Question

【題目】非金屬元素雖然種類不多，但是在自然界中的豐度卻很大，請回答下列問題：

(1)BN(氮化硼，晶胞結構如圖)和CO2中的化學鍵均為共價鍵，BN的熔點高且硬度大，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原子的雜化軌道類型為______，干冰中C原子的雜化軌道類型為______

(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，但石墨晶體熔點比金剛石______，原因是______

(4)單晶硅的結構與金剛石結構相似，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)結構。在SiC結構中，每個C原子周圍距離相等且最近的C原子數目為______，假設C-Si鍵長為acm，則晶胞密度為______g/cm3。

Answer 1

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

【解析】

本題是對物質結構與性質的考查，涉及晶體類型與性質、雜化方式、分子結構與性質、晶胞計算等，側重考查學生分析解決問題的能力，分子極性大小及鍵角的大小判斷為易錯點、難點，（4）中關鍵是明確鍵長與晶胞棱長關系，需要學生具有一定的數學計算能力。

（1）BN由共價鍵形成的空間網狀結構，熔點高、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B-N鍵，雜化軌道數目為4，B原子采取sp3雜化，干冰中C原子形成2個σ鍵，沒有孤電子對，雜化軌道數目為2，C原子采取sp雜化，故答案為：原子；分子；sp3；sp；

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

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

（4）晶胞中每個碳原子與4個Si原子形成正四面體，每個Si原子與周圍的4個C原子形成正四面體，晶胞中Si、C的相對位置相同，可以將白色球看作C、黑色球看作Si，互換后以頂點原子研究，與之最近的原子處于面心，每個頂點為8個晶胞共用，每個面心為2個晶胞共用，故每個C原子周圍距離相等且最近的C原子數目為；頂點Si原子與四面體中心C原子連線處于晶胞體對角線上，且距離等于體對角線長度的 ，而體對角線長度等于晶胞棱長的倍，假設C-Si鍵長為acm，則晶胞棱長= cm，晶胞中Si原子數目=、C原子數目=4，晶胞質量=g，晶胞密度=（g）÷（ cm）3=g/cm3，故答案為：12； 。