2024年高二化學(xué)教案 選擇性必修2(配人教版)第2課時(shí)共價(jià)晶體

第2課時(shí)共價(jià)晶體

?學(xué)習(xí)目標(biāo),

1.通過認(rèn)識共價(jià)晶體,能辨識常見的共價(jià)晶體,并能從微觀角度分析

共價(jià)晶體中各構(gòu)成粒子之間的作用對共價(jià)晶體物理性質(zhì)的影響。

2.通過對典型共價(jià)晶體的分析探究,能利用共價(jià)晶體的通性推斷常見

的共價(jià)晶體,并能利用均攤法對晶胞進(jìn)行分析。

覆任務(wù)分項(xiàng)突破

學(xué)習(xí)任務(wù)1認(rèn)識共價(jià)晶體及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

f自主梳理,

1.共價(jià)晶體

共構(gòu)成粒子原子

價(jià)

晶作用力共價(jià)鍵

體?-微觀空間里沒有分子

空間結(jié)構(gòu)

一形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)

Q微思考1一共價(jià)晶體中都有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的一定是共價(jià)晶體

嗎？

提示:不一定，如C02、乩0等分子晶體中也含有共價(jià)鍵。

2.兩種典型的共價(jià)晶體

(1)金剛石。

①碳原子采取應(yīng)雜化,c—c—C夾角為109°28,。

②每個(gè)碳原子與周圍緊鄰的生個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合,形成共價(jià)鍵三

維骨架結(jié)構(gòu)。

(2)二氧化硅晶體。

①存在及結(jié)構(gòu)。

二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物,有多種結(jié)構(gòu),最常見

的是低溫石英。在低溫石英的結(jié)構(gòu)中，頂角相連的硅氧四面體形成螺

旋上升的長鏈,這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性,如圖所示。

石英晶體中的硅氧四面體石英的左、右型晶體

相連構(gòu)成的螺旋鏈

②用途。

壓電材料(如制作石英手表)、制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、

硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。

Q微思考2siO2是二氧化硅的分子式嗎？

提示:二氧化硅為共價(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)分子,其化學(xué)式為Si

與0的最簡個(gè)數(shù)比,而不是分子式。

3.常見共價(jià)晶體及物質(zhì)類別

物質(zhì)種類實(shí)例

某些非金屬單

晶體硼、晶體硅、晶體楮、金剛石等

質(zhì)

某些非金屬化碳化硅(SiC)、氮化硅(SisNj、二氧化硅(Si。?)、氮

合物化硼(BN)等

極少數(shù)金屬氧剛玉(AI2O3)

化物

8微診斷判斷正誤。

⑴凡是由原子構(gòu)成的晶體都是共價(jià)晶體。（x）

提示:稀有氣體由原子構(gòu)成，但其晶體是分子晶體。

⑵具有共價(jià)鍵的晶體叫共價(jià)晶體。（x）

提示:分子晶體中也可能含有共價(jià)鍵，如co2、L等。

⑶共價(jià)晶體中的相鄰原子間只存在非極性共價(jià)鍵。（x）

提示:共價(jià)晶體中的相鄰原子間也可能是極性共價(jià)鍵,如SiC、SiO2等。

（4）“硅-石墨烯-楮晶體管”為我國首創(chuàng)，單晶硅、楮均為共價(jià)晶體。

（V）

⑸在SiO2晶體中，1個(gè)硅原子和2個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵。（X）

提示:SiO2屬于共價(jià)晶體,在SiO2晶體中，1個(gè)Si原子和4個(gè)。原子形

成4個(gè)共價(jià)鍵。

一互動(dòng)探究,

材料1金剛石，俗稱“金剛鉆”，它是一種由碳元素組成的礦物,是

石墨的同素異形體,是美麗、透明、折光率高的晶體,也是常見的鉆石

的原身。

材料2純凈的天然二氧化硅晶體,是一種堅(jiān)硬、脆性、不溶的無色

透明的固體,常用于制造光學(xué)儀器等。二氧化硅晶體中，硅原子位于正

四面體的中心，四個(gè)氧原子位于正四面體的四個(gè)頂角上,許多個(gè)這樣

的四面體又通過頂角的氧原子相連,每個(gè)氧原子為兩個(gè)四面體共有，

即每個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子相結(jié)合。

金剛石晶體金剛石二氧化硅晶體

結(jié)構(gòu)模型晶胞結(jié)構(gòu)模型

探究典型共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

問題I：觀察金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型，晶體中碳原子個(gè)數(shù)與C-C的個(gè)

數(shù)之比為多少？晶體中最小碳環(huán)是幾元環(huán)?在上述晶體結(jié)構(gòu)圖中畫出

一個(gè)最小的碳環(huán)（相應(yīng)的碳原子涂黑）。

提示：晶體中每個(gè)碳原子都參與了4個(gè)C—C的形成,在每個(gè)c—C中的

貢獻(xiàn)只有一半,故晶體中碳原子個(gè)數(shù)與C-C的個(gè)數(shù)之比為1：2。根

據(jù)晶體結(jié)構(gòu),可知最小碳環(huán)是六元環(huán)。

金剛石晶體結(jié)構(gòu)模型

問題2:一個(gè)金剛石晶胞中含有幾個(gè)碳原子?若晶胞的邊長為apm,晶

胞中兩個(gè)最近的碳原子之間的距離是多少？

提示:8X：+6X1+4=8o兩個(gè)最近的碳原子之間的距離為晶胞體對角線

82

長的3即"apm。

44

問題3:根據(jù)材料2的描述,二氧化硅晶體中，每個(gè)正四面體占有幾個(gè)

Si,幾個(gè)0?有沒有單個(gè)分子？

提示：1,2。沒有單個(gè)分子。

問題4:根據(jù)材料2的描述，晶體中最小環(huán)上有幾個(gè)0,幾個(gè)Si?在上述

晶體結(jié)構(gòu)圖中畫出一個(gè)最小的環(huán)（相應(yīng)的原子涂黑）。

提示:6,6o

二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)模型

Q歸納拓展

金剛石（晶體硅）、二氧化硅、碳化硅的晶胞分析

oSio0

金剛石晶胞oCOSi

二氧化硅晶胞碳化硅晶胞

①碳、硅原子都采取Sd

①相當(dāng)于在晶體硅結(jié)構(gòu)

雜化,c—Si鍵角為

中每2個(gè)Si原子中間插

①每個(gè)頂點(diǎn)和109°28,；

入1個(gè)。原子；

面心均有1個(gè)C②每個(gè)硅（碳）原子與周圍

②晶胞中有8個(gè)Si原子

原子；緊鄰的4個(gè)碳（硅）原子以

位于立方晶胞的頂點(diǎn)，

②晶胞內(nèi)部有共價(jià)鍵結(jié)合成正四面體結(jié)

有6個(gè)Si原子位于立方

4個(gè)C原子,每構(gòu)，向空間伸展形成空間

晶胞的面心，還有4個(gè)Si

個(gè)金剛石晶胞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

原子與16個(gè)。原子在晶

中含有8個(gè)C③最小環(huán)由6個(gè)原子組成

胞內(nèi)構(gòu)成4個(gè)硅氧四面

原子；且不在同一平面內(nèi)，其中

體,均勻排列于晶胞內(nèi)；

③硅晶胞結(jié)構(gòu)包括3個(gè)C原子和3個(gè)Si

③每個(gè)Si。?晶胞中含有

同金剛石晶胞原子；

8個(gè)Si原子和16個(gè)。原

④每個(gè)SiC晶胞中含有4

子

個(gè)C原子和4個(gè)Si原子

野題組例練,

1.下列有關(guān)共價(jià)晶體的敘述錯(cuò)誤的是（B）

A.共價(jià)晶體中只存在共價(jià)鍵

B.共價(jià)晶體的熔點(diǎn)與鍵能和范德華力強(qiáng)弱有關(guān)

C.共價(jià)晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

D.共價(jià)晶體中不存在獨(dú)立分子

解析:共價(jià)晶體由原子通過共價(jià)鍵結(jié)合而成,熔化時(shí)需破壞共價(jià)鍵,共

價(jià)晶體的熔點(diǎn)與鍵能大小有關(guān)、與范德華力的強(qiáng)弱無關(guān),A正確、B不

正確;共價(jià)晶體由原子通過共價(jià)鍵結(jié)合而成,具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),C正

確;共價(jià)晶體中不存在獨(dú)立分子,D正確。

2.方英石（SiO?）結(jié)構(gòu)和金剛石相似,其結(jié)構(gòu)單元如圖，下列有關(guān)說法

正確的是（C）

A.圖示結(jié)構(gòu)單元中實(shí)際占有18個(gè)硅原子

B.1molSi形成2molSi-0

C.方英石晶體中的Si采用的是s/雜化

D.方英石晶體中，Si-0之間的夾角為90°

解析：由方英石（SiOj的結(jié)構(gòu)單元可知硅原子有8個(gè)位于頂點(diǎn)、6個(gè)位

于面心、4個(gè)位于晶胞內(nèi)，根據(jù)均攤法,可知所含硅原子數(shù)為

8X：+6X94=8,故A錯(cuò)誤;從結(jié)構(gòu)單元圖可知，1個(gè)硅原子與4個(gè)氧原

82

子形成4個(gè)共價(jià)鍵,則1molSi形成4molSi—0,故B錯(cuò)誤；1個(gè)硅

原子與4個(gè)氧原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,說明硅原子的價(jià)層電子對數(shù)為4,

采用的是sp3雜化，故C正確；由于硅原子采用的是sp3雜化,且沒有孤

電子對,則Si02的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)為正四面體形,則Si—0之間的夾角為

109°28',故D錯(cuò)誤。

3.碳化硅和立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石類似,碳化硅硬度僅次于金剛

石,立方氮化硼硬度與金剛石相當(dāng)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

oNoB

立方演化硼

請回答下列問題。

⑴碳化硅晶體中，硅原子雜化類型為,每個(gè)硅原子周圍與其

距離最近的碳原子有個(gè);設(shè)晶胞邊長為acm,密度為b

g-cm",則阿伏加德羅常數(shù)可表示為（用含a、b的

式子表示）。

（2）立方氮化硼晶胞中有個(gè)硼原子、一個(gè)氮原子,硼原子的雜

化類型為,若晶胞的邊長為ccm,則立方氮化硼的密度表達(dá)式

為g-cnf"設(shè)吊為阿伏加德羅常數(shù)的值）。

解析：⑴SiC晶體中，每個(gè)硅原子與4個(gè)碳原子形成4個(gè)。鍵,故硅原

子采取sp'雜化,與每個(gè)硅原子距離最近的碳原子有4個(gè)。SiC晶胞中，

碳原子數(shù)為6X^+8XJ=4,硅原子位于晶胞內(nèi)，SiC晶胞中硅原子數(shù)為

4,1個(gè)晶胞的質(zhì)量為皿：5。:體積為a'cn?,因此晶體密度為b

NA

-3160g?mol-1-rM160,-1

g"m二叫〈3，故一前。1。

⑵立方氮化硼晶胞中,含有N原子數(shù)為6X；+8X：=4,硼原子位于晶

2o

胞內(nèi)，立方氮化硼晶胞中含硼原子數(shù)為4,每個(gè)硼原子與4個(gè)氮原子形

成4個(gè)。鍵,故硼原子采取sp'雜化,每個(gè)立方氮化硼晶胞的質(zhì)量為

乎g,體積為c3cm3,故密度為"g?cm-%

答案：⑴4嚶moV

asb

(2)44sp100

c3?NA

學(xué)習(xí)任務(wù)2探究共價(jià)晶體的物理性質(zhì)

歲自主梳理,

1.物理性質(zhì)

(1)熔點(diǎn)很高。

⑵硬度很大。金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。

⑶一般丕導(dǎo)電。但晶體硅是半導(dǎo)體。

⑷不溶于一般溶劑。

2.共價(jià)晶體熔點(diǎn)和硬度的比較規(guī)律

結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔

點(diǎn)越高,硬度越大。

，微思考3碳、硅同主族,0)2比Si02的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低是(U的相對分子

質(zhì)量比SiC)2的相對分子質(zhì)量小造成的嗎？

提示:不是。CO?與Si。2的晶體類型不同,COZ是分子晶體,CO2的熔點(diǎn)與

C-0鍵能沒有關(guān)系,其熔化只需要克服范德華力(分子間作用

力)，Si02是共價(jià)晶體,其熔化要破壞Si—0共價(jià)鍵,共價(jià)鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)

大于范德華力的，所以(U比Si()2的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。

池滲斷判斷正誤。

(1)由于共價(jià)鍵的鍵能遠(yuǎn)大于分子間作用力，故共價(jià)晶體的熔點(diǎn)比分

子晶體高。(V)

（2）共價(jià)晶體中含有共價(jià)鍵,原子間結(jié)合力強(qiáng),故共價(jià)晶體硬度大、延

展性強(qiáng)。（X）

提示:共價(jià)晶體無延展性。

⑶共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。（V）

（4）金剛石的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高于晶體硅的，因?yàn)镃-C的鍵能大于Si-Si

的鍵能。（V）

⑸共價(jià)晶體在固態(tài)或熔融時(shí)都不導(dǎo)電。（X）

提示：晶體硅是半導(dǎo)體。

―互動(dòng)探究,

材料1部分共價(jià)晶體的物理性質(zhì)

共價(jià)

金剛石氮化硼碳化硅石英硅錯(cuò)

晶體

熔點(diǎn)/

>350030002700171014101211

℃

摩氏硬度109.59.576.56.0

材料2根據(jù)量子力學(xué)計(jì)算,氮化碳有五種結(jié)構(gòu),其中一種B-氮化碳

硬度超過金剛石晶體,成為首屈一指的超硬新材料,其二維晶體結(jié)構(gòu)

如圖所示。

OCoN

探究共價(jià)晶體的物理性質(zhì)

問題1:由材料1表中數(shù)據(jù)可知,共價(jià)晶體的熔點(diǎn)普遍較高、硬度較大，

為什么？

提示:共價(jià)晶體中原子間是通過較強(qiáng)的共價(jià)鍵相互作用的，并且形成

三維骨架結(jié)構(gòu)，所以普遍熔點(diǎn)較高、硬度較大。

問題2:根據(jù)表中數(shù)據(jù),金剛石、硅和楮的熔點(diǎn)和硬度均依次降低,如

何解釋？

提示:三者的組成元素為同主族元素,形成的晶體結(jié)構(gòu)相似,結(jié)構(gòu)相似

的共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高,硬

度越大。

問題3:由材料2推測氮化碳所屬的晶體類型是什么？

提示：根據(jù)B-氮化碳硬度超過金剛石晶體判斷,氮化碳屬于共價(jià)晶體。

問題4:根據(jù)圖示推測氮化碳結(jié)構(gòu)是什么樣的?其中碳和氮的價(jià)態(tài)是多

少?化學(xué)式是什么？

提示:分析氮化碳二維晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)碳原子與四個(gè)氮原子相連，

每個(gè)氮原子與三個(gè)碳原子相連。氮的非金屬性大于碳的非金屬性,氮

化碳中碳顯+4價(jià),氮顯-3價(jià),其化學(xué)式為C3N4O

Q歸納拓展

共價(jià)晶體與分子晶體的比較

晶體類

共價(jià)晶體分子晶體

型

構(gòu)成微

原子分子

粒

微粒間

共價(jià)鍵分子間作用力

作用力

結(jié)構(gòu)特分子密堆積或

空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

點(diǎn)非密堆積

物理性熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高，硬度大，不熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低,硬度小，遵守“相

質(zhì)溶于一般溶劑似相溶”規(guī)律

熔化時(shí)

破壞范德華力

共價(jià)鍵

的作用（有時(shí)破壞氫鍵）

力

舉例金剛石冰、干冰

至題組例練,

題點(diǎn)一共價(jià)晶體的性質(zhì)與判斷

1.在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K,人們成功制得了類似

SiO2結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體干冰，下列推斷錯(cuò)誤的是（B）

A.共價(jià)晶體干冰的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很高

B.共價(jià)晶體干冰易升華,可用作制冷材料

C.共價(jià)晶體干冰的硬度大,可用作耐磨材料

D.1mol共價(jià)晶體干冰中含4molC—0

解析:題中已經(jīng)指出制得的干冰是共價(jià)晶體,則共價(jià)晶體干冰的熔點(diǎn)、

沸點(diǎn)高,不易升華,且硬度大,可用作耐磨材料,A、C正確,B錯(cuò)誤;共價(jià)

晶體干冰結(jié)構(gòu)與SiOz結(jié)構(gòu)類似，則1mol共價(jià)晶體干冰中含4molC

—0,D正確。

Q規(guī)律方法

判斷共價(jià)晶體的方法

(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用力判斷:構(gòu)成共價(jià)晶體的粒

子是原子,粒子間的作用力是共價(jià)鍵。

⑵依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷:共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上。

⑶依據(jù)晶體的導(dǎo)電性判斷:共價(jià)晶體多數(shù)為非導(dǎo)體,但晶體Si、晶體

Ge為半導(dǎo)體。

⑷依據(jù)晶體的硬度和機(jī)械性能判斷:共價(jià)晶體的硬度大。

題點(diǎn)二共價(jià)晶體的性質(zhì)比較

2.下列晶體性質(zhì)的比較中不正確的是(C)

A.沸點(diǎn)：MVPH3

B.熔點(diǎn)：SilDSiBrPSiCL

C.硬度：白磷>冰>二氧化硅

D.硬度:金剛石>碳化硅〉晶體硅

解析:A項(xiàng)中注意N%分子間存在氫鍵,故沸點(diǎn)NH3>PH3,正確;B項(xiàng)中三

種物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)相似,且均為分子晶體,熔點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量的

增大而升高,正確;C項(xiàng)中白磷和冰都是分子晶體,硬度小,而二氧化硅

是共價(jià)晶體,硬度大，錯(cuò)誤;D項(xiàng)中的三種物質(zhì)都是共價(jià)晶體，由于原子

半徑C<Si,所以鍵長C—C<C—Si<Si—Si,故鍵能C—OC—Si>Si—Si,

而鍵能越大,共價(jià)晶體的硬度越大,正確。

3.現(xiàn)有兩組物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表所示：

A組B組

金剛石：〉3500℃HF：-83℃

晶體硅:1410℃HC1：-115℃

晶體硼：2300℃HBr：-89℃

二氧化硅：1710℃HI：-51℃

根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。

⑴A組屬于晶體,其熔化時(shí)克服的粒子間的作

用力是。

（2）B組中HF熔點(diǎn)反常是由于o

（3）B組晶體不可能具有的性質(zhì)是（填序號）。

①硬度?、谒芤耗軐?dǎo)電③固體能導(dǎo)電④液體狀態(tài)能導(dǎo)電

解析:A組熔點(diǎn)很高,應(yīng)是共價(jià)晶體,共價(jià)晶體熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵。

B組是分子晶體,且結(jié)構(gòu)相似,一般相對分子質(zhì)量越大,熔點(diǎn)越高,HF

的相對分子質(zhì)量最小，但熔點(diǎn)比HC1的高，出現(xiàn)反常的原因是HF分子

間存在氫鍵,HF熔化時(shí)除了破壞范德華力,還要破壞氫鍵,所需能量更

多，因而熔點(diǎn)更高。分子晶體在固態(tài)和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電。

答案：（1）共價(jià)共價(jià)鍵（2）HF分子間能形成氫鍵（3）③④

Q思維建模

晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度的比較方法

判斷晶體類型一分析作用力強(qiáng)弱一進(jìn)行性質(zhì)比較。

⑴不同晶體類型:一般來說，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高于分子晶體，

共價(jià)晶體的硬度大于分子晶體。

⑵同一類型的晶體。

①共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高低、硬度大小取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，原子半徑越

小,鍵長越短,鍵能越大,共價(jià)鍵越強(qiáng),熔點(diǎn)越高。

②分子晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)影響的三要素:氫鍵、范德華力、極性。分子

間作用力與相對分子質(zhì)量有關(guān)，同時(shí)還要考慮分子極性及是否存在氫

鍵。

有知識整合提升I

原子T空間結(jié)構(gòu)

共價(jià)鍵

共

價(jià)

晶硬度大、熔沸點(diǎn)高

體

金剛石、二氧化硅

解學(xué)科素養(yǎng)測評

*命題解密與解題指導(dǎo)

情境解讀：以硅、二氧化硅及硅的鹵化物為載體，考查核外電子排布式、晶體結(jié)構(gòu)、晶體性質(zhì)

等。

素養(yǎng)立意:通過核外電子排布式書寫,典型晶體模型分析,不同類型晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比較等，

發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。

思維建模:晶體熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低的比較方法

晶體共價(jià)晶體的

類型一熔、沸點(diǎn)高于

1--^I不同一分子晶體

分析

晶體，I共價(jià)晶體供

1類型1I晶慢價(jià)鍵的強(qiáng)弱）

——'分子晶體（分

相同

子間作用力的

強(qiáng)弱,注意是

否存在氫鍵）

硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所

學(xué)知識回答硅及其化合物的相關(guān)問題。

⑴基態(tài)硅原子的核外電子排布式

為O

⑵晶體硅的微觀結(jié)構(gòu)與金剛石的相似，晶體硅中Si-Si之間的夾角

大小約為。

⑶請?jiān)趫D中補(bǔ)充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖（部分原子已畫出），并

進(jìn)行必要的標(biāo)注。

Q

（4）下表列有三種物質(zhì)（晶體）的熔點(diǎn)。

物質(zhì)SiO2SiCl4SiF4

熔點(diǎn)/℃1710-70.5-90.2

簡要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因。

①Si。?和SiCL：0

②SiCL和SiF4:o

解析：⑵晶體硅以一個(gè)硅原子為中心,與另外四個(gè)硅原子形成正四面

體結(jié)構(gòu)，所以Si—Si之間的夾角大小約為109°28,。（3）圖中給出

的是硅晶體的結(jié)構(gòu),Si。2晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Si—Si中

插入一個(gè)氧原子，所以只要在每兩個(gè)硅原子之間畫一個(gè)半徑比硅原子

小的原子,再用實(shí)線連起來即可。⑷晶體類型不同，其熔點(diǎn)具有很大

的差別,一般共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高,而分子晶體的熔點(diǎn)低。

OSi

O0

答案：⑴Is22s22P63s23P2(2)109°28z(3)b?

⑷①Si02是共價(jià)晶體，微粒間作用力為共價(jià)鍵,SiCL是分子晶體,微

粒間作用力為范德華力，故Si。2的熔點(diǎn)高于SiCL的②SiCL和SiF4

均為分子晶體，微粒間作用力為范德華力，結(jié)構(gòu)相似時(shí),相對分子質(zhì)量

越大,范德華力越大,故SiCl4的熔點(diǎn)高于SiF4的

課時(shí)作業(yè)

選題表

考查點(diǎn)基礎(chǔ)鞏固能力提升

共價(jià)晶體的

1,311,12

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

共價(jià)晶體的性質(zhì)4,6,8

共價(jià)晶體的判斷2,513

綜合應(yīng)用7,9,1014,15,16,17

營基礎(chǔ)鞏固,

1.下列說法正確的是(C)

A.共價(jià)晶體中只含有共價(jià)鍵,分子晶體中只含有共價(jià)鍵

B.共價(jià)晶體的熔點(diǎn)不一定比分子晶體的高

C.分子晶體熔化時(shí),不破壞共價(jià)鍵;共價(jià)晶體熔化時(shí),破壞共價(jià)鍵

D.任何晶體中,若含有分子則必含共價(jià)鍵

解析:共價(jià)晶體中只含有共價(jià)鍵,分子晶體中不一定含有共價(jià)鍵,如稀

有氣體,A錯(cuò)誤;共價(jià)晶體的熔點(diǎn)一定比分子晶體的熔點(diǎn)高,B錯(cuò)誤;分

子晶體熔化時(shí),不破壞共價(jià)鍵,破壞的是分子間作用力，共價(jià)晶體熔化

時(shí)，破壞共價(jià)鍵，C正確；分子晶體中的稀有氣體晶體中無共價(jià)鍵,D

錯(cuò)誤。

2.氮化硼是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì)，

下列各組物質(zhì)熔化時(shí)所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時(shí)所克

服的粒子間的作用力相同的是（B）

A.C60和金剛石B.晶體硅和水晶

C.冰和干冰D,碘和金剛砂

解析:氮化硼是由兩種非金屬元素組成的化合物，根據(jù)其物理性質(zhì)可

知氮化硼為共價(jià)晶體,粒子間的作用力為共價(jià)鍵。C6。和金剛石熔化時(shí)

分別克服的是分子間作用力和共價(jià)鍵,A錯(cuò)誤;冰和干冰熔化時(shí)均克服

分子間作用力,C錯(cuò)誤;碘和金剛砂熔化時(shí)分別克服的是分子間作用力

和共價(jià)鍵,D錯(cuò)誤。

3.下列關(guān)于Si。2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（C）

A.1molSiOz晶體中Si—O為2mol

B.二氧化硅晶體的分子式是Si02

C.晶體中Si、0原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)

D.最小的環(huán)上,有3個(gè)Si原子和3個(gè)。原子

解析：每個(gè)Si原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，則1molSi（h晶體中含

4molSi—0,故A錯(cuò)誤；由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知,每個(gè)硅原子周圍

連有四個(gè)氧原子,每個(gè)氧原子周圍連有2個(gè)硅原子,則Si、0原子個(gè)數(shù)

比為1：2,不存在分子，故B錯(cuò)誤;在晶體中硅原子形成4個(gè)共用電子

對,氧原子形成2個(gè)共用電子對,而氧原子最外層就是6個(gè)電子,這樣

兩種原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu),故C正確；由二氧化硅晶體結(jié)

構(gòu)圖可知，晶體中最小環(huán)上含有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子,故D錯(cuò)誤。

4.根據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價(jià)晶體的是（B）

A.熔點(diǎn)2700℃,導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)

B.無色晶體，熔點(diǎn)3550c不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑

C.無色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)為800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電

D.熔點(diǎn)-56.6℃,微溶于水,硬度小，固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電

解析:共價(jià)晶體的性質(zhì)是熔點(diǎn)很高、硬度很大,一般不導(dǎo)電,不具有延

展性，不溶于一般溶劑。A項(xiàng)導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)，不屬于共價(jià)晶體;B

項(xiàng)描述符合共價(jià)晶體的性質(zhì)，屬于共價(jià)晶體;C項(xiàng)能溶于水,熔點(diǎn)低,不

屬于共價(jià)晶體;D項(xiàng)熔點(diǎn)低,微溶于水,硬度小,不屬于共價(jià)晶體。

5.已知SiC晶體具有較大的硬度,且原子間均以單鍵結(jié)合,下列關(guān)于

SiC晶體的說法正確的是（D）

A.SiC晶體是分子晶體

B.SiC晶體中，C—Si的鍵長比金剛石中C—C的鍵長要短

C.SiC晶體中微粒間通過離子鍵結(jié)合

D.SiC晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)Si原子,而每個(gè)Si原子連接4個(gè)C

原子

解析:SiC晶體具有較大的硬度，因此SiC屬于共價(jià)晶體,A錯(cuò)誤;根據(jù)

元素周期律可知,Si的原子半徑比C的原子半徑大，則SiC晶體中，

C-Si的鍵長比金剛石中C-C的鍵長要長,B錯(cuò)誤;SiC晶體構(gòu)成微粒

為原子,故微粒之間通過共價(jià)鍵結(jié)合,而非離子鍵,C錯(cuò)誤;根據(jù)C和Si

均屬于第IVA族元素可知,SiC晶體中每個(gè)C原子連接4個(gè)Si原子，

而每個(gè)Si原子連接4個(gè)C原子,D正確。

6.碳化硅(SiC)的一種晶體具有類似金剛石的結(jié)構(gòu),其中碳原子與硅

原子的位置是交替的,在下列三種晶體中，它們的熔點(diǎn)從高到低的順

序是(A)

①金剛石②晶體硅③碳化硅

A.①③②B.②③①

C.③①②D.②①③

解析:三種晶體均為共價(jià)晶體,結(jié)構(gòu)相似，晶體內(nèi)部的作用力是呈現(xiàn)空

間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵，共價(jià)鍵鍵長為c—c<c—Si<Si—Si,鍵能為

c—oc—Si>Si—Si;共價(jià)鍵鍵長越短,鍵能越大，共價(jià)晶體的熔點(diǎn)越

高,所以三者熔點(diǎn)從高到低的順序是①③②,A正確。

7.科學(xué)家成功研制成了一種新型的碳氧化物,該化合物晶體與Si。?晶

體的結(jié)構(gòu)相似，晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合,

形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。下列對該晶體的敘述錯(cuò)誤的是

C

A.該晶體是共價(jià)晶體

B.該晶體中碳原子和氧原子的個(gè)數(shù)之比為1：2

C.該晶體中碳原子數(shù)與C—0鍵數(shù)之比為1:2

D.該晶體中最小的環(huán)由12個(gè)原子構(gòu)成

解析:該化合物晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子結(jié)合,

形成一種無限伸展的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，則該化合物晶體中不存在分子,

屬于共價(jià)晶體,A正確；晶體中每個(gè)碳原子均以4個(gè)共價(jià)單鍵與氧原子

結(jié)合,每個(gè)氧原子和2個(gè)碳原子以共價(jià)單鍵相結(jié)合,所以碳、氧原子個(gè)

數(shù)之比為1:2,B正確;該晶體中每個(gè)碳原子形成4個(gè)C-0共價(jià)鍵,

所以碳原子數(shù)與C—0鍵數(shù)之比為1：4,C錯(cuò)誤;該晶體中最小的環(huán)由

6個(gè)碳原子和6個(gè)氧原子構(gòu)成,D正確。

8.下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度,分析表中的數(shù)據(jù),判斷下列敘

述正確的是（D）

共價(jià)

金剛石氮化硼碳化硅石英硅錯(cuò)

晶體

熔點(diǎn)/℃>350030002700171014101211

摩氏硬度109.59.576.56.0

①構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類越多，晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成共價(jià)晶體

的原子間的共價(jià)鍵的鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成共價(jià)晶體的

原子半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，

晶體的硬度越大

A.①②B.③④C.①③D.②④

解析:共價(jià)晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價(jià)

鍵,構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小，鍵長越短,鍵能越大,對應(yīng)共價(jià)晶

體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高，硬度越大，故D正確。

9.據(jù)報(bào)道,用激光可將置于鐵室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用

一個(gè)射頻電火花噴射出氮?dú)?可使碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物的薄

膜，該碳氮化合物比金剛石更堅(jiān)硬，則下列分析正確的是(B)

A.該碳氮化合物呈片層狀結(jié)構(gòu)

B.該碳氮化合物呈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

C.該碳氮化合物中C—N鍵長比金剛石中C—C鍵長長

D.相鄰主族非金屬元素形成的化合物的硬度比單質(zhì)小

解析：由題意知,碳氮化合物的硬度比金剛石的大,說明該碳氮化合物

為共價(jià)晶體，因此是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),與金剛石相比,C原子半徑大于N

原子半徑,所以C-N鍵長小于C-C鍵長,故選Bo

10.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種,參考下表數(shù)據(jù)回答問題。

晶體金剛石晶體硅晶體硼

熔點(diǎn)/℃>355014102573

沸點(diǎn)/℃510023552823

摩氏硬度107.09.5

(1)晶體硼屬于晶體,理由是

(2)金剛石具有硬度大、熔點(diǎn)高等特點(diǎn)，大量用于制造鉆頭、金屬切割

刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示,下列判斷正確的是(填字母)。

A.金剛石中C—C的鍵角均為109°28,，所以金剛石和CH,的晶體類

型相同

B.金剛石的熔點(diǎn)高與C-C的鍵能無關(guān)

C.金剛石中碳原子個(gè)數(shù)與C-C的個(gè)數(shù)之比為1：2

D.金剛石的熔點(diǎn)高,所以在打孔過程中不需要進(jìn)行澆水冷卻

⑶已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體（如圖所示）,

該結(jié)構(gòu)單元中有20個(gè)正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個(gè)頂角上

各有一個(gè)硼原子。通過觀察圖形及推算,得出此結(jié)構(gòu)單元是由

個(gè)硼原子構(gòu)成的,其中B-B的鍵角為,該結(jié)構(gòu)單元共含有

個(gè)B—Bo

解析：（1）從題表可知，晶體硼的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)以及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(jià)晶體,在元素周期表中B與

C相鄰,與Si處于對角線位置,則晶體硼也屬于共價(jià)晶體。

⑵金剛石是共價(jià)晶體,CH,是分子晶體,兩者的晶體類型不同,A錯(cuò)誤；

金剛石熔化過程中C-C斷裂,因C-C的鍵能大,斷裂時(shí)需要的能量多,

故金剛石的熔點(diǎn)很高,B錯(cuò)誤;金剛石中每個(gè)C都參與了4個(gè)C-C的

形成,而每個(gè)碳原子對每條鍵的貢獻(xiàn)只有一半,故碳原子個(gè)數(shù)與C-C

的個(gè)數(shù)之比為（4X》：4=1：2,C正確;金剛石的熔點(diǎn)高，但在打孔過

程中會產(chǎn)生很高的溫度,如不澆水冷卻鉆頭,會導(dǎo)致鉆頭熔化,D錯(cuò)誤。

⑶從題圖可得此每個(gè)頂角上的硼原子均被5個(gè)正三角形共有,故分

攤到每個(gè)正三角形的硼原子為:個(gè)，每個(gè)正三角形含有0X3）個(gè)硼原

子,每個(gè)結(jié)構(gòu)單元含硼原子數(shù)為20X：X3=12,而每個(gè)B—B被2個(gè)正三

角形共有,故每個(gè)結(jié)構(gòu)單元含B—B的個(gè)數(shù)為20x|x3-30o

答案：（1）共價(jià)晶體硼的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高,硬度大

（2）C

（3）1260°30

一能力提升,

1L金剛石是由碳原子所形成的正四面體結(jié)構(gòu)向空間無限延伸而得到

的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價(jià)晶體。在立方體中，若一碳原子位于立方

體體心,則與它直接相鄰的四個(gè)碳原子位于該立方體互不相鄰的四個(gè)

頂角上（如圖中的小立方體）。圖中與小立方體頂角的四個(gè)碳原子直接

相鄰的碳原子數(shù)和它們位于大立方體的位置分別是（A）

A.12,大立方體的12條棱的中點(diǎn)

B.8,大立方體的8個(gè)頂角

C.6,大立方體的6個(gè)面的中心

D.14,大立方體的8個(gè)頂角和6個(gè)面的中心

解析:與小立方體頂角的四個(gè)碳原子直接相鄰的碳原子分別位于大立

方體的12條棱的中點(diǎn)，共12個(gè)。如圖所示。

12.氮氧化鋁(A10N)是新型透明高硬度防彈鋁材料,屬于共價(jià)晶體,主

要用于裝甲車輛防彈窗戶、戰(zhàn)場光學(xué)設(shè)備的透鏡、望遠(yuǎn)鏡穹頂以及覆

蓋于導(dǎo)彈傳感器頂部的透明圓窗等。下列描述錯(cuò)誤的是(B)

A.基態(tài)鋁原子的價(jià)層電子排布式為3s23Pl

B.制備A10N的原料此中N原子采取sp2雜化

C.A1ON和水晶的化學(xué)鍵類型相同

D.A1ON的熔點(diǎn)比A1C13的熔點(diǎn)高

解析:基態(tài)鋁原子核外電子分布在Is、2s、2p、3s、3P能級上，排布

式為Is22s22P63s'Bp：價(jià)層電子排布式為3s23p,故A正確;氮?dú)夥肿又?/p>

含有1個(gè)氮氮三鍵,為直線形結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)式為N三N,氮原子的孤電子

對數(shù)為亨=1,三鍵中含1個(gè)。鍵,氮原子的價(jià)層電子對數(shù)為1+1=2,

氮原子的雜化方式為sp,故B錯(cuò)誤;氮氧化鋁(A1ON)屬于共價(jià)晶體,水

晶(SiOj屬于共價(jià)晶體,化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵，故C正確;氮氧化鋁(A10N)

屬于共價(jià)晶體,氯化鋁為共價(jià)化合物，但屬于分子晶體,所以A10N的

熔點(diǎn)比A1C13的熔點(diǎn)高,故D正確。

13.半導(dǎo)體材料碑化硼(BAs)的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,可看作是金剛石晶

胞內(nèi)部的C原子被As原子代替、頂點(diǎn)和面心的C原子被B原子代替。

下列說法正確的是(D)

A.基態(tài)As原子的核外電子排布式為[Ar]4s24P3

B.碑化硼(BAs)晶體屬于分子晶體

C.1molBAs晶體中含有2molB—As

D.與同一個(gè)B原子相連的As原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形

解析:基態(tài)As原子核外電子排布式應(yīng)為[Ar]3d104s24p3,故A錯(cuò)誤；由題

目信息可知碑化硼(BAs)的晶胞可看作金剛石晶胞內(nèi)部C原子被As原

子代替、頂點(diǎn)和面心的C原子被B原子代替,金剛石是共價(jià)晶體,故碑

化硼(BAs)晶體也屬于共價(jià)晶體,故B錯(cuò)誤;看內(nèi)部一個(gè)黑球As原子與

周圍白球B原子形成4個(gè)鍵,其他黑球As不共用這個(gè)化學(xué)鍵,故1mol

BAs晶體中含有4molB—As,故C錯(cuò)誤;碑化硼結(jié)構(gòu)與金剛石相似，

則與同一個(gè)B原子相連的As原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,故D

正確。

14.硅是制作光伏電池的關(guān)鍵材料。在Si晶體中摻雜不同種類的元素,

可形成多電子的n型或缺電子的p型半導(dǎo)體。n型和p型半導(dǎo)體相互

疊加形成p-n結(jié),此時(shí)自由電子發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),在交界面處形成電場。

下列說法錯(cuò)誤的是(C)

0

QQ自由電?o子

QQoQ,o

Qo:0oQfo

o?As

Oo:。?o

o:O:

sin型（多電子）

空穴

Q：Q：QQ

::

OO^QDn型

0：QOOB

0：0：0：0P型空穴

P型（缺電子）p-n結(jié)

A.1molSi晶體中含有的Si—Si個(gè)數(shù)為2NA

B.若在Si晶體中摻入P,可得n型半導(dǎo)體

C.p-n結(jié)中,n型一側(cè)帶負(fù)電,p型一側(cè)帶正電

D.光伏電池的能量轉(zhuǎn)化形式:光能一電能

解析:硅晶體中每個(gè)硅原子與其周圍緊鄰的四個(gè)硅原子形成四個(gè)共價(jià)

鍵，但是每個(gè)共價(jià)鍵是兩個(gè)硅原子共用的，所以1molSi晶體中含有

2mol共價(jià)鍵，即Si—Si個(gè)數(shù)為2NA,故A正確；若在Si晶體中摻入

As,根據(jù)題圖分析得到，晶體中形成了自由移動(dòng)的電子,可得n型半導(dǎo)

體,P與As是同主族元素,若在Si晶體中摻入P,可得n型半導(dǎo)體,故

B正確;p_n結(jié)中，n型一側(cè)失去電子帶正電,p型一側(cè)得到電子帶負(fù)電,

故C錯(cuò)誤;光伏電池的能量轉(zhuǎn)化形式為光能轉(zhuǎn)化為電能,故D正確。

15.我國科學(xué)家預(yù)測并據(jù)此合成了新型碳材料:T一碳?？梢钥醋鹘饎偸?/p>

結(jié)構(gòu)中的一個(gè)碳原子被四個(gè)碳原子構(gòu)成的一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)單元替

代（如圖所示,所有小球都代表碳原子）。下列說法正確的是（B）

A.T一碳與石墨、金剛石互為同分異構(gòu)體

B.T_碳晶體與金剛石晶體類似,屬于共價(jià)晶體

C.T_碳晶體和金剛石晶體中含有的化學(xué)鍵不同

D.「碳與金剛石中的碳原子采取的雜化方式不同

解析:根據(jù)題干信息和T-碳的晶胞分析可知,T_碳是由C元素組成的

單質(zhì)，與石墨、金剛石互為同素異形體,A錯(cuò)誤;T_碳可以看作金剛石

結(jié)構(gòu)中的一個(gè)碳原子被四個(gè)碳原子構(gòu)成一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)單元替代,

屬于共價(jià)晶體,B正確;心碳晶體和金剛石晶體中含有的化學(xué)鍵均是共

價(jià)鍵,C錯(cuò)誤;T-碳與金剛石中的碳原子均采取s/雜化，雜化方式相

同,D錯(cuò)誤。

16.已知A、B、C、D、E、F六種元素的原子序數(shù)依次增大，其中A元

素的原子半徑在短周期元素中最小,B原子核外電子有6種不同的運(yùn)

動(dòng)狀態(tài);D原子L層上有2對成對電子;E元素在地殼中含量居第二

位;F與E位于同一周期,且是該周期元素中電負(fù)性最大的元素。

根據(jù)以上信息回答下列問題。

（DE元素可分別與D元素、F元素形成兩種常見化合物,這兩種化合

物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低順序?yàn)椋ㄓ没瘜W(xué)式表示），

原因是。

(2)C元素的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點(diǎn)還要高,其原因

是。

(3)1molB2A2分子中含。鍵的數(shù)目是(設(shè)M為阿伏加德羅常

數(shù)的值)。

(4)如圖是B元素的單質(zhì)晶體的一個(gè)晶胞,該晶胞中含有一個(gè)原子，

該晶體的類型為(填“分子”或“共價(jià)”)晶體。