第1課時(shí)原子晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)定位知道原子晶體的概念，熟知常見(jiàn)的原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，能從原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分析理解其物理特性。一、常見(jiàn)的原子晶體的結(jié)構(gòu)1金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)在晶體中每個(gè)碳原子以4個(gè)共價(jià)單鍵對(duì)稱地與相鄰的4個(gè)碳原子相結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)晶體中相鄰碳碳鍵的夾角為109.5，碳原子采取了sp3雜化。(3)最小環(huán)上有6個(gè)碳原子。(4)晶體中C原子個(gè)數(shù)與CC鍵數(shù)之比為12。(5)晶體中CC鍵鍵長(zhǎng)很短，鍵能很大，故金剛石的硬度很大，熔點(diǎn)很高。(6)1 mol C原子組成的金剛石中含有2 mol CC鍵。2二氧化硅是由硅原子和氧原子組成的空間立體網(wǎng)狀的原子晶體。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：觀察分析二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖，回答下列問(wèn)題：(1)在二氧化硅晶體中，每個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合4個(gè)O原子，同時(shí)每個(gè)O原子與2個(gè)Si原子結(jié)合。(2)在二氧化硅晶體中，位于四面體中心的原子是硅原子，位于四面體四個(gè)頂點(diǎn)上的原子是氧原子。(3)在二氧化硅晶體中，硅原子采取sp3雜化，SiOSi鍵與SiOSi鍵的夾角是109.5。(4)二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)是12，包括6個(gè)O原子和6個(gè)Si原子。(5)1 mol二氧化硅晶體中含有4 mol SiO鍵。(1)原子晶體：相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。構(gòu)成原子晶體的基本微粒是原子。形成原子晶體的作用力是共價(jià)鍵。在原子晶體中只存在共價(jià)鍵(極性鍵或非極性鍵)，沒(méi)有分子間作用力和其他相互作用。(2)原子晶體的結(jié)構(gòu)特征由于共價(jià)鍵的方向性和飽和性，每個(gè)中心原子周?chē)帕械脑訑?shù)目是有限的，故原子不遵循緊密堆積原則。原子晶體呈空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子晶體中不存在單個(gè)分子，原子晶體的化學(xué)式僅僅表示晶體中的原子個(gè)數(shù)關(guān)系。(3)常見(jiàn)的原子晶體：常見(jiàn)的非金屬單質(zhì)，如金剛石(C)、硼(B)、晶體硅(Si)等。某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。例1下列物質(zhì)的晶體直接由原子構(gòu)成的一組是()CO2SiO2晶體Si白磷氨基乙酸固態(tài)HeA BC D答案C例2下列有關(guān)原子晶體的敘述不正確的是()A金剛石和二氧化硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元都是正四面體B含1 mol C的金剛石中CC鍵數(shù)目是2NA,1 mol SiO2晶體中SiO鍵數(shù)目是4NAC水晶和干冰在熔化時(shí)，晶體中的共價(jià)鍵都會(huì)斷裂DSiO2晶體是原子晶體，所以晶體中不存在分子，SiO2不是它的分子式答案C解析金剛石是1個(gè)中心碳原子連接4個(gè)碳原子，二氧化硅是1個(gè)中心硅原子連接4個(gè)氧原子，均為正四面體，A項(xiàng)正確；金剛石中，1個(gè)C原子與另外4個(gè)C原子形成4個(gè)CC鍵，這個(gè)C原子對(duì)每個(gè)單鍵的貢獻(xiàn)只有，所以1 mol C原子形成的CC鍵為4 mol2 mol，而二氧化硅晶體中1個(gè)Si原子分別與4個(gè)O原子形成4個(gè)SiO鍵，則1 mol SiO2晶體中SiO鍵為4 mol，B項(xiàng)正確；干冰熔化時(shí)只破壞分子間作用力，共價(jià)鍵不會(huì)斷裂，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體的構(gòu)成微粒是原子不是分子，D項(xiàng)正確。規(guī)律總結(jié)(1)晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，即將金剛石中的碳原子換成硅原子。不同的是，硅晶體中的SiSi鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石中的CC鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)。(2)SiO2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于晶體硅結(jié)構(gòu)中每個(gè)SiSi鍵中間插入一個(gè)O原子。(3)碳化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，其空間結(jié)構(gòu)中碳原子和硅原子交替排列。碳原子和硅原子個(gè)數(shù)之比為11。二、原子晶體的性質(zhì)與共價(jià)鍵的關(guān)系晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體。其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)比較如下表所示：晶體鍵能/kJmol1鍵長(zhǎng)/pm熔點(diǎn)/摩氏硬度金剛石(CC)3471543 35010金剛砂(CSi)3011862 6009晶體硅(SiSi)2262341 4157請(qǐng)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，分析其熔點(diǎn)、硬度的大小與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。答案鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高，硬度越大；反之，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，熔點(diǎn)越低，硬度越小。(1)由于原子晶體中原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，故原子晶體：熔、沸點(diǎn)很高；硬度大；一般不導(dǎo)電；難溶于溶劑。(2)原子晶體具有不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的原子晶體來(lái)說(shuō)，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的穩(wěn)定性越高，熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。提醒原子晶體的熔、沸點(diǎn)不一定高于金屬晶體和離子晶體。如MgO(2 800 )SiO2(1 713 )、鎢(3 410 )SiO2(1 713 )。例3根據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)，判斷其屬于原子晶體的是()A熔點(diǎn)2 700 ，導(dǎo)電性強(qiáng)，延展性強(qiáng)B無(wú)色晶體，熔點(diǎn)3 550 ，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C無(wú)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)電答案B解析原子晶體一般不導(dǎo)電，沒(méi)有延展性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體難溶于水，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子晶體一般熔點(diǎn)很高，硬度很大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。例4下表是某些原子晶體的熔點(diǎn)和硬度。原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/3 9003 0002 7001 7101 4101 211硬度109.59.57.06.56.0分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是()A構(gòu)成原子晶體的原子種類(lèi)越多，晶體的熔點(diǎn)越高B構(gòu)成原子晶體的原子間的共價(jià)鍵鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高C構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D構(gòu)成原子晶體的原子的相對(duì)分子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大答案B1下列物質(zhì)中，屬于原子晶體的化合物是()A無(wú)色水晶 B晶體硅C金剛石 D干冰答案A解析A項(xiàng)，無(wú)色水晶是原子晶體，屬于化合物；B項(xiàng)，晶體硅是單質(zhì)；C項(xiàng)，金剛石是單質(zhì)；D項(xiàng)，干冰是分子晶體。2下列有關(guān)原子晶體的敘述中正確的是()A原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵B原子晶體的熔點(diǎn)一定比金屬晶體的高C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D石英晶體是直接由硅原子和氧原子通過(guò)共價(jià)鍵所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體答案D解析原子晶體單質(zhì)中含有非極性共價(jià)鍵，原子晶體化合物中存在極性共價(jià)鍵；在SiO2晶體中，1個(gè)硅原子與周?chē)?個(gè)氧原子形成4個(gè)SiO鍵；金屬晶體的熔點(diǎn)差別很大，有些金屬晶體(如W)熔點(diǎn)可能高于某些原子晶體的熔點(diǎn)。3二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖所示，下列關(guān)于二氧化硅晶體的說(shuō)法中正確的是 ()A1 mol SiO2晶體中SiO鍵為2 molB二氧化硅晶體的分子式是SiO2C晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8答案C解析A選項(xiàng)錯(cuò)誤，SiO2晶體中，1個(gè)硅原子與周?chē)?個(gè)氧原子形成SiO鍵，所以1 mol SiO2晶體中SiO鍵為4 mol；B選項(xiàng)錯(cuò)誤，晶體中1個(gè)硅原子與周?chē)?個(gè)氧原子形成共價(jià)鍵，1個(gè)氧原子與周?chē)?個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，SiO2表示晶體中Si、O原子個(gè)數(shù)比為12，并不是分子式；C選項(xiàng)正確，1個(gè)硅原子分別與4個(gè)氧原子形成4對(duì)共用電子對(duì)，1個(gè)氧原子分別與2個(gè)硅原子形成2對(duì)共用電子對(duì)，所以Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)；D選項(xiàng)錯(cuò)誤，晶體中最小環(huán)上硅與氧交替連接，SiO2晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12，其中6個(gè)為硅原子，6個(gè)為氧原子。4科學(xué)家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時(shí)再用射頻電火花噴射氮?dú)?，此時(shí)碳、氮原子結(jié)合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬。其原因可能是 ()A碳、氮原子構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)的晶體B碳氮鍵鍵長(zhǎng)比金剛石中的碳碳鍵鍵長(zhǎng)更短C氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多D碳、氮單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)均不活潑答案B解析由“這種化合物可能比金剛石更堅(jiān)硬”可知，該晶體應(yīng)該是一種原子晶體，原子晶體的結(jié)構(gòu)是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而不是平面結(jié)構(gòu)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；氮原子的半徑比碳原子的半徑小，二者所形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)要比碳碳鍵的鍵長(zhǎng)短，所以該晶體的硬度應(yīng)該比金剛石更高，B選項(xiàng)正確；原子的電子數(shù)和單質(zhì)的活潑性一般不會(huì)影響所形成的晶體的硬度等，所以C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。5回答下列問(wèn)題：(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，是新型的非金屬高溫陶瓷材料，它們的硬度大、熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。氮化硅的硬度_(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是_。已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式_。(2)第A、A族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。在GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與_個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為_(kāi)，GaN屬于_晶體。三種新型半導(dǎo)體材料的熔點(diǎn)由高到低的順序?yàn)開(kāi)。答案(1)小于氮化硅和氮化碳均為原子晶體，氮化硅中NSi鍵的鍵長(zhǎng)比氮化碳中CN鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)，鍵能小Si3N4(2)4正四面體原子GaNGaPGaAs解析(1)氮化硅和氮化碳均為原子晶體。氮化硅中NSi鍵的鍵長(zhǎng)比氮化碳中CN鍵的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)，鍵能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。由題意知，氮化硅晶體中每個(gè)Si原子連接4個(gè)N原子，每個(gè)N原子連接3個(gè)Si原子，Si和N原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為Si3N4。(2)GaN與單晶硅結(jié)構(gòu)相似，所以每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子形成共價(jià)鍵，每個(gè)N原子與4個(gè)Ga原子形成共價(jià)鍵。與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，GaN與晶體硅都是原子晶體。原子半徑越小，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)越高。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組1原子晶體的結(jié)構(gòu)1下列有關(guān)原子晶體的敘述錯(cuò)誤的是()A原子晶體中，原子不遵循緊密堆積原則B原子晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C原子晶體中不存在獨(dú)立的分子D原子晶體熔化時(shí)不破壞共價(jià)鍵答案D解析A項(xiàng)，原子晶體中原子之間通過(guò)共價(jià)鍵相連，而共價(jià)鍵具有方向性和飽和性，所以原子晶體中，原子不遵循緊密堆積原則；B項(xiàng)，原子晶體是相鄰原子之間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；C項(xiàng)，原子晶體是由原子以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的，不存在獨(dú)立的分子；D項(xiàng)，原子晶體是原子通過(guò)共價(jià)鍵連接的，熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵。2在單質(zhì)的晶體中一定不存在的微粒是()A原子 B分子C陰離子 D陽(yáng)離子答案C解析A項(xiàng)，例如金剛石由碳原子組成；B項(xiàng)，例如I2由碘分子組成；D項(xiàng)，例如金屬Cu由Cu2和自由電子組成；C項(xiàng)中陰離子只能存在于離子化合物中。3下列關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()A存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O原子處于中心，Si原子處于4個(gè)頂角B最小的環(huán)上，有3個(gè)Si原子和3個(gè)O原子C最小的環(huán)上，Si原子和O原子個(gè)數(shù)之比為12D最小的環(huán)上，有6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子答案D解析二氧化硅是原子晶體，為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在四面體結(jié)構(gòu)，硅原子處于中心，氧原子處于4個(gè)頂角，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似(金剛石中最小碳環(huán)為6個(gè)碳原子)，而SiO2晶體只是在兩個(gè)Si原子間插入1個(gè)O原子，即最小環(huán)含6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子。4下列說(shuō)法正確的是()A在含4 mol SiO鍵的二氧化硅晶體中，氧原子的數(shù)目為4NAB金剛石晶體中，碳原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為12C30 g二氧化硅晶體中含有0.5NA個(gè)二氧化硅分子D晶體硅、晶體氖均是由相應(yīng)原子直接構(gòu)成的原子晶體答案B解析在二氧化硅晶體中，每個(gè)硅原子形成4個(gè)SiO鍵，故含有4 mol SiO鍵的二氧化硅晶體的物質(zhì)的量為1 mol，即含有2NA個(gè)氧原子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石中每個(gè)碳原子均與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每?jī)蓚€(gè)碳原子形成一個(gè)CC鍵，故1 mol碳原子構(gòu)成的金剛石中共有2 mol CC鍵，因此碳原子數(shù)與CC鍵數(shù)之比為12，B項(xiàng)正確；二氧化硅晶體中不存在分子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氖晶體是由單原子分子靠分子間作用力結(jié)合在一起形成的，屬于分子晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。題組2原子晶體的性質(zhì)及判斷5氮化鋁(AlN)常用做砂輪及高溫爐襯材料，熔化狀態(tài)下不導(dǎo)電，可知它屬于()A離子晶體 B原子晶體C分子晶體 D無(wú)法判斷答案B解析熔化狀態(tài)下不導(dǎo)電的化合物必定是共價(jià)化合物，排除是離子化合物的可能，又因?yàn)榫哂心透邷氐男阅?，所以必定是原子晶體。6下列事實(shí)能說(shuō)明剛玉(Al2O3)是一種原子晶體的是()Al2O3是兩性氧化物硬度很大它的熔點(diǎn)為2 045 幾乎不溶于水自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A BC D答案B解析指的是Al2O3的分類(lèi)，指的是剛玉的種類(lèi)，這兩項(xiàng)都無(wú)法說(shuō)明Al2O3是一種原子晶體。7AB型共價(jià)化合物晶體，若其原子最外層電子數(shù)之和為8，常是具有半導(dǎo)體性質(zhì)的原子晶體。已知金剛石不導(dǎo)電而導(dǎo)熱；鋯石(ZrO2)不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱，卻硬似鉆石；近期用制耐熱器的碳化硅制成了假鉆石，則識(shí)別它們的可行方法是()A能在玻璃上刻劃出痕跡的為金剛石B很硬不導(dǎo)電而導(dǎo)熱的是金剛石和碳化硅C既可導(dǎo)電又可導(dǎo)熱的是碳化硅D不導(dǎo)電的為鋯石答案B解析金剛石、SiC、鋯石均為原子晶體，但物理性質(zhì)有差異。8下列物質(zhì)的熔點(diǎn)順序判斷不正確的是()ALi>Na>K>RbB原子晶體>離子晶體>金屬晶體C金剛石>碳化硅>晶體硅DNaCl>KCl>CsCl答案B解析晶體熔、沸點(diǎn)高低取決于結(jié)構(gòu)微粒間作用力的大小，即金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵、分子間作用力的大小。金屬晶體的熔點(diǎn)差別很大，可能比離子晶體的熔、沸點(diǎn)高，離子晶體的熔、沸點(diǎn)與離子半徑和離子所帶電荷數(shù)有關(guān)，電荷數(shù)相同時(shí)，離子半徑越小，晶體的熔、沸點(diǎn)越高，原子晶體中原子的半徑越小，熔點(diǎn)越高。題組3原子晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的綜合考查9.磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料。右圖為其晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，其中的每個(gè)原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A磷化硼晶體的化學(xué)式為BP，屬于離子晶體B磷化硼晶體的熔點(diǎn)高，且熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電C磷化硼晶體中每個(gè)原子均形成4個(gè)共價(jià)鍵D磷化硼晶體結(jié)構(gòu)微粒的空間堆積方式與氯化鈉相同答案C解析根據(jù)題意，磷化硼為超硬耐磨材料，說(shuō)明其晶體類(lèi)型為原子晶體，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，A項(xiàng)和B項(xiàng)錯(cuò)誤；磷化硼原子間均為共價(jià)鍵，由圖可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)原子均形成4個(gè)共價(jià)鍵，C正確；由磷化硼的晶體結(jié)構(gòu)可以看出，它的配位數(shù)為4，而NaCl晶體的配位數(shù)為6，二者結(jié)構(gòu)微粒的堆積方式明顯不同，故D錯(cuò)誤。10在40 GPa高壓下，用激光器加熱到1 800 K時(shí)，科學(xué)家成功地制得了原子晶體CO2，下列有關(guān)這種CO2晶體推斷正確的是()A原子晶體CO2易升華，可用做制冷劑B原子晶體CO2的硬度和耐磨性都不如水晶C原子晶體CO2有很高的熔、沸點(diǎn)，很大的硬度，可用做耐磨材料D每摩爾原子晶體CO2含2 mol CO鍵，每摩爾C原子與4 mol O原子形成共價(jià)鍵答案C解析原子晶體CO2中C和O原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，共價(jià)鍵作用強(qiáng)，所以其具有很高的熔、沸點(diǎn)，很大的硬度，A不正確，C正確；CO2與SiO2組成相似，將SiO2晶體中的Si原子換成C原子就是原子晶體CO2的結(jié)構(gòu)，由于CO鍵的鍵長(zhǎng)小于SiO鍵的鍵長(zhǎng)，CO鍵的鍵能大于SiO鍵的鍵能，所以原子晶體CO2的硬度和耐磨性都強(qiáng)于水晶，B不正確；在原子晶體CO2中，每個(gè)C原子都處于4個(gè)氧原子構(gòu)成的四面體的中心，所以每摩爾原子晶體CO2中含有4 mol CO鍵，每摩爾C原子與4 mol O原子形成共價(jià)鍵，D不正確。11已知氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于該晶體的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A氮化碳屬于原子晶體，比金剛石中的硬度更大B該晶體中每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連，每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連，氮化碳的化學(xué)式為C3N4C該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)答案D解析氮化碳為高硬度材料且是由非金屬元素組成，因此該晶體應(yīng)為原子晶體。又因?yàn)镃C鍵鍵長(zhǎng)大于CN鍵鍵長(zhǎng)，故CN鍵的鍵能大于CC鍵，硬度更大的是氮化碳，A項(xiàng)正確；每個(gè)C原子與4個(gè)N原子形成共價(jià)單鍵，每個(gè)N原子與3個(gè)C原子形成共價(jià)單鍵，C原子和N原子的最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以氮化碳的化學(xué)式為C3N4，B、C項(xiàng)正確；氮化碳晶體原子間以NC極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12氮化硼(BN)晶體有多種相結(jié)構(gòu)。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤(rùn)滑劑；立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于這兩種晶體的說(shuō)法正確的是()A六方相氮化硼與石墨一樣可以導(dǎo)電B立方相氮化硼含有鍵和鍵，所以硬度大C兩種晶體均為分子晶體D六方相氮化硼晶體層內(nèi)一個(gè)硼原子與相鄰氮原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為平面三角形答案D解析A項(xiàng)，六方相氮化硼晶體中沒(méi)有可以自由移動(dòng)的電子或離子，所以不導(dǎo)電，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，立方相氮化硼中只含有鍵，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，立方相氮化硼是原子晶體，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由六方相氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硼原子與相鄰3個(gè)氮原子構(gòu)成平面三角形，正確。綜合強(qiáng)化13單質(zhì)硼有無(wú)定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)：金剛石晶體硅晶體硼熔點(diǎn)/K3 8231 6832 573沸點(diǎn)/K5 1002 6282 823硬度107.09.5(1)晶體硼的晶體類(lèi)型屬于_晶體，理由是_。(2)已知晶體硼的基本結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖)，其中有20個(gè)等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點(diǎn)，每個(gè)頂點(diǎn)上各有1個(gè)B原子。通過(guò)觀察圖形及推算，此晶體結(jié)構(gòu)單元由_個(gè)B原子組成，鍵角為_(kāi)。答案(1)原子晶體硼的熔、沸點(diǎn)和硬度都介于晶體硅和金剛石之間，而金剛石和晶體硅均為原子晶體，B與C相鄰且與Si處于對(duì)角線位置，也應(yīng)為原子晶體(2)1260解析(2)每個(gè)三角形的頂點(diǎn)被5個(gè)三角形所共有，所以，此頂點(diǎn)完全屬于一個(gè)三角形的只占到，每個(gè)三角形中有3個(gè)這樣的點(diǎn)，且晶體B中有20個(gè)這樣的三角形，因此，晶體B中這樣的頂點(diǎn)(B原子)有2012個(gè)。又因晶體B中的三角形面為正三角形，所以鍵角為60。14(1)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為_(kāi)，微粒之間存在的作用力是_。(2)晶胞有兩個(gè)基本要素：原子坐標(biāo)參數(shù)，表示晶胞內(nèi)部各原子的相對(duì)位置。如圖為Ge單晶的晶胞，其中原子坐標(biāo)參數(shù)A為(0,0,0)；B為(，0，)，C為(，0)。則D原子的坐標(biāo)參數(shù)為_(kāi)。晶胞參數(shù)，描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a565.76 pm，其密度為_(kāi) gcm3(列出計(jì)算式即可)。已知：Ge的相對(duì)原子質(zhì)量為73。答案(1)sp3共價(jià)鍵(或非極性共價(jià)鍵)(2)(，)107解析(1)類(lèi)比金剛石，晶體鍺是原子晶體，每個(gè)鍺原子與其周?chē)?個(gè)鍺原子形成4個(gè)單鍵，故鍺原子采用sp3雜化，鍺原子間以共價(jià)鍵(或非極性共價(jià)鍵)結(jié)合。(2)對(duì)照晶胞圖示及A、B、C點(diǎn)坐標(biāo)，選A點(diǎn)為參照點(diǎn)，可知D在體對(duì)角線的處，運(yùn)用比例關(guān)系可得D的坐標(biāo)參數(shù)為(，)；因?yàn)槠渚О?lèi)似金剛石晶胞，故其晶胞內(nèi)含8個(gè)Ge原子，107 gcm3。15(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖甲所示，則金剛砂晶體類(lèi)型為_(kāi)；在SiC中，每個(gè)C原子周?chē)罱腃原子數(shù)目為_(kāi)；若晶胞的邊長(zhǎng)為a pm，則金剛砂的密度表達(dá)式為_(kāi)。(2)硅的某種單質(zhì)的晶胞如圖乙所示。GaN晶體與該硅晶體相似。則GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與_個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)。若該硅晶體的密度為 gcm3，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則晶體中最近的兩個(gè)硅原子之間的距離為_(kāi) cm(用代數(shù)式表示即可)。答案(1)原子晶體12(2)4正四面體解析(1)金剛砂(SiC)的硬度為9.5，硬度大，屬于原子晶體；每個(gè)碳原子連接4個(gè)硅原子，每個(gè)硅原子又連接其他3個(gè)碳原子，所以每個(gè)碳原子周?chē)罱奶荚訑?shù)目為3412；該晶胞中C原子個(gè)數(shù)為864，Si原子個(gè)數(shù)為4，晶胞邊長(zhǎng)為a1010 cm，體積V(a1010 cm)3，。(2)根據(jù)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)可知，在GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。在晶體Si的晶胞中含有Si原子的數(shù)目是8648，則根據(jù)晶胞的密度可知V cm3 cm3，晶胞的邊長(zhǎng)a cm，在晶胞中兩個(gè)最近的Si原子之間的距離為晶胞體對(duì)角線長(zhǎng)的，即 cm。