Question

【題目】非金屬元素雖然種類(lèi)不多，但是在自然界中的豐度卻很大，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)BN(氮化硼，晶胞結(jié)構(gòu)如圖)和CO2中的化學(xué)鍵均為共價(jià)鍵，BN的熔點(diǎn)高且硬度大，CO2的晶體干冰卻松軟且極易升華。由此可以判斷：BN可能是______晶體，CO2可能是______晶體，BN 晶體中B原子的雜化軌道類(lèi)型為______，干冰中C原子的雜化軌道類(lèi)型為______

(2)分子極性：OF2______H2O，鍵角：OF2______H2O(填“＞””或者“＜”)

(3)金剛石和石墨都是碳元素的單質(zhì)，但石墨晶體熔點(diǎn)比金剛石______，原因是______

(4)單晶硅的結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)相似，若將金剛石晶體中一半的C原子換成Si原子且同種原子不成鍵，則得如圖所示的金剛砂(SiC)結(jié)構(gòu)。在SiC結(jié)構(gòu)中，每個(gè)C原子周?chē)�距離相等且最近的C原子數(shù)目為______，假設(shè)C-Si鍵長(zhǎng)為acm，則晶胞密度為______g/cm3。

Answer 1

【答案】原子 分子 sp3 sp ＜ ＜ 高 石墨層內(nèi)碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石要短，鍵能比金剛石大 12

【解析】

本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及晶體類(lèi)型與性質(zhì)、雜化方式、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、晶胞計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，分子極性大小及鍵角的大小判斷為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，（4）中關(guān)鍵是明確鍵長(zhǎng)與晶胞棱長(zhǎng)關(guān)系，需要學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)計(jì)算能力。

（1）BN由共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高、硬度大，屬于原子晶體；而干冰松軟且極易升華，屬于分子晶體；BN 晶體中B原子形成4個(gè)B-N鍵，雜化軌道數(shù)目為4，B原子采取sp3雜化，干冰中C原子形成2個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)目為2，C原子采取sp雜化，故答案為：原子；分子；sp3；sp；

（2）二者結(jié)構(gòu)相似，均為V形，F與O的電負(fù)性相對(duì)比較接近，H與O的電負(fù)性相差較大，水分子中共用電子對(duì)較大地偏向O，所以O-F鍵的極性較弱，所以整個(gè)分子的極性也較弱，水分子中成鍵電子對(duì)之間排斥更大，故水分子中鍵角也更大，故答案為：＜；＜；

（3）石墨層內(nèi)碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石要短，鍵能比金剛石大，故石墨晶體熔點(diǎn)比金剛石的高。故答案為：高；石墨層內(nèi)碳碳鍵的鍵長(zhǎng)比金剛石要短，鍵能比金剛石大；

（4）晶胞中每個(gè)碳原子與4個(gè)Si原子形成正四面體，每個(gè)Si原子與周?chē)��?/span>4個(gè)C原子形成正四面體，晶胞中Si、C的相對(duì)位置相同，可以將白色球看作C、黑色球看作Si，互換后以頂點(diǎn)原子研究，與之最近的原子處于面心，每個(gè)頂點(diǎn)為8個(gè)晶胞共用，每個(gè)面心為2個(gè)晶胞共用，故每個(gè)C原子周?chē)�距離相等且最近的C原子數(shù)目為；頂點(diǎn)Si原子與四面體中心C原子連線處于晶胞體對(duì)角線上，且距離等于體對(duì)角線長(zhǎng)度的 ，而體對(duì)角線長(zhǎng)度等于晶胞棱長(zhǎng)的倍，假設(shè)C-Si鍵長(zhǎng)為acm，則晶胞棱長(zhǎng)= cm，晶胞中Si原子數(shù)目=、C原子數(shù)目=4，晶胞質(zhì)量=g，晶胞密度=（g）÷（ cm）3=g/cm3，故答案為：12； 。