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第2課時　共價晶體　分子晶體　晶體結構的復雜性(基礎課)
素養 目標 1．通過金剛石、晶體硅、SiO2晶體的結構模型認識共價晶體的結構特點，能解釋共價晶體的性質。 2．通過認識干冰、冰、碘晶體的結構模型，認識分子之間通過范德華力和氫鍵結合形成分子晶體的結構特點的不同，能解釋分子晶體的性質。 3．通過認識石墨晶體的特殊結構，知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。
舊知 回顧 1．金剛石是自然界中硬度最大的物質；晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點高。 2．二氧化硅熔、沸點高，不溶于水；二氧化碳常溫下是無色氣體。 3．石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細磷片狀固體。石墨很軟，有滑膩感。此外，石墨還具有優良的導電性能。 4．由金剛石、石墨和C60的結構可知，C60分子是由60個原子構成的分子，而金剛石、石墨中不存在單個分子。
一、共價晶體
1．共價晶體及結構特點
定義 相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間立體網狀結構的晶體
構成微粒 原子
結構特點 (1)共價鍵具有飽和性與方向性，故每個中心原子周圍排列的原子數目有限 (2)所有原子間均以共價鍵相結合成網狀結構，故晶體中不存在單個的分子
常見共價晶體 (1)單質：金剛石(C)、晶體硅(Si)、晶體硼(B)、晶體鍺(Ge) (2)化合物：二氧化硅晶體(SiO2)、碳化硅晶體(SiC)、氮化硼晶體(BN)、氮化硅晶體(Si3N4)、氮化鋁晶體(AlN)、砷化鎵晶體(GaAs)、α型氧化鋁晶體(α-Al2O3)
2．幾種共價晶體的結構
(1)金剛石(C)
①碳原子采取sp3雜化，C—C鍵鍵角為109°28′。
②每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子以共價鍵結合成正四面體結構，向空間伸展形成空間立體網狀結構。
③最小碳環由6個碳原子組成，且最小環上所有碳原子不在同一平面內。
(2)碳化硅(SiC)晶體
把金剛石中的C原子換成Si與C原子相互交替，就得到碳化硅的結構。晶體中Si與C原子個數比為1∶1。
(3)二氧化硅晶體(SiO2)
①Si原子采取sp3雜化，正四面體內O—Si—O鍵的鍵角為109°28′。
②每個Si原子與4個O原子形成4個共價鍵，Si原子位于正四面體的中心，O原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被2個硅氧正四面體共用；每個O原子和2個Si原子形成2個共價鍵，晶體中Si原子與O原子個數比為1∶2。
③最小環上有12個原子，包括6個O原子和6個Si原子。
3．共價晶體的物理性質
晶體 鍵能/(kJ·mol-1) 熔點/℃ 硬度
金剛石 (C—C)347 大于3 500 10
碳化硅 (C—Si)301 2 830 9
晶體硅 (Si—Si)226 1 412 7
(1)鍵能：C—C>C—Si>Si—Si；熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅；硬度：金剛石>碳化硅>晶體硅(填“>”或“<”)。
(2)規律：共價晶體具有很高的熔點，很大的硬度；對結構相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。
　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)含有共價鍵的晶體都是共價晶體。 (　　)
(2)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　　)
(3)凡是由原子構成的晶體均為共價晶體。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×
二、分子晶體
1．分子晶體
定義 分子之間通過分子間作用力結合形成的晶體稱為分子晶體
構成微粒 分子或原子
微粒間作用力 分子間作用力
典型分子晶體 (1)多數非金屬單質：X2(鹵素單質)、O2、H2、P4、單質硫、C60、稀有氣體、紅磷等 (2)非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、PH3、HX(鹵化氫)等 (3)多數非金屬氧化物：CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等 (4)含氧酸：H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等 (5)大多數有機物分子：烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白質、糖類等
2．典型分子晶體的結構
碘晶體 干冰 冰
晶胞或結構模型
微粒間作用力 范德華力 范德華力 范德華力和氫鍵
晶胞微粒數 4 4 —
配位數 — 12 4
3．分子晶體的物理性質
(1)分子晶體以比較弱的分子間作用力相結合，因此一般熔點較低，硬度較小。
(2)對組成和結構相似，晶體中又不含氫鍵的分子晶體來說，隨著相對分子質量的增大，范德華力增大，熔、沸點升高。
　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素的氧化物，但屬于不同的晶體類型。 (　　)
(2)水是一種非常穩定的化合物，這是由于水中存在氫鍵。 (　　)
[答案]　(1)√　(2)×
三、晶體結構的復雜性
1．石墨晶體
晶體模型
結構特點 (1)石墨晶體具有層狀結構，在每一層內，每個碳原子用sp2雜化軌道與鄰近的3個碳原子以共價鍵相結合，形成無限的六邊形平面網狀結構。每個碳原子還有1個與碳環平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有1個未成對電子，能形成遍及整個平面的大π鍵(2)C原子采取sp2雜化，C—C鍵之間的夾角為120°(3)層與層之間以范德華力結合
晶體類型 石墨晶體既存在共價鍵又存在范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，因此石墨晶體屬于混合型晶體
物理性質 熔點高、質軟、易導電
2．Na2SiO3晶體
在Na2SiO3固體中并不存在單個的簡單，Si通過共價鍵與4個O原子相連，形成硅氧四面體。硅氧四面體通過共用頂角O原子而連成較大的鏈狀硅酸鹽}∞單元(如圖所示)，帶負電的鏈狀硅酸鹽}∞單元與金屬陽離子以離子鍵相互作用。
3．晶體的復雜性
(1)物質組成的復雜性導致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用。例如，BaTiO3含有一種陰離子和多種陽離子，Ca5(PO4)3OH含有一種陽離子和多種陰離子。
(2)金屬鍵、離子鍵、共價鍵、配位鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子之間形成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態。由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的晶體，也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體之間的過渡狀態，形成過渡晶體。
(3)金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體等模型都是典型的晶體結構模型，大多數實際晶體結構復雜得多，都是過渡晶體或混合型晶體。
　(1)石墨晶體為什么具有導電性？
提示：石墨晶體中每個C原子未參與雜化的軌道中含有1個未成對電子，能形成遍及整個平面的大π鍵，由于電子可以在整個六邊形網狀平面上運動，因此石墨沿層的平行方向導電。
(2)稀有氣體由單原子構成，它屬于共價晶體嗎？
提示：不屬于，它屬于分子晶體。
共價晶體的結構與性質
水晶是一種寶石，晶體完好時呈六棱柱鉆頭形，它的主要成分是二氧化硅。水晶的結構可以看成是硅晶體中每個Si—Si鍵中“插入”一個氧原子形成的。
1．在水晶中Si—O—Si鍵是否是直線形？
提示：不是，Si—O—Si鍵呈角形。
2．在SiO2晶體中，1 mol SiO2含Si—O鍵的物質的量是多少？
提示：4 mol。
1．共價晶體的結構特征
(1)在共價晶體中，各原子均以共價鍵結合，原子不采取密堆積方式。
(2)共價晶體的組成微粒是原子，不存在單個分子，其化學式僅代表原子的個數比。
(3)空間結構：空間立體網狀結構。
2．共價晶體熔點和硬度的比較
共價晶體具有不同的結構類型，對于結構相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的穩定性越高，熔、沸點越高，硬度越大。
3．判斷晶體是否是共價晶體的思路
(1)根據共價晶體的構成微粒和微粒間作用力判斷。
(2)根據共價晶體的物理性質判斷。
(3)常見的共價晶體。
金剛石 碳化硅 二氧化硅
晶胞
中心原子雜化類型 sp3 sp3 sp3
鍵角 109°28′ 109°28′ 109°28′
晶胞中微粒數目 8個C C：4個 Si：4個 Si：8個 O：16個
1 mol 物質中化學鍵數目 2 mol C—C 4 mol C—Si 4 mol Si—O
1．根據下列物質的性質，判斷其屬于共價晶體的是(　　)
A．熔點2 700 ℃，導電性強，延展性強
B．無色晶體，熔點3 550 ℃，不導電，質硬，難溶于水和有機溶劑
C．無色晶體，能溶于水，質硬而脆，熔點為800 ℃，熔化時能導電
D．熔點－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固態或液態時不導電
B　[共價晶體一般不導電，沒有延展性，A項錯誤；共價晶體難溶于水，C項錯誤；共價晶體一般熔點很高，硬度很大，D項錯誤。]
2．(雙選)我國科學家合成了富集11B的非碳導熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結構如圖。下列說法正確的是 (　　)
A．11BN和10BN的化學性質幾乎無差異
B．該晶體具有良好的導電性
C．該晶胞中含有14個B原子，4個N原子
D．B原子周圍等距且最近的B原子數為12
[答案]　AD
3．二氧化硅晶體是立體的網狀結構，其晶體模型如圖所示，請認真觀察該晶體模型后回答以下問題：
(1)二氧化硅晶體中最小環為_________________________________元環。
(2)每個硅原子為________個最小環共有；每個最小環中有________個硅原子，________個氧原子。
(3)每個最小環平均擁有________個硅原子，_________________個氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O鍵。
[解析]　(1)SiO2晶體中Si原子的排列方式和金剛石晶體中碳原子的排列方式是相同的。在金剛石晶體中，每個最小環上有6個碳原子，因此SiO2晶體中每個最小環上有6個Si原子，另外六邊形的每條邊上都插入了1個氧原子，所以最小環為12元環。
(2)據圖可知，每個硅原子周圍有四條邊，而每條邊又被6個環所共有，同時由于每個環上有兩條邊是同一個硅原子周圍的，因此還要除以2以剔除重復。所以最終計算式為＝12。(3)由于每個硅原子被12個環共有，因此每個環只占有該硅原子的，又因為每個最小環上有6個硅原子，所以每個最小環平均擁有的硅原子數為6×＝。又因為SiO2晶體是由硅原子和氧原子按1∶2的比例所組成，因此每個最小環中平均擁有氧原子的數目為×2＝1。(4)據圖可知，1個Si原子周圍有4條Si—O鍵，無共用，所以1 mol SiO2中有4 mol Si—O鍵。
[答案]　(1)12　(2)12　6　6　(3)　1　(4)4
分子晶體的結構與性質
C60分子又稱為足球烯，它是一個由60個碳原子結合形成的穩定分子，英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托勾畫出的C60的分子結構，富勒的啟示起了關鍵性作用，因此他們一致建議，將其命名為富勒烯。科研人員應用電子計算機模擬出來類似C60的物質N60。
1．固態N60的晶體類型是什么？N60晶體與N2晶體的熔點誰的更高？
提示：固態N60是分子晶體，由于分子晶體相對分子質量越大，熔、沸點越高，所以N60晶體的熔點高于N2晶體。
2．為什么液態水變為冰時，體積膨脹，密度減小？
提示：冰晶體主要是水分子之間依靠氫鍵結合形成的，因氫鍵具有一定的方向性，使水分子間的間距比較大，有很大空隙，比較松散。所以水結成冰后，體積膨脹，密度減小。
3．干冰和碘晶體易升華的原因是什么？乙醇與甲醚的相對分子質量相等，為什么乙醇的沸點高于甲醚？
提示：碘晶體和干冰的分子間以較弱的范德華力結合；乙醇分子間存在氫鍵，分子間作用力強，甲醚分子間不存在氫鍵，分子間作用力弱，所以乙醇的沸點高于甲醚。
1．分子晶體的結構特點
若分子間不存在氫鍵，則分子晶體的微粒排列時盡可能采用緊密堆積方式；若分子間存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性和飽和性，則晶體不能采用緊密堆積方式。
2．分子晶體的性質
(1)分子晶體一般具有較低的熔點和沸點、較小的硬度、較強的揮發性。
(2)分子晶體在固態、熔融時均不導電。
(3)不同的分子晶體在溶解度上存在較大差別，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解度也有較大差別。
[注意]　a.稀有氣體固態時形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作用力，分子內不存在化學鍵。b.分子晶體氣化或熔融時，克服分子間作用力，不破壞化學鍵。
1．(雙選)下列性質中，符合分子晶體性質的是(　　)
A．熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
B．熔點為10.31 ℃，液態不導電，水溶液能導電
C．易溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃
D．熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3
BC　[熔點為1 070 ℃，熔點高，易溶于水，水溶液導電，屬于離子晶體的特點，A不符合題意；熔點為10.31 ℃，熔點低，符合分子晶體的特點，液態不導電，是由于液態時，只存在分子，沒有離子，水溶液能導電，溶于水后，分子在水分子的作用下，電離出自由移動的離子，B符合題意；CS2為非極性分子，易溶于CS2的一般為分子晶體，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃，熔、沸點低，符合分子晶體的性質，C符合題意；熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為 0.97 g·cm-3，這是金屬Na的物理性質，符合金屬晶體的特點，D不符合題意。]
2．(雙選)晶胞是晶體結構中可重復出現的基本的結構單元，C60晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．C60分子的摩爾質量是720
B．C60與苯互為同素異形體
C．一個C60晶胞中有4個C60分子
D．每個C60分子周圍與它距離最近且相等的C60分子有12個
CD　[C60分子的相對分子質量是12×60＝720，所以摩爾質量為720 g·mol-1，選項A錯誤；由同種元素形成的不同種單質互為同素異形體，而苯是由碳、氫元素形成的化合物，選項B錯誤；C60分子構成的晶胞為面心立方晶胞，根據“切割法”可知，在一個C60晶胞中含有C60分子的個數為8×＋6×＝4，選項C正確；根據晶胞的結構可知，以晶胞中任意頂點上的C60分子為研究對象，與它距離最近且相等的C60分子分布在立方體的面心上，每個頂點上的C60分子被8個立方體共用，所以每個C60分子周圍與它距離最近且相等的C60分子有12個，選項D正確。]
3．的結構片段為，下列關于(SN)x的說法正確的是(　　)
A．是共價化合物 B．固態時為共價晶體
C．固態時為離子晶體 D．原子最外層都是8電子
A　[由S、N兩種元素組成，是共價化合物，固態屬于分子晶體；中N原子形成3個共價鍵，最外層是8電子結構，S原子形成3個共價鍵，最外層不是8電子結構，D錯誤。]
1．SiCl4的分子結構與CCl4的相似，下列對SiCl4的推測不正確的是(　　)
A．SiCl4晶體是分子晶體
B．常溫、常壓下SiCl4是氣體
C．SiCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子
D．SiCl4為正四面體結構
B　[由于SiCl4的分子結構與CCl4的相似，所以SiCl4晶體屬于分子晶體；CCl4是正四面體結構，SiCl4與其結構相似，因此也是正四面體結構，是含極性鍵的非極性分子。]
2．下列關于共價晶體、分子晶體的敘述中，正確的是(　　)
A．金剛石為共價鍵三維骨架結構，晶體中的最小環上有6個碳原子
B．分子晶體中一定存在共價鍵
C．HI的相對分子質量大于HF，所以HI的沸點高于HF
D．在SiO2晶體中，1個硅原子和2個氧原子形成2個共價鍵
A　[金剛石屬于共價晶體，其中的碳原子采取sp3雜化，每個碳原子與周圍的4個碳原子形成正四面體結構，通過共價鍵形成空間立體網狀結構，晶體中最小環上有6個碳原子，A項正確；分子晶體中不一定存在共價鍵，如稀有氣體形成的晶體為分子晶體，稀有氣體是單原子分子，原子間沒有共價鍵，B項錯誤；HF分子間存在氫鍵，HI分子間不存在氫鍵，故HI的沸點低于HF，C項錯誤；SiO2屬于共價晶體，在SiO2晶體中1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，D項錯誤。]
3．下列關于SiO2晶體網狀結構(如圖)的敘述正確的是(　　)
A．存在四面體結構單元，O處于中心，Si處于4個頂角
B．最小環上有3個Si和3個O
C．最小環上Si和O原子數之比為1∶2
D．最小環上有6個Si和6個O
D　[二氧化硅晶體中存在四面體結構單元，每個硅原子能形成四個共價鍵，每個氧原子能形成2個共價鍵，Si處于四面體中心，O處于四面體4個頂角，故A錯誤；最小的環上，有6個Si和6個O，所以最小的環上硅、氧原子數之比為1∶1，故B、C錯誤，D正確。]
4．(雙選)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優異的耐磨性。它們的晶體結構如圖所示，下列關于這兩種晶體的說法正確的是(　　)
A．六方相氮化硼與石墨一樣可以導電
B．立方相氮化硼只含有σ鍵
C．兩種晶體均為分子晶體
D．六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間結構為平面三角形
BD　[A項，六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子，所以不導電，錯誤；B項，立方相氮化硼中只含有σ鍵，正確；C項，立方相氮化硼是共價晶體，錯誤；D項，由六方相氮化硼的晶體結構可知，層內每個硼原子與相鄰3個氮原子構成平面三角形，正確。]
5．單質硼有無定形和晶體兩種，參考下表數據：
金剛石 晶體硅 晶體硼
熔點/℃ 3 350 1 415 2 573
沸點/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶體硼的晶體類型屬于________，理由是______________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)已知晶體硼的結構單元是由硼原子組成的正二十面體，如圖所示，其中有20個等邊三角形的面和一定數目的頂點，每個頂點各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此基本結構單元由__________個硼原子構成，其中B—B鍵的鍵角為__________，共含有________個B—B鍵。
[解析]　(1)晶體硼的熔、沸點和硬度都介于晶體硅和金剛石之間，而金剛石和晶體硅均為共價晶體，且從元素周期表中位置看硼與碳相鄰，與硅處于對角線位置(相似)，也能推知晶體硼屬于共價晶體。
(2)根據“切割法”，每個晶體硼的結構單元：B原子個數為20××3＝12，正三角形鍵角為60°，B—B鍵個數為20××3＝30。
[答案]　(1)共價晶體　晶體硼的熔、沸點和硬度均介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石和晶體硅都是共價晶體　(2)12　60°　30
課時分層作業(十九)　共價晶體　分子晶體
晶體結構的復雜性
(選擇題只有一個選項符合題目要求)
1．下列固體的化學式能真實表示物質分子組成的是(　　)
A．NaOH B．CO2
C．CsCl D．SiO2
B　[NaOH和CsCl固體均為離子晶體，在晶體中只存在陰陽離子，其化學式表示的是構成晶體的離子個數比；SiO2固體為共價晶體，在晶體中只存在原子，其化學式表示的是構成晶體的原子個數比。]
2．金剛石和石墨是碳元素形成的兩種單質，下列說法正確的是(　　)
A．金剛石晶體和石墨晶體中最小的環均含有6個碳原子
B．在金剛石晶體中每個C連接4個六元環，石墨晶體中每個C連接3個六元環
C．金剛石晶體與石墨晶體中的碳原子的雜化方式均為sp2
D．金剛石晶體中碳原子數與C—C鍵鍵數之比為1∶4，而石墨晶體中碳原子數與C—C鍵鍵數之比為1∶3
A　[A.金剛石是共價晶體，具有空間立體網狀結構，最小的環上有6個C，石墨晶體中最小的環也含有6個碳原子，A選項正確；B.金剛石中每個C連接12個六元環，石墨中每個C連接3個六元環，B選項錯誤；C.金剛石晶體結構可看作碳原子之間以sp3雜化軌道形成共價鍵結合在一起的空間網狀結構，而石墨晶體中碳原子采取sp2雜化，C選項錯誤；D.金剛石晶體中每個碳原子與周圍其他4個碳原子形成共價鍵，而每個共價鍵為2個碳原子所共有，根據“切割法”，每個碳原子平均形成的共價鍵數目為4×＝2，故碳原子數與C—C鍵數之比為1∶2，石墨晶體中每個碳原子與周圍其他3個碳原子形成共價鍵，同樣可求得每個碳原子平均形成的共價鍵數目為3×＝1.5，故碳原子數與C—C鍵數之比為2∶3，D選項錯誤。]
3．甲烷晶體的晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．甲烷晶胞中的球只代表1個C原子
B．晶體中1個CH4分子周圍有12個緊鄰的CH4分子
C．甲烷晶體熔化時需克服共價鍵
D．1個CH4晶胞中含有8個CH4分子
B　[甲烷晶體的構成微粒是甲烷分子，所以甲烷晶胞中的球表示甲烷分子，故A錯誤；晶體中1個CH4分子周圍緊鄰的CH4分子個數為3×8×＝12，故B正確；甲烷晶體為分子晶體，熔化時需要克服分子間作用力，故C錯誤；1個CH4晶胞中CH4分子個數＝8×＋6×＝4，故D錯誤。]
4．二茂鐵是一種含鐵的有機化合物，黃色針狀晶體，熔點173 ℃(在100 ℃時開始升華)，沸點249 ℃，可看作是Fe2+與兩個正五邊形的環戊二烯負離子配體形成的夾心型分子(如圖所示)。下列關于二茂鐵晶體的說法不正確的是(　　)
A．存在離子鍵、配位鍵、范德華力
B．為分子晶體
C．存在大π鍵
D．二茂鐵易溶于有機溶劑
A　[據題干信息可知二茂鐵是有機化合物，熔、沸點較低，則二茂鐵晶體為分子晶體，故不存在離子鍵，A錯誤；二茂鐵晶體為分子晶體，B正確；圖示五元環中存在大π鍵，C正確；有機物一般易溶于有機溶劑，D正確。]
5．碳化硅(SiC)晶體結構與金剛石相似，俗稱金剛砂。下列說法正確的是(　　)
A．SiC晶體中硅、碳元素的質量比為1∶1
B．SiC晶體的熔點較高
C．SiC晶體的硬度較小
D．SiC屬于分子晶體
B　[A.SiC晶體中硅、碳元素的質量比為28∶12＝7∶3，A項錯誤；B.SiC晶體結構與金剛石相似，屬于共價晶體，熔點較高，B項正確；C.SiC晶體結構與金剛石相似，屬于共價晶體，硬度較大，C項錯誤；D.SiC晶體結構與金剛石相似，屬于共價晶體，D項錯誤。]
6．I2形成的晶體的晶胞如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．該晶胞中含有4個碘原子
B．碘晶體具有各向異性
C．I2的升華需要破壞范德華力
D．可通過凝華的方法得到碘晶體
A　[A.由均攤法可知，該晶胞中含I2的個數為×8＋×6＝4，則含有8個碘原子，故A錯誤；B.由該晶胞結構可知，碘晶體具有各向異性，故B正確；C.碘晶體是分子晶體，I2升華需要破壞分子間作用力，即范德華力，故C正確；D.碘單質易升華，碘蒸氣易凝華，可通過凝華的方法得到碘晶體，故D正確。]
7．下列各組物質中，“化學鍵類型相同，晶體類型也相同”的是(　　)
①SiO2和SO3　②晶體硼和HCl　③CO2和SO2　④晶體硅和金剛石　⑤晶體氖和晶體氮　⑥硫黃和碘
A．③④⑥ B．①②③
C．④⑤⑥ D．①③⑤
A　[①SO3晶體是分子晶體，SiO2晶體是共價晶體，故不符合題意；②HCl晶體是分子晶體，晶體硼是共價晶體，故不符合題意；③CO2晶體和SO2晶體都是分子晶體，二者都只含共價鍵，故符合題意；④晶體硅和金剛石都是共價晶體，二者都只含共價鍵，故符合題意；⑤晶體氖和晶體氮都是分子晶體，晶體氖不含共價鍵，晶體氮含共價鍵，故不符合題意；⑥硫黃和碘晶體都是分子晶體，二者都只含共價鍵，故符合題意。]
8．北京冬奧會采用CO2跨臨界直冷技術，實現“水立方”變為“冰立方”。干冰晶胞如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．冰、干冰晶體類型不同
B．“水立方”變為“冰立方”，密度減小
C．用干冰制冷比用氟利昂制冷環保
D．1個干冰晶胞的質量約為g
A　[A.冰、干冰都屬于分子晶體，A項錯誤；B.在冰晶體中，每個水分子周圍只有四個緊鄰的水分子，由于水分子之間的主要作用力為氫鍵，而氫鍵具有飽和性和方向性，所以氫鍵的存在使四面體中心的水分子與四面體頂角方向的4個緊鄰水分子相互作用，這一排列使冰晶體中水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，使得冰的密度比液態水的小，故“水立方”變為“冰立方”，密度減小，B項正確；C.氟利昂排放到大氣中會破壞臭氧層，干冰不會破壞臭氧層，氟利昂引起的溫室效應是二氧化碳的3 400～15 000倍，故用干冰制冷比用氟利昂制冷環保，C項正確；D.由干冰的晶胞圖可知，1個晶胞中含CO2的個數為8×＋6×＝4，則1個干冰晶胞的質量約為g＝g，D項正確。]
9．已知氯化鋁晶體的熔點為190 ℃(2.02×105 Pa)，但它在180 ℃、常壓下即開始升華。
(1)氯化鋁晶體是________(填“離子”或“分子”)晶體。
(2)在500 ℃，1.01×105 Pa時，氯化鋁蒸氣的密度(換算成標準狀況)為11.92 g·L-1，且已知它的結構中還含有配位鍵，氯化鋁的結構式為________。
(3)設計一個更可靠的實驗，證明氯化鋁晶體是離子晶體還是分子晶體，你的實驗是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　分子晶體的熔點較低，AlCl3晶體的熔點也僅有190 ℃，而且它還能升華，這就充分說明AlCl3晶體是分子晶體。AlCl3蒸氣的相對分子質量＝11.92×22.4≈267，則1個氯化鋁蒸氣分子是由2個AlCl3構成的。
[答案]　(1)分子　(2)
(3)在加壓條件下加熱氯化鋁晶體至熔融狀態，測其導電性，若導電，則是離子晶體；若不導電，則為分子晶體
(選擇題有一個或兩個選項符合題目要求)
10．硫單質有多種組成形式(如圖)。下列有關說法中正確的是(　　)
、、
(冠狀)
A．S4、S6、S8形成的晶體的熔、沸點逐漸降低
B．O—H鍵的鍵能大于S—H鍵的鍵能，所以沸點：H2O>H2S
C．S4、S6、S8形成的晶體均為分子晶體
D．SO2、H2S與H2O的空間結構均為角形
CD　[A.S4、S6、S8形成的晶體的熔、沸點逐漸升高，故A錯誤；B.水的沸點高于硫化氫是因為水分子間能形成氫鍵，硫化氫分子間不能形成氫鍵，水分子間的作用力強于硫化氫分子間的作用力，則沸點高于硫化氫，與鍵能的大小無關，故B錯誤；C.S4、S6、S8形成的晶體均為分子晶體，故C正確；D.SO2中硫原子的價電子對數為3，孤電子對數為1，分子的空間結構為角形，H2S與H2O中的中心原子的價電子對數都為4，孤電子對數都為2，則分子的空間結構均為角形，故D正確。]
11．氮化碳部分結構如圖所示，其中β-氮化碳的硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料。設NA阿伏加德羅常數的值，下列有關氮化碳的說法錯誤的是(　　)
A．β-氮化碳屬于共價晶體，其化學鍵比金剛石的更穩定
B．該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子穩定結構
C．β-氮化碳的化學式為C3N4，其中氮顯－3價，碳顯＋4價
D．該晶體與金剛石結構相似，都是原子間以非極性鍵形成的空間網狀結構
D　[A項中，N原子半徑小于C原子，鍵長：C—N鍵12．As是氮族元素，下列有關黃砷As4(結構如圖：)的敘述正確的是(　　)
A．黃砷晶體為正四面體形結構
B．7.5 g黃砷含有0.4NA個σ鍵(NA為阿伏加德羅常數的值)
C．該結構中共價鍵的鍵角約為109°28′
D．熔點：白磷＜黃砷
AD　[A.黃砷晶體中鍵角為60°，為正四面體形結構，故A正確；B.As4為正四面體形結構，As為位于正四面體的頂點上，形成6個共價鍵，即6個σ鍵，則7.5 g黃砷的物質的量為＝0.025 mol，含有的σ鍵數目為0.025×6×NA＝0.15NA，故B錯誤；C.黃砷與白磷的結構相似，屬于正四面體形，四個As或P位于四面體頂點，則鍵角為60°，故C錯誤；D.黃砷和白磷均屬于分子晶體，且不含分子間氫鍵，相對分子質量越大，分子間作用力越強，熔點越高，黃砷相對分子質量大，范德華力大，熔、沸點高，即熔點：白磷＜黃砷，故D正確。]
13．碳元素的單質有多種形式，如圖依次是C60、石墨和金剛石的晶胞結構圖：
回答下列問題：
(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質形式，它們互為________。
(2)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為________、________。
(3)C60晶體屬于____________晶體，石墨晶體屬于________晶體。
(4)石墨晶體中，層內C—C鍵的鍵長為142 pm，而金剛石晶體中C—C鍵的鍵長為154 pm。其原因是金剛石晶體中只存在C—C間的________(填“σ”或“π”，下同)鍵，而石墨層內的C—C間不僅存在______鍵，還有________鍵。
(5)金剛石晶胞含有________個碳原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據硬球接觸模型，則r＝________a，列式表示碳原子在晶胞中的空間占有率：________(不要求計算結果)。
[解析]　(1)金剛石、石墨、C60、碳納米管等都是碳元素的單質，性質不同，它們互稱同素異形體。(2)在金剛石中碳原子的四個價電子與四個C原子形成四個共價鍵，C原子的雜化形式是sp3；在石墨烯(指單層石墨)中碳原子與相鄰的三個C原子形成三個共價鍵，C原子的雜化形式為sp2。(3)C60晶體屬于分子晶體。而石墨晶體在層內原子間以共價鍵結合，在層間以分子間作用力結合，所以石墨晶體屬于混合型晶體。(4)在金剛石晶體中只存在C—C間的σ鍵；在石墨晶體層內的C—C間不僅存在σ鍵，還存在π鍵。(5)金剛石晶胞中，頂點8個C原子，相當于1個C原子，面心上6個C原子，相當于3個C原子，而在其8個四面體空隙中有一半也是C原子，且在晶胞內，故還有4個C原子，加在一起，可得一個金剛石晶胞中有8個C原子。若碳原子半徑為r，金剛石晶胞的邊長為a，根據硬球接觸模型，則正方體體對角線的就是C—C鍵的鍵長，即a＝2r，所以r＝a，碳原子在晶胞中的空間占有率ω＝＝＝。
[答案]　(1)同素異形體　(2)sp3　sp2　(3)分子　混合型　(4)σ　σ　π
(5)8　　＝＝
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第2課時　共價晶體　分子晶體　晶體結構的復雜性(基礎課)
第3章　不同聚集狀態的物質與性質
第2節　幾種簡單的晶體結構模型
素養目標 1．通過金剛石、晶體硅、SiO2晶體的結構模型認識共價晶體的結構特點，能解釋共價晶體的性質。
2．通過認識干冰、冰、碘晶體的結構模型，認識分子之間通過范德華力和氫鍵結合形成分子晶體的結構特點的不同，能解釋分子晶體的性質。
3．通過認識石墨晶體的特殊結構，知道介于典型晶體之間的過渡晶體及混合型晶體是普遍存在的。
舊知
回顧 1．金剛石是自然界中硬度最大的物質；晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點高。
2．二氧化硅熔、沸點高，不溶于水；二氧化碳常溫下是無色氣體。
3．石墨是一種深灰色的有金屬光澤而不透明的細磷片狀固體。石墨很軟，有滑膩感。此外，石墨還具有優良的導電性能。
4．由金剛石、石墨和C60的結構可知，C60分子是由60個原子構成的分子，而金剛石、石墨中不存在單個分子。
必備知識 自主預習
一、共價晶體
1．共價晶體及結構特點
定義 相鄰____間以______結合而形成的具有____________結構的晶體
構成微粒 ____
原子
共價鍵
空間立體網狀
原子
結構特點 (1)共價鍵具有____性與____性，故每個中心原子周圍排列的原子數目有限
(2)所有原子間均以共價鍵相結合成網狀結構，故晶體中不存在單個的____
常見共價晶體 (1)單質：金剛石(C)、晶體硅(Si)、晶體硼(B)、晶體鍺(Ge)
(2)化合物：二氧化硅晶體(SiO2)、碳化硅晶體(SiC)、氮化硼晶體(BN)、氮化硅晶體(Si3N4)、氮化鋁晶體(AlN)、砷化鎵晶體(GaAs)、α型氧化鋁晶體(α-Al2O3)
飽和
方向
分子
2．幾種共價晶體的結構
(1)金剛石(C)
①碳原子采取_____雜化，C—C鍵
鍵角為_________。
②每個碳原子與周圍緊鄰的_個碳原子以共價鍵結合成________結構，向空間伸展形成空間立體網狀結構。
③最小碳環由_個碳原子組成，且最小環上所有碳原子不在同一平面內。
sp3
109°28′
4
正四面體
6
(2)碳化硅(SiC)晶體
把金剛石中的C原子換成Si與C原子相互交替，就得到碳化硅的結構。晶體中Si與C原子個數比為____。
(3)二氧化硅晶體(SiO2)
①Si原子采取_____雜化，正四面體內O—Si—O鍵的鍵角為_________。
1∶1
sp3
109°28′
②每個Si原子與_個O原子形成_個共價鍵，____原子位于正四面體的中心，__原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被_個硅氧正四面體共用；每個O原子和_個Si原子形成_個共價鍵，晶體中Si原子與O原子個數比為____。
③最小環上有__個原子，包括_個O原子和_個Si原子。
4
4
Si
O
2
2
2
1∶2
12
6
6
3．共價晶體的物理性質
晶體 鍵能/(kJ·mol-1) 熔點/℃ 硬度
金剛石 (C—C)347 大于3 500 10
碳化硅 (C—Si)301 2 830 9
晶體硅 (Si—Si)226 1 412 7
(1)鍵能：C—C__C—Si__Si—Si；熔點：金剛石__碳化硅__晶體硅；硬度：金剛石__碳化硅__晶體硅(填“>”或“<”)。
(2)規律：共價晶體具有____的熔點，____的硬度；對結構相似的共價晶體來說，原子半徑____，鍵長____，鍵能____，晶體的熔點就越高。
>
>
>
>
>
>
很高
很大
越小
越短
越大
判一判　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)含有共價鍵的晶體都是共價晶體。 (　　)
(2)“SiO2”是二氧化硅的分子式。 (　　)
(3)凡是由原子構成的晶體均為共價晶體。 (　　)
×
×
×
二、分子晶體
1．分子晶體
定義 分子之間通過____________結合形成的晶體稱為分子晶體
構成微粒 分子或原子
微粒間作用力 分子間作用力
分子間作用力
典型分子晶體 (1)多數非金屬單質：X2(鹵素單質)、O2、H2、P4、單質硫、C60、稀有氣體、紅磷等
(2)非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、PH3、HX(鹵化氫)等
(3)多數非金屬氧化物：CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等
(4)含氧酸：H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等
(5)大多數有機物分子：烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白質、糖類等
碘晶體 干冰 冰
晶胞或結構模型

2．典型分子晶體的結構
碘晶體 干冰 冰
微粒間作用力 ________ ________ ________和____
晶胞微粒數 _ _ —
配位數 — __ _
范德華力
范德華力
范德華力
氫鍵
4
4
12
4
3．分子晶體的物理性質
(1)分子晶體以比較弱的____________相結合，因此一般熔點____，硬度____。
(2)對組成和結構____，晶體中又不含氫鍵的分子晶體來說，隨著相對分子質量的增大，范德華力____，熔、沸點____。
分子間作用力
較低
較小
相似
增大
升高
判一判　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素的氧化物，但屬于不同的晶體類型。 (　　)
(2)水是一種非常穩定的化合物，這是由于水中存在氫鍵。 (　　)
√
×
晶體模型

三、晶體結構的復雜性
1．石墨晶體
結構特點 (1)石墨晶體具有層狀結構，在每一層內，每個碳原子用_____雜化軌道與鄰近的3個碳原子以共價鍵相結合，形成無限的______平面網狀結構。每個碳原子還有1個與碳環平面垂直的未參與雜化的2p軌道，并含有1個未成對電子，能形成遍及整個平面的大π鍵(2)C原子采取_____雜化，C—C鍵之間的夾角為120°(3)層與層之間以范德華力結合
晶體類型 石墨晶體既存在共價鍵又存在范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，因此石墨晶體屬于____型晶體
物理性質 熔點高、質軟、易導電
sp2
六邊形
sp2
混合
3．晶體的復雜性
(1)物質組成的復雜性導致晶體中存在多種不同微粒以及不同的微粒間作用。例如，BaTiO3含有一種陰離子和多種陽離子，Ca5(PO4)3OH含有一種陽離子和多種陰離子。
(2)金屬鍵、離子鍵、共價鍵、配位鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子之間形成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態。由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的晶體，也可能是居于金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體之間的過渡狀態，形成過渡晶體。
(3)金屬晶體、離子晶體、共價晶體、分子晶體等模型都是典型的晶體結構模型，大多數實際晶體結構復雜得多，都是過渡晶體或混合型晶體。
想一想　(1)石墨晶體為什么具有導電性？
提示：石墨晶體中每個C原子未參與雜化的軌道中含有1個未成對電子，能形成遍及整個平面的大π鍵，由于電子可以在整個六邊形網狀平面上運動，因此石墨沿層的平行方向導電。
(2)稀有氣體由單原子構成，它屬于共價晶體嗎？
提示：不屬于，它屬于分子晶體。
關鍵能力 情境探究
[情境探究]
水晶是一種寶石，晶體完好時呈六棱柱鉆頭形，它的主要成分是二氧化硅。水晶的結構可以看成是硅晶體中每個Si—Si鍵中“插入”一個氧原子形成的。
共價晶體的結構與性質
1．在水晶中Si—O—Si鍵是否是直線形？
提示：不是，Si—O—Si鍵呈角形。
2．在SiO2晶體中，1 mol SiO2含Si—O鍵的物質的量是多少？
提示：4 mol。
[歸納總結]
1．共價晶體的結構特征
(1)在共價晶體中，各原子均以共價鍵結合，原子不采取密堆積方式。
(2)共價晶體的組成微粒是原子，不存在單個分子，其化學式僅代表原子的個數比。
(3)空間結構：空間立體網狀結構。
2．共價晶體熔點和硬度的比較
共價晶體具有不同的結構類型，對于結構相似的共價晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的穩定性越高，熔、沸點越高，硬度越大。
3．判斷晶體是否是共價晶體的思路
(1)根據共價晶體的構成微粒和微粒間作用力判斷。
(2)根據共價晶體的物理性質判斷。
(3)常見的共價晶體。
金剛石 碳化硅 二氧化硅
晶胞

中心原子雜化類型 sp3 sp3 sp3
金剛石 碳化硅 二氧化硅
鍵角 109°28′ 109°28′ 109°28′
晶胞中微粒數目 8個C C：4個
Si：4個 Si：8個
O：16個
1 mol 物質中化學鍵數目 2 mol C—C 4 mol C—Si 4 mol Si—O
[能力達成]
1．根據下列物質的性質，判斷其屬于共價晶體的是(　　)
A．熔點2 700 ℃，導電性強，延展性強
B．無色晶體，熔點3 550 ℃，不導電，質硬，難溶于水和有機溶劑
C．無色晶體，能溶于水，質硬而脆，熔點為800 ℃，熔化時能導電
D．熔點－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固態或液態時不導電
B　[共價晶體一般不導電，沒有延展性，A項錯誤；共價晶體難溶于水，C項錯誤；共價晶體一般熔點很高，硬度很大，D項錯誤。]
√
2．(雙選)我國科學家合成了富集11B的非碳導熱材料立方氮化硼晶體，晶胞結構如圖。下列說法正確的是 (　　)
A．11BN和10BN的化學性質幾乎無差異
B．該晶體具有良好的導電性
C．該晶胞中含有14個B原子，4個N原子
D．B原子周圍等距且最近的B原子數為12
√
√
3．二氧化硅晶體是立體的網狀結構，其晶體模型如圖所示，請認真觀察該晶體模型后回答以下問題：
(1)二氧化硅晶體中最小環為_______元環。
(2)每個硅原子為________個最小環共有；每個最小環中有________個硅原子，________個氧原子。
(3)每個最小環平均擁有________個硅原子，_______個氧原子。
(4)1 mol SiO2中含有________mol Si—O鍵。
12
12
6
6

1
4
[解析]　(1)SiO2晶體中Si原子的排列方式和金剛石晶體中碳原子的排列方式是相同的。在金剛石晶體中，每個最小環上有6個碳原子，因此SiO2晶體中每個最小環上有6個Si原子，另外六邊形的每條邊上都插入了1個氧原子，所以最小環為12元環。
[情境探究]
C60分子又稱為足球烯，它是一個由60個碳原子結合形成的穩定分子，英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托勾畫出的C60的分子結構，富勒的啟示起了關鍵性作用，因此他們一致建議，將其命名為富勒烯。科研人員應用電子計算機模擬出來類似C60的物質N60。
分子晶體的結構與性質
1．固態N60的晶體類型是什么？N60晶體與N2晶體的熔點誰的更高？
提示：固態N60是分子晶體，由于分子晶體相對分子質量越大，熔、沸點越高，所以N60晶體的熔點高于N2晶體。
2．為什么液態水變為冰時，體積膨脹，密度減小？
提示：冰晶體主要是水分子之間依靠氫鍵結合形成的，因氫鍵具有一定的方向性，使水分子間的間距比較大，有很大空隙，比較松散。所以水結成冰后，體積膨脹，密度減小。
3．干冰和碘晶體易升華的原因是什么？乙醇與甲醚的相對分子質量相等，為什么乙醇的沸點高于甲醚？
提示：碘晶體和干冰的分子間以較弱的范德華力結合；乙醇分子間存在氫鍵，分子間作用力強，甲醚分子間不存在氫鍵，分子間作用力弱，所以乙醇的沸點高于甲醚。
[歸納總結]
1．分子晶體的結構特點
若分子間不存在氫鍵，則分子晶體的微粒排列時盡可能采用緊密堆積方式；若分子間存在氫鍵，由于氫鍵具有方向性和飽和性，則晶體不能采用緊密堆積方式。
2．分子晶體的性質
(1)分子晶體一般具有較低的熔點和沸點、較小的硬度、較強的揮發性。
(2)分子晶體在固態、熔融時均不導電。
(3)不同的分子晶體在溶解度上存在較大差別，并且同一分子晶體在不同的溶劑中溶解度也有較大差別。
[注意]　a.稀有氣體固態時形成分子晶體，微粒之間只存在分子間作用力，分子內不存在化學鍵。b.分子晶體氣化或熔融時，克服分子間作用力，不破壞化學鍵。
[能力達成]
1．(雙選)下列性質中，符合分子晶體性質的是(　　)
A．熔點為1 070 ℃，易溶于水，水溶液能導電
B．熔點為10.31 ℃，液態不導電，水溶液能導電
C．易溶于CS2，熔點為112.8 ℃，沸點為444.6 ℃
D．熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為0.97 g·cm-3
√
√
BC　[熔點為1 070 ℃，熔點高，易溶于水，水溶液導電，屬于離子晶體的特點，A不符合題意；熔點為10.31 ℃，熔點低，符合分子晶體的特點，液態不導電，是由于液態時，只存在分子，沒有離子，水溶液能導電，溶于水后，分子在水分子的作用下，電離出自由移動的離子，B符合題意；CS2為非極性分子，易溶于CS2的一般為分子晶體，熔點112.8 ℃，沸點444.6 ℃，熔、沸點低，符合分子晶體的性質，C符合題意；熔點為97.81 ℃，質軟，導電，密度為 0.97 g·cm-3，這是金屬Na的物理性質，符合金屬晶體的特點，D不符合題意。]
2．(雙選)晶胞是晶體結構中可重復出現的基本的結構單元，C60晶胞結構如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．C60分子的摩爾質量是720
B．C60與苯互為同素異形體
C．一個C60晶胞中有4個C60分子
D．每個C60分子周圍與它距離最近且相等
的C60分子有12個
√
√
√
學習效果 隨堂評估
1．SiCl4的分子結構與CCl4的相似，下列對SiCl4的推測不正確的是(　　)
A．SiCl4晶體是分子晶體
B．常溫、常壓下SiCl4是氣體
C．SiCl4分子是由極性鍵形成的非極性分子
D．SiCl4為正四面體結構
2
4
3
題號
1
5
√
B　[由于SiCl4的分子結構與CCl4的相似，所以SiCl4晶體屬于分子晶體；CCl4是正四面體結構，SiCl4與其結構相似，因此也是正四面體結構，是含極性鍵的非極性分子。]
2
4
3
題號
1
5
2．下列關于共價晶體、分子晶體的敘述中，正確的是(　　)
A．金剛石為共價鍵三維骨架結構，晶體中的最小環上有6個碳原子
B．分子晶體中一定存在共價鍵
C．HI的相對分子質量大于HF，所以HI的沸點高于HF
D．在SiO2晶體中，1個硅原子和2個氧原子形成2個共價鍵
2
3
題號
1
4
5
√
A　[金剛石屬于共價晶體，其中的碳原子采取sp3雜化，每個碳原子與周圍的4個碳原子形成正四面體結構，通過共價鍵形成空間立體網狀結構，晶體中最小環上有6個碳原子，A項正確；分子晶體中不一定存在共價鍵，如稀有氣體形成的晶體為分子晶體，稀有氣體是單原子分子，原子間沒有共價鍵，B項錯誤；HF分子間存在氫鍵，HI分子間不存在氫鍵，故HI的沸點低于HF，C項錯誤；SiO2屬于共價晶體，在SiO2晶體中1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，D項錯誤。]
2
3
題號
1
4
5
3．下列關于SiO2晶體網狀結構(如圖)的敘述正確的是(　　)
A．存在四面體結構單元，O處于中心，Si處于4個頂角
B．最小環上有3個Si和3個O
C．最小環上Si和O原子數之比為1∶2
D．最小環上有6個Si和6個O
2
3
題號
4
1
5
√
D　[二氧化硅晶體中存在四面體結構單元，每個硅原子能形成四個共價鍵，每個氧原子能形成2個共價鍵，Si處于四面體中心，O處于四面體4個頂角，故A錯誤；最小的環上，有6個Si和6個O，所以最小的環上硅、氧原子數之比為1∶1，故B、C錯誤，D正確。]
2
3
題號
4
1
5
4．(雙選)氮化硼(BN)晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優異的耐磨性。它們的晶體結構如圖所示，下列關于這兩種晶體的說法正確的是(　　)
2
4
3
題號
1
5
A．六方相氮化硼與石墨一樣可以導電
B．立方相氮化硼只含有σ鍵
C．兩種晶體均為分子晶體
D．六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間結構為平面三角形
2
4
3
題號
1
5
√
√
BD　[A項，六方相氮化硼晶體中沒有可以自由移動的電子或離子，所以不導電，錯誤；B項，立方相氮化硼中只含有σ鍵，正確；C項，立方相氮化硼是共價晶體，錯誤；D項，由六方相氮化硼的晶體結構可知，層內每個硼原子與相鄰3個氮原子構成平面三角形，正確。]
2
4
3
題號
1
5
5．單質硼有無定形和晶體兩種，參考下表數據：
2
4
3
題號
1
5
金剛石 晶體硅 晶體硼
熔點/℃ 3 350 1 415 2 573
沸點/℃ 4 827 2 628 2 823
摩氏硬度 10 7.0 9.5
(1)晶體硼的晶體類型屬于____________，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________。
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題號
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共價晶體
晶體硼的熔、沸點和硬度均介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石和晶體硅都是共價晶體
(2)已知晶體硼的結構單元是由硼原子組成的正二十面體，如圖所示，其中有20個等邊三角形的面和一定數目的頂點，每個頂點各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此基本結構單元由__________個硼原子構成，其中B—B鍵的鍵角為__________，共含有________個B—B鍵。
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題號
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60°
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題號
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