3.3共价晶体和分子晶体同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．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
2．晶胞是晶体结构中可重复出现的最小的结构单元，C60晶胞结构如下图所示，下列说法正确的是
A．C60摩尔质量是720
B．C60与苯互为同素异形体
C．C60晶体中仅存在范德华力
D．每个C60分子周围与它距离最近且等距离的C60分子有12个
3．在海洋深处的沉积物中含有大量可燃冰，其主要成分是甲烷水合物。甲烷水合物的结构可以看成是甲烷分子装在由水分子形成的“笼子”里。下列说法正确的是
A．甲烷分子和水分子的VSEPR模型都是正四面体形
B．甲烷分子通过氢键与构成“笼子”的水分子相结合
C．可燃冰属于分子晶体
D．水分子的键角大于甲烷分子的键角
4．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界中硬度最大的共价晶体。下列叙述错误的是
A．晶体的熔点高于晶体的熔点
B．固态是分子晶体
C．ZW是共价晶体，其硬度比Z晶体的大
D．Z、W是同一主族的元素，Z、W与元素Y形成的晶体都是共价晶体
5．根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断，下列有关说法错误的是
物质 单质B
熔点/℃ 190 2300
沸点/℃ 182.7 57.6 2500
注：熔点在条件下测定。
A．是分子晶体 B．单质B是共价晶体
C．加热能升华 D．单质B和晶体类型相同
6．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，下图为其晶胞。下列有关说法正确的是
A．磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键
B．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体
C．磷化硼晶体的熔点很低
D．磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：2
7． 分子和晶胞示意图如图所示。下列关于晶体的说法不正确的是
A．晶体可能具有很高的熔、沸点
B．晶体可能易溶于四氯化碳中
C．晶体的一个晶胞中含有的碳原子数为240
D．晶体中每个分子与12个C分子紧邻
8．据某科学杂志报道，国外有一研究发现了一种新的球形分子，其分子结构好似中国传统工艺品“镂雕”，经测定其中包含，也有的结构。下列叙述不正确的是
①该物质有很高的熔点、很大的硬度
②该物质形成的晶体属于分子晶体
③该物质分子中被包裹在里面
④该物质中不含离子键
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
9．Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是
A．氮化铝属于分子晶体
B．氮化铝可用于制造切割金属的刀具
C．1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子
D．氮化铝晶体中Al的配位数为2
10．北京2022年冬奥会采用CO2临界直冷技术，实现“水立方”变为“冰立方”。干冰晶胞如图所示。下列说法错误的是
A．冰、干冰晶体类型不同 B．“水立方”变为“冰立方”，密度减小
C．用干冰制冷比用氟利昂制冷环保 D．1个干冰晶胞的质量约为
11．甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是
A．甲烷晶胞中的球只代表1个C原子
B．晶体中1个CH4分子周围有8个紧邻的CH4分子
C．甲烷晶体熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有4个CH4分子
12．下列有关晶体的叙述中，错误的是
A．干冰晶体中，每个CO2周围紧邻12个CO2
B．氯化铯晶体中，每个Cs+周围紧邻8个Cl-
C．氯化钠晶体中，每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有6个
D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环上有6个碳原子
13．利用反应CCl4+4NaC(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列关于该反应的说法错误的是
A．C(金刚石)属于共价晶体
B．该反应利用了Na的强还原性
C．CCl4和C(金刚石)中的C的杂化方式相同
D．NaCl晶胞如上图，NaCl晶体中每个Cl－周围有8个Na+
14．正硼酸()是一种片层状结构的白色晶体，层内分子之间通过氢键相连(层状结构如图所示，图中“虚线”表示氢键)。下列有关说法正确的是
A．含的晶体中有6mol氢键
B．分子中硼原子、氧原子最外层均为的稳定结构
C．正硼酸晶体属于共价晶体
D．分子的稳定性与氢键无关
15．干冰晶体是面心立方结构，如图所示，若干冰晶体的晶胞棱长为a，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有
A．4个 B．8个 C．12个 D．6个
二、填空题
16．回答下列问题
(1)第三周期元素氟化物的熔点如下表：
化合物
熔点/℃ 993 1261 1291
解释表中氟化物熔点变化的原因：_______。
(2)、都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，熔点如下表所示：
物质
熔点/℃ 1700 1480
解释、熔点变化的原因：_______。
(3)正戊烷、异戊烷、正丁烷、异丁烷的熔点由低到高的顺序为_______。
(4)三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为_______晶体。
17．完成下列问题。
(1)石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB……方式堆积而成，如图甲所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。该晶胞中含有的碳原子数为_______。
(2)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，如图乙所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，1mol石墨烯中含有的六元环个数为_______。下列有关石墨烯的说法正确的是_______(填字母)。
a.晶体中碳原子间全部是单键
b.石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面
c.从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力
(3)石墨烯可转化为，的结构如图丙所示，该分子是由五边形和六边形构成的球体，其中五边形有12个，则六边形有_______个(注：简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间的关系为)。
(4)金刚石晶胞如图丁所示，则金刚石晶胞中原子的配位数为_______。
三、结构与性质
18．共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，因其具有高熔、沸点，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设为阿伏加德罗常数的值。
(1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含_______个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为_______元环，每个最小环独立含有_______个Si原子，含1molSi原子的晶体硅中键的数目为_______。
(2)金刚砂()也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题：
①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_______(均用化学式表示)。
②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了_______个碳原子，其中的键角是_______。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有_______个键。
④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为_______；若金刚砂的密度为，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为_______pm(用代数式表示即可)。
19．科学家发现C60分子由60个碳原子构成，它的形状像足球(图丙)，含有键，因此又叫足球烯。1991年科学家又发现一种碳的单质——碳纳米管，是由六边环形的碳原子构成的具有很大表面积管状大分子(图丁)，图甲、图乙分别是金刚石和石墨的结构示意图。图中小黑点均代表碳原子。
(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体，它们在物理性质上存在较大的差异，其原因是____。
(2)同条件下，足球烯、石墨分别和气体单质F2反应时，化学性质活泼性的比较为：足球烯比石墨____(填“活泼”“一样活泼”或“更不活泼”)，理由是___。
(3)由图中石墨的晶体结构俯视图可推算在石墨晶体中，每个正六边形平均所占有的C原子数与C—C键数之比为____。
(4)在金刚石的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的环上有____个碳原子(填数字)，每个碳原子上的任两个C—C键的夹角都是____(填角度)。
(5)燃氢汽车之所以尚未大面积推广，除较经济的制氢方法尚未完全解决外，还需解决H2的贮存问题，上述四种碳单质中有可能成为贮氢材料的是____。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．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。
2．D
【详解】A．C60的摩尔质量为720g/mol，A错误；
B．由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，而苯是碳氢形成的化合物，B错误；
C．C60属于分子晶体，晶体中不仅存在范德华力，还存在碳与碳之间的共价键，C错误；
D．根据晶胞的结构可知，以晶胞中顶点上的C60分子为研究对象，与它距离最近等距离的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，有12个面与之相连，所以每个C60分子周围与它距离最近等距离的C60分子有12个，D正确；
答案选D。
3．C
【详解】A．甲烷分子中碳原子的价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，VSEPR模型是四面体形，故A错误；
B．甲烷分子不能与水分子形成分子间氢键，故B错误；
C．可燃冰是由分子形成的分子晶体，故C正确；
D．甲烷分子中碳原子和水分子中氧原子的价层电子对数都为4，但甲烷分子中碳原子的孤对电子对数为0，水分子中氧原子的孤对电子对数为2，孤对电子对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，所以水分子的键角小于甲烷分子的键角，故D错误；
故选C。
4．D
【分析】氢原子的核外只有一个电子，X为H元素；地壳中含量前两位的元素是氧、硅，故Y和Z分别是O和Si，金刚石是自然界中硬度最大的物质，W为C元素。
【详解】A．晶体是冰，含氢键，熔点高于，A正确；
B．固态是，构成微粒为分子，属于分子晶体，B正确；
C．的结构与金刚石相似，为共价晶体，碳的原子半径小于硅，的硬度比晶体硅的大，C正确；
D．、是分子晶体，则Si、C与元素O形成的晶体不一定是共价晶体，D错误；
故选D。
5．D
【详解】A．由表中数据可知，四氯化硅是熔、沸点较低的分子晶体，故A正确；
B．由表中数据可知，单质B是熔、沸点很高的共价晶体，故B正确；
C．由表中数据可知，氯化铝的沸点比熔点低，所以氯化铝加热能发生升华，故C正确；
D．由表中数据可知，单质B是熔、沸点很高的共价晶体，氯化铝是熔、沸点较低的分子晶体，两者晶体类型不同，故D错误；
故选D。
6．A
【详解】A．由图象可知，该晶体中每个原子均形成4个共价键，A正确；
B．白球位于晶胞内，共有4个，而灰球位于顶点和面心，根据均摊法，个数为，B、P个数比为1：1，化学式为BP，由磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，可知它属于共价晶体，B错误；
C．BP属于共价晶体，熔点高，C错误；
D．磷化硼的化学式为BP，故磷化硼晶体结构中B、P个数比为1：1，D错误；
故选A。
7．A
【详解】A.构成晶体的基本微粒是分子，因此晶体是分子晶体，不可能具有很高的熔、沸点，A错误；
B.由于是非极性分子，其可能易溶于四氯化碳中，B正确；
C.每个的晶胞中含有的分子数为，因此含有的碳原子数为，C正确；
D.如果以晶胞中一个顶点的分子为研究对象，则共用这个顶点的面的面心的分子与其距离最近且相等，有个，D正确；
故选A。
8．C
【详解】由题给信息可知该物质为分子晶体：
①分子晶体的熔点低、硬度小，①错误；
②该物质形成的晶体为分子晶体，②正确；
③C的原子半径小于Si的原子半径，所以C60被包裹在里面，③错误；
④该物质中不含离子键，④正确；
①③错误，故选C。
9．B
【详解】A．硬度高、熔点高一般不会是分子晶体，描述错误，A不符题意；
B．硬度高、熔点高正好适合在高温环境下切割金属的道具材料，描述正确，B符合题意；
C．根据晶胞结构，顶点和体心有Al原子，故晶胞含有Al原子个数为，描述错误，C不符题意；
D．由晶胞体心的Al原子周围的N原子个数可知，Al原子的配位数应是4，描述错误，D不符题意；
综上，本题选B。
10．A
【详解】A．冰、干冰都属于分子晶体，A项错误；
B．在冰晶体中，每个水分子周围只有四个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力为氢键，而氢键具有饱和性和方向性，所以氢键的存在使四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个紧邻水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，使得冰的密度比液态水的小，故“水立方”变为“冰立方”，密度减小，B项正确；
C．氟利昂排放到大气中会破坏O3层，干冰不能破坏O3层，氟利昂的温室效应是二氧化碳的3400~15000倍，故用干冰制冷比用氟利昂制冷环保，C项正确；
D．由干冰的晶胞可知，1个晶胞中含CO2的个数为=4，则1个干冰晶胞的质量约为=，D项正确；
答案选A。
11．D
【详解】A．甲烷晶体为分子晶体，晶胞中的每个球都代表1个CH4分子，A不正确；
B．晶体中1个CH4分子周围有紧邻的CH4分子数为，B不正确；
C．甲烷晶体为分子晶体，熔化时只需克服分子间的作用力，不需要破坏分子内的共价键，C不正确；
D．1个CH4晶胞中含有CH4分子的数目为，D正确；
故选D。
12．C
【详解】A．干冰晶胞为面心立方晶胞，每个二氧化碳分子周围紧邻12个二氧化碳分子，A正确；
B．氯化铯晶胞为体心立方晶胞，每个Cs+周围紧邻且距离相等的Cl-共有8个，B正确；
C．氯化钠晶体中，每个Na+周围紧邻且距离相等的Na+共有12个，C错误；
D．金刚石为三维骨架结构，由共价键形成的碳原子环中，最小的环由6个碳原子构成，D正确；
答案选C。
13．D
【详解】A．C(金刚石)属于共价晶体，故A正确；
B．该反应Na化合价升高，失去电子，发生氧化反应，利用了Na的强还原性，故B正确；
C．CCl4中心原子价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化，C(金刚石)中的C的杂化方式为sp3杂化，两者杂化方式相同，故C正确；
D．NaCl晶胞如上图，根据图中信息得到NaCl晶体中每个Cl－周围有6个Na+，故D错误。
综上所述，答案为D。
14．D
【详解】A．由题图可看出，1个H3BO3分子周围共有6个氢键，1个氢键为2个H3BO3分子所共有，因此1 mol H3BO3的晶体中只含有3 mol氢键，选项A错误；
B．硼原子有3个价电子，与相邻的氧原子形成共价单键，硼原子的最外层只有6个电子，选项B错误；
C．H3BO3是以分子形成晶体，为分子晶体，选项C错误；
D．分子的稳定性与化学键有关，与氢键无关，选项D正确；
答案选D。
15．C
【详解】以顶点CO2分子为研究对象，若干冰晶体的晶胞棱长为a，该CO2分子周围与其相距a的CO2分子处于面心，由于顶点CO2分子为8个晶胞共有，则每个CO2分子周围与其相距a的CO2分子有=12个；
答案选C。
16．(1)前三种氟化物为离子晶体，、、的半径依次减小，离子键依次增强；后三种氟化物为分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力依次增大
(2)二者属于共价晶体，半径，键长，键能，故熔点比的高
(3)异丁烷<正丁烷<异戊烷<正戊烷
(4)分子
【解析】（1）
从题表中各物质熔点可判断前三种氟化物均为离子晶体，其熔点逐渐升高是因为、、的半径依次减小，故它们的离子键依次增强，熔点逐渐升高；后三种氟化物熔点很低，为分子晶体，由于相对分子质量越大，分子间作用力越强，故其熔点逐渐升高；
（2）
、都是很好的半导体材料，晶体类型与晶体硅类似，都属于共价晶体，原子半径，键长，键能，故熔点前者高；
（3）
烷烃中碳原子数越多，熔点越高；相同碳原子数的烷烃，支链越多，熔点越低，故答案为：异丁烷<正丁烷<异戊烷<正戊烷；
（4）
根据题目中的信息知，的熔、沸点低，易溶于水等，它符合分子晶体的特征，故属于分子晶体。
17．(1)4
(2) abc
(3)20
(4)4
【详解】（1）由题图甲可知，六方晶胞中处于顶点的8个碳原子分为两种，其中4个被6个晶胞所共有，4个被12个晶胞所共有；处于棱上的4个碳原子也分为两种，其中2个被3个晶胞所共有，2个被6个晶胞所共有；处于面上的2个碳原子分别被2个晶胞所共有；晶胞内还有1个碳原子，所以每个六方晶胞中含有的碳原子数为；
（2）a．由题图乙可知，石墨烯中6个碳原子组成1个环，每个碳原子被3个环共有，相当于2个碳原子组成1个环，1mol碳原子组成的环的个数为。根据碳原子成键特点可知，每个碳原子与周围三个碳原子形成3个单键，a正确；
b．石墨烯中所有碳原子可以处于同一个平面，b正确；
c．从石墨中剥离得到石墨烯需克服分子间作用力，c正确；
故选：abc；
（3）设中六边形、五边形的个数分别为x、y。则有：、，解得，；
（4）由金刚石晶胞结构可知原子的配位数为4。
18．(1) 8 6
(2) 4 109°28′ 1 12
【详解】（1）晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为，根据结构分析，可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用，因此每个最小环独立含有Si原子的数目为，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个键，即含1molSi原子的晶体硅中键的数目为。
（2）①共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是。
②根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28′。
③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个键，1个键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有键的个数为。
④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原子数目为12；1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，若金刚砂的密度为，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的四分之一，1个晶胞的体积为，因此最近的碳、硅原子之间的距离为。
19．(1)碳原子排列方式不同
(2) 活泼 足球烯含有键容易加成
(3)2:3
(4) 6 109°28，
(5)碳纳米管
【详解】（1）物质的结构决定物质的性质；金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管四种物质互称为同素异形体，它们在物理性质上存在较大的差异，通过四种物质的结构示意图可以得出其原因是碳原子排列方式不同；
（2）足球烯的结构中含有，容易与单质F2发生加成反应，而石墨均为碳碳单键，同条件下，石墨与单质F2发生反应就相应较难；正确答案：活泼；足球烯含有键容易加成。
（3）每个碳原子被三个碳环共有，每个碳环含有碳原子数为6×=2；每条碳碳单键被2个碳环共有，每个碳环含有6×=3条碳碳单键；因此C原子数与C—C键数之比为2:3；
（4）金刚石是原子晶体，原子间以共价键相结合，形成三维的空间网状结构，最小的环上有6个碳原子；每个碳原子以4个共价键对称的与相邻的4个碳原子结合，碳原子采取sp3杂化方式形成共价键，所以碳原子与其周围的4个碳原子形成正四面体结构，夹角109°28，；
（5）由于碳纳米管表面积大，可以吸附H2，用作贮氢材料；正确答案：碳纳米管。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
