专题3 第三单元 第2课时 共价晶体-【名师导航】2025-2026学年高中化学选择性必修2教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦共价键键能、键长等键参数与反应热的关系，以及共价晶体的空间网状结构和性质。先通过键能计算反应热（ΔH=反应物总键能-生成物总键能），再结合金刚石、SiO₂等实例分析共价晶体原子间共价键结合的结构特征及其高熔沸点、高硬度的性质，构建微观结构到宏观性质的认知支架。 资料以问题探究（如氢化物稳定性分析）、结构模型解读（SiO₂晶体）和定量计算（反应焓变）为特色，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力，深化“结构决定性质”的化学观念。课中助力教师引导学生探究，课后通过分层作业帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

第2课时　共价晶体 学习 任务 1．能分析共价键的键能与化学反应中能量变化的关系。 2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 一、共价键键能与化学反应的反应热 1．共价键的键参数 (1)键能 在101 kPa、298 K条件下，1 mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，称为AB间共价键的键能。键能的单位是kJ·_mol-1。 (2)键长 两个原子形成共价键时， 两原子核间的平均间距。 (3)共价键的影响因素 键长越短，键能越大，共价键就越稳定。 2．键能与化学反应热的关系 ΔH＝反应物的总键能—生成物的总键能 若ΔH>0，则该反应为吸热反应；若ΔH<0，则该反应为放热反应。 　利用共价键的键参数解释气态氢化物稳定性：HF>HCl>HBr>HI的原因：_______________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 提示：键长：H—F<H—Cl<H—Br<H—I，气态氢化物稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。 二、共价晶体 1．共价晶体简介 (1)概念 所有原子通过共价键结合，形成空间网状结构的晶体。 (2)结构特征 ①共价晶体中只存在原子，原子间全部通过共价键相结合。 ②共价晶体中不存在单个分子。如SiO2代表硅原子和氧原子的原子个数比为1∶2，并不代表分子。 (3)常见的共价晶体 ①某些非金属单质：如金刚石、晶体硅、晶体硼等。 ②某些非金属化合物：如金刚砂(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (4)共价晶体的物理性质 ①共价晶体一般有很高的熔点、沸点和很大的硬度。 ②键长越短，键能越大，熔、沸点越高，硬度就越大。 2．常见的共价晶体——金刚石晶体 (1)在晶体中每个碳原子以共价键与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构。 (2)晶体中C—C—C夹角为109°28′。 (3)最小环上有6个碳原子。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)共价晶体中一定含有共价键，可能含有离子键。 (×) (2)共价晶体的熔点一定比金属晶体的高。 (×) (3)共价晶体的熔点一定比离子晶体的高。 (×) (4)下列物质的熔点：金刚石>金刚砂(SiC)>晶体硅。 (√) 共价键的键能与化学反应的反应热 还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。氢气还原法：H2还原NO发生的反应为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)。几种化学键的键能数据如下： 化学键 H—H NO中的共价键 N≡N H—O 键能/(kJ·mol-1) 436 630 946 463 [问题1]　表格中的四种共价键，键能最大和键长最长的共价键分别是哪两种？ 提示：键能最大的是N≡N键，键长最长的是H—H键。 [问题2]　 H2还原 NO的反应： 2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，反应物总键能和生成物总键能分别为多少？ 提示： 反应物总键能为2×436 kJ·mol-1＋2×630 kJ·mol-1＝2 132 kJ·mol-1，生成物总键能为946 kJ·mol-1＋4×463 kJ·mol-1＝2 798 kJ·mol-1。 [问题3]　 2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)反应的焓变 ΔH为多少？ 提示： ΔH ＝2 132 kJ·mol-1－2 798 kJ·mol-1＝。 一、键参数的意义 1．键能的意义 键能是衡量共价键稳定性的一个重要参数。键能越大，即形成共价键时放出的热量越多，共价键越稳定。例如： ① N2分子的化学性质很稳定，是因为N≡N键的键能很大(946 kJ·mol-1)。 ②H—F、H—Cl、H—Br、H—I键的键能依次为567 kJ·mol-1、431 kJ·mol-1、366 kJ·mol-1、298 kJ·mol-1，键能逐渐减小，HF、HCl、HBr、HI分子的稳定性逐渐减弱。 ③CH2==CH2分子中C==C键的键能(615 kJ·mol-1)小于C2H6分子中C—C键的键能(348 kJ·mol-1)的两倍，CH≡CH分子中C≡C键的键能(812 kJ·mol-1)小于C—C键的键能的3倍，也小于C—C键、C==C键的键能之和，表明乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固，比较容易断裂。 2．键长的意义 键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。键能和键长共同决定键的稳定性和分子的性质。例如： ①F—F、Cl—Cl、Br—Br、I—I键的键长逐渐增大，分子的稳定性逐渐减弱。 ②当两个原子间形成双键、三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，即键长变短。如C—C、C==C、C≡C键的键长分别为154 pm、133 pm、120 pm。 二、化学键与反应热的关系 1．定性关系 化学反应中发生旧化学键断裂和新化学键形成，如果旧化学键断裂所吸收的总能量大于新化学键形成所放出的总能量，则该化学反应为吸热反应；反之，该化学反应为放热反应。 2．定量关系 能量变化＝反应物的键能总和－生成物的键能总和(特别注意：键能是指共价键，其他化学键的能量不能叫作键能)。 1．已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1，O==O键的键能为497.3 kJ·mol-1，Cl—Cl键的键能为242.7 kJ·mol-1，N≡N键的键能为，则下列叙述正确的是(　　) A．N—N键的键能为×946 kJ·mol-1≈315.3 kJ·mol-1 B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短 C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的 D．氮气分子比氯气分子稳定 D　[N—N键的键能不是N≡N键键能的，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，由于原子半径r(H)<r(N)，所以H—H键的键长小于N≡N键，故B项错误；氧气分子中的化学键是O==O键，故C项错误；由于N≡N键的键能很大，所以N2比Cl2稳定，故D项正确。] 2．工业合成氨的反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示，请回答有关问题： (1)合成1 mol NH3(l)________(填“吸收”或“放出”) __________kJ的热量(用字母表示)。 (2)已知：拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2(g)完全反应生成NH3(g)产生的能量变化为________ kJ。 (3)推测反应2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)比反应2NH3(g)===N2(g)＋3H2(g)_____________(填“吸收”或“放出”)的热量________(填“多”或“少”)。 [解析]　(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，此反应为放热反应，由能量变化图可知，合成1 mol NH3(l)放出的热量等于(b＋c－a)kJ。 (2)1 mol N2(g)完全反应消耗3 mol氢气生成2 mol NH3(g)，产生的能量变化为(946＋436×3－391×6)kJ＝－92 kJ。 (3)因为合成NH3放出热量，所以氨气分解吸收热量，又液态氨气转化为气态还要吸热，所以液态氨分解吸收的热量比气态氨吸收的热量多。 [答案]　(1)放出　b＋c－a　(2)－92　 (3) 吸收　多 共价晶体的结构与性质 　　二氧化硅又称硅石，化学式为SiO2。自然界中存在结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。含有微量杂质的水晶带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。晶体硅和金刚石晶体结构相似，二氧化硅晶体可以看作晶体硅中Si—Si键断裂插入O原子。 二氧化硅晶体的结构示意图 [问题1]　二氧化硅晶体中每个硅原子与多少个氧原子连接？每个氧原子与多少个硅原子连接？每个硅原子形成多少个共价键？ 提示：4；2；4。 [问题2]　二氧化硅晶体中每个硅原子与紧邻的氧原子构成什么构型？相邻硅氧键夹角为多少？ 提示：正四面体形；109°28′。 [问题3]　二氧化硅晶体最小环上有多少个原子？ 提示：12。 [问题4]　60 g二氧化硅晶体中含有Si、O、Si—O键数目分别为多少？(NA表示阿伏加德罗常数) 提示：NA；2NA；4NA。 1．金刚石晶体的结构 (1)成键特征：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。 (2)结构单元：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网状结构的晶体，在1个正四面体中含有1＋4×＝2个碳原子。 (3)晶胞：①8个顶点、6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体互为对角位置的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个碳原子。 (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键个数比为1∶ (4×)＝1∶2。因此12 g(1 mol)金刚石中含有2 mol C—C键。 2．晶体硅、碳化硅晶体的结构 (1)晶体硅：将金刚石晶胞中的碳原子换成硅原子，就是晶体硅的晶胞。每个晶体硅晶胞中有8个硅原子。 (2)碳化硅：将晶体硅晶胞的顶点、面心上的硅原子换成碳原子，体内4个硅原子不变，就是碳化硅的晶胞(如图)。 每个碳化硅晶胞中有4个碳原子、4个硅原子。 (3)1 mol晶体硅中含有2 mol Si—Si键，1 mol SiC中含有4 mol Si—C键。 3．二氧化硅(石英)晶体的结构 晶体硅的结构示意图 二氧化硅晶体的结构示意图 (1)二氧化硅晶体可以看作是在晶体硅中2个硅原子之间插入了1个氧原子。每个硅原子与4个氧原子结合，硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点。 (2)每个氧原子为2个正四面体共有，每个正四面体中占有1个完整的硅原子。因此，硅氧原子的个数比为1∶(4×)＝1∶2。因此，二氧化硅晶体中并不存在单个的SiO2分子，它是由硅原子和氧原子按1∶2的比例组成的空间网状结构的晶体。 (3)1 mol SiO2含有4 mol Si—O键。 1．在40 GPa的高压容器中，用Nd：YbLiF4激光器将液态二氧化碳加热到1 800 K，二氧化碳转化为与石英具有相似结构的晶体。估计该晶体可能具有的结构或性质是(　　) A．该晶体属于分子晶体 B．硬度与金刚石相近 C．熔点较低 D．硬度较小 B　[该晶体结构与石英晶体即SiO2晶体相似，属于共价晶体，A错误；该晶体属于共价晶体，故硬度与金刚石相近，B正确；该晶体为共价晶体，具有较高的熔点，C错误；该晶体为共价晶体，硬度较大，D错误。] 2．(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，其晶胞结构如图甲所示，则金刚砂晶体类型为_____________________________________________________________________； 在SiC中，每个C原子周围距离相等且最近的C原子数目为________；若晶胞的边长为a pm，则金刚砂的密度表达式为________。 甲　　　　　　　乙 (2)硅的某种单质的晶胞如图乙所示。GaN晶体晶胞结构与该硅晶体相似，则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________。 [解析]　(1)金刚砂(SiC)的硬度为9.5，硬度大，属于共价晶体；每个碳原子连接4个硅原子，每个硅原子连接4个碳原子，所以每个碳原子周围距离相等且最近的碳原子数目为12；该晶胞中C原子个数为8×＋6×＝4，Si原子个数为4，晶胞边长为a×10-10 cm，体积V＝(a×10-10 cm)3，密度ρ＝＝。 (2)根据硅晶体结构可知，在GaN晶体中，每个Ga原子与4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正四面体形。 [答案]　(1)共价晶体　12　 　(2)4　正四面体形 1．下列事实中，能够用键能解释的是(　　) A．氮气的化学性质比氧气稳定 B．常温常压下，溴呈液态，碘呈固态 C．稀有气体一般很难发生化学反应 D．硝酸易挥发，硫酸难挥发 A　[N≡N键比O==O键的键能大而难以断裂，所以氮气化学性质比氧气稳定，A符合题意；常温常压下，溴呈液态，碘呈固态，与分子间作用力有关，与分子内的共价键的键能无关，B不符合题意；稀有气体一般很难发生化学反应的原因是其基态原子的最外层已达稳定状态，稀有气体不含化学键，C不符合题意；硫酸、硝酸的挥发性与分子内的共价键的键能无关，D不符合题意。] 2．二氧化硅晶体是立体网状结构，其结构如图所示。下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是(　　) A．晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B．晶体中硅、氧原子个数比为1∶2 C．晶体中最小环上的原子数为8 D．晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构 C　[由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子连有4个氧原子，每个氧原子连有2个硅原子，硅原子、氧原子个数比为1∶2；晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，最小环上的原子总数为12；晶体中每个硅原子形成四对共用电子对，每个氧原子形成两对共用电子对，硅、氧原子的最外层都满足8电子结构。] 3．通常人们把拆开1 mol化学键吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以计算化学反应的反应热。下表是一些化学键的键能： 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol-1) 414 489 565 155 根据键能数据估算反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热为(　　) A．－1 940 kJ·mol-1 B．1 940 kJ·mol-1 C．－485 kJ·mol-1 D．485 kJ·mol-1 A　[由反应热ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和可得，ΔH＝(414 kJ·mol-1×4＋4×155 kJ·mol-1)－(489 kJ·mol-1×4＋4×565 kJ·mol-1)＝－1 940 kJ·mol-1，故选A。] 4．我国科学家合成了富集11B的非碳导热材料立方氮化硼晶体，晶胞结构如图。下列说法正确的是(　　) A．11BN 和10BN的化学性质相似 B．该晶体具有良好的导电性 C．该晶胞中含有14个B原子，4个N原子 D．B原子周围等距且最近的B原子数为6 A　[11B和10B互为同位素，11B和10B的化学性质相似，故11BN和10BN的化学性质相似，A正确；该晶体为立方氮化硼晶体，属于由共价键形成的共价晶体，没有导电性，B错误；B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，该晶胞中含B为8×＋6×＝4个，N原子都在晶胞内，有4个N原子，C错误；由晶胞可知，B原子位于晶胞的8个顶点和6个面心，以1个顶点的B原子为研究对象，1个晶胞中与顶点B原子等距且最近的B有3个(位于3个面心)，由于顶点B原子为8个晶胞共有、面心B原子为2个晶胞共有，则B原子周围等距且最近的B原子数为＝12，D错误。] 5．化学键的键能是指气态基态原子间形成1 mol 化学键时释放的最低能量。如：H(g)＋I(g)―→H—I(g)　ΔH＝，即H—I键的键能为297 kJ·mol-1，也可以理解为破坏1 mol H—I 键需要吸收297 kJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的断裂和新化学键的形成。下表是一些键能数据(单位：kJ·mol-1)： 化学键 键能 化学键 键能 化学键 键能 H—H 436 Cl—Cl 243 H—Cl 432 S—S 255 H—S 339 C—F 427 C—Cl 330 C—I 218 H—F 568 C—O 351 H—O 463 阅读上述信息，回答下列问题： (1)根据表中数据判断CCl4的稳定性_____________(填“大于”或“小于”)CF4的稳定性。试预测C—Br键的键能范围：________<C—Br键键能<________。 (2)结合表中数据和热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－Q kJ·mol-1，则热化学方程式中Q的值为________。 (3)由表中数据能否得出这样的结论： ①半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)。________(填“能”或“不能”)。 ②非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。________(填“能”或“不能”)。 ③从数据中找出一些规律，请写出一条：__________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)键能越大，分子越稳定。C—Cl键键能为330 kJ·mol-1，C—F键键能为427 kJ·mol-1，所以CF4更稳定；F、Cl、Br、I是同主族元素，原子半径越来越大，与C形成的共价键的键长越来越长，键能越来越小，所以C—Br键的键能大小介于C—I键键能和C—Cl键键能之间。 (2)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝＋243 kJ·mol-1－2×432 kJ·mol-1＝－185 kJ·mol-1，所以Q＝185。 (3)①H的原子半径小于F的原子半径，但是H—H键键能小于H—F键键能，所以表中数据无法得出①结论。②Cl的非金属性强于S，但是S—S键键能大于Cl—Cl键键能，所以表中数据无法得出②结论。③从H—F、H—Cl；C—F、C—Cl；H—O、H—S几组键的键能中可得出：与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固。 [答案]　(1)小于　218 kJ·mol-1　330 kJ·mol-1 (2)185　(3)①不能　②不能　③与相同原子结合时，同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固(合理即可) 课时分层作业(10)　共价晶体 (选择题每小题3分，本试卷共40分) 1．下列事实能说明刚玉(α-Al2O3)是一种共价晶体的是(　　) ①Al2O3是两性氧化物；②硬度很大；③熔点为2 045 ℃；④几乎不溶于水；⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A．①②③ B．②③④ C．④⑤ D．②⑤ B　[Al2O3是两性氧化物，属于物质的分类，与晶体类型无关，①错误；硬度很大、熔点为2 045 ℃(很高)，都是共价晶体的物理性质，②③正确；由于共价晶体中原子间都以共价键相结合形成三维骨架结构，故几乎不溶于水，④正确；红宝石、蓝宝石是刚玉在自然界中的存在形式，与晶体类型无关，⑤错误，正确的组合是②③④。] 2．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，延展性好 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 B　[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，不属于共价晶体的性质，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。] 3．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．1 mol CO2共价晶体中含有1.204×1024个π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 D　[CO2晶体转化为共价晶体后不存在π键，只存在σ键，A错误；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错误；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错误；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正确。] 4．磷化硼是一种超硬耐磨涂层材料，如图为其晶体结构中最小的重复结构单元。下列有关说法正确的是(　　) A．磷化硼晶体的化学式为BP，属于离子晶体 B．磷化硼晶体的熔点高，且熔融状态下能导电 C．磷化硼晶体中每个原子均形成4个共价键 D．磷化硼晶体微粒的空间堆积方式与氯化钠相同 C　[根据题意，磷化硼为超硬耐磨材料，说明其晶体类型为共价晶体，熔融状态不导电，A、B项错误；磷化硼原子间均为共价键，由题图可以发现，每个原子均形成4个共价键，C项正确；由磷化硼的晶体结构可以看出，原子的配位数为4，而NaCl晶体中离子的配位数为6，二者微粒的堆积方式不同，D项错误。] 5．下面有关氮化硼(BN)两种晶体说法正确的是(　　) A．两种晶体均为共价晶体 B．两种晶体的化学式相同所以属于同种物质 C．两种晶体中均含有极性键和非极性键 D．根据立方相氮化硼的晶体结构推测其可用作超硬材料，有优异的耐磨性 D　[六方相氮化硼为混合型晶体，立方相氮化硼为共价晶体，A错误；二者结构不同，不属于同种物质，B错误；两种晶体均只含有B—N键，属于极性共价键，C错误；立方相氮化硼为空间网状立体构型，原子间以共价键相结合，难以形变，所以硬度大，可用作超硬材料，有优异的耐磨性，D正确。] 6．我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据SiO2晶胞结构图，下列说法不正确的是(　　) A．石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用 B．每个O原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用 C．石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成 D．在晶体中存在石英分子，故石英的分子式为SiO2 D　[由题图可知每个Si原子与相邻的四个O原子以Si—O极性键相连，A正确；在SiO2晶体中，每个O原子与相邻的两个Si原子以Si—O极性键相连，B正确；在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成，C正确；在SiO2晶体中，每个Si原子与四个O原子以Si—O共价键相连，每个O原子与两个Si原子以Si—O共价键相连，彼此结合形成立体网状结构，不存在单个的SiO2分子，D错误。] 7．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列关于SiO2晶体的叙述中，正确的是(　　) A．通常状况下，60 g SiO2晶体中含有的分子数为NA B．60 g SiO2晶体中，含有2NA个Si—O键 C．晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点 D．SiO2晶体中含有1个硅原子、2个氧原子 C　[60 g SiO2晶体即1 mol SiO2，晶体中含有Si—O键4NA；SiO2晶体中不含分子，含有无数的硅原子和氧原子，只是硅、氧原子个数比为1∶2，故选C。] 8．(6分)单质硼有无定形和结晶形两种，参考如表所示数据回答下列问题： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/ ℃ ＞3 500 1 412 2 573 沸点/ ℃ 5 100 2 628 2 823 硬度 10 7.0 9.5 (1)晶体硼属于________晶体，理由是_____________________________________ _____________________________________________________________________。(3分) (2)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点，每个顶点上各有一个硼原子。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。(3分) [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共价晶体，在元素周期表中B与C相邻、与Si处于对角线位置，则晶体硼也属于共价晶体。 (2)从题图可得出，每个顶点上的硼原子均为5个正三角形所共有，故分摊到每个正三角形的硼原子数为，每个正三角形含有的硼原子数为×3，每个结构单元含有的硼原子数为20××3＝12，而每个B—B键为2个正三角形所共有，则每个结构单元含B—B键的个数为20××3＝30。 [答案]　(1)共价　晶体硼的熔、沸点高，硬度大 (2) 12　60°　30 9．(13分)据古籍《燕闲清赏笺》记载：“宣窑之青，乃苏勃泥青”，说明宣德时期青花瓷使用的颜料是“苏勃泥青”，它是从一种钴毒砂[主要成分：(Co，Fe)AsS]中提取出来的。回答下列问题： (1)基态S原子的价层电子排布图为______________________________________，其原子核外电子共有________种空间运动状态。(3分) (2)比较元素第一电离能：S________P(填“＞”“<”或“＝”)。(1分) (3)Fe位于周期表的第________周期 ________族，________(填“d”或“ds”)区。(2分) (4)区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是______________。(1分) (5)砷化镓晶胞结构如图所示。晶胞中Ga与周围最近且等距的As形成的空间结构为________。已知GaAs晶胞棱长为a pm，其密度为ρ g·cm-3，则阿伏加德罗常数的数值为________(列出计算式即可，GaAs的摩尔质量为145 g·mol-1)。(4分) (6)GaAs的熔点为1 238 ℃，GaN与GaAs晶体类型相同，GaN的熔点_____________________________________________________________________ (填“>”“<”或“＝”)1 238 ℃。(2分) [解析]　(1)硫元素的原子序数为16，电子排布式为1s22s22p63s23p4，价层电子排布图为，核外电子空间运动状态与核外轨道数相同，为1＋1＋3＋1＋3＝9。 (2)磷原子的3p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则硫原子的第一电离能小于磷原子。 (3)铁元素的原子序数为26，位于元素周期表第4周期Ⅷ族，外围电子排布式为3d64s2，则位于元素周期表d区。 (4)晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列，X射线衍射可以看到微观结构，则区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是X射线衍射实验。 (5)由晶胞结构可知，晶胞中镓原子与周围最近且等距的4个砷原子形成的空间结构为正四面体形，位于顶点和面心的镓原子个数为8×＋6×＝4，位于体内的砷原子个数为4，由晶胞质量公式可得(a×10—10)3ρ＝，解得NA＝。 (6)共价晶体的熔点取决于共价键的强弱，由砷化镓的熔点可知，砷化镓和氮化镓都是共价晶体，Ga—As键的键长大于Ga—N键，键能小于Ga—N键，则共价键Ga—As键弱于Ga—N键，氮化镓的熔点高于砷化镓。 [答案]　(1) 　9　 (2) ＜　(3)4　Ⅷ　d　 (4) X射线衍射实验　 (5) 正四面体　　 (6) ＞ 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $