中熔融时或溶于水中都能导电，为离子晶体；B、C项为分子晶体。
3．下列关于金刚石的说法中，错误的是( )
A．晶体中不存在独立的分子
B．碳原子间以共价键相结合
C．是天然存在的硬度最大的物质
D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应
【答案】D
【解析】金刚石是碳原子间以共价键结合形成的空间网状结构的共价晶体，不存在单个的分子。在天然存在的物质中，金刚石的硬度最大。在高温下金刚石可以与氧气反应生成二氧化碳。
4．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是( )
A．该共价晶体中含有极性键
B．该共价晶体易汽化，可用作制冷材料
C．该共价晶体有很高的熔点、沸点
D．该共价晶体硬度大，可用作耐磨材料
【答案】B
【解析】CO2由分子晶体变为共价晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C===O变为C—O，但化学键依然为极性共价键，故A项正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化，CO2共价晶体具有高硬度、高熔、沸点等特点，故C、D选项正确，B项错误。
5．下列说法中正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小碳原子环由12个碳原子构成
B．金刚石晶体中的碳原子是sp3杂化的
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应
【答案】B
【解析】在金刚石晶体中的最小环为六元环，为空间六边形，由六个碳原子构成，A错误；金刚石晶体中每个碳原子形成4个共价键，是sp3杂化，B正确；在SiO2晶体中1个硅原子与四个氧原子形成4个共价键，所以1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键，C错误；金刚石的化学性质很稳定，但在高温下可以和氧气反应生成CO2。
6．关于SiO2晶体的叙述正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的数值)( )
A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA
B．60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si－O键
C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D．SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
【答案】C
【解析】60 g SiO2晶体即1 mol SiO2，共价晶体不是由分子构成的；1 mol SiO2晶体中含有Si－O键数目为4 mol(每个硅原子、氧原子分别含有4个、2个未成对电子，各拿出一个单电子形成Si－O共价键)，含4NA个Si－O键；SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子，只是硅氧原子个数比为1∶2。
7．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，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 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 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
【答案】D
【解析】共价晶体的熔、沸点和硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，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、沸点越高，硬度越大。
8．氮化碳部分结构如图所示，其中β 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．β 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．β 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
【答案】D
【解析】A项中，N原子半径小于C原子，键长：C—N键97．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、金属键以及范德华力，因此属于混合晶体
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(单位：g/pm3)ρ=
【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、金属键和范德华力，属于混合晶体，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金属键，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＝(apm)2×sin60°×2×(2bpm)＝a2bpm3，石墨晶体密度＝＝g/pm3，故D正确；故选B。
10．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高
B．C位于Si构成的正四面体空隙中
C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apm
D．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6
【答案】B
【解析】A项，金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，SiC属于共价晶体，C-Si键长长于C-C键，故熔点比金刚石低，故A错误；B项，距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4，且四个Si原子构成正四面体结构，所以C位于Si构成的四面体空隙中，故B正确；C项，C-Si键的长度为晶胞体对角线长度的，设晶胞棱长为x，则，所以x=，故C错误；D项，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原子位于面心，由于顶点碳原子为8个晶胞共有，则C原子周围等距且最近的C原子数为12，故D错误；故选B。
11．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高
B．C位于Si构成的正四面体空隙中
C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apm
D．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6
【答案】B
【解析】A项，金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，SiC属于共价晶体，C-Si键长长于C-C键，故熔点比金刚石低，故A错误；B项，距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4，且四个Si原子构成正四面体结构，所以C位于Si构成的四面体空隙中，故B正确；C项，C-Si键的长度为晶胞体对角线长度的，设晶胞棱长为x，则，所以x=，故C错误；D项，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原子位于面心，由于顶点碳原子为8个晶胞共有，则C原子周围等距且最近的C原子数为12，故D错误；故选B。
12．碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)sp3 4 mol－1 (2)4 4 sp3
【解析】(1)SiC晶体中，每个Si原子与4个C原子形成4个σ键，故Si采取sp3杂化，每个Si原子距最近的C原子有4个。SiC晶胞中，碳原子数为6×＋8×＝4个，硅原子位于晶胞内，SiC晶胞中硅原子数为4个，1个晶胞的质量为 g，体积为a3 cm3，因此晶体密度：b g·cm－3＝，故NA＝ mol－1；(2)立方氮化硼晶胞中，含有N原子数为6×＋8×＝4个，B原子位于晶胞内，立方氮化硼晶胞中含硼原子4个。每个硼原子与4个氮原子形成4个σ键，故硼原子采取sp3杂化，每个立方氮化硼晶胞的质量为 g，体积为a3 cm3，故密度为 g·cm－3。
13．黑磷烯由单层磷原子构成，与石墨烯结构相似，是新发现的一种二维半导体材料，有望代替石墨烯、单晶硅等半导体开创后硅晶时代。回答下列问题：
(1)基态Si原子的价电子轨道表达式为_______。
(2)区分无定形硅和单晶硅最可靠的科学方法为_______；单晶硅的基本结构单元的立体构型为_______。
(3)石墨烯(如图1)、六方氮化硼(如图2)、黑磷烯均可用作电极材料。
①B、P、C、N中，第一电离能最大的是_______(填元素符号)。
②石墨烯能导电的原因为_______。
③六方氮化硼中，B原子的杂化方式为_______。
④黑磷烯中P原子的杂化方式为sp3，则黑磷烯_______(填“是”或“不是”)平面结构；其中P原子杂化轨道的作用为_______。
(4)六方氮化硼在一定条件下可转化为立方氮化硼。立方氮化硼与金刚石结构相似，其晶胞结构如图3所示。若立方氮化硼晶体的密度为pg·cm-3，邻近的B、N原子之间的距离为cpm，则阿伏加德罗常数的值NA可表示为_______(用含c、p的代数式表示)。
【答案】(1) (2)X-射线衍射法 正四面体形
(3) ①N ②石墨烯中每个碳原子与三个碳原子形成共价键，碳原子中剩余的一个价电子在层内可自由移动 ③sp2 ④不是 形成σ键和容纳孤电子对
(4)
【解析】(1)Si为14号元素，基态Si原子的价电子轨道表达式为；(2)区分无定形硅和单晶硅最可靠的科学方法为X-射线衍射法。单晶硅为原子晶体，其基本结构单元的立体构型为正四面体形；(3)①B、P、C、N中，第一电离能最大的是N；②由石墨烯结构知，每个碳原子与其他三个碳原子形成共价键，碳原子中剩余的一个价电子在层内可自由移动，故石墨烯能导电；③六方氮化硼中，B原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2；④磷原子最外层有5个电子，形成层状结构且杂化方式为sp3，故黑磷烯不是平面结构；其中P原子杂化轨道的作用为形成σ键和容纳孤电子对；(4)由图3知，每个晶胞中含有B、N原子数均为4，邻近的B、N原子间的距离为体对角线的，则晶胞参数为，，解得。第3章 不同聚集状态的物质与性质
第2节 几种简单的晶体结构模型
第3课时 共价晶体
1．下列物质中，属于共价晶体的化合物是( )
A．水晶 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰
2．下列物质属于共价晶体的酸性氧化物是( )
A．干冰 B．石英 C．氧化钠 D．金刚石
3．共价晶体一定具有的性质是( )
A．熔点高 B．易导热 C．能导电 D．良好的延展性
4．下列有关共价晶体的叙述，错误的是( )
A．共价晶体中，原子不遵循紧密堆积原则 B．共价晶体中不存在独立的分子
C．共价晶体的熔点和硬度较高 D．共价晶体熔化时不破坏化学键
5．金刚石晶胞如图，属于一个金刚石晶胞的碳原子数为( )
A．18 B．16 C．10 D．8
6．金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里所包含的碳原子数( )
A．前者多 B．后者多 C．相等 D．无法确定
7．石墨晶体具有一些独特的性质，质地较软，但熔点很高，还具有导电性，这主要是因为石墨具有一种独特的结构，石墨晶体是( )
A．共价晶体 B．金属晶体 C．分子晶体 D．前三种晶体的混合型
8．在x mol石英晶体中，含有Si—O键的数目是( )
A．x mol B．2x mol C．3x mol D．4x mol
9．下列说法中正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小碳原子环由12个碳原子构成
B．金刚石晶体中的碳原子是sp3杂化的
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应
10．下列关于SiO2晶体网状结构(如图)的叙述正确的是( )
A． 存在四面体结构单元， O处于中心， Si处于4个顶角
B． 最小环上有3个Si原子和3个O原子
C． 最小环上Si和O原子数之比为1：2
D． 最小环上有6个Si原子和6个O原子
11．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．共价晶体中可能存在非极性共价键
B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高
C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体
12．氮氧化铝(AlON)属共价晶体，是一种超强透明材料，下列描述错误的是( )
A．AlON和石英的化学键类型相同 B．AlON和石英晶体类型相同
C．AlON和Al2O3的化学键类型不同 D．AlON和Al2O3晶体类型相同
13．我国的激光技术在世界上处于领先地位，据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( )
A．碳、氮原子构成平面结构的晶体 B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更短
C．氮原子电子数比碳原子电子数多 D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼
14．碳化硅(SiC)晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是( )
A．熔点从高到低的顺序是碳化硅>金刚石>晶体硅
B．熔点从高到低的顺序是金刚石>晶体硅>碳化硅
C．三种晶体中的单元都是四面体结构
D．三种晶体都是原子晶体且均为绝缘体
15．二氧化硅是立体的网状结构，其晶体模型如图所示，请认真观察该晶体模型后回答以下问题：
(1)二氧化硅晶体中最小环为________元环。
(2)每个硅原子为________个最小环共有；每个最小环中有________个硅原子，________个氧原子。
(3)每个最小环平均拥有________个硅原子，________个氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O键。
16．回答下列问题：
(1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高，化学性质稳定。
①氮化硅的硬度_______(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是___________。
②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，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：___________。
(2)第ⅢA族、第VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。
①在GaN晶体中，每个Ga原子与___________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为___________，GaN属于___________晶体。
②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为___________。
17．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/℃ 3 350 1 415 2 573
沸点/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶体硼的晶体类型属于________，理由是_________________。
(2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体，如图所示，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元由________个硼原子构成，其中B—B键的键角为________，共含有________个B—B键。
1．下列有关共价晶体的叙述错误的是( )
A．共价晶体中，只存在共价键 B．共价晶体具有空间网状结构
C．共价晶体中不存在独立的分子 D．共价晶体熔化时不破坏共价键
2．分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于共价晶体的是( )
A．碳化铝，黄色晶体，熔点2 200 ℃，熔融态不导电
B．溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电
C．五氧化二钒，无色晶体，熔点19.5 ℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D．溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
3．下列关于金刚石的说法中，错误的是( )
A．晶体中不存在独立的分子
B．碳原子间以共价键相结合
C．是天然存在的硬度最大的物质
D．化学性质稳定，在高温下也不与氧气发生反应
4．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是( )
A．该共价晶体中含有极性键
B．该共价晶体易汽化，可用作制冷材料
C．该共价晶体有很高的熔点、沸点
D．该共价晶体硬度大，可用作耐磨材料
5．下列说法中正确的是( )
A．金刚石晶体中的最小碳原子环由12个碳原子构成
B．金刚石晶体中的碳原子是sp3杂化的
C．1 mol SiO2晶体中含2 mol Si—O键
D．金刚石化学性质稳定，即使在高温下也不会和O2反应
6．关于SiO2晶体的叙述正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的数值)( )
A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA
B．60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si－O键
C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点
D．SiO2晶体中含有1个硅原子，2个氧原子
7．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，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 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 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
8．氮化碳部分结构如图所示，其中β 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．β 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．β 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
97．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、金属键以及范德华力，因此属于混合晶体
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(单位：g/pm3)ρ=
10．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高
B．C位于Si构成的正四面体空隙中
C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apm
D．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6
11．金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2700℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高
B．C位于Si构成的正四面体空隙中
C．C—Si的键长为apm，则晶胞边长为2apm
D．金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6
12．碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。
请回答下列问题：
(1)碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为________，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有________个；设晶胞边长为a cm，密度为b g·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________(用含a、b的式子表示)。
(2)立方氮化硼晶胞中有________个硼原子，________个氮原子，硼原子的杂化类型为________，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为________g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
13．黑磷烯由单层磷原子构成，与石墨烯结构相似，是新发现的一种二维半导体材料，有望代替石墨烯、单晶硅等半导体开创后硅晶时代。回答下列问题：
(1)基态Si原子的价电子轨道表达式为_______。
(2)区分无定形硅和单晶硅最可靠的科学方法为_______；单晶硅的基本结构单元的立体构型为_______。
(3)石墨烯(如图1)、六方氮化硼(如图2)、黑磷烯均可用作电极材料。
①B、P、C、N中，第一电离能最大的是_______(填元素符号)。
②石墨烯能导电的原因为_______。
③六方氮化硼中，B原子的杂化方式为_______。
④黑磷烯中P原子的杂化方式为sp3，则黑磷烯_______(填“是”或“不是”)平面结构；其中P原子杂化轨道的作用为_______。
(4)六方氮化硼在一定条件下可转化为立方氮化硼。立方氮化硼与金刚石结构相似，其晶胞结构如图3所示。若立方氮化硼晶体的密度为pg·cm-3，邻近的B、N原子之间的距离为cpm，则阿伏加德罗常数的值NA可表示为_______(用含c、p的代数式表示)。
