孿春武

2.金剛石、二氧化硅——原子晶體

（1） 金剛石是一種具有空間網狀結構的原子晶體。每個C原子以共價鍵與其他4個C原子緊鄰，由5個碳子形成正四面體的結構單元，由共價鍵構成的最小環(huán)結構中有6個碳原子（見圖4），由于每個C原子擁有所連4個C-C鍵的1/2（2個），所以碳原子個數與C-C鍵數之比為1：2。

（2） 二氧化硅晶體可以看成是金剛石結構中，C原子被Si原子代替，且在C-C鍵之間插入O原子后形成的，即每個硅原子與周圍的四個氧原子構成一個正四面體，構成二氧化硅晶體結構的最小環(huán)是由12個原子構成椅式環(huán)，鍵角∠（O-Si-O）=109°28'（見圖5）。每個Si原子擁有所連4個O原子的1/2（2個）（見圖6），因此si、O原子個數比為1：2，即化學式表示為SiO₂。

3.干冰——分子晶體

干冰晶體中的CO₂分布在立方體的頂點和面心上，分子間由分子間作用力結合形成晶體（見圖7）。C0₂分子內存在共價鍵，因此晶體中既有分子間作用力，又有共價鍵，但熔、沸點的高低由分子間的作用力決定，影響分子間作用力的主要因素是相對分子質量，從晶胞的結構可知與一個CO₂分子距離最近且相等的CO₂分子共有12個。

4.石墨——混合型晶體

石墨晶體為層狀結構，層與層之間的作用力為范德華力，每一層內C原子間以共價鍵形成正六邊形結構（見圖8）。由于層內C原子以較強的共價鍵相結合，所以石墨有較高的熔點。但由于層間的范德華力較弱，層間可以滑動，故石墨的硬度較小。因此石墨晶體又稱為過渡型晶體或混合型晶體。石墨品體中每個C原子只擁有其所連接的3個C-C鍵的1/2（3/2個），因此晶體中C原子與C-C鍵數之比為2：3。

點評：本題綜合考查了作用力分析、軌道雜化和晶胞計算等知識，對考生觀察讀圖能力和分析解決問題的能力要求較高。

例2 氮化硼（BN）晶體有多種相結構。六方相氮化硼是通常存在的穩(wěn)定相，與石墨相似，具有層狀結構，可作高溫潤滑劑。立方相氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性。它們的晶體結構如圖12所示。

（1） 基態(tài)硼原子的電子排布式為_____。

（2） 關于這兩種晶體的說法，正確的是_____（填序號）。

a.立方相氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大

b. 六方相氮化硼層間作用力小，所以質地軟

c.兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵

d.兩種晶體均為分子晶體

（3） 六方相氮化硼晶體層內一個硼原子與相鄰氮原子構成的空間構型為_____，其結構與石墨相似卻不導電，原因是

。

（4） 立方相氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為_____。該晶體的天然礦物在青藏高原下約300 km的古地殼中被發(fā)現。根據這一礦物形成事實，推斷實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是一。

（5） NH₄BF₄（氟硼酸銨）是合成氮化硼納米管的原料之一。1 mol NH₄BF₄含有_____mol配位鍵。

解析：（1）基態(tài)硼原子核外有5個電子，分別位于1s、2s、2p能級，根據構造原理知其基態(tài)的電子排布式為1S²2s²2p¹。

（2） a.立方相氮化硼N原子和B原子之間存在共價單鍵，所以該化合物中含有σ鍵而不存在π鍵，故錯誤。

b. 六方相氮化硼層間的范德華力較小，其質地軟，故正確。

c. 非金屬元素之間易形成共價鍵，所以N原子和B原子之間存在共價鍵，故正確。

d.立方相氮化硼為空間網狀結構，不存在分子，為原子晶體，故錯誤。

（3） 六方相氮化硼晶體層內一個B原子與相鄰N原子形成3個共價單鍵，且B原子不存在孤電子對，所以構成的空間構型為平面三角形，該物質的層狀結構中不存在自由移動的電子，所以不導電。

（4） 立方相氮化硼晶體中，B原子和四個N原子形成4個共價單鍵，所以B原子的雜化軌道類型為sp³雜化，在地殼內部，離地面越深，其壓強越大、溫度越高，根據題干知，實驗室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的條件應是高溫高壓。

（5） NH₄BF₄中的NH4r有一個配位鍵（N→H），BF_-^-中有一個配位鍵（F→B），則1 mol NH₄BF₄含有2 mol配位鍵。

答案：（1） 1S²2S²2p¹（2） b、c （3） 平面三角形層狀結構中沒有自由移動的電子 （4） sp³高溫、高壓 （5）2

點評：本題涉及作用力類型、軌道雜化方式、微?？臻g構型和物質性質等知識，綜合性較強。