12．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是（ ）
A．熔点2700℃，导电性好，延展性强
B．无色晶体，熔点3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂
C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为800℃，熔化时能导电
D．熔点－56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电
13．在单质的晶体中一定不存在的微粒是（ ）
A．原子B．分子C．阴离子D．阳离子
14．下列说法正确的是（ ）
A．在含4molSi—O键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为4NA
B．金刚石晶体中，碳原子数与C—C键数之比为1∶2
C．30g二氧化硅晶体中含有0.5NA个二氧化硅分子
D．晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体
15．下表列举了几种物质的性质，据此判断属于分子晶体的物质是________。
物质
性质
X
熔点为10.31℃，液态不导电，水溶液导电
Y
易溶于CCl4，熔点为11.2℃，沸点为44.8℃
Z
常温下为气态，极易溶于水，溶液pH>7
W
常温下为固体，加热变为紫红色蒸气，遇冷变为紫黑色固体
M
熔点为1170℃，易溶于水，水溶液导电
N
熔点为97.81℃，质软，导电，密度为0.97g·cm－3
16．硅及其化合物的用途非常广泛，根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题：
（1）基态硅原子的核外电子排布式为__________________________________________。
（2）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以________相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献________个原子，晶体硅中的键角约为________。
（3）下表列有三种物质（晶体）的熔点：
物质
SiO2
SiCl4
SiF4
熔点/℃
1710
－70.4
－90.2
简要解释熔点产生差异的原因：
SiO2和SiCl4：
________________________________________________________________________。
（4）SiC晶体结构与金刚石相似（如图所示），其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能。
其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，每个Si原子周围距离最近的C原子为________个，每个Si原子周围距离最近的Si原子为________个。
17．在我国南海300～500m海底深处沉积物中存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。
请回答下列问题：
（1）甲烷晶体的晶胞结构如图所示，下列说法正确的是__________（填字母）。
A．甲烷晶胞中的球只代表一个C原子
B．晶体中1个CH4分子中有12个紧邻的CH4分子
C．CH4熔化时需克服共价键
D．1个CH4晶胞中含有8个CH4分子
（2）水在不同的温度和压强条件下可以形成多种不同结构的晶体，冰晶体结构有多种。
其中冰Ⅶ的晶体结构如下图所示：
①水分子的空间构型是________形，在酸性溶液中，水分子容易得到一个H＋，
形成水合氢离子（H3O＋），水分子能与H＋形成配位键，其原因是在氧原子上有______，
应用价电子对互斥理论推测H3O＋的形状为_____________________________________。
②上述冰晶体中每个水分子与周围________个水分子以氢键结合，该晶体中1mol水
形成_____mol氢键。
③实验测得冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol－1，而冰的熔化热为5.0kJ·mol－1，这说明________________________________________________________________________。
④冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心，实心球所示原子位于立方体内）类似。
每个冰晶胞平均占有________个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似的原因是__________________________。
18．碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
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）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化方式分别为________、________。
（3）C60属于________晶体，石墨属于________晶体。
（4）在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比为_______________________。
在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数为__________，该晶体中碳原子数与共价键数之比为____________。
（5）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。
其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。
推测金刚石的熔点________（填“>”“<”或“＝”）石墨的熔点。
（6）C60的晶体结构类似于干冰，则每个C60晶胞的质量为________g（用含NA的式子表示，NA为阿伏加德罗常数的值）。
（7）金刚石晶胞含有________个碳原子。
若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝______a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率：
__________________（不要求计算结果）。
19．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acm，密度为bg·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acm，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）。
1.答案 B2答案 C
解析 非金属单质中的金刚石、非金属氧化物中的SiO2均为原子晶体；金属氧化物通常为离子化合物，属离子晶体。
故C项正确。
3答案 C
解析 60gSiO2晶体即1molSiO2，晶体中含有Si—O键数目为4mol（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；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。
4答案 C
解析 根据表中各物质的熔点判断晶体类型。
NaCl和MgO是离子化合物，形成离子晶体，故熔、沸点越高，说明晶格能越大，离子键越强，A项正确；SiCl4是共价化合物，熔、沸点较低，为分子晶体，硼为非金属单质，熔、沸点很高，是原子晶体，B、D项正确；AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物，但其晶体熔、沸点较低，应属于分子晶体
5答案 D
解析 C60、I2均为分子晶体，汽化或升华时均克服范德华力；B中乙酸分子可形成氢键，其熔、沸点比甲酸甲酯高。
6答案 A
解析 由题知BeCl2熔点较低，易升华，溶于醇和醚，应属于分子晶体，所以熔融态不导电；对于组成相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高，因此BeCl2的熔点比BeBr2的低；BeCl2的化学性质与AlCl3相似，根据AlCl3能和NaOH溶液反应，则BeCl2也可与NaOH溶液反应；AlCl3水溶液中由于铝离子水解而呈酸性，推知BeCl2也具有此性质。
7答案 C
解析 A项中水中的氢键存在于分子之间而不是存在于分子内部，错误；B项中气态的水中不存在氢键，错误；C项中水结成冰时，水分子大范围以氢键互相连接，形成疏松的晶体，造成体积膨胀，密度减小，正确；D项中水的稳定性强是由于O—H键的键能大，与氢键没关系，错误。
8答案 C
解析 石墨晶体中C原子为sp2杂化，层与层之间以范德华力结合，在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子也为sp2杂化，但由于B（OH）3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。
9答案 D
解析 氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成，因此该晶体应为原子晶体。
又因为C—C键键长大于C—N键键长，故C—N键的键能大于C—C键，硬度更大的是氮化碳，A项正确；每个C原子与4个N原子形成共价单键，每个N原子与3个C原子形成共价单键，C原子和N原子的最外层都达到8电子稳定结构，所以氮化碳的化学式为C3N4，N的非金属性大于C的非金属性，氮化碳中C显＋4价，N显—3价，B和C均正确；氮化碳晶体原子间以N—C极性键形成空间网状结构，D项错误。
10答案 D
11答案 D
解析 晶体熔、沸点高低取决于结构微粒间作用力的大小，即金属键、共价键、离子键、分子间作用力的大小。
离子晶体的熔、沸点与离子半径和离子所带电荷数有关，电荷数相同时，离子半径越小，晶体的熔、沸点越高。
12答案 B
解析 本题考查的是各类晶体的物理性质特征。
A项符合金属晶体的特征；B项符合原子晶体的特征；C项符合离子晶体的特征；D项符合分子晶体的特征。
13答案 C
解析 A项，例如金刚石由碳原子组成；B项，例如I2由I2分子组成；D项，例如金属Cu由Cu2＋和自由电子组成；C项中阴离子只能存在于离子化合物中。
14答案 B
解析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成4个Si—O键，故含有4molSi—O键的二氧化硅晶体的物质的量为1mol，即含有2NA个氧原子，A项错误；金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个C—C键，故1mol碳原子构成的金刚石中共有2molC—C键，因此碳原子数与C—C键数之比为1∶2，B项正确；二氧化硅晶体中不存在分子，C项错误；氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D项错误。
15答案 X、Y、Z、W
解析 分子晶体熔、沸点一般比较低，硬度较小，固态不导电。
M的熔点高，肯定不是分子晶体；N是金属钠的性质；X、Y、Z、W均为分子晶体。
规律总结 分子晶体具有熔、沸点较低，硬度较小，固态、熔融态不导电等物理特性。
所有在常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质（除汞外）、易升华的固体物质都属于分子晶体。
16答案
（1）1s22s22p63s23p2
（2）共价键 3 109.5°
（3）SiO2是原子晶体，微粒间作用力为共价键。
SiCl4是分子晶体，微粒间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4 （4）sp3 共价键 4 12
解析
（1）硅为第3周期ⅣA族元素，基态硅原子价电子排布式为3s23p2，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。
（2）金刚石中碳原子采取sp3杂化，C—C—C之间的夹角为109.5°，金刚石晶胞内部有4个碳原子，每个顶点和面心各有1个碳原子，故金刚石晶胞中含碳原子个数为4＋8×
＋6×
＝8个，晶体硅与金刚石结构相似，故Si与Si原子之间以共价键相结合，Si—Si—Si之间夹角为109.5°，且晶胞中有8个硅原子，其中在面心位置贡献的硅原子有6×
＝3个。
（3）SiO2与SiCl4晶体类型不同，前者为原子晶体，原子之间以共价键结合，共价键作用力强，后者为分子晶体，分子之间以范德华力结合，范德华力较弱，所以SiO2熔点高于SiCl4。
（4）碳化硅晶体中，每个碳原子和硅原子都采取sp3杂化，与4个硅原子形成4个共价键，每个硅原子周围距离最近的碳原子有4个。
碳化硅晶胞中，若硅原子位于面心和顶点，则碳原子位于内部，故知每个硅原子周围距离最近的硅原子有12个。
17答案
（1）B
（2）①V 孤对电子 三角锥形 ②4 2
③冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，液态水中仍存在氢键 ④8 水中的O原子和金刚石中的C原子都为sp3杂化，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，且氢键和共价键都具有方向性和饱和性
解析
（1）CH4是分子晶体，熔化时克服范德华力。
晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个C原子。
以该甲烷晶胞分析，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个而这3个甲烷分子在面上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×8×
＝12个。
甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞中甲烷分子的个数为8×
＋6×
＝4个。
（2）①水分子中O原子的价电子对数＝
＝4，孤电子对数为2，所以水分子为V形分子，H2O分子能与H＋形成配位键，其原因是在O原子上有孤对电子，H＋有空轨道。
H3O＋价电子对数
＝4，含有1对孤对电子，故H3O＋为三角锥形。
②观察图示晶体结构可知，该水分子与周围4个水分子以氢键结合，每2个水分子间形成1个氢键，故1mol水可形成4mol×0.5＝2mol氢键。
③冰中氢键的作用能为18.5kJ·mol－1，而冰熔化热为5.0kJ·mol－1，说明冰熔化为液态水时只是破坏了一部分氢键，并且液态水中仍存在氢键。
④每个冰晶胞平均含有水分子数为4＋6×
＋8×
＝8。
H2O分子中的O原子中形成2个σ键，并含有2个孤对电子，金刚石中每个C原子含有4个σ键且没有孤对电子，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子只可以与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似。
18答案
（1）同素异形体
（2）sp3杂化 sp2杂化 （3）分子 混合键型 （4）1∶2 3 2∶3 （5）σ σ π（或大π或p pπ） < （6）
（7）8
＝
解析
（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形成的，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互为同素异形体。
（2）金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键（即C原子采取sp3杂化方式），构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。
（3）C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合键型晶体。
（4）金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为4×
＝2，则碳原子数与化学键数之比为1∶2。
石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的碳原子数和化学键数分别为6×
＝2和6×
＝3，其比值为2∶3。
（5）在金刚石中只存在C—C间的σ键；石墨的层内C—C间不仅存在σ键，还存在π键。
石墨中的C—C键比金刚石中的C—C键键长小，键能大，故石墨的熔点高于金刚石。
（6）C60晶体为面心立方结构，所以每个C60晶胞有4个C60分子（面心3个，顶角1个），所以一个C60晶胞质量＝
g＝
g。
（7）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个碳原子，面上有6个碳原子，顶点有8个碳原子，所以金刚石晶胞中碳原子数为4＋6×
＋8×
＝8；若碳原子半径为r，金刚石的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体体对角线长度的
就是C—C键的键长，
a＝2r，所以r＝
a，碳原子在晶胞中的空间占有率＝
＝
＝
。
19答案
（1）sp3杂化 4
mol－1
（2）4 4 sp3杂化
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原子距离最近的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a3cm3，因此晶体密度bg·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a3cm3，故密度为
g·cm－3。
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