第三章第二节第2课时 原子晶体

第2课时 原子晶体

1.了解原子晶体的概念及其结构，掌握原子晶体的物理性质。

2.学会运用

模型法和类比法区分不同的晶体类型。

原子晶体的概念及其性质[学生用书P42]

1．原子晶体的结构特点及物理性质

(1)构成微粒及其相互作用

(2)物理性质

①原子晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。 ②结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。

2．常见的原子晶体

(1)物质类别

(2)金刚石的结构特点

金刚石的晶体结构模型

①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。

②晶体中 C —C —C 夹角为109°28′，碳原子采取了sp 3杂化。

③最小环上有6个碳原子。

④晶体中碳原子个数与C —C 键数之比为1∶(4×12

)＝1∶2。 (3)二氧化硅的结构特点

二氧化硅的晶体结构模型

①每个硅原子都采取sp 3杂化，以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构，硅、氧原子个数比为1∶2。

②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)由原子直接构成的晶体一定是原子晶体。( )

(2)具有共价键的晶体叫做原子晶体。( )

(3)原子晶体在固态或熔化时都不导电。( )

(4)原子晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应。( )

(5)SO 2与SiO 2的化学键类型相同，晶体类型也相同。( )

(6)1 mol 晶体硅中含 4 mol Si —Si 键。( )

(7)60 g SiO 2 晶体中含4 mol Si —O 键。( )

答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√

2．金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是()

A．晶体中不存在独立的分子

B．碳原子间以共价键相结合

C．是自然界中硬度最大的物质

D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应

解析：选D。在金刚石中，碳原子之间以共价键结合形成空间立体网状结构，不存在具有固定组成的分子；由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能很高，所以金刚石的硬度很高，故A、B、C选项正确。但是由于金刚石是碳的单质，在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成CO2，故D选项错误。

1．原子晶体的物理特性

(1)熔点很高。原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很多能量。因此，原子晶体一般都具有很高的熔点。如金刚石的熔点大于3 550 ℃。

(2)硬度很大。如金刚石是天然存在的最硬的物质。

(3)一般不导电，但晶体硅是半导体。

(4)难溶于一些常见的溶剂。

2．解原子晶体类题的注意事项

(1)原子晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故原子晶体中一定存在共价键。但含有共价键的晶体却不一定是原子晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构时才形成原子晶体。

(2)可以根据晶体的熔、沸点来判断晶体的类型，如分子晶体和原子晶体的物理性质的差别主要表现在两者的硬度和熔、沸点上，前者远小于后者。

(3)结构相似的原子晶体，成键原子半径越小，键能越大，对应的原子晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅(键长：Si—Si＞Si—C＞C—C，键能：C—C＞Si—C

＞Si—Si)。

单质硼有无定形和结晶形两种，参考下表数据回答问题：

(1)晶体硼属于

________________________________________________________________________。

(2)

金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是________。

A ．金刚石中C —C 键的键角均为109°28′，所以金刚石和CH 4的晶体类型相同

B ．金刚石的熔点高与

C —C 键的键能无关

C ．金刚石中碳原子个数与C —C 键键数之比为1∶2

D ．金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却

(3)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由________个硼原子构成的，其中B —B 键的键角为________，该结构单元共含有________个B —B 键。

[解析] (1)从题表可知，晶体硼的熔、沸点以及硬度都介于晶体硅和金刚石之间，而金刚石和晶体硅均为原子晶体，在元素周期表中B 与C 相邻、与Si 处于对角线位置，则晶体硼也属于原子晶体。

(2)选项A ，金刚石是原子晶体，CH 4是分子晶体，二者的晶体类型不同。选项B ，金刚石熔化过程中C —C 键断裂，因C —C 键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高。选项C ，金刚石中每个C 都参与了4个C —C 键的形成，而每个C 对每条键的贡献

只有一半，故碳原子个数与C —C 键键数之比为(4×12

)∶4＝1∶2。选项D ，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。

(3)从题图可得出，每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有，故分摊到每个正三

角形的硼原子为15个，每个正三角形含有15×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20×15

×3＝12，而每个B —B 键被2个正三角形所共有，故每个结构单元含B —B 键的个数为20×12

×3＝30。

[答案] (1)原子 晶体硼的熔、沸点高，硬度大 (2)C

(3)12 60° 30

金刚石与金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，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：

(1)金刚砂属于________晶体，金刚砂的熔点比金刚石的熔点________。

(2)金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子，其中键角是________。

(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。

(4)碳、硅原子均采取________杂化。

解析：由于金刚砂是空间网状结构，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅原子半径比碳原子大，故金刚砂熔点低；硅和碳电子层结构、成键方式相同，

均采取sp3杂化，硅原子周围有4个碳原子，键角为109°28′；组成的最小六元环中，有3个碳原子，3个硅原子。

答案：(1)原子低(2)4109°28′(3)3(4)sp3

原子晶体有关概念的理解及应用

1．下列关于原子晶体的说法不正确的是()

A．原子晶体中的成键微粒是原子

B．原子晶体中原子之间全部以共价键结合

C．原子晶体均是化合物

D．原子晶体的熔、沸点都比较高

解析：选C。原子晶体可能是单质，如金刚石、晶体硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。

2．美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的高压下，用激光加热到1 800 K，人们成功制得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()

A．该原子晶体中含有极性键

B．该原子晶体易汽化，可用作制冷材料

C．该原子晶体有很高的熔、沸点

D．该原子晶体的硬度大，可用作耐磨材料

解析：选B。CO2由固态时形成的分子晶体变为原子晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C===O键变为C—O键，但化学键依然为极性共价键，A项正确。由于晶体类型及分子结构发生变化，物质的熔、沸点等性质也发生了变化。CO2原子晶体具有高硬度、高熔沸点等性质，C、D项正确，B项错误。

金刚石和二氧化硅的晶体结构

3．下列关于SiO2晶体网状结构的叙述中正确的是()

A．最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子

B．最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2

C．最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子

D．存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角

解析：选C。SiO2晶体中，每个硅原子与4个氧原子成键、每个氧原子与2个硅原子成键，晶体中的硅氧四面体中Si原子处于中心、O原子处于4个顶角。最小的环是十二元环，环上有6个Si原子、6个O原子，Si、O原子数之比是1∶1。

4．设N A为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是()

A．28 g 晶体硅中含有Si—Si键的个数为2N A

B．124 g白磷(P4)晶体中含有P—P键的个数为4N A

C．12 g金刚石中含有C—C键的个数为4N A

D ．SiO 2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成2N A 个共价键(Si —O 键)

解析：选A 。晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子与周围4个原子形成4个共价键，

依据“均摊法”，1个硅(或碳)原子分得的共价键数为4×12

＝2，A 正确，C 错误；白磷为正四面体结构，每个P 4分子中含有6个P —P 键，B 错误；SiO 2晶体中每个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si —O 键，D 错误。

分子晶体和原子晶体的比较[学生用书P44]

分子晶体和原子晶体的比较

⑧金刚石 ⑨过氧化钠

⑩碳化钙 ?碳化硅 ?干冰 ?过氧化氢。

根据要求填空：

(1)属于原子晶体的化合物是____________。

(2)直接由原子构成的晶体是____________。

(3)直接由原子构成的分子晶体是____________。

(4)由极性分子构成的晶体是____________，属于分子晶体的单质是____________。

解析：属于原子晶体的是金刚石、碳化硅和水晶；属于分子晶体的有晶体氩(无化学键)、白磷(非极性分子)、干冰(由极性键构成的非极性分子)、过氧化氢和冰醋酸(由极性键和非极性键构成的极性分子)。

答案：(1)①?(2)①⑤⑦⑧?(3)⑤(4)②?④⑤

原子晶体与分子晶体的判断方法

非金属单质和共价化合物所形成的晶体属于原子晶体还是分子晶体，可以从以下角度进行分析判断：

(1)依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断

组成原子晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。

(2)依据物质的分类判断

①常见的原子晶体有金刚石、晶体硼、晶体锗等单质；SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等化合物。

新型无机非金属材料“家庭”的成员(如Si3N4、BN等)熔点高、硬度大、耐高温、抗氧化，它们大多属于原子晶体。

②大多数非金属单质(金刚石、石墨、晶体硅等除外)、气态氢化物、非金属氧化物(SiO2除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都是分子晶体。

(3)依据晶体的熔、沸点判断

原子晶体的熔、沸点高，常在1 000 ℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度甚至更低。

(4)依据物质的状态判断

一般常温下呈气态或液态的单质(Hg除外)与化合物，其呈固态时都属于分子晶体。

(5)依据物质的挥发性判断

一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。

(6)依据硬度和机械性能判断

原子晶体的硬度大，分子晶体的硬度小且较脆。

(7)熟记常见的、典型的原子晶体

常见的原子晶体有①单质，如金刚石、晶体硅、晶体硼、晶体锗等；②化合物，如SiO2、SiC、BN、AlN、Si3N4等。除原子晶体外的绝大多数非金属单质、所有非金属氢化物、部分非金属氧化物、几乎所有的酸、绝大多数有机物属于分子晶体。

(2019·杭州高二检测)C60、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)。

(1)C60、金刚石和石墨三者互为________。

A ．同分异构体

B ．同素异形体

C ．同系物

D ．同位素

(2)固态时，C 60属于________(填“原子”或“分子”)晶体，其熔点比金刚石________(填“高”或“低”)。

(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol 硅晶体中含有Si —Si 键的数目约是________N A 。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个Si —Si 键之间插入1个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________。

(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。

[解析] (1)C 60、金刚石、石墨为碳元素的三种单质，互为同素异形体。

(2)构成C 60晶体的粒子是C 60分子，所以它属于分子晶体，熔点比金刚石(为原子晶体)低。

(3)每个硅原子形成4个Si —Si 键，同时每个Si —Si 键为两个原子所共有，所以1 mol 硅晶体中含有2 mol Si —Si 键。在晶体硅的最小环上有6个Si —Si 键(6条边)，分别插入一个氧原子，则变成十二元环，有6个氧原子。

(4)石墨晶体中每个碳原子与另外3个碳原子成键，所以每个六边形占有的碳原子个数为6×13

＝2。 [答案] (1)B (2)分子 低 (3)2 6 (4)2

原子晶体和分子晶体的比较

1．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同、晶体类型也相同的是( )

A ．SO 2和SiO 2

B ．CO 2和H 2O

C ．BN 和HCl

D ．CCl 4和KCl

解析：选B 。A 中SO 2和SiO 2的化学键都是极性共价键，但晶体类型不同，SO 2晶体属于分子晶体，SiO 2晶体属于原子晶体；B 中CO 2和H 2O 的化学键都是极性共价键，且晶体都属于分子晶体；C 中BN 和HCl 的化学键都为极性共价键，但晶体类型不同，BN 晶体属于原子晶体，HCl 晶体属于分子晶体；D 中CCl 4的化学键为极性共价键，KCl 的化学键为离子键，CCl 4晶体属于分子晶体，KCl 晶体属于离子晶体。

2．下列有关晶体的叙述中，错误的是 ( )

A ．分子晶体熔化时化学键一般不被破坏

B ．白磷晶体中，结构粒子之间通过共价键结合

C ．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体

D ．构成分子晶体的结构粒子中可能存在共价键

解析：选B 。分子晶体是通过分子间作用力将分子结合在一起的，所以熔化时，分子内部的化学键未发生变化，破坏的只是分子间作用力，故A 正确；白磷晶体是分子晶体，在

P4内部存在共价键，而结构粒子P4之间是通过分子间作用力结合的，故B错误；石英晶体是原子晶体，故C正确；稀有气体在固态时也属于分子晶体，而稀有气体是单原子分子，在分子内部不存在共价键，在干冰晶体中，CO2分子内存在共价键，故D正确。

[基础巩固]

1．下列有关原子晶体的叙述错误的是()

A．原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则

B．原子晶体具有空间网状结构

C．原子晶体中不存在独立的分子

D．原子晶体熔化时不破坏共价键

解析：选D。原子晶体中原子之间通过共价键相连，而共价键具有方向性和饱和性，所以原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则；原子晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构，不存在独立的分子，熔化时需要破坏共价键。

2．下列物质中，属于原子晶体的化合物是()

A．水晶B．晶体硅

C．金刚石D．干冰

解析：选A。A项，水晶是原子晶体，属于化合物；B项，晶体硅是单质；C项，金刚石是单质；D项，干冰是分子晶体。

3．将SiCl4与过量的液氨反应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是()

A．SiCl4、Si3N4的晶体类型相同

B．Si3N4晶体是立体网状结构

C．原子晶体C3N4的熔点比Si3N4的低

D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂

解析：选B。SiCl4是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子间作用力，化学键不断裂。Si3N4是原子晶体，其晶体为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大，故C3N4的熔点比Si3N4的高。

4．晶体AB型共价化合物，若原子最外层电子数之和为8，常是具有半导体性质的原子晶体。已知金刚石不导电而导热，锆石(ZrO2)不导电、不导热，却硬似钻石。近期用制耐热器的碳化硅也制成假钻石，则识别它们的可靠方法是()

A．能在玻璃上刻画出痕迹的为金刚石

B．很硬不导电而导热的是金刚石和碳化硅

C．既可导电又可导热的是碳化硅

D．不导电的为锆石

答案：C

5．据报道：用激光可将置于铁室中的石墨靶上的碳原子“炸松”，再用一个射频电火花喷射出氮气，可使碳、氮原子结合成碳氮化合物的薄膜，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，则下列分析正确的是()

A．该碳氮化合物呈片层状结构

B．该碳氮化合物呈立体网状结构

C．该碳氮化合物中C—N键键长比金刚石的C—C键键长长

D．相邻主族非金属元素形成的化合物的硬度比单质小

解析：选B。由题意知，该碳氮化合物的硬度比金刚石还大，说明该碳氮化合物为原子晶体，因此是立体网状结构；与金刚石相比，C原子半径大于N原子半径，所以C—N键键长小于C—C键键长。

6．下列晶体熔化时，必须破坏非极性共价键的是()

A．冰B．晶体硅

C．溴D．二氧化硅

解析：选B。冰、溴为分子晶体，熔化时克服的是分子间作用力，A、C项错误；晶体硅、二氧化硅为原子晶体，二氧化硅熔化时，破坏的是Si—O极性键，晶体硅熔化时，破坏的是Si—Si非极性键，B项正确，D项错误。

7．(2019·银川一中高二检测)制造光导纤维的材料是一种纯度很高的硅氧化物，它是具有立体网状结构的晶体，如图是其简化了的平面示意图，下列关于这种物质的说法正确的是()

A．晶体中Si与O的原子个数比是1∶4

B．晶体中Si与O的原子个数比是1∶6

C．该物质是原子晶体

D．该物质是分子晶体

解析：选C。分析题图可知，每个十二元环中有6个硅原子和6个氧原子，但是每个氧原子形成2个Si—O键，每个硅原子形成4个Si—O键，Si与O的原子个数比是1∶2，A、B项错误。该晶体是具有立体网状结构的晶体，因此其是原子晶体而非分子晶体，C项正确，D项错误。

8．根据下列性质判断，属于原子晶体的是()

A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性好

B．无色晶体，熔点3 550 ℃，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

解析：选B。A项，延展性好不是原子晶体的性质，原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使原子晶体质硬而脆；B项，属于原子晶体的性质；C 项，应该属于离子化合物；D项，符合分子晶体的特征。

9．组成干冰和二氧化硅晶体的化合物均属于第ⅣA族元素的最高价氧化物，但它们的熔、沸点差别很大，原因是()

A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量

B．C===O键键能比Si—O键键能小

C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体

D．干冰易升华，二氧化硅不能

解析：选C。组成干冰和二氧化硅晶体的化合物虽然均属于第ⅣA族元素的最高价氧化物，但干冰是分子晶体，二氧化硅为原子晶体，干冰的熔、沸点取决于其分子间作用力的大小，而二氧化硅的熔、沸点则由硅氧共价键的强度决定。

10．C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。

(1)SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为________，微粒间存在的作用力是________，SiC和晶体Si的熔、沸点高低顺序是________________。

(2)C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2的化学式相似，但结构和性质有很大的不同。CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成π键。从原子半径大小的角度分析，C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

SiO2属于________晶体，CO2属于________晶体，所以熔点CO2________SiO2(填“<”“＝”或“>”)。

(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅、CO24种晶体的组成微粒种类分别是____________________，熔化时克服的微粒间的作用力分别是_______________________。

解析：(1)晶体硅中一个硅原子周围与四个硅原子相连，呈正四面体结构，所以杂化方

式是sp3，因为SiC的键长小于SiSi，所以熔、沸点高低顺序：SiC>Si。

(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键。SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体，所以熔点：SiO2>CO2。

(3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为原子晶体，组成微粒为原子，熔化时破坏共价键；CO2为分子晶体，由分子构成，以分子间作用力结合。

答案：(1)sp3共价键SiC>Si

(2)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键原子分子<

(3)原子、原子、原子、分子共价键、共价键、共价键、分子间作用力

11．硅是一种重要的非金属单质，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)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小约为__________。

(3)请在框图中补充完成SiO2晶体的结构示意图(部分原子已画出)，并进行必要的标注。

(4)下表列出有三种物质(晶体)的熔点。

①SiO2和SiCl4：____________________________________；

②SiCl4和SiF4：_______________________________________。

解析：(2)晶体硅以一个硅原子为中心，与另外4个硅原子形成正四面体结构，所以Si—Si 键之间的夹角大小约为109°28′。(3)图中给出的是硅晶体的结构，SiO2晶体相当于在硅晶体结构中的每个Si—Si键中插入一个氧原子，所以只要在每两个硅原子之间画一个半径比硅原子小的原子，再用实线连起来即可。(4)晶体类型不同，其熔点具有很大的差别，一般原子晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。

答案：(1)1s22s22p63s23p2(2)109°28′

(3)如图所示：

(4)①SiO2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SiCl4②SiCl4和SiF4均为分子晶体，微粒间作用力为范德华力，

结构相似时相对分子质量越大，范德华力越大，故SiCl4熔点高于SiF4

[能力提升]

12．下列晶体性质的比较正确的是()

A．熔点：金刚石＞晶体硅＞晶体锗＞硫

B．熔点：SiI4＜SiBr4＜SiCl4＜SiF4

C．沸点：H2S＞H2O＞HF＞NH3

D．硬度：金刚石＞白磷＞冰＞水晶

解析：选A。A项，金刚石、晶体硅和晶体锗都是原子晶体，硫是分子晶体，且原子半径：C＜Si＜Ge，熔点：金刚石＞晶体硅＞晶体锗＞硫；B项，SiI4、SiBr4、SiCl4和SiF4是组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量：SiI4＞SiBr4＞SiCl4＞SiF4，故熔点：SiI4＞SiBr4＞SiCl4＞SiF4；C项，H2O、HF和NH3都存在分子间氢键，H2O分子之间的氢键最强，NH3分子之间的氢键最弱，H2S分子之间只存在范德华力，故沸点：H2O＞HF＞NH3＞H2S；D 项，白磷和冰是分子晶体，硬度小，金刚石和水晶是原子晶体，硬度大。

13．(2019·兰州一中检测)根据下表中的有关数据分析，下列说法错误的是()

A.SiCl4

B．晶体硼是原子晶体

C．AlCl3是分子晶体，加热能升华

D．金刚石中的C—C键比晶体硅中的Si—Si键弱

解析：选D。SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能升华，故AlCl3加热能升华，A、C项正确；晶体硼熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B项正确；C原子的半径比Si原子的半径小，金刚石中的C—C键的键长比晶体硅中的Si—Si键的键长短，故金刚石中的C—C键的键能比晶体硅中的Si—Si 键的键能大，则金刚石中的C—C 键比晶体硅中的Si—Si键强，D项错误。

14.

氮化碳的硬度比金刚石大，其结构如图所示。下列有关氮化碳的说法不正确的是() A．氮化碳属于原子晶体

B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价

C．氮化碳的化学式为C3N4

D．每个碳原子与4个氮原子相连，每个氮原子与3个碳原子相连

解析：选B。A项，根据氮化碳的硬度比金刚石晶体大判断，氮化碳属于原子晶体；B 项，氮的非金属性大于碳的非金属性，氮化碳中碳显＋4价，氮显－3价；C项，晶体结构

模型中虚线部分(正方形)是晶体的最小结构单元，该正方形顶角的原子被4个正方形共用，

边上的原子被2个正方形共用，则其含有的碳原子数为4×14＋4×12

＝3，氮原子数为4，故氮化碳的化学式为C 3N 4；D 项，碳形成4个共价键，每个碳原子与4个氮原子相连；氮形成3个共价键，每个氮原子与3个碳原子相连。

15．四种短周期元素的性质或结构信息如下表所示，请回答下列问题。

(2)写出C 单质与强碱反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(3)A 、B 两元素的氢化物分子中键能较小的是______；分子较稳定的是________。(填分子式)

(4)E 、D 同主族，均为短周期元素。它们的最高价氧化物晶体中熔点较高的是__________(填分子式)，原因是

________________________________________________________________________。 解析：单质在常温下为固体，难溶于水，易溶于CS 2，能形成两种二元含氧酸的元素是硫。原子的M 层有1个未成对的p 电子，核外p 电子总数大于7，电子排布式应是1s 22s 22p 63s 23p 5，则B 是氯元素。单质能溶于强酸和强碱的是铝。原子核外电子层上s 电子总数比p 电子总数少2，再结合D 的其他信息，可知其电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 2，为硅。E 、D 同主族且均为短周期元素，E 为碳。

答案：(1)3s 23p 4 14 (2)2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －

2＋3H 2↑ (3)H 2S HCl (4)SiO 2 CO 2形成的晶体属于分子晶体，SiO 2属于原子晶体

16．图A 所示的转化关系中(反应条件略)，a 、b 、c 和d 分别为四种短周期元素的常见单质，其余均为它们的化合物，i 的溶液为常见的酸。a 的一种同素异形体的晶胞如图B 所示。

回答下列问题：

(1)图B 对应的物质名称是________，其晶胞中的原子数为________，晶体的类型为

________。

(2)d中元素的原子核外电子排布式为________。

(3)图A中由两种元素组成的物质中，沸点最高的是________，原因是____________，该物质的分子构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。

(4)图A中的双原子分子中，极性最大的分子是________。

(5)k的分子式为________，中心原子的杂化轨道类型为________，属于________(填“极性”或“非极性”)分子。

解析：由图B晶胞可知a单质中一个a原子与另外4个a原子相连，形成正四面体结构，一个晶胞中含有8个a原子，所以a为碳原子，晶胞为原子晶体金刚石的晶胞；a与H2O反应生成b单质为H2，f为CO，H2与c单质反应生成H2O，c为O2、g为CO2；H2与单质d 反应的生成物溶于水形成常见的酸，可知d为Cl2、i为HCl，k中含有C、O、Cl三种元素，分子式为COCl2。(3)判断物质的熔、沸点高低，一般先考虑晶体类型，再分析是否形成氢键；H2O中的氧原子形成2个σ键，孤电子对数为2，sp3杂化有2对孤电子对，为V形分子。(4)双原子分子中H、Cl的电负性差值最大，电子对的偏移最多。(5)COCl2中碳原子形成3个σ键，无孤电子对，sp2杂化，其构型为平面三角形，三个化学键不完全相同，且分子不对称，为极性分子。

答案：(1)金刚石8原子晶体

(2)1s22s22p63s23p5

(3)H2O分子间形成氢键V形sp3

(4)HCl(5)COCl2sp2极性