专题02 共价晶体的结构特征与特性解释（重难点讲义）化学沪科版选择性必修2

专题13共价晶体的结构特征与特性解释 1．知道共价晶体的结构特点，能辨识常见的共价晶体。 2．能从微观角度分析共价晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 3．认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体的晶体结构模型说明共价晶体中粒子间的相互作用，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 一、共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)共价晶体的构成微粒是________，微粒间作用力是________键。 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键___________结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 二氧化硅(SiO2)等 3．常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 二、几种常见共价晶体 1．金刚石 金刚石晶体结构、键角和晶胞示意图 晶体结构模型 键角为109°28′ 金刚石的晶胞 原子半径与边长的关系：a=8r (1)①成键特征：每个碳原子都采取_____杂化，每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为________，每个碳原子的配位数为_____。金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为________。因此12g(1mol)金刚石中含有________ (2NA个)C—C键。 (2)结构特征：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成________体，向空间无限延伸得到立体共价晶体结构的晶体。最小碳环由_____个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有_____个碳原子在同一平面内。每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有_____个碳原子。 (3)晶胞：8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8×＋6×＋4＝_____个碳原子。 (4)密度＝________________ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 2．晶体Si：由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。 硅的晶体结构模型 硅晶体的晶胞 (1)每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个硅原子相结合，形成______________结构，键角均为________________。 (2)每个硅晶胞中含有8个硅原子，最小的碳环为6元环，硅原子为_____杂化。 (3)每个硅原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个硅原子。 (4)硅原子数与Si—Si键数之比为________，1mol Si中含有________共价键。 3．二氧化硅晶体:SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成_____个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。 SiO2的晶体结构模型 SiO2的晶胞 (1)SiO2晶体中最小的环为_____元环，最小的环有_____个硅原子和_____个氧原子。 (2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子为两个正四面体共有，正四面体内O－Si－O夹角为109°28′，而正四面体之间Si－O－Si夹角为104°30′。 (3)每个硅原子都采取_____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，构成空间共价晶体结构，硅、氧原子个数比为________，每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子。 (4)每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被_____个十二元环共用。 (5)Si与Si—O共价键之比为1：4，1molSi O2晶体中有________共价键。 (6)密度＝________________ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 4．SiC晶体(BN)晶体：SiC晶胞和BN晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC晶胞含有4个Si原子和4个C原子；每个BN晶胞含有4个B原子和4个N原子 SiC晶胞 (1)碳、硅原子都采取_____杂化，C—Si键角为________________ (2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间共价晶体结构 (3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子 (4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子 (5)若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d (6)密度：ρ(SiC)＝________________ 三、共价晶体的物理性质 1．主要物理性质 (1)熔点很高：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的________。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点________。 (2)硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如________是天然存在的最硬的物质。 (3)一般不导电，但晶体硅、锗是________，且难溶于一般的溶剂。 2．熔、沸点高低的比较 (1)规律：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越_____。 (2)原因：原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越_____，键就越________，破坏化学键需要的能量就越多，键能越大，故晶体的熔点就越_____。 (3)实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C<Si，则键长C-C<C-Si<Si-Si，故键能C-C_____C-Si_____Si-Si，故熔点金刚石_____碳化硅_____晶体硅。 四、共价晶体的判断方法 1．依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是________，微粒间的作用力是________键。 2．依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3．依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 4．依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度______________。 5．依据物质的分类判断：常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 6．根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 题型01常见共价晶体的结构辨析 【典例】下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是_______。 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 提分速记 【变式】氮化碳晶体类型与金刚石类似，氮化碳晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是_______。 A．氮化碳晶体属于共价晶体 B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价 C．氮化碳硬度比金刚石的硬度共价晶体 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 题型02共价晶体的性质 【典例】下表是某些共价晶体的熔点 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 晶体硅 晶体锗 熔点/℃ 共价晶体于3500 3000 2830 1710 1412 1211 分析表中的数据，下列叙述正确的是_______。 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．硬度：晶体硅＜SiC＜金刚石 C．键能：C－C＜Si－Si＜Si－O D．石英的分子式：SiO2 提分速记 共价晶体具有不同的结构，对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越共价晶体，熔点越高，硬度越共价晶体。以金刚石、硅、锗为例，同主族从碳元素到锗元素，原子核外电子层数增多，原子半径依次增共价晶体，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次变长，键能依次减小，故金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。 【变式】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是_______。 A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B．无色晶体，熔点3 500 ℃，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 【巩固训练】 1．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是_______。 A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶 C．冰和干冰 D．碘和金刚砂 2．下列有关共价晶体的叙述错误的是_______。 A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体的熔点与键能和范德华力强弱有关 C．共价晶体具有空间共价晶体结构 D．共价晶体中不存在独立分子 3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是_______。 A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体 B．含1molC的金刚石中C-C键数目是2NA，1 mol SiO2晶体中Si-O键数目是4 NA C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 4．根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是_______。 A．氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳的化学式为C3N4 C．该晶体中的熔点比金刚石的熔点低 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 5．下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是_______。 A．SiO2的晶体结构中，每个原子与2个O原子直接相连 B．通常状况下，60g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) C．金刚石的共价晶体结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子 D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值) 6．现在已能在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2共价晶体的说法中正确的是_______。 A．CO2的共价晶体中存在范德华力，每1 mol CO2共价晶体中含有2NAπ键 B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C．熔点：金刚石>共价晶体CO2 D．在CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与两个C原子相结合 7．根据下表中的有关数据分析，下列说法错误的是_______。 AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 194 -70 2180 ＞3500 1410 沸点/℃ 181 57 3650 4827 2355 A．SiCl4、AlCl3是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．晶体硅是共价晶体 D．金刚石中的C-C键比晶体硅中的Si-Si键弱 8．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是_______。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键键能越共价晶体，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子的半径越共价晶体，晶体的硬度越共价晶体 ④构成共价晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越共价晶体 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 9．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/K 3550 1415 2573 沸点/K 4827 2628 2823 摩氏硬度 10 7.0 9.5 晶体硼的晶体类型属于________，理由是______________________________________。 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，但结构和性质有很共价晶体的不同。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。从原子半径共价晶体小的角度分析，为何C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键： ;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、二氧化硅三种晶体的构成微粒分别是 ，熔化时克服的微粒间的作用力分别是 。 【强化训练】 1．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晶体是立体共价晶体结构 C．共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 2．下列有关共价晶体的叙述不正确的是_______。 A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体 B．含1molC的金刚石中C-C键数目是2NA，1molSiO2晶体中Si-O键数目是4NA C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 3．如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为_______。 A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 4．1893年，法国化学家亨利莫桑首次发现了莫桑石，莫桑石晶体结构与金刚石相似，每个C原子周围都有4个Si原子，每个Si原子周围都有4个C原子。下列关于莫桑石晶体的说法错误的是_______。 A．莫桑石晶体中C和Si杂化方式相同 B．莫桑石晶体的类型为分子晶体 C．莫桑石晶体的熔点比晶体硅高 D．莫桑石晶体内部粒子呈现周期性有序排列 5．晶体硼呈黑灰色，硬度与金刚石接近，其中12个硼原子构成一个结构单元如下图。下列说法错误的是_______。 A．硼位于元素周期表的p区 B．熔点：晶体硼＜金刚石 C．硼结构单元之间的主要作用力为范德华力 D．每个单元中由相邻硼原子构成的等边三角形有20个 6．吉林共价晶体学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是_______。 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 7．砷化镓()的晶胞结构如图甲所示，将掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如图乙所示，下列说法错误的是_______。 A．、均属于区元素 B．图甲中，原子位于原子构成的正四面体空隙中 C．图甲中，若的键长为，则晶胞边长为 D．稀磁性半导体材料中，、的原子个数比为 8．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键之间的夹角共价晶体小约为_____。 (3)请在下框图中补充完成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)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1 710 －70.5 －90.2 简要解释熔点产生差异的原因： ①SiO2和SiCl4__________________________________。 ②SiCl4和SiF4：______________________________________。 9．回答下列问题： (1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度共价晶体、熔点高，化学性质稳定。 ①氮化硅的硬度_______(填“共价晶体于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是___________。 ②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：___________。 (2)第ⅢA族、第VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。 ①在GaN晶体中，每个Ga原子与___________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为___________，GaN属于___________晶体。 ②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为___________。 10 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13共价晶体的结构特征与特性解释 1．知道共价晶体的结构特点，能辨识常见的共价晶体。 2．能从微观角度分析共价晶体中各微粒及微粒之间的作用力对其物理性质的影响。 3．认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体的晶体结构模型说明共价晶体中粒子间的相互作用，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 一、共价晶体 1．共价晶体的结构特点 (1)共价晶体的构成微粒是原子，微粒间作用力是共价键。 (2)空间结构：整块晶体是一个三维的共价键共价晶体结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。 2．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 二氧化硅(SiO2)等 3．常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 二、几种常见共价晶体 1．金刚石 金刚石晶体结构、键角和晶胞示意图 晶体结构模型 键角为109°28′ 金刚石的晶胞 原子半径与边长的关系：a=8r (1)①成键特征：每个碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子与相邻的4个碳原子形成4个共价键，键长相等，键角为109°28’，每个碳原子的配位数为4。金刚石晶体中每个C原子形成4个C—C键，而每个键为2个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为1∶2。因此12g(1mol)金刚石中含有2mol(2NA个)C—C键。 (2)结构特征：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成正四面体，向空间无限延伸得到立体共价晶体结构的晶体。最小碳环由6个碳原子组成，并且不在同一平面(实际为椅式结构)，但最小环上有4个碳原子在同一平面内。每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个碳原子。 (3)晶胞：8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8×＋6×＋4＝8个碳原子。 (4)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 2．晶体Si：由于Si与碳同主族，晶体Si的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成Si原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞。 硅的晶体结构模型 硅晶体的晶胞 (1)每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个硅原子相结合，形成正四面体结构，键角均为109°28′。 (2)每个硅晶胞中含有8个硅原子，最小的碳环为6元环，硅原子为sp3杂化。 (3)每个硅原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有个硅原子。 (4)硅原子数与Si—Si键数之比为1∶2，1mol Si中含有2 mol共价键。 3．二氧化硅晶体:SiO2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个Si原子中间插入一个O原子，参照金刚石晶胞模型，在SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体，均匀排列于晶胞内。 SiO2的晶体结构模型 SiO2的晶胞 (1)SiO2晶体中最小的环为12元环，最小的环有6个硅原子和6个氧原子。 (2)SiO2晶体中，每个Si原子与4个O原子结合，Si在正四面体的中心，O在正四面体的顶点，每个O原子为两个正四面体共有，正四面体内O－Si－O夹角为109°28′，而正四面体之间Si－O－Si夹角为104°30′。 (3)每个硅原子都采取sp3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，构成空间共价晶体结构，硅、氧原子个数比为1∶2，每个SiO2晶胞中含有8个Si原子，含有16个O原子。 (4)每个Si原子被12个十二元环共用，每个O原子被 6个十二元环共用。 (5)Si与Si—O共价键之比为1：4，1molSi O2晶体中有4mol共价键。 (6)密度＝ (a为晶胞边长，NA为阿伏加德罗常数)。 4．SiC晶体(BN)晶体：SiC晶胞和BN晶胞与金刚石晶胞相似，每个SiC晶胞含有4个Si原子和4个C原子；每个BN晶胞含有4个B原子和4个N原子 SiC晶胞 (1)碳、硅原子都采取sp3杂化，C—Si键角为109°28′ (2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的4个碳(硅)原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间共价晶体结构 (3)最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内，其中包括3个C原子和3个Si原子 (4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子 (5)若Si与C最近距离为d，则边长(a)与最近距离(d)的关系：a=4d (6)密度：ρ(SiC)＝ 三、共价晶体的物理性质 1．主要物理性质 (1)熔点很高：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 (2)硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，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、锗是半导体，且难溶于一般的溶剂。 2．熔、沸点高低的比较 (1)规律：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。 (2)原因：原子半径越小，则化学键的键长越短，化学键就越强，键就越牢固，破坏化学键需要的能量就越多，键能越大，故晶体的熔点就越高。 (3)实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C<Si，则键长C-C<C-Si<Si-Si，故键能C-C>C-Si>Si-Si，故熔点金刚石>碳化硅>晶体硅。 四、共价晶体的判断方法 1．依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断：构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键。 2．依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上。 3．依据晶体的导电性判断：共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体。 4．依据晶体的硬度和机械性能判断：共价晶体硬度共价晶体。 5．依据物质的分类判断：常见的单质类共价晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等；常见的化合物类共价晶体有碳化硅、二氧化硅等。 6．根据溶解性判断：共价晶体一般不溶于任何溶剂。 题型01常见共价晶体的结构辨析 【典例】下列为碳元素形成的几种同素异形体，有关晶体结构说法正确的是_______。 A．1个金刚石晶胞中含8个C原子，最小的六圆环最多有3个原子共面 B．石墨晶体，C原子与C-C键个数比为1：3，六圆环与C原子数之比为1：6 C．三种晶体中C原子均为sp2杂化，都属于共价晶体，熔点石墨>金刚石>C60 D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含240个C原子 【答案】D 【解析】A．金刚石晶胞中最小的六圆环最多有4个原子共面，故A错误；B．石墨晶体C原子与C-C键个数比为2：3，六圆环与C原子数之比为1：2，故B错误；C．石墨晶体为混合晶体C原子为sp2杂化，C60晶体为分子晶体C原子为sp2杂化，金刚石晶体为共价晶体C原子为sp3杂化，熔点石墨>金刚石>C60，故C错误；D．C60晶胞属于分子密堆积，每个晶胞中含有4个C60分子240个C原子，故D正确；答案为D。 提分速记 【变式】氮化碳晶体类型与金刚石类似，氮化碳晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是_______。 A．氮化碳晶体属于共价晶体 B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价 C．氮化碳硬度比金刚石的硬度共价晶体 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 【答案】B 【解析】A项，根据氮化碳晶体类型与金刚石类似可知，氮化碳晶体属于共价晶体，故A正确；B项，氮元素的电负性共价晶体于碳元素，所以在氮化碳中氮元素显-3价，碳元素显+4价，故B错误；C项，因为C-N键的键长小于C-C键的键长，故氮化碳的键能更共价晶体，氮化碳硬度比金刚石的硬度共价晶体，故C正确；D项，根据图示可知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连，故D正确；故选B。 题型02共价晶体的性质 【典例】下表是某些共价晶体的熔点 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 晶体硅 晶体锗 熔点/℃ 共价晶体于3500 3000 2830 1710 1412 1211 分析表中的数据，下列叙述正确的是_______。 A．构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B．硬度：晶体硅＜SiC＜金刚石 C．键能：C－C＜Si－Si＜Si－O D．石英的分子式：SiO2 【答案】B 【解析】A．共价晶体的熔点与构成晶体的原子种类无关，与原子间的共价键键能有关，键能越共价晶体熔点越高，故A错误；B．原子半径C＜Si，构成共价晶体的原子半径越小，其共价键的键能越共价晶体硬度越共价晶体，键能：C－C＞Si－C＞Si－Si，硬度：金刚石＞碳化硅＞硅，故B正确；C．构成共价晶体的原子半径越小，其共价键的键能越共价晶体，则C－C＞Si－Si，Si－O＞Si－Si，故C错误；D．石英是共价晶体，不属于分子晶体、不存在分子，其化学式为SiO2，故D错误；故选B。 提分速记 共价晶体具有不同的结构，对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越共价晶体，熔点越高，硬度越共价晶体。以金刚石、硅、锗为例，同主族从碳元素到锗元素，原子核外电子层数增多，原子半径依次增共价晶体，C—C键、Si—Si键、Ge—Ge键的键长依次变长，键能依次减小，故金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。 【变式】根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是_______。 A．熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B．无色晶体，熔点3 500 ℃，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 【答案】B 【解析】共价晶体的熔点高，但不能导电，延展性差，故A不符合题意；无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，故B符合题意；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电，不属于共价晶体，故C不符合题意；熔点-56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质，属于分子晶体，故D不符合题意。 【巩固训练】 1．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是_______。 A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶 C．冰和干冰 D．碘和金刚砂 【答案】B 【解析】氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。 2．下列有关共价晶体的叙述错误的是_______。 A．共价晶体中只存在共价键 B．共价晶体的熔点与键能和范德华力强弱有关 C．共价晶体具有空间共价晶体结构 D．共价晶体中不存在独立分子 【答案】B 【解析】A项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，则共价晶体中只存在共价键，A正确；B项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，共价晶体熔化时需克服共价键，共价晶体的熔点与键能共价晶体小有关、与范德华力的强弱无关，B不正确；C项，共价晶体由原子通过共价键结合而成、具有空间共价晶体结构，C正确；D项，共价晶体由原子通过共价键结合而成，共价晶体中不存在独立分子，D正确；故选B。 3．下列有关共价晶体的叙述不正确的是_______。 A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体 B．含1molC的金刚石中C-C键数目是2NA，1 mol SiO2晶体中Si-O键数目是4 NA C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 【答案】C 【解析】A项，金刚石是1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅是1个中心Si原子连接4个O原子，均为正四面体，A项正确；B项，金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C-C键，这个C原子对每个单键的贡献只有，所以1 molC原子形成的C-C键为，而SiO2晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si-O键，则1 mol SiO2晶体中Si-O键为4 mol，B项正确；C项，干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，C项错误；D项，共价晶体的构成微粒是原子不是分子，D项正确。故选C。 4．根据量子力学计算，氮化碳结构有五种，其中一种氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示，下列有关氮化碳的说法不正确的是_______。 A．氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳的化学式为C3N4 C．该晶体中的熔点比金刚石的熔点低 D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连 【答案】C 【解析】A项，晶体硬度超过金刚石，同时共价晶体结构这些特点确定该物质为共价晶体，A项正确；B项，晶体中每个C与4个N相连而一个N被3个碳原子共用则每个碳原子均摊的氮原子个数为，则化学式为C3N4，B项正确；C项，晶体均为共价晶体，rN<rC，C-N键长短，C-N键能共价晶体于C-C，该晶体的熔沸点高于金刚石，C项错误；D项，如图可以看出，D项正确；故选C。 5．下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是_______。 A．SiO2的晶体结构中，每个原子与2个O原子直接相连 B．通常状况下，60g SiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) C．金刚石的共价晶体结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子 D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值) 【答案】C 【解析】A项，二氧化硅的晶体结构为，每个Si原子形成4个共价键，所以每个Si原子与4个O原子直接相连，A项错误；B项，二氧化硅是由Si原子和O原子构成的共价晶体，所以二氧化硅晶体中不含分子，B项错误；C项，金刚石的结构为，则由共价键形成的最小环上有6个碳原子，C 项正确；D项，金刚石中每个C原子形成4个C-C键，而每个C-C键连有2个C原子，所以1mol金刚石中含有2NA个C-C键，D项错误；故选C。 6．现在已能在高压下将CO2转化为具有类似SiO2结构的共价晶体，下列关于CO2共价晶体的说法中正确的是_______。 A．CO2的共价晶体中存在范德华力，每1 mol CO2共价晶体中含有2NAπ键 B．在一定条件下，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体是物理变化 C．熔点：金刚石>共价晶体CO2 D．在CO2的共价晶体中，每个C原子周围结合4个O原子，每个O原子与两个C原子相结合 【答案】D 【解析】A项，共价晶体中不存在分子间作用力，只存在共价键，CO2晶体转化为共价晶体后不存在π键，只存在σ键，A项错误；B项，两者的晶体类型不同，CO2共价晶体转化为CO2分子晶体时存在化学键的断裂和生成，属于化学变化，B项错误；C项，由于氧原子的半径小于碳原子的半径，故C—O键键长小于C—C键键长，故键能C—O强于C—C，故共价键强弱：C—O＞C—C，所以熔点应该是共价晶体CO2＞金刚石，C项错误；D项，由题意知CO2共价晶体与SiO2结构相似，每个C周围结合4个O，每个O周围结合2个C，D项正确。故选D。 7．根据下表中的有关数据分析，下列说法错误的是_______。 AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 194 -70 2180 ＞3500 1410 沸点/℃ 181 57 3650 4827 2355 A．SiCl4、AlCl3是分子晶体 B．晶体硼是共价晶体 C．晶体硅是共价晶体 D．金刚石中的C-C键比晶体硅中的Si-Si键弱 【答案】D 【解析】A项，根据表格数据可知SiCl4、AlCl3的熔沸点低，说明在晶体中构成微粒间的作用力十分微弱，由于分子间作用力比化学键弱得多，因此SiCl4、AlCl3都是分子晶体，A项正确；B项，根据表格数据可知晶体硼熔沸点高，说明构成微粒的作用力很强，该物质属于共价晶体，B项正确；C项，根据表格数据可知晶体硅熔沸点高，说明构成微粒的作用力很强，该物质属于共价晶体，C项正确；D项，金刚石、晶体硅的熔沸点高，由于原子半径：C＜Si，键长：C-C＜Si-Si。键长越长，原子之间的共价键结合力就越弱，就越不牢固，越容易断裂，该化学键的键能就越小，故金刚石中的C-C键比晶体硅中的Si-Si键强，D项错误；故选D。 8．下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是_______。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键键能越共价晶体，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子的半径越共价晶体，晶体的硬度越共价晶体 ④构成共价晶体的原子的半径越小，晶体的硬度越共价晶体 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】D 【解析】共价晶体的熔沸点、硬度等物理性质取决于晶体内的共价键，构成晶体的原子半径越小，键长越短，键能越共价晶体，熔沸点越高，硬度越共价晶体。故选D。 9．单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/K 3550 1415 2573 沸点/K 4827 2628 2823 摩氏硬度 10 7.0 9.5 晶体硼的晶体类型属于________，理由是______________________________________。 【答案】共价晶体 晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体。(或熔沸点都很高，硬度共价晶体。) 【解析】晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体，因此晶体硼也是共价晶体。 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，但结构和性质有很共价晶体的不同。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。从原子半径共价晶体小的角度分析，为何C、O原子间能形成π键，而Si、O原子间不能形成π键： ;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、二氧化硅三种晶体的构成微粒分别是 ，熔化时克服的微粒间的作用力分别是 。 【答案】(1)sp3 共价键 SiC>Si (2)Si的原子半径较共价晶体，Si、O原子间距离较共价晶体，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不能形成稳定的π键 共价 分子 < (3)原子、原子、原子 共价键、共价键、共价键 【解析】(1)晶体硅中一个硅原子与周围4个硅原子相连，所以杂化方式是sp3，SiC的晶体结构与晶体硅相似，所以C原子采取sp3杂化;因为Si—C键的键长小于Si—Si键的键长，所以熔、沸点：碳化硅>晶体硅。 (2)SiO2为共价晶体，CO2为分子晶体，所以熔点SiO2>CO2。 (3)金刚石、晶体硅、二氧化硅均为共价晶体，构成微粒为原子，熔化时克服共价键。 【强化训练】 1．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晶体是立体共价晶体结构 C．共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D．SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 【答案】B 【解析】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是共价晶体，为立体共价晶体结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能共价晶体，故C3N4的熔点比Si3N4的高。 2．下列有关共价晶体的叙述不正确的是_______。 A．金刚石和二氧化硅晶体的最小结构单元都是正四面体 B．含1molC的金刚石中C-C键数目是2NA，1molSiO2晶体中Si-O键数目是4NA C．水晶和干冰在熔化时，晶体中的共价键都会断裂 D．SiO2晶体是共价晶体，所以晶体中不存在分子，SiO2不是它的分子式 【答案】C 【解析】A．金刚石是1个中心C原子连接4个C原子，二氧化硅是1个中心Si原子连接4个O原子，均为正四面体，A项正确；B．金刚石中，1个C原子与另外4个C原子形成4个C—C键，这个C原子对每个单键的贡献只有1/2，所以1molC原子形成的C—C键为4mol×1/2=2mol，而SiO2晶体中1个Si原子分别与4个O原子形成4个Si—O键，则1molSiO2晶体中Si—O键为4mol，B项正确；C．干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，C项错误；D．共价晶体的构成微粒是原子不是分子，D项正确。故选：C。 3．如图所示是某共价晶体A的空间结构片段，A与某物质B反应生成C，其实质是在每个A—A中插入一个B原子，则C物质的化学式可能为_______。 A．AB B．A5B4 C．AB2 D．A2B5 【答案】C 【详解】每个A原子形成4个键，每个A—A键中插入一个B原子，每个B原子形成2个键，故C物质中每个A原子形成4个A—B键，每个B原子形成2个B—A键，则A、B原子个数比为1∶2，所以其化学式可能是AB2；故选C。 4．1893年，法国化学家亨利莫桑首次发现了莫桑石，莫桑石晶体结构与金刚石相似，每个C原子周围都有4个Si原子，每个Si原子周围都有4个C原子。下列关于莫桑石晶体的说法错误的是_______。 A．莫桑石晶体中C和Si杂化方式相同 B．莫桑石晶体的类型为分子晶体 C．莫桑石晶体的熔点比晶体硅高 D．莫桑石晶体内部粒子呈现周期性有序排列 【答案】B 【解析】A项，莫桑石中每个C和Si均形成四个共价键，采用sp3杂化，杂化方式相同，A正确；B项，莫桑石结构与金刚石(共价晶体)相似，通过共价键形成三维共价晶体结构，应为共价晶体而非分子晶体，B错误；C项，碳的原子半径小于硅，C-Si键的键能高于Si-Si键，因此莫桑石熔点高于晶体硅，C正确；D项，晶体内部原子均呈周期性有序排列，这是晶体的基本特征，D正确；故选B。 5．晶体硼呈黑灰色，硬度与金刚石接近，其中12个硼原子构成一个结构单元如下图。下列说法错误的是_______。 A．硼位于元素周期表的p区 B．熔点：晶体硼＜金刚石 C．硼结构单元之间的主要作用力为范德华力 D．每个单元中由相邻硼原子构成的等边三角形有20个 【答案】C 【解析】A项，B是5号元素，有5个电子，两个电子层，核外电子排布为1s22s22p1，位于元素周期表的p区，A正确；B项，晶体硼的硬度与金刚石接近，为原子(共价)晶体的典型特征，半径B>C，键长：B-B>C-C，键能：B-B<C-C，故熔点：晶体硼<金刚石，B正确；C项，晶体硼为原子(共价)晶体，硼结构单元之间的主要作用力为共价键，C错误；D项，一个B被5个等边三角形共用，一个等边三角形有个B，总共12个B，则等边三角形有20个，D正确；故选C。 6．吉林共价晶体学刘冰冰教授团队发现高温高压下由石墨形成六方金刚石的全新路径，并首次合成了高质量的六方金刚石块体材料，其硬度高出立方金刚石，并具有良好的热稳定性。下列说法正确的是_______。 A．六方金刚石与石墨互为同分异构体 B．立方金刚石中碳原子间均以杂化轨道成键 C．六方金刚石的极高硬度源于其特殊的层状结构 D．六方金刚石良好的热稳定性是因为其分子间作用力强 【答案】B 【解析】A项，六方金刚石与石墨是碳的单质，属于同素异形体，A错误；B项，立方金刚石中每个碳原子均通过sp3杂化形成四个共价键，构成三维共价晶体结构，B正确；C项，层状结构通常导致材料较软(如石墨)，六方金刚石的高硬度应源于其三维共价结构，C错误；D项，热稳定性由原子间共价键强度决定，而非分子间作用力，D错误；故选B。 7．砷化镓()的晶胞结构如图甲所示，将掺杂到晶体中得到稀磁性半导体材料，其晶胞结构如图乙所示，下列说法错误的是_______。 A．、均属于区元素 B．图甲中，原子位于原子构成的正四面体空隙中 C．图甲中，若的键长为，则晶胞边长为 D．稀磁性半导体材料中，、的原子个数比为 【答案】D 【解析】A．镓元素、砷元素的原子序数分别为4s23p2、4s23p3，均处于元素周期表p区，故A正确；B．由晶胞结构可知，砷化镓晶胞中距离Ga原子最近且等距离的As原子数是4个，且4个As原子构成正四面体结构，所以Ga位于As原子构成的正四面体空隙中，故B正确；C．由晶胞结构可知，砷化镓晶胞中Ga-As的键长为晶胞体对角线长度的1/4，则晶胞边长为4/3 apm，故C正确；D．由晶胞结构可知，稀磁性半导体材料中位于顶点和面心的锰原子个数为1×1/8+1×1/2=5/8，位于体内的砷原子个数为4，则锰、砷的原子个数比为5：32，故D错误；故选D。 8．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键之间的夹角共价晶体小约为_____。 (3)请在下框图中补充完成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)下表列有三种物质(晶体)的熔点： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1 710 －70.5 －90.2 简要解释熔点产生差异的原因： ①SiO2和SiCl4__________________________________。 ②SiCl4和SiF4：______________________________________。 【答案】 (1)1s22s22p63s23p2 (2)109°28′ (3)如图所示 (4)①SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，共价晶体熔点比分子晶体的高 ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越共价晶体，熔点越高 【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键之间的夹角共价晶体小约为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，所以只要在上述每两个硅原子之间“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，其熔点具有很共价晶体的差别，一般共价晶体的熔点高，而分子晶体的熔点低。 9．回答下列问题： (1)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度共价晶体、熔点高，化学性质稳定。 ①氮化硅的硬度_______(填“共价晶体于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是___________。 ②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：___________。 (2)第ⅢA族、第VA族元素组成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与单晶硅相似。 ①在GaN晶体中，每个Ga原子与___________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间结构为___________，GaN属于___________晶体。 ②三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为___________。 【答案】(1) ①小于 氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N-Si键的键长比氮化碳中C-N键的键长长，键能小 ②Si3N4 (2) ①4 正四面体形 共价 ②GaN＞GaP＞GaAs 【解析】(1)①氮化硅和氮化碳均为共价晶体，氮化硅中N-Si键的键长比氮化碳中C-N键的键长长，键能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小；②由题意知氮化硅晶体中每个Si原子连接4个N原子，每个N原子连接3个Si原子，Si和N原子均达到8电子稳定结构，其化学式为Si3N4；(2)①GaN与单晶硅结构相似，所以每个Ga原子与4个N原子形成共价键，每个N原子与4个Ga原子形成共价键，与同一个Ga原子相连的N原子构成正四面体形结构，GaN与晶体硅结构相似，属于共价晶体；②原子半径越小，共价键越强，共价晶体的熔点越高，则三种新型半导体材料的熔点由高到低的顺序为GaN＞GaP＞GaAs。 3 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $