高中 化學(xué) 選擇性必修2 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)《第二節(jié) 第2課時 共價晶體》教學(xué)設(shè)計

第2課時共價晶體[課程標(biāo)準(zhǔn)]1.能結(jié)合金剛石和晶體硅的晶體結(jié)構(gòu)描述共價晶體中微粒排列的周期性規(guī)律。2.借助金剛石和晶體硅等的模型認(rèn)識共價晶體的結(jié)構(gòu)特點，并能說明共價晶體中的微粒及微粒間的相互作用。任務(wù)一共價晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)材料1：部分共價晶體的物理性質(zhì)：共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃>350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0材料2：根據(jù)量子力學(xué)計算，氮化碳有五種結(jié)構(gòu)，其中一種β-氮化碳硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料，其二維晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。問題1：由材料1表中數(shù)據(jù)可知，共價晶體的熔點普遍較高、硬度較大，為什么？問題2：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，金剛石、硅和鍺的熔點和硬度均依次降低，如何解釋？問題3：由材料2推測氮化碳所屬的晶體類型是什么？問題4：根據(jù)圖示推測氮化碳結(jié)構(gòu)是什么樣的？其中碳和氮的價態(tài)是多少？化學(xué)式是什么？提示：問題1：共價晶體中原子間是通過較強(qiáng)的共價鍵相互作用的，并且形成三維骨架結(jié)構(gòu)，所以普遍熔點較高、硬度較大。問題2：三者的組成元素為同主族元素，形成的晶體結(jié)構(gòu)相似，結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高，硬度越大。問題3：根據(jù)β-氮化碳硬度超過金剛石晶體判斷，氮化碳屬于共價晶體。問題4：分析氮化碳二維晶體結(jié)構(gòu)可知，每個碳原子與四個氮原子相連，每個氮原子與三個碳原子相連。氮的非金屬性大于碳的非金屬性，氮化碳中碳顯＋4價，氮顯－3價，其化學(xué)式為C3N4。1．共價晶體(1)共價晶體定義：所有原子都以共價鍵相互結(jié)合形成共價三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體叫共價晶體。(2)共價晶體的結(jié)構(gòu)特點說明：①空間結(jié)構(gòu)：整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”，不存在單個的分子，因此，共價晶體的化學(xué)式不表示其實際組成，只表示其組成的原子個數(shù)比。②共價晶體熔化時被破壞的作用力是共價鍵。③共價晶體中只有共價鍵，但含有共價鍵的晶體不一定是共價晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價鍵。2．常見的共價晶體物質(zhì)種類實例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)等某些非金屬氧化物二氧化硅(SiO2)等極少數(shù)金屬氧化物剛玉(α-Al2O3)3.共價晶體的物理性質(zhì)(1)共價晶體的物理性質(zhì)①熔點很高：共價晶體由于原子間以較強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合，熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔點。結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。②硬度很大：共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)決定了共價晶體的硬度，如金剛石是天然存在的最硬的物質(zhì)。③一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。④難溶于一般的溶劑。(2)共價晶體熔、沸點的比較①規(guī)律：一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點就越高。②原因：原子半徑越小，則化學(xué)鍵的鍵長越短，化學(xué)鍵就越強(qiáng)，鍵就越牢固，破壞化學(xué)鍵需要的能量就越多，鍵能越大，故晶體的熔點就越高。③實例：在金剛石、碳化硅、晶體硅中，原子半徑：C<Si，則鍵長：C—C<C—Si<Si—Si，故鍵能：C—C>C—Si>Si—Si，故熔點：金剛石>碳化硅>晶體硅。1．正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)由原子直接構(gòu)成的晶體一定是共價晶體。答案：錯誤，由原子直接構(gòu)成的晶體不一定是共價晶體，也可以是分子晶體。(2)具有共價鍵的晶體一定是共價晶體。答案：錯誤，可以是分子晶體。(3)SiO2和干冰都是同一主族元素的氧化物，二者晶體類型相同。答案：錯誤，SiO2是共價晶體而干冰是分子晶體。(4)共價晶體由于硬度及熔、沸點都較高，故常溫時都不與其他物質(zhì)反應(yīng)。答案：錯誤，共價晶體常溫時有些可以與其他物質(zhì)反應(yīng)。2．單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種，參考下表數(shù)據(jù)：金剛石晶體硅晶體硼熔點/℃355014152573沸點/℃482726282823摩氏硬度107.09.5晶體硼的晶體類型屬于__________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：共價晶體晶體硼熔、沸點和硬度介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石、晶體硅都是共價晶體(或熔沸點都很高，硬度大)解析：晶體硼熔、沸點和硬度介于金剛石和晶體硅之間，而金剛石、晶體硅都是共價晶體，因此晶體硼也是共價晶體。任務(wù)二典型的共價晶體材料1：金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型如下圖。材料2：純凈的天然二氧化硅晶體，是一種堅硬、脆性、不溶的無色透明的固體，常用于制造光學(xué)儀器等。二氧化硅晶體中，硅原子位于正四面體的中心，四個氧原子位于正四面體的四個頂角上，許多個這樣的四面體又通過頂角的氧原子相連，每個氧原子為兩個四面體共有，即每個氧原子與兩個硅原子相結(jié)合。問題1：分析共價晶體的微觀結(jié)構(gòu)與分子晶體有哪些不同？問題2：分析金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型，最小的環(huán)有多少個原子？問題3：根據(jù)材料2的描述，每個正四面體占有幾個Si原子、幾個O原子？有沒有單個分子？提示：問題1：①構(gòu)成微粒不同，共價晶體中只存在原子，沒有分子。②微粒間的相互作用不同，共價晶體中原子之間通過共價鍵結(jié)合，分子晶體中分子之間的作用是分子間作用力。問題2：金剛石最小環(huán)上有6個原子。問題3：1、2。沒有單個分子。1．金剛石(1)碳原子采取sp3雜化，C—C—C夾角為109°28′。(2)每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子結(jié)合，形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。(3)最小碳環(huán)由6個碳原子組成，且最小環(huán)上有4個碳原子在同一平面內(nèi)；每個碳原子被12個六元環(huán)共用。2．二氧化硅晶體(1)二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α-SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長鏈，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性(左、右型)。①Si原子采取sp3雜化，正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為109°28′。②每個Si原子與4個O原子形成4個共價鍵，Si原子位于正四面體的中心，O原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被2個硅氧正四面體共用；每個O原子和2個Si原子形成2個共價鍵，晶體中Si原子與O原子個數(shù)比為1∶2。③最小環(huán)上有12個原子，包括6個O原子和6個Si原子。(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、單晶硅、硅光電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。1．正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)金剛石晶體中，每個碳原子與周圍4個碳原子形成4個共價鍵的平面結(jié)構(gòu)。答案：錯誤，金剛石晶體中，每個碳原子與周圍4個碳原子形成4個共價鍵的立體結(jié)構(gòu)。(2)金剛石晶體結(jié)構(gòu)中碳原子的雜化類型是sp3。答案：正確。(3)金剛石晶體中的C原子與C—C共價鍵數(shù)目之比為1∶4。答案：錯誤，碳原子的個數(shù)與C—C鍵數(shù)目比為1∶2。(4)二氧化硅晶體中的Si原子與Si—O共價鍵的數(shù)目之比為1∶4。答案：正確。2．金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，回答下列問題。(1)一個金剛石晶胞中含有________個碳原子。(2)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為________g·cm－3。(3)晶體中兩個最近的碳原子之間的距離為________pm。(4)碳原子的半徑為r，則a、r有什么關(guān)系？答案：(1)8(2)eq\f(12×8,NA(a×10－10)3)(3)eq\f(\r(3),4)a(4)2r＝eq\f(\r(3),4)apm，即r＝eq\f(\r(3),8)apm。1．科學(xué)家成功地制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)。下列對該晶體敘述錯誤的是()A．晶體的熔、沸點高，硬度大B．該物質(zhì)的化學(xué)式為CO2C．晶體中C原子數(shù)與C—O化學(xué)鍵數(shù)之比為1∶6D．晶體的空間最小環(huán)由12個原子構(gòu)成答案：C解析：A項，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)，所以是共價晶體，熔、沸點高，硬度大，故A正確；B項，晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合，每個氧原子和2個碳原子以共價單鍵相結(jié)合，所以碳氧原子個數(shù)比為1∶2，則其化學(xué)式為CO2，故B正確；C項，該晶體中，每個碳原子含有4個C—O共價鍵，所以C原子與C—O化學(xué)鍵數(shù)目之比為1∶4，故C錯誤；D項，該晶體的空間最小環(huán)是由6個碳原子和6個氧原子構(gòu)成的12元環(huán)，故D正確。2．下列事實能說明剛玉(Al2O3)是一種共價晶體的是()①Al2O3是兩性氧化物②硬度很大③它的熔點為2045℃④幾乎不溶于水⑤自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A.①②③ B．②③④C．④⑤ D．②⑤答案：B解析：①指的是Al2O3的分類，⑤指的是剛玉的種類，這兩項都無法說明Al2O3是一種共價晶體。3．(1)金剛石具有硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列判斷正確的是________(填字母)。A．金剛石中C—C—C的鍵角均為109°28′，所以金剛石和CH4的晶體類型相同B．金剛石的熔點高與C—C鍵的鍵能無關(guān)C．金剛石中碳原子個數(shù)與C—C鍵鍵數(shù)之比為1∶2D．金剛石的熔點高，所以在打孔過程中不需要進(jìn)行澆水冷卻(2)已知晶體硼的結(jié)構(gòu)單元是由硼原子組成的正二十面體(如圖所示)，該結(jié)構(gòu)單元中有20個正三角形的面和一定數(shù)目的頂角，每個頂角上各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算，得出此結(jié)構(gòu)單元是由________個硼原子構(gòu)成的，其中B—B的鍵角為__________，該結(jié)構(gòu)單元共含有________個B—B鍵。答案：(1)C(2)1260°30解析：(1)選項A，金剛石是共價晶體，CH4是分子晶體，二者的晶體類型不同；選項B，金剛石熔化過程中C—C鍵斷裂，因C—C鍵的鍵能大，斷裂時需要的能量多，故金剛石的熔點很高；選項C，金剛石中每個C都參與了4個C—C鍵的形成，而每個C對每條鍵的貢獻(xiàn)只有一半，故碳原子個數(shù)與C—C鍵鍵數(shù)之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4×\f(1,2)))∶4＝1∶2；選項D，金剛石的熔點高，但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會導(dǎo)致鉆頭熔化。(2)從題圖可得出，每個頂角上的硼原子均被5個正三角形所共有，故分?jǐn)偟矫總€正三角形的硼原子為eq\f(1,5)個，每個正三角形含有eq\f(1,5)×3個硼原子，每個結(jié)構(gòu)單元含硼原子數(shù)為20×eq\f(1,5)×3＝12，而每個B—B鍵被2個正三角形所共有，故每個結(jié)構(gòu)單元含B—B鍵的個數(shù)為20×eq\f(1,2)×3＝30。課時測評18共價晶體(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！)題點一共價晶體的組成1．下列物質(zhì)屬于共價晶體的是()A．SO2 B．SiO2C．HNO3 D．葡萄糖答案：B解析：A.SO2屬于分子晶體，故A不符合題意；B.二氧化硅是由原子構(gòu)成的，通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于共價晶體，故B符合題意；C.硝酸分子為平面共價分子，屬于分子晶體，故C不符合題意；D.葡萄糖是共價化合物，是通過分子間作用力形成的分子晶體，故D不符合題意；答案選B。2．直接由原子構(gòu)成的一組物質(zhì)是()A.水、二氧化碳、金剛石B．單質(zhì)碘、干冰、白磷(P4)C．氯化鈉、金剛石、二氧化硅晶體D．硅晶體、金剛石、二氧化硅晶體答案：D解析：A.水、二氧化碳為分子晶體，是由分子構(gòu)成的，故A錯誤；B.單質(zhì)碘、干冰、白磷(P4)為分子晶體，是由分子構(gòu)成的，故B錯誤；C.氯化鈉由離子構(gòu)成，故C錯誤；D.二氧化硅、金剛石、硅晶體均為共價晶體，均直接由原子構(gòu)成，故D正確。3．下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是()①SiO2和SO3②晶體硼和HCl③CO2和SO2④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A.①②③ B．④⑤⑥C．③④⑥ D．①③⑤答案：C解析：屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃和碘；屬于共價晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。此外，晶體氖是由稀有氣體分子組成，稀有氣體為單原子分子，原子間不存在化學(xué)鍵。題點二共價晶體的性質(zhì)4．下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，下列敘述正確的是()共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高③構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越大，共價鍵的鍵能越大A．①② B．③④C．②③ D．②④答案：C解析：①共價晶體的熔點與共價鍵鍵能大小有關(guān)，跟原子種類多少無關(guān)，①錯誤；②共價晶體的熔點與共價鍵鍵能大小有關(guān)，鍵能大小與原子半徑關(guān)系是半徑越小，鍵能越大，表中原子半徑：C<Si，熔點：金剛石>碳化硅>硅，②正確；③從表中數(shù)據(jù)可看出原子半徑：C<Si，硬度：金剛石>碳化硅>硅，③正確；④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，共價鍵的鍵能越大，④錯誤；綜上分析可得正確組合為②③；答案選C。5．據(jù)下列性質(zhì)判斷，屬于共價晶體的物質(zhì)是()A．熔點2700℃，導(dǎo)電性好，延展性強(qiáng)B．無色晶體，熔點3550℃，不導(dǎo)電，質(zhì)硬，難溶于水和有機(jī)溶劑C．無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導(dǎo)電D．熔點－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導(dǎo)電答案：B解析：A項中導(dǎo)電性好，不是共價晶體的特征，因為共價晶體中原子與原子之間以共價鍵結(jié)合，而共價鍵有一定的方向性，使共價晶體的質(zhì)硬而脆，A項錯誤，B項符合共價晶體的特征，C項應(yīng)該是離子晶體，D項不符合共價晶體的特征。6.磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料。如圖為其晶體結(jié)構(gòu)中最小的重復(fù)單元。下列有關(guān)說法正確的是()A.磷化硼的化學(xué)式為B2PB．磷化硼晶體的熔點高，且熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電C．磷化硼晶體屬于共價晶體D．磷化硼晶體在熔化時需克服范德華力答案：C解析：由磷化硼的晶胞結(jié)構(gòu)可知，P位于晶胞的頂點和面心，數(shù)目為eq\f(1,8)×8＋6×eq\f(1,2)＝4，B位于晶胞內(nèi)，數(shù)目為4，故磷化硼的化學(xué)式為BP，A項錯誤。磷化硼屬于共價化合物，熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電，B項錯誤。由磷化硼是一種超硬耐磨涂層材料可知磷化硼晶體屬于共價晶體，C項正確。磷化硼晶體為共價晶體，熔化時需克服共價鍵，D項錯誤。題點三共價晶體的結(jié)構(gòu)7．我國科學(xué)家合成了富集11B的非碳導(dǎo)熱材料立方氮化硼晶體，該晶體是硬度僅次于金剛石的超硬材料，具有金剛石的許多優(yōu)良特性，立方氮化硼晶體的晶胞結(jié)構(gòu)如圖。下列說法錯誤的是()A．11B和10B互為同位素B．N原子周圍等距且最近的B原子數(shù)為8C．該晶胞中含有4個B原子，4個N原子D．立方氮化硼晶體屬于共價晶體答案：B解析：A.11B和10B的質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同，互為同位素，故A正確；B.由晶胞結(jié)構(gòu)可知，位于頂點的硼原子與位于體對角線上的氮原子的距離最近，所以N原子周圍等距且最近的硼原子數(shù)為4，故B錯誤；C.由晶胞結(jié)構(gòu)可知，位于頂點和面心的硼原子的個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于體內(nèi)的氮原子個數(shù)為4，故C正確；D.由立方氮化硼晶體是硬度僅次于金剛石的超硬材料，具有金剛石的許多優(yōu)良特性可知，該晶體屬于共價晶體，故D正確；故選B。8.Al2O3在一定條件下可轉(zhuǎn)化為硬度、熔點都很高的氮化鋁晶體，氮化鋁的晶胞如圖所示。下列說法正確的是()A．氮化鋁屬于分子晶體B．氮化鋁可用于制造切割金屬的刀具C．1個氮化鋁晶胞中含有9個Al原子D．氮化鋁晶體中Al的配位數(shù)為2答案：B解析：A.硬度高、熔點高一般不會是分子晶體，描述錯誤，A不符合題意；B.硬度高、熔點高正好適合做在高溫環(huán)境下切割金屬的道具材料，描述正確，B符合題意；C.根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)，頂點和體心有Al原子，故晶胞含有Al原子個數(shù)為8×eq\f(1,8)＋1＝2，描述錯誤，C不符合題意；D.由晶胞體心的Al原子周圍的N原子個數(shù)可知，Al原子的配位數(shù)應(yīng)是4，描述錯誤，D不符合題意；綜上，本題選B。9．下面關(guān)于SiO2晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的敘述正確的是()A．1molSiO2晶體中Si—O鍵為2molB．二氧化硅晶體的分子式是SiO2C．晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結(jié)構(gòu)D．最小的環(huán)上，有3個Si原子和3個O原子答案：C解析：A.每個Si原子形成四個共價鍵，則1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵，故A錯誤；B.由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，每個硅原子周圍連有四個氧原子，每個氧原子周圍連有2個硅原子，則Si、O原子個數(shù)比為1∶2，不存在分子，故B錯誤；C.在晶體中硅原子周圍有4個共用電子對，氧原子有2個共用電子對，而氧原子最外層就是6個電子，這樣兩種原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)，故C正確；D.由二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)圖可知，晶體中最小環(huán)上含有6個硅原子和6個氧原子，故D錯誤。故選C。10．下圖所示的幾種碳單質(zhì)，關(guān)于它們的說法錯誤的是()A．四種碳單質(zhì)互為同素異形體，其中石墨和碳納米管均可導(dǎo)電B．金剛石晶體中每個C原子被6個六元環(huán)所共用C．12g石墨晶體中含有的六元環(huán)的數(shù)目為0.5NAD．C60晶體中每個C60分子周圍與它最近且等距的C60分子有12個答案：B解析：A.四種物質(zhì)均為碳的單質(zhì)，且結(jié)構(gòu)不同，屬于同素異形體，且石墨和碳納米管均可導(dǎo)電，故A正確；B.由晶體結(jié)構(gòu)可知金剛石晶體任意兩個相鄰的C—C鍵參加2個六元環(huán)的形成，每個C原子可形成4個C—C鍵，則每個C原子被12個六元環(huán)共用，故B錯誤；C.由石墨晶體結(jié)構(gòu)可知，每個C原子與3個C原子形成C—C鍵，則每個環(huán)中含2個C原子，12g石墨晶體中含有的六元環(huán)的數(shù)目為0.5NA，故C正確；D.C60晶胞為立方最密堆積，每個C60分子周圍與它最近且等距的C60分子有12個，故D正確；故選B。11．下列關(guān)于共價晶體、分子晶體的敘述中，不正確的是()A．在SiO2晶體中，1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵B．混合型晶體石墨的熔點高于金剛石C．HI的相對分子質(zhì)量大于HF，所以HI的沸點高于HFD．金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上最多4個碳原子共面答案：C解析：A.在SiO2晶體中，1個硅原子和4個氧原子形成4個共價鍵，A項正確；B.石墨中的碳碳鍵的鍵長小于金剛石中的碳碳鍵的鍵長，且石墨熔化時不僅要克服共價鍵，還要破壞分子間作用力，故熔點大于金剛石，B項正確；C.雖然HI的相對分子質(zhì)量大于HF，但是由于HF分子之間可以形成氫鍵，所以HF的沸點高于HI，C項錯誤；D.金剛石為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由共價鍵形成的碳原子環(huán)中，最小環(huán)上有6個碳原子，最多4個碳原子共面，D項正確；答案選C。12．C60、金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)模型如下圖所示(石墨僅表示出其中一層結(jié)構(gòu))。(1)C60、金剛石和石墨三者的關(guān)系互為________(填字母)。A．同分異構(gòu)體 B．同素異形體C．同系物 D．同位素(2)固態(tài)時，C60屬于________晶體。(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)是________個。(4)BN晶體有多種結(jié)構(gòu)，其中立方氮化硼具有金剛石型結(jié)構(gòu)(如圖)。①該晶體的最小環(huán)中含有________個B原子；N原子的配位數(shù)為________。②已知立方氮化硼晶體內(nèi)存在配位鍵，則其晶體中配位鍵與普通共價鍵數(shù)目之比為________。原子坐標(biāo)參數(shù)可表示晶胞內(nèi)部各原子的相對位置，圖中a處B原子的坐標(biāo)參數(shù)為(0，0，0)，則距離該B原子最近的N原子的坐標(biāo)參數(shù)為________。答案：(1)B(2)分子(3)2(4)①34②1∶3eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))解析：(1)同種元素的不同單質(zhì)互稱同素異形體，C60、金剛石和石墨是碳元素的不同單質(zhì)，屬于同素異形體，答案選B；(2)C60構(gòu)成微粒是分子，一個分子中含有60個碳原子，所以屬于分子晶體；(3)石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個碳原子被三個正六邊形共用，所以平均每個正六邊形占有的碳原子數(shù)＝6×eq\f(1,3)＝2；(4)①該晶體的最小環(huán)中含有3個B原子，3個N原子，N原子周圍距離最近的B原子有4個，N原子的配位數(shù)為4；②立方氮化硼的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度大，屬于共價晶體，硼原子的價電子數(shù)為3，形成4個共價鍵，有1個配位鍵，3個普通共價鍵，配位鍵與普通共價鍵數(shù)目之比為1∶3；a處B原子的坐標(biāo)參數(shù)為(0，0，0)，距離該B原子最近的N原子連線處于晶胞對角線上，且二者距離為體對角線的eq\f(1,4)，則該N原子到各坐標(biāo)平面距離均等于晶胞棱長的eq\f(1,4)，距離該B原子最近的N原子的坐標(biāo)參數(shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)，\f(1,4)，\f(1,4)))。13．氮化硼晶體的結(jié)