3.2.2分子晶体与共价晶体（第2课时 共价晶体）高二化学同步课件精讲及习题精练（答案）（人教版2019选择性必修2）含解析卷

分子晶体与共价晶体
课时2
共价晶体
单选题
Ⅰ.夯实基础篇
1．（2023春·北京海淀·高三校考开学考试）最近我国科学家预测并合成了新型碳材料：T碳．可以看做金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代（如下图所示，所有小球代表碳原子）．下列说法不正确的是
A．T碳与金刚石互为同分异构体
B．T碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同
C．T碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同
D．T碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键
2．（2023秋·江苏苏州·高三统考期末）周期表中ⅢA族单质及其化合物应用广泛。极易水解生成(在水中完全电离为和)和硼酸()，硼酸是一元弱酸，能溶于水。硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯，硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下和焦炭在氯气的氛围中获得。的结构与晶体硅类似，是第三代半导体研究的热点。铊()位于元素周期表中第6周期，于1861年发现。下列说法正确的是
A．中存在配位键
B．分子间能形成氢键
C．原子基态外围电子排布式为
D．属于离子晶体
3．（2023·湖北·校联考模拟预测）科研团队通过皮秒激光照射悬浮在甲醇溶液中的多臂碳纳米管合成T-碳，T-碳的晶体结构可以看成金刚石晶体中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代，T-碳的密度约为金刚石的一半，T-碳晶体的晶胞、金刚石的晶胞如下图所示。
下列说法正确的是
A．T-碳与金刚石互为同位素
B．一个T-碳晶胞中含有16个碳原子
C．T-碳晶胞和金刚石晶胞的棱长之比为2:1
D．T-碳晶体的硬度小
4．（2023·高二课时练习）下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是
A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连
B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
5．（2023秋·黑龙江佳木斯·高二富锦市第一中学校考期末）在石墨晶体中，每一层有无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C﹣C键相结合．则石墨晶体中碳原子数与C﹣C键之比为
A．1：1 B．2：1 C．2：3 D．3：2
6．（2022秋·江苏·高三校联考阶段练习）氰化氢()主要应用于电镀业，可通过来制备。下列说法正确的是
A．是含有非极性键的非极性分子 B．的电子式为
C．的结构式为 D．固态属于共价晶体
7．（2022·广东·高三校联考阶段练习）下列符号表征或说法正确的是
A．葡萄糖的实验式：C6H12O6
B．Fe、Co、Ni位于元素周期表p区
C． 、CH4、空间结构均为正四面体
D．金刚石的晶胞：
8．（2022秋·广东深圳·高三深圳市福田区福田中学校考阶段练习）有关晶体的结构如图所示，下列说法错误的是
A．在NaCl晶胞中，距Na+最近的Cl-有6个
B．在晶胞中，每个晶胞平均有4个
C．钛酸钙的化学式为
D．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数之比为
Ⅱ.能力提升篇
9．（2021春·吉林延边·高二汪清县汪清第四中学校考期末）下列说法错误的是
A．从CH4、、为正四面体结构，可推测PH、也为正四面体结构
B．1mol金刚石晶体中，平均含有2molC-C键
C．水的沸点比硫化氢的高，是因为H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键
D．某气态团簇分子结构如图所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE
10．（2022秋·四川遂宁·高二射洪中学校考阶段练习）下列关于物质的结构或性质及解释均正确的是
选项 物质的结构或性质 解释
A 键角： 水分子中O上孤电子对数比氨分子中N上的多
B 稳定性： 分子间氢键强于分子间作用力
C 熔点：碳化硅＞金刚石 的键能大于的键能
D 稳定性：CH3CH3＞CH2=CH2 CH2=CH2中存在有不稳定的π键容易断裂
A．A B．B C．C D．D
11．（2023·高二课时练习）下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
12．（2022·全国·高三专题练习）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
13．（2023·高二课时练习）碳有多种同分异构体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是
A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2
B．石墨烯中含碳碳双键
C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化
D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子
14．（2023·高二课时练习）根据量子力学计算，氮化碳有五种结构，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是
A．该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构
B．氮化碳中碳元素显价，氮元素显价
C．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连
D．氮化碳的分子式为
15．（2022·高二课时练习）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．124 g P4含有的P-P键的个数为6NA
B．28 g晶体硅中含有的Si-Si键的个数为4NA
C．12 g金刚石中含有的C-C键的个数为1.5NA
D．60 g SiO2中含Si-O键的个数为2NA
16．（2023·高二课时练习）下表给出了几种物质的熔点和沸点：
单质B
熔点/℃ 801 710 -68 2300
沸点/℃ 1465 1418 57 2500
下列说法中，错误的是A．是分子晶体 B．单质B可能是共价晶体
C．时，呈气态 D．水溶液不能导电
17．（2022春·吉林长春·高二长春外国语学校校考阶段练习）金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是
A．金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同
B．金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系：互为同素异形体
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．石墨与C60的晶体类型相同
18．（2022春·吉林·高二校联考期末）下列各组物质中，化学键类型相同，形成的晶体类型也相同的是
A．和 B．和 C．和 D．KCl和HCl
填空题
Ⅰ.夯实基础篇
19．（2022·高一课前预习）共价晶体
概念 共价晶体是原子之间以________结合，形成_________结构的晶体。
构成粒子 ________
微粒间的作用 ________
物理性质 熔、沸点________，硬度________，一般不导电。
常见共价晶体 金刚石、单晶硅、碳化硅（SiC）、二氧化硅（SiO2）等。
典型共价晶体 每个C原子形成4个C-C键，构成正四面体形成空间网状结构，其中n（C）：n（C-C）=1:2 每个Si形成4个Si-O键，每个O形成2个O-Si键，向空间伸展形成网状结构，不存在单个分子，Si与O个数比为1:2，SiO2为化学式
20．（2022春·广东江门·高二新会陈经纶中学校考期中）碳是一种非常神奇的元素，它有着像C60、石墨和金刚石等这样结构和性质截然不同的单质，如下图所示，碳还是构成有机物的基本元素。请回答下列问题：
(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)石墨属于___________晶体。
(3)金刚石中碳原子数目与C-C键数目之比为___________。
(4)青蒿素是从植物青蒿中提取的有机物，用于抗疟疾的药物。分子结构如下图所示，则青蒿素分子中含有___________个手性碳原子。
21．（2022春·山西吕梁·高二校联考阶段练习）干冰和二氧化硅的晶胞结构如下图所示。试回答下列问题：
(1)干冰和二氧化硅晶体的熔点大小顺序为_______(填化学式)。
(2)二氧化硅晶体中，每个si原子周围结合_______个O原子，同时每个O原子跟_______个Si原子相结合；该晶体中最小的环是由_______个Si原子和_______个O原子组成的______元环。
(3)若干冰分子的摩尔质量为M，晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则该晶体晶胞的边长为_______cm。
Ⅱ.能力提升篇
22．（2022·全国·高二专题练习）常见晶体的结构分析
(1)金刚石晶体
①在晶体中每个碳原子以_______个共价单键与相邻的_______个碳原子相结合，成为正四面体。
②晶体中C-C-C夹角为_______，碳原子采取了_______杂化。
③最小环上有_______个碳原子。
④晶体中碳原子个数与C-C键数之比为_______。
⑤在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为_______。
(2)二氧化硅晶体
①每个硅原子与相邻的_______个氧原子以共价键相结合构成_______结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。晶体中Si原子与O原子个数比为_______。
②每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与_______个Si原子成键，最小的环是_______元环。
③每个最小的环实际拥有的硅原子为_______，氧原子数为_______。
④1molSiO2晶体中含Si-O键数目为_______，在SiO2晶体中Si、O原子均采取_______杂化。
⑤SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
23．（2021·全国·高三专题练习）单质硼有无定形和晶体两种，参考表中数据。
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K >3823 1683 2573
沸点/K 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
(1)根据表中数据判断晶体硼的晶体类型属于__晶体。
(2)请解释金刚石的熔沸点高于晶体硅的原因是__。
24．（2021·全国·高三专题练习）碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：
(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于___________晶体。
(2)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接___________个六元环，每个六元环占有___________个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接___________个六元环，六元环中最多有___________个C原子在同一平面。
25．（2021·全国·高二假期作业）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)C60属于__晶体(填“金属”、“分子”或“原子”，下同)，金刚石属于__晶体。
(2)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为__。
(3)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。推测金刚石的熔点___(填“>”“<”或“=”)石墨的熔点。
26．（2022·全国·高二专题练习）C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中一层结构)
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为____。
A．同分异构体 B．同素异形体 C．同系物 D．同位素
(2)固态时，C60属于___晶体。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是___个。
(4)BN晶体有多种结构，其中立方氮化硼具有金刚石型结构(如图)。
①该晶体的最小环中含有___个B原子；N原子的配位数为___。
②已知立方氮化硼晶体内存在配位键，则其晶体中配位键与普通共价键数目之比为___。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，则距离该B原子最近的N原子坐标参数为____。
分子晶体与共价晶体
课时2
共价晶体
单选题
Ⅰ.夯实基础篇
1．（2023春·北京海淀·高三校考开学考试）最近我国科学家预测并合成了新型碳材料：T碳．可以看做金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成的正四面体单元替代（如下图所示，所有小球代表碳原子）．下列说法不正确的是
A．T碳与金刚石互为同分异构体
B．T碳与金刚石晶体中所含化学键类型相同
C．T碳与金刚石中碳原子采取的杂化方式相同
D．T碳与金刚石晶体类型相同，熔化时均需破坏共价键
【答案】A
【详解】A．根据题干信息和T-碳的晶胞分析可知，T-碳是由C元素组成的单质，与石墨、金刚石互为同素异形体，A选项错误；
B．T-碳晶体和金刚石晶体中含有的化学键均是共价键，相同，B选项正确；
C．T-碳与金刚石中的碳原子采取的杂化方式均采取sp3杂化，杂化方式相同，C选项正确；
D．T-碳可以看作金刚石结构中的一个碳原子被四个碳原子构成一个正四面体结构单元替代，属于原子晶体，熔化时均需破坏共价键，D选项正确；
故选A。
2．（2023秋·江苏苏州·高三统考期末）周期表中ⅢA族单质及其化合物应用广泛。极易水解生成(在水中完全电离为和)和硼酸()，硼酸是一元弱酸，能溶于水。硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯，硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下和焦炭在氯气的氛围中获得。的结构与晶体硅类似，是第三代半导体研究的热点。铊()位于元素周期表中第6周期，于1861年发现。下列说法正确的是
A．中存在配位键
B．分子间能形成氢键
C．原子基态外围电子排布式为
D．属于离子晶体
【答案】A
【详解】A．硼原子与3个氟原子之间是共价键，第四个硼氟键是硼原子提供空轨道，氟离子提供共用电子对是配位键，A正确；
B．中的氢原子没有与电负性较大的元素形成共价键，所以分子间不能形成氢键 ，B错误；
C．原子基态外围电子排布式为，C错误；
D．的结构与晶体硅类似是原子晶体(共价晶体)，D错误；
故选D。
3．（2023·湖北·校联考模拟预测）科研团队通过皮秒激光照射悬浮在甲醇溶液中的多臂碳纳米管合成T-碳，T-碳的晶体结构可以看成金刚石晶体中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代，T-碳的密度约为金刚石的一半，T-碳晶体的晶胞、金刚石的晶胞如下图所示。
下列说法正确的是
A．T-碳与金刚石互为同位素
B．一个T-碳晶胞中含有16个碳原子
C．T-碳晶胞和金刚石晶胞的棱长之比为2:1
D．T-碳晶体的硬度小
【答案】C
【分析】由金刚石晶胞可知，金刚石晶胞中有8个碳原子，则T-碳晶胞是金刚石的4倍；T-碳晶胞质量为金刚石的4倍，由于T-碳的密度约为金刚石的一半，根据可推出，T一碳晶胞体积是金刚石的8倍，而晶胞棱长=，则棱长是金刚石的2倍。
【详解】A．T-碳与金刚石均为碳的单质，二者互为同素异形体，故A错误；
B．每个金刚石晶胞中有8个碳原子，则每个T-碳晶胞中含有的碳原子个数为84=32，故B错误；
C．由分析可知，T-碳晶胞的棱长和金刚石晶胞的棱长之比为2:1，故C正确；
D．类比金刚石，T-碳晶体也有很高的硬度，故D错误；
答案选C。
4．（2023·高二课时练习）下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是
A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连
B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
【答案】C
【详解】A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与4个O原子直接相连，A错误；
B．SiO2属于共价晶体，不存在SiO2分子，B错误；
C．金刚石的网状结构中，每个碳原子与周围的4个成键碳原子共同组成正四面体结构，每个碳原子都是SP3杂化，键角109°28′，由共价键形成的最小环上有6个碳原子，C正确；
D．金刚石中每个C原子与另外四个C原子形成4个C-C键，每个C-C键为两个C原子共享，因此属于每个C原子的成键数目是，1mol金刚石中含有个C原子，故含有个C-C键，D错误；
故选C。
5．（2023秋·黑龙江佳木斯·高二富锦市第一中学校考期末）在石墨晶体中，每一层有无数个正六边形构成，同一层内每个碳原子与相邻的三个碳原子以C﹣C键相结合．则石墨晶体中碳原子数与C﹣C键之比为
A．1：1 B．2：1 C．2：3 D．3：2
【答案】C
【详解】每一层内碳原子排列成正六边形，每个C原子连接3个C-C键，则每个C原子平均含有C-C个数=×3=1.5，则石墨晶体每一层内碳原子数与碳-碳化学键数的比=1：1.5=2：3。
故选C。
6．（2022秋·江苏·高三校联考阶段练习）氰化氢()主要应用于电镀业，可通过来制备。下列说法正确的是
A．是含有非极性键的非极性分子 B．的电子式为
C．的结构式为 D．固态属于共价晶体
【答案】A
【详解】A．是平面型结构，结构对称，所以是非极性分子，中既有C-H极性键，又有C-C非极性共价键，故A正确；
B．的电子式N原子下方少了两个电子，故B错误；
C．HCN结构式：H-C≡N，HCN分子中含有2个σ键和2个π键，C原子不含孤电子对，不存在配位键，故C错误；
D．共价晶体又叫原子晶体，通常具有很高的熔沸点，固态氢气不满足，所以不属于共价晶体，故D错误；
故选A。
7．（2022·广东·高三校联考阶段练习）下列符号表征或说法正确的是
A．葡萄糖的实验式：C6H12O6
B．Fe、Co、Ni位于元素周期表p区
C． 、CH4、空间结构均为正四面体
D．金刚石的晶胞：
【答案】C
【详解】A．实验式是用元素符号表示化合物分子中元素的种类和各元素原子个数的最简整数比的式子，葡萄糖的实验式为：CH2O，选项A错误；
B．Fe、Co、Ni分别为26、27、28号元素，它们在周期表中的位置为第四周期第VIII族，处于周期表中的d区，选项B错误；
C．、CH4、中心原子为sp3杂化，为正四面体结构，选项C正确；
D．金刚石结构中的每个原子与相邻的4个原子形成正四面体，金刚石的晶胞为，为金刚石的球棍模型，选项D错误；
答案选C。
8．（2022秋·广东深圳·高三深圳市福田区福田中学校考阶段练习）有关晶体的结构如图所示，下列说法错误的是
A．在NaCl晶胞中，距Na+最近的Cl-有6个
B．在晶胞中，每个晶胞平均有4个
C．钛酸钙的化学式为
D．在金刚石晶体中，碳原子与碳碳键的个数之比为
【答案】D
【详解】A．从氯化钠晶胞图可以看出，在氯化钠晶胞中，距离钠离子最近的氯离子有6个，A项正确；
B．在氟化钙晶胞中，钙离子位于晶胞的顶点和面心，每个晶胞平均有个钙离子，B项正确；
C．钛酸钙晶胞中，Ca位于顶点，每个晶胞中有个Ca,Ti位于体心，每个晶胞有个O，则钛酸钙的化学式为，C项正确；
D．在金刚石晶体中，每个碳原子都和4个碳原子形成4个碳碳键，每个碳碳键被2个碳原子共用，所以每个碳原子平均连有2个碳碳键，则碳原子与碳碳键个数比为1：2，D项错误；
答案选D。
Ⅱ.能力提升篇
9．（2021春·吉林延边·高二汪清县汪清第四中学校考期末）下列说法错误的是
A．从CH4、、为正四面体结构，可推测PH、也为正四面体结构
B．1mol金刚石晶体中，平均含有2molC-C键
C．水的沸点比硫化氢的高，是因为H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键
D．某气态团簇分子结构如图所示，该气态团簇分子的分子式为EF或FE
【答案】D
【详解】A．CH4、NH、SO、PH、PO中心原子价电子对数都是4，无孤电子对，都是正四面体结构，A正确；
B．金刚石晶体中C原子通过4个C-C键与周围C原子结合，又每个C-C键属于两个C原子，所以1个C原子周围有4×=2个C-C键，则1mol金刚石晶体中，平均含有2molC-C键，B正确；
C．水的沸点比硫化氢的高，是因为H2O分子间存在氢键，H2S分子间不能形成氢键，C正确；
D．图示为某气态团簇分子的1个分子，该气态团簇分子中含有4个E原子、4个F原子，分子式为E4F4或F4E4，D错误；
故答案为：D。
10．（2022秋·四川遂宁·高二射洪中学校考阶段练习）下列关于物质的结构或性质及解释均正确的是
选项 物质的结构或性质 解释
A 键角： 水分子中O上孤电子对数比氨分子中N上的多
B 稳定性： 分子间氢键强于分子间作用力
C 熔点：碳化硅＞金刚石 的键能大于的键能
D 稳定性：CH3CH3＞CH2=CH2 CH2=CH2中存在有不稳定的π键容易断裂
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A． 随着孤电子对数增多，孤电子对与成键电子对的斥力增大，键角减小，故H2O和NH3的键角大小为H2O＜NH3，故A错误；
B． 非金属氢化物的稳定性跟其对应的非金属的非金属性有关，非金属性越强，越稳定，所以HF和HCl的稳定性大小为HF＞HCl，但解释错误，故B错误；
C． 原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高，则的键能小于的键能，碳化硅和金刚石的熔点大小为金刚石＞碳化硅，故C错误；
D． CH2=CH2中存在有不稳定的π键，容易断裂，故稳定性：CH3CH3＞CH2=CH2，故D正确；
故选D。
11．（2023·高二课时练习）下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是
A．金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
【答案】A
【详解】A．金刚石属于共价晶体，其中的碳采取sp3杂化轨道与周围的4个碳原子形成正四面体结构，以共价键形成空间网状结构，晶体中最小环上有6个碳原子，A项正确；
B．分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体形成的晶体为分子晶体，稀有气体是单原子分子，原子间没有共价键，B项错误；
C．HF分子间存在氢键，HI分子间不存在氢键，故HI的沸点低于HF，C项错误；
D．SiO2属于共价晶体，在SiO2晶体中1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，D项错误；
答案选A。
12．（2022·全国·高三专题练习）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
【详解】A．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．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．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．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。
13．（2023·高二课时练习）碳有多种同分异构体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示，下列说法不正确的是
A．在石墨烯晶体中，每个正六元环拥有的共价键和碳原子数之比为3：2
B．石墨烯中含碳碳双键
C．金刚石晶体中，碳原子采用杂化
D．金刚石晶体中最小的碳环上有6个碳原子
【答案】B
【详解】A．在石墨烯晶体中，最小的环为六元环，每个碳原子连接3个C-C化学键，每个六元环占有的碳原子数为6=2个，个数比为3:2，A正确；
B．石墨烯晶体中，单层上的碳原子除形成单键外，还形成大键，不存在碳碳双键，B错误；
C．金刚石晶体中，每个碳原子形成4个键，采用杂化，C正确；
D．由金刚石晶体结构模型可知，最小的环为6元环，D正确；
答案选B。
14．（2023·高二课时练习）根据量子力学计算，氮化碳有五种结构，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是
A．该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构
B．氮化碳中碳元素显价，氮元素显价
C．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连
D．氮化碳的分子式为
【答案】D
【详解】A．根据题图结构可知，每个碳原子周围有四个共价键，每个氮原子周围有三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价键后成8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后也是8电子稳定结构，A正确；
B．由于元素的非金属性，所以形成共价键时，共用电子对偏向N，偏离C，所以氮化碳中碳元素显价，氮元素显价，B正确；
C．根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连，C正确；
D．由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误；
故选D。
15．（2022·高二课时练习）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．124 g P4含有的P-P键的个数为6NA
B．28 g晶体硅中含有的Si-Si键的个数为4NA
C．12 g金刚石中含有的C-C键的个数为1.5NA
D．60 g SiO2中含Si-O键的个数为2NA
【答案】A
【详解】A．白磷是正四面体结构，1个白磷分子中含有6个P-P键键，124 g白磷的物质的量是n(P4)=，则124 g P4中含P-P键的个数为6NA，A正确；
B．28 g晶体硅中n(Si)=，在晶体Si中，每个Si原子与相邻的4个Si原子形成4个Si-Si键，每个Si-Si键由2个Si原子共用，则28 g晶体硅中含Si-Si键的数目为2NA，B错误；
C．12 g金刚石中含有C原子的物质的量是1 mol，在金刚石中，每个C原子与相邻的4个C原子形成4个C-C键，每个C-C键由2个C原子共用，则在含有1 mol C原子金刚石中含有C-C的物质的量是2 mol，故其中含有的C-C的个数为2NA，C错误；
D．60 g SiO2的物质的量为1 mol，在二氧化硅晶体中，平均每个硅原子与相邻的4个O原子形成4个Si-O键，则60 g SiO2中含Si-O键的个数为4NA，D错误；
故合理选项是A。
16．（2023·高二课时练习）下表给出了几种物质的熔点和沸点：
单质B
熔点/℃ 801 710 -68 2300
沸点/℃ 1465 1418 57 2500
下列说法中，错误的是A．是分子晶体 B．单质B可能是共价晶体
C．时，呈气态 D．水溶液不能导电
【答案】D
【详解】A．由题表中所给熔、沸点数据可知，的熔、沸点最低，应为分子晶体，A正确；
B．单质B的熔、沸点最高，可能为共价晶体,B正确；
C．的沸点是，则时，呈气态，C正确；
D．属于易溶的离子晶体，水溶液能导电，D错误；
故答案选D。
17．（2022春·吉林长春·高二长春外国语学校校考阶段练习）金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示，下列说法不正确的是
A．金刚石和石墨烯中碳原子的杂化方式不同
B．金刚石、石墨、C60和石墨烯的关系：互为同素异形体
C．这四种物质完全燃烧后的产物都是CO2
D．石墨与C60的晶体类型相同
【答案】D
【详解】A．金刚石中每个碳原子形成4个C—Cσ键，金刚石中碳原子采取sp3杂化，石墨烯中每个碳原子形成3个碳碳σ键，碳原子上没有孤电子对，石墨烯中碳原子采取sp2杂化，A项正确；
B．金刚石、石墨、C60和石墨烯是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，B项正确；
C．金刚石、石墨、C60和石墨烯是碳元素形成的不同单质，四种物质完全燃烧后的产物都是CO2，C项正确；
D．石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，石墨和C60的晶体类型不同，D项错误；
答案选D。
18．（2022春·吉林·高二校联考期末）下列各组物质中，化学键类型相同，形成的晶体类型也相同的是
A．和 B．和 C．和 D．KCl和HCl
【答案】B
【详解】A．SiO2和 CO2均有共价键，SiO2为原子晶体、 CO2为分子晶体，A错误；
B．N2H4和H2O2均含有共价键，且都属于分子晶体，B正确；
C．Na2O2含有离子键和共价键， MgCl2含有离子键，二者均属于离子晶体，C错误；
D．KCl含有离子键，属于离子晶体，HCl含有共价键，属于分子晶体，D错误；
故答案选B。
填空题
Ⅰ.夯实基础篇
19．（2022·高一课前预习）共价晶体
概念 共价晶体是原子之间以________结合，形成_________结构的晶体。
构成粒子 ________
微粒间的作用 ________
物理性质 熔、沸点________，硬度________，一般不导电。
常见共价晶体 金刚石、单晶硅、碳化硅（SiC）、二氧化硅（SiO2）等。
典型共价晶体 每个C原子形成4个C-C键，构成正四面体形成空间网状结构，其中n（C）：n（C-C）=1:2 每个Si形成4个Si-O键，每个O形成2个O-Si键，向空间伸展形成网状结构，不存在单个分子，Si与O个数比为1:2，SiO2为化学式
【答案】 共价键 空间网状 原子 共价键 高 大
【解析】略
20．（2022春·广东江门·高二新会陈经纶中学校考期中）碳是一种非常神奇的元素，它有着像C60、石墨和金刚石等这样结构和性质截然不同的单质，如下图所示，碳还是构成有机物的基本元素。请回答下列问题：
(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)石墨属于___________晶体。
(3)金刚石中碳原子数目与C-C键数目之比为___________。
(4)青蒿素是从植物青蒿中提取的有机物，用于抗疟疾的药物。分子结构如下图所示，则青蒿素分子中含有___________个手性碳原子。
【答案】(1)同素异形体
(2)混合
(3)1：2
(4)7
【解析】（1）
金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素形成的不同单质，同种元素形成的不同单质互称同素异形体；
（2）
石墨属于混合晶体；
（3）
金刚石中每个C原子形成4个C-C键，属于这个碳原子的C-C键与、只有一半，故一个C原子形成2个C-C键，碳原子数目与C-C键数目之比为1:2；
（4）
C原子上所连的4个原子或原子团各不相同的C为手性C原子，如图所示，共7个：。
21．（2022春·山西吕梁·高二校联考阶段练习）干冰和二氧化硅的晶胞结构如下图所示。试回答下列问题：
(1)干冰和二氧化硅晶体的熔点大小顺序为_______(填化学式)。
(2)二氧化硅晶体中，每个si原子周围结合_______个O原子，同时每个O原子跟_______个Si原子相结合；该晶体中最小的环是由_______个Si原子和_______个O原子组成的______元环。
(3)若干冰分子的摩尔质量为M，晶体的密度为，阿伏加德罗常数为，则该晶体晶胞的边长为_______cm。
【答案】(1)
(2) 4 2 6 6 12
(3)
【解析】(1)
SiO2是原子晶体，干冰为固体CO2，是分子晶体，原子晶体熔点大于分子晶体，所以SiO2>CO2；
(2)
根据硅和O原子成键，一个Si原子周围4个键，O周围2个键，Si周围是4个O原子、每个O原子周围是2个Si原子，根据图中信息最小环为6个O原子，6个Si原子组成的十二元环；
(3)
一个晶胞中二氧化碳的个数为：8×+6×=4，一个晶胞的质量为，设晶胞的边长为acm，晶胞的体积为a3cm3，计算ρ=，则得V=，a3=，则a=。
Ⅱ.能力提升篇
22．（2022·全国·高二专题练习）常见晶体的结构分析
(1)金刚石晶体
①在晶体中每个碳原子以_______个共价单键与相邻的_______个碳原子相结合，成为正四面体。
②晶体中C-C-C夹角为_______，碳原子采取了_______杂化。
③最小环上有_______个碳原子。
④晶体中碳原子个数与C-C键数之比为_______。
⑤在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部，由“均摊法”可求出该晶胞中实际含有的碳原子数为_______。
(2)二氧化硅晶体
①每个硅原子与相邻的_______个氧原子以共价键相结合构成_______结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。晶体中Si原子与O原子个数比为_______。
②每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与_______个Si原子成键，最小的环是_______元环。
③每个最小的环实际拥有的硅原子为_______，氧原子数为_______。
④1molSiO2晶体中含Si-O键数目为_______，在SiO2晶体中Si、O原子均采取_______杂化。
⑤SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。
【答案】(1) 四 4 109°28' sp3 6 1：2 8
(2) 4 正四面体 1∶2 2 12 1/2 1 4NA sp3
【解析】略
23．（2021·全国·高三专题练习）单质硼有无定形和晶体两种，参考表中数据。
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点/K >3823 1683 2573
沸点/K 5100 2628 2823
硬度 10 7.0 9.5
(1)根据表中数据判断晶体硼的晶体类型属于__晶体。
(2)请解释金刚石的熔沸点高于晶体硅的原因是__。
【答案】(1)原子
(2)C—C键长比Si—Si键长短，所以C—C键能比Si—Si键能大，熔化或汽化所需要的能量多，所以金刚石的熔、沸点比晶体硅高
【解析】(1)
根据表中数据可知晶体硼熔沸点都很高，硬度也很大，是原子晶体的特性，故晶体硼属于原子晶体，故答案为：原子；
(2)
金刚石的熔沸点高于晶体硅的熔沸点是因为C—C键长比Si—Si键长短，所以C—C键能比Si—Si键能大，熔化或汽化所需要的能量多，故答案为：C—C键长比Si—Si键长短，所以C—C键能比Si—Si键能大，熔化或汽化所需要的能量多，所以金刚石的熔、沸点比晶体硅高。
24．（2021·全国·高三专题练习）碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：
(1)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于___________晶体。
(2)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接___________个六元环，每个六元环占有___________个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接___________个六元环，六元环中最多有___________个C原子在同一平面。
【答案】 分子 3 2 12 4
【详解】(1)该化合物熔点为253K，沸点为376K，说明熔沸点较低，所以为分子晶体；
(2)①石墨烯晶体中，每个C原子被3个6元环共有，每个六元环占有的C原子数是6×1/3=2；
②在金刚石的晶体结构中每个碳原子与周围的4个碳原子形成四个碳碳单键，最小的环为6元环，每个单键为3个环共有，则每个C原子连接4×3=12个六元环，晶胞中共平面的原子如图，共4个，所以六元环中最多有4个C原子共面。
25．（2021·全国·高二假期作业）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)C60属于__晶体(填“金属”、“分子”或“原子”，下同)，金刚石属于__晶体。
(2)在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为__。
(3)石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。推测金刚石的熔点___(填“>”“<”或“=”)石墨的熔点。
【答案】 分子 原子 1：2 <
【详解】(1)中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；金刚石晶体中只含有共价键，且组成的晶体结构是空间立体网状结构，所以金刚石属于原子晶体；故答案为：分子；原子；
(2)金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为，则碳原子数与化学键数之比为1：2，故答案为：1：2；
(3)石墨中的键比金刚石中的键键长短，键能大，故石墨的熔点高于金刚石，故答案为：<。
26．（2022·全国·高二专题练习）C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中一层结构)
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系互为____。
A．同分异构体 B．同素异形体 C．同系物 D．同位素
(2)固态时，C60属于___晶体。
(3)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是___个。
(4)BN晶体有多种结构，其中立方氮化硼具有金刚石型结构(如图)。
①该晶体的最小环中含有___个B原子；N原子的配位数为___。
②已知立方氮化硼晶体内存在配位键，则其晶体中配位键与普通共价键数目之比为___。原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置，图中a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，则距离该B原子最近的N原子坐标参数为____。
【答案】 B 分子 2 3 4 1∶3 (，，)
【详解】(1)同种元素的不同单质互称同素异形体，C60、金刚石和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体，答案选B；
(2)C60构成微粒是分子，一个分子中含有60个碳原子，所以属于分子晶体；
(3)石墨层状结构中，每个碳原子被三个正六边形共用，所以平均每个正六边形占有的碳原子数=6×=2；
(4)①该晶体的最小环中含有3个B原子，3个N原子，N原子周围距离最近的B原子有4个，N原子的配位数为4个；
②立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度大，属于原子晶体，硼原子的价电子数为3，形成4个共价键，有1个配位键，3个普通共价键，配位键与普通共价键数目之比为1∶3；
a处B的原子坐标参数为(0，0，0)，距离该B原子最近的N原子连线处于晶胞对角线上，且二者距离为体对角线的，则该N原子到各坐标平面距离均等于晶胞棱长的，距离该B原子最近的N原子坐标参数为(，，)。
试卷第1页，共3页