第3章 第2节 第2课时 共价晶体-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套课件PPT（人教版 单选版）

该高中化学课件聚焦共价晶体，系统讲解其构成微粒、典型结构（金刚石、二氧化硅）、性质特征及物质类别，通过对比CO₂与SiO₂熔沸点差异导入，联系分子晶体知识，以结构示意图和问题链为支架构建认知。 其亮点在于融合科学思维与化学观念，通过晶胞计算（如金刚石碳原子数、密度）和对比表格（分子与共价晶体）培养证据推理能力，实例丰富。学生能深化结构决定性质认知，教师可借助多维训练提升教学效率。

第2课时　共价晶体 新知探究(一)——典型共价晶体的 结构特征 新知探究(二)——共价晶体的性质 特征及物质类别 课时跟踪检测 目录 新知探究(一)——典型共价晶体的 结构特征 1.共价晶体的构成 (1)构成微粒及作用: (2)共价晶体结构:整个晶体形成共价键三维骨架结构。 2.两种典型的共价晶体结构特征 (1)金刚石的晶体结构特征 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sp3杂化。 ③最小环上有6个碳原子，每个C原子被12个六元环共用。 ④晶体中碳原子个数与C—C数之比为1∶=1∶2，1 mol金刚石中有2 mol碳碳键。 (2)二氧化硅的晶体结构特征 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O。 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。 应用化学 1.下表中数据为二氧化碳(CO2)和二氧化硅(SiO2)的熔、沸点。 碳和硅元素位于元素周期表中同一主族，且二氧化碳和二氧化硅晶体均含有共价键，熔、沸点差距很大。请结合分子晶体的性质，判断SiO2固体是否属于分子晶体?并说明理由。 晶体 熔点/℃ 沸点/℃ CO2 -56.6(在527 kPa下测得) -78.5 SiO2 1 713 2 230 提示:分子晶体中分子间作用力小，晶体熔、沸点低，所以SiO2不是分子晶体，SiO2是共价晶体。 2.天然的金刚石和水晶都呈现规则多面体的外形，如图，体现了晶体的什么性质?其微观本质是什么? 提示:晶体呈现多面体外形体现了晶体的自范性，其微观本质是原子在三维空间里呈周期性有序排列。 题点多维训练 1.正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体( ) (2)具有共价键的晶体叫做共价晶体( ) (3)SiO2表示二氧化硅分子( ) (4)同一主族的氧化物，晶体类型可能不同( ) × × × √ 2.单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是 (　　) A.是一种立体网状结构的晶体 B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连 C.晶体中最小环上的原子数目为8 D.晶体中最小环上的原子数目为6 解析:单质硅是一种立体网状结构的共价晶体，A正确;晶体中每个硅原子与4个硅原子相连，B正确;根据单质硅的晶胞结构可判断晶体中最小环上的原子数目为6，C错误，D正确。 √ 3.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si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 解析:由题图可知每个硅原子与四个氧原子相连，而每个氧原子与两个硅原子相连，在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英的组成，不存在单个的SiO2分子。 √ 4.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。 (1)一个金刚石晶胞中含有________________个碳原子。  (2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为_____________ g·cm-3。  (3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______ pm。  (4)碳原子的半径为r，则a、r之间关系式为____________ 。  8×+6×+4=8 　 a　 2r=a pm 新知探究(二)——共价晶体的性质 特征及物质类别 导学设计　 下表是某些共价晶体的熔点和硬度。 1.为什么金刚石的熔点高、硬度大? 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ >3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 莫氏硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 提示:金刚石晶体中C—C共价键的键能很大，很难破坏C—C共价键，因此，金刚石的熔点高、硬度大。 2.影响共价晶体的熔点和硬度的因素有______(填序号)，如何影响共价晶体的熔点和硬度?  ①构成共价晶体的原子种类数目;②构成共价晶体的原子间的共价键键能; ③构成共价晶体的原子半径;④构成共价晶体的原子的相对原子质量。 提示:②③　构成共价晶体的原子间的共价键键能越大、共价晶体的原子半径越小，则晶体的熔点越高、硬度越大。 系统融通知能 1.共价晶体的性质特征 高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特征。一般难溶于常见溶剂，绝大部分共价晶体不导电。 [微点拨]　硬度大的物质不一定经得起锤击，如金刚石硬度最大，却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。 2.共价晶体熔、沸点高低及硬度大小比较 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、沸点越高，硬度越大。 3.常见共价晶体及类别 4.分子晶体与共价晶体的判断 依据 分子晶体 共价晶体 微粒种类 分子 原子 微粒间的作用力 分子间作用力 共价键 晶体的熔、沸点 熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低 熔点高，常在1 000 ℃以上 晶体的导电性 晶体不导电，但部分溶于水后能导电 绝大多数不导电，但晶体Si、Ge为半导体 晶体的硬度、 机械性能 硬度小且较脆 硬度大 物质的 分类 部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物 (除有机盐外) 金刚石、晶体硅、晶体硼等单质;碳化硅、二氧化硅等化合物 续表 1.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是 (　　) A.SiCl4是分子晶体 B.晶体硼是共价晶体 C.AlCl3是分子晶体，加热能升华 D.金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱 题点多维训练   AlCl3 SiCl4 晶体硼 金刚石 晶体硅 熔点/℃ 190 -68 2 300 >3 500 1 410 沸点/℃ 178 57 2 550 4 827 2 355 √ 解析:SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都属于分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确;单质B的熔、沸点高，所以晶体硼是共价晶体，B正确;C原子的半径比Si原子的半径小，金刚石中C—C的键长比晶体硅中Si—Si的键长短，金刚石中C—C的键能比晶体硅中Si—Si的键能大，金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强，D错误。 2.碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是 (　　) A.熔点从高到低的顺序:金刚石>碳化硅>晶体硅 B.熔点从高到低的顺序:金刚石>晶体硅>碳化硅 C.三种晶体中的结构单元都是三角锥结构 D.三种晶体都是共价晶体且均为电的良导体 解析:碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，这说明碳化硅形成的晶体是共价晶体。则形成共价晶体的原子半径越小，共价键键能越大，其熔、沸点越高，而原子半径:C<Si，则熔点从高到低的顺序:金刚石>碳化硅>晶体硅，A正确，B错误。三种晶体中的结构单元都是四面体结构，C错误。三种晶体都是共价晶体且都不是电的良导体，D错误。 √ 3.据报道，某科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称这种化合物可能比金刚石更坚硬，其原因可能是 (　　) A.碳、氮原子构成平面结构的晶体 B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短 C.氮原子电子数比碳原子电子数多 D.碳、氮单质的化学性质均不活泼 √ 解析:碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬，说明该化合物为共价晶体，为立体结构，A错误;由于原子半径:N<C，原子半径越小，共价键的键长越短，则键能越大，所以碳氮化合物比金刚石更坚硬，B正确;共价晶体的熔、沸点和硬度，与共价键有关，与电子数的多少无关，C错误;碳、氮单质的化学性质均不活泼，与两种元素形成的化合物的性质无关，D错误。 4.金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的三维骨架结构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答: (1)金刚砂属于_____晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点____。  (2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合____个碳原子，键角是_________。  解析:(1)根据题意可知金刚砂属于共价晶体，由于Si—C的键长大于C—C的键长，故Si—C的键能小，金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。 (2)Si原子与C原子交替以共价单键相结合，且Si、C原子都形成四个单键，故一个碳原子周围结合4个硅原子，同时一个硅原子周围结合4个碳原子。由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列，故键角为109°28'。 共价 低 4 109°28' (3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有____个硅原子。  解析:类比金刚石中最小的原子环中有6个碳原子可知，在金刚砂中，最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。 3 |思维建模| 分子晶体、共价晶体熔、沸点高低及硬度比较 (1)先判断晶体类型:一般来说，共价晶体>分子晶体。 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱。原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔、沸点及硬度越高。 ②分子晶体的熔、沸点高低及硬度大小取决于分子间作用力。分子间作用力与是否存在氢键、相对分子质量大小及分子极性有关。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 一、选择题 1.下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是(　　) ①SiO2和SO3　②金刚石和白磷　③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石　 ⑤晶体氖和晶体氮　⑥硫黄和单质碘 A.①②③　　　　　　　 B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤ 解析:属于分子晶体的有SO3、CO2、SO2、白磷、晶体氖、晶体氮、硫黄和单质碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硅和金刚石。但晶体氖是单原子分子，晶体中不存在化学键。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 2.干冰和二氧化硅晶体同属ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是 (　　) A.二氧化硅相对分子质量大于二氧化碳相对分子质量 B.C—O的键能比Si—O的键能小 C.干冰为分子晶体，二氧化硅为共价晶体 D.干冰易升华，二氧化硅不能 解析:干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力，SiO2为共价晶体，熔化时破坏化学键，所以熔点较高。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 3.下列物质属于共价晶体的是 (　　) ①干冰　②SiO2　③晶体硅　④白磷 ⑤氨基乙酸　⑥固态He A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.②③ D.①②⑤⑥ 解析:干冰、白磷、氨基乙酸和固态He属于分子晶体，SiO2和晶体硅属于共价晶体。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 4.下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是 (　　) A.键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6 B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度 C.SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4 D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p⁃p π键 解析:化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H，故可判断稳定性:C2H6>Si2H6，A项正确;SiC与金刚石均为空间网状的共价晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确;根据H-具有较强还原性，可知还原性:SiH4>CH4，C项错误;由于原子半径:Si>C，Si原子间难形成p⁃p π键，故决定了Si原子间很难形成双键，D项正确。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 5.下列有关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，形成的最小的环都是六元环 B.含1 mol C的金刚石中C—C的数目是2NA，1 mol SiO2晶体中Si—O的数目是4NA C.干冰在熔化时，晶体中的共价键不会断裂 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 解析:金刚石形成的最小的环是由六个碳原子形成的六元环，二氧化硅中最小的环是由6个氧原子和6个硅原子组成的十二元环，故A错误; 干冰熔化时只破坏分子间作用力，共价键不会断裂，故C正确。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 6.二氧化硅有晶体和无定形两种形态，晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。除石英外，SiO2还有磷石英和方英石等多种变体。方英石结构和金刚石相似，其结构单元如图所示。下列有关说法正确的是 (　　) A.方英石晶体中存在着SiO4结构单元 B.1 mol Si形成2 mol Si—O C.图示结构单元中实际占有18个硅原子 D.方英石晶体中，Si—O之间的夹角为90° 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:由方英石结构示意图，知方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，A项正确;1 mol Si形成4 mol Si—O，B项错误;题图所示的结构单元实际占有的硅原子数:8×+6×+4=8个，C项错误;方英石晶体中存在着SiO4的结构单元，说明Si—O之间的夹角为109°28'，D项错误。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 7.金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.该晶体属于共价晶体，熔点比金刚石高 B.C位于Si构成的正四面体空隙中 C.C—Si的键长为a pm，则晶胞边长为2a pm D.金刚砂中C原子周围等距且最近的C原子数为6 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，SiC属于共价晶体，C—Si的键长大于C—C的，故熔点比金刚石低，A错误;距离C原子最近且等距离的Si原子个数是4，且四个Si原子构成正四面体结构，所以C位于Si构成的四面体空隙中， B正确;C—Si的长度为晶胞体对角线长度的，设晶胞棱长为x，则×x=a pm，所以x== pm，C错误;以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象，每个C原子周围最近且等距的C原子位于面心，由于顶角碳原子为8个晶胞共有，则C原子周围等距且最近的C原子数为12，D错误。 12 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 8.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 12 15 14 解析: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，没有良好的导电性，B错误;由“均摊法”知，B原子位于晶胞的8个顶角和6个面心，该晶胞中含B:8×+6×=4(个)，N原子都在晶胞内，有4个N原子，C错误;B原子周围等距且最近的B原子数为12，D错误。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 9.高压下氮气会聚合生成高聚氮，这种高聚氮晶体的立体网状结构如图所示。已知N—N的键能为160 kJ·mol-1，而N≡N的键能为945 kJ·mol-1。则下列有关说法不正确的是 (　　) A.高聚氮转化为氮气的过程中发生了化学变化 B.高聚氮晶体属于共价晶体 C.高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=1∶3 D.高聚氮可能会被用作炸药或高能材料 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:高聚氮转化为氮气的过程中有新物质生成，发生了化学变化，A项正确;高聚氮晶体中原子间以共价键结合并形成立体网状结构，所以高聚氮为共价晶体，B项正确;高聚氮晶体中每个氮原子与其他三个氮原子形成单键，而每个N—N为两个氮原子共有，所以高聚氮晶体中n(N)∶n(N—N)=2∶3，C项错误;由高聚氮的结构及N—N的键能较小，而N≡N的键能很大可知，高聚氮转化为N2会放出大量的热，可能会被用作炸药或高能材料，D项正确。 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 √ 10.金刚石结构如图所示，晶体Si、立方SiC具有类似金刚石结构。下列说法错误的是 (　　) A.熔点:金刚石>晶体Si B.晶体Si晶胞中含有8个Si C.金刚石的晶体中碳原子数与C—C键数之比为1∶2 D.立方SiC晶胞顶点从1号位分别平移至2号位和3号位，所得晶胞中Si位置相同 解析:碳碳键的键长比硅硅键的键长短，键能大，故A正确;利用均摊法，可得一个金刚石晶胞中有8个C原子，所以一个晶体硅晶胞中含有8个Si，故B正确;金刚石中每个碳原子均与另外4个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个C—C，则1 mol碳原子构成的金刚石中共有2 mol C—C，故C正确;1号与2号原子相同，但1号与3号原子不同，故D错误。 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 11.氮化碳部分结构如图所示，其中β⁃氮化碳的硬度超过金刚石，成为首屈一指的超硬材料。下列有关氮化碳的说法错误的是 (　　) A.β⁃氮化碳属于共价晶体，其化学键比金刚石的更稳定 B.氮化碳晶体的熔点比金刚石高 C.β⁃氮化碳的化学式为C3N4，其中氮显-3价，碳显+4价 D.该晶体与金刚石结构相似，都是原子间以非极性键形成的空间网状结构 √ 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:A项中，N原子半径小于C原子，键长:C—N<C—C，故C—N比C—C更稳定，正确;B项中，氮化碳晶体的熔点比金刚石高，正确;C项中，晶体结构图中虚线部分是晶体的最小结构单元，正方形顶点的C原子被4个正方形所共有，边上的C原子被2个正方形所共有，故实际含有的C原子数为4×+4×=3，N原子数为4，化学式为C3N4，因为N元素的电负性比C元素的大，故N显负价(-3)，C显正价(+4)，正确;D项中，金刚石晶体中只含C—C非极性键，C3N4晶体中只含C—N极性键，错误。 12 15 14 16 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料，属于共价晶体，主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。下列描述错误的是 (　　) A.基态铝原子的价层电子排布为3s23p1 B.制备AlON的原料NH3中N原子采取sp2杂化 C.AlON和水晶的化学键类型相同 D.AlON和水晶的晶体类型相同 15 14 解析:根据元素周期表位置可知，基态铝原子的价层电子排布为3s23p1，A正确;NH3分子中N为sp3杂化，B错误;二者均属于共价晶体，均只含有共价键，C、D正确。 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 13.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.硼酸具有片层状结构，层与层之间、H3BO3单元间都以范德华力连接 B.立方氮化硼结构与金刚石相似，立方氮化硼晶胞中每个氮原子周围有4个硼原子 C.BF3与HF反应后再用氨气中和得到NH4BF4，1 mol NH4BF4含有配位键的数目为NA D.NH3与BF3都是由极性键构成的极性分子 12 15 14 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:硼酸具有片层状结构，层与层之间、H3BO3单元间不仅以范德华力连接，还有氢键，A项错误;立方氮化硼结构与金刚石相似，金刚石中每个碳原子周围有4个碳原子，则立方氮化硼晶胞中每个氮原子周围有4个硼原子，B项正确; 1 mol NH4BF4含有配位键的数目为2NA，C项错误;NH3是由极性键构成的极性分子，而BF3是由极性键构成的非极性分子，D项错误。 12 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 二、非选择题 14.(12分)请回答下列问题。 (1)31Ga基态原子的核外电子排布式是_________________________________ _________________。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成，该半导体材料的化学式是_______，其晶体结构类型为_________。  12 14 15 解析:Ga与Al同主族，位于第四周期ⅢA族，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。由于Ga和As组成的物质是半导体材料，不是离子化合物，Ga最外层有3个电子，As最外层有5个电子，两者以共价键形成GaAs，属于共价晶体。 1s22s22p63s23p63d104s24p1 GaAs　 (或[Ar]3d104s24p1)　 共价晶体 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (2)C、N元素形成的新材料具有如图a所示结构，该晶体的化学式为_______。该晶体硬度超过金刚石，其原因是________________________________________ _________________________。  12 14 15 解析:该晶胞中含C原子数=8×+4×=3，N原子数为4，故该晶体化学式为C3N4。由于C—N的键长比C—C的键长短，键能大，所以金刚石硬度比C3N4硬度小。 C3N4 C3N4与金刚石都是共价晶体，C—N的键长 比C—C的键长短，键能大　 (3)Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如图b所示，该晶体属于 ______晶体。   共价 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (4)图c是氮化镓的晶胞结构:氮化镓中镓原子的杂化方式为____，氮原子的配位数为___。  12 14 15 解析:每个Ga原子与4个N原子形成共价键，这4个N原子构成正四面体结构;每个N原子与4个Ga原子形成共价键，这4个Ga原子构成正四面体结构，所以氮化镓中镓原子的杂化方式为sp3杂化，氮原子的配位数为4。 sp3 4　 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 14 15 (5)立方相氮化硼结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为a cm，立方相氮化硼晶胞中含有___个氮原子、___个硼原子。   解析:金刚石晶胞是立方体结构，其中每个顶点各有1个碳原子，每个面心各有1个碳原子，立方体内部还有4个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数=8×+6×+4=8，因此一个立方相氮化硼晶胞中应该含有4个N原子和4个B原子。 4 4 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 15.(10分)请按要求填空。 (1)C、N元素形成的材料具有如图所示的结构，该晶体的化学式为______。  12 14 15 解析:根据晶胞的结构可知含有碳原子数目=8×+4×=3，氮原子数目为4，则化学式为C3N4。 C3N4 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (2)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，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。 ①氮化硅的硬度______(填“大于”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最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式:_______。  12 14 15 小于 硅原子 半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大，氮化碳的硬度大 。 Si3N4 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析:①氮化碳和氮化硅晶体结构相似，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定，这说明二者形成的晶体都是共价晶体，由于硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，键能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度;②N的最外层电子数为5，要满足8电子稳定结构，需要形成 3个共价键，Si的最外层电子数为4，要满足8电子稳定结构，需要形成4个共价键，所以氮化硅的化学式为Si3N4。 12 14 15 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 (3)第ⅢA、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，其晶体结构与晶体硅相似。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。  12 14 15 解析:GaN的晶体结构与晶体硅相似，则GaN属于共价晶体，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。 4　 正四面体 共价 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 16.(12分)某科研小组受民间中医启发，发现As2O3对白血病有明显的治疗作用。氮(N)、磷(P)、砷(As)为ⅤA族元素，该族元素的化合物在研究和生产中有着许多重要用途。 (1)氮原子的价电子排布为_______，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为_________。  12 14 15 16 解析:氮原子的原子序数为7，价电子排布为2s22p3;N、P、As位于同一主族，随着原子序数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，原子的第一电离能逐渐减小，所以N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为N>P>As。 2s22p3 N>P>As 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 14 15 16 (2)立方氮化硼晶体(BN)是一种超硬材料，有优异的耐磨性，其晶胞如图所示。 ①立方氮化硼是_______晶体， 晶体中氮原子的杂化轨道类型为_________， 硼原子的配位数为___。  ②立方氮化硼晶体中“一般共价键”与配位键的数目之比为_____。  解析:①立方氮化硼晶体超硬，具有优异的耐磨性，推测立方氮化硼晶体为共价晶体;立方氮化硼中氮原子与周围的4个硼原子形成四面体结构，硼原子与周围的4个氮原子形成四面体结构，因此晶体中氮原子的杂化轨道类型为sp3;硼原子的配位数为4。②硼原子最外层有3个电子，形成4个共价键，所以含有1个配位键，故硼原子与氮原子之间共价键与配位键的数目之比为3∶1。 共价 sp3杂化 4 3∶1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12 14 15 16 (3)六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5 pm。立方氮化硼晶胞中含有____个氮 原子、____个硼原子，立方氮化硼的密度是____________________ g·cm-3(只要求列算式，不必计算出数值。阿伏加德罗常数的值为NA)。  解析:金刚石晶胞中有8个碳原子，则BN晶胞中也有8个原子，硼原子、氮原子各4个。BN的摩尔质量为25 g·mol-1，一个晶胞的质量为×25 g，除以一个晶胞的体积(361.5×10-10)3 cm3，即为晶体的密度。 4 4 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $