已知C3N4晶體很可能具有比金剛石還大的硬度，且原子間均以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說法正確的是（   ）

A．C3N4晶體是分子晶體

B．C3N4晶體中，C—N鍵的鍵長比金剛石中的C—C鍵的鍵長要長

C．C3N4晶體中每個C原子連接4個N原子，而每個N原子連接3個C原子

D．C3N4晶體中粒子通過離子鍵結(jié)合

 

答案：C
提示：

C3N4晶體硬度比金剛石大，原子間以共價鍵相結(jié)合，故C3N4為原子晶體。由于C、N兩元素位于同一周期，核電荷數(shù)N大于C，故氮的原子半徑比碳小，C—N鍵長小于C—C鍵長。碳原子最外層有4個電子，可與四個N原子各形成一個共價鍵，而每個N原子最外層有5個電子，要形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，須與3個碳原子各形成三個共價鍵。

 


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科目：高中化學 來源： 題型：

(共10分)  長期以來人們一直認為金剛石是最硬的物質(zhì)，但這種神話現(xiàn)在正在被打破。1990年美國伯克利大學的A．Y．Liu和M．L．Cohen在國際著名期刊上發(fā)表論文，在理論上預言了一種自然界并不存在的物質(zhì)β－C3N4，理論計算表明，這種C3N4物質(zhì)比金剛石的硬度還大，不僅如此，這種物質(zhì)還可用作藍紫激光材料，并有可能是一種性能優(yōu)異的非線性光學材料。這篇論文發(fā)表以后，在世界科學領域引起了很大的轟動，并引發(fā)了材料界爭相合成β－C3N4的熱潮，雖然大塊的β－C3N4晶體至今尚未合成出來，但含有β－C3N4晶粒的薄膜材料已經(jīng)制備成功并驗證了理論預測的正確性，這比材料本身更具重大意義。其晶體結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。

 

(1) 請分析β－C3N4晶體中，C原子和N原子的雜化類型以及它們在晶體中的成鍵情況：

                                                                           ；

(2) 請在圖1中畫出β－C3N4的一個結(jié)構(gòu)基元，該結(jié)構(gòu)基元包括    個碳原子和    個氮原子；

(3) 實驗測試表明，β－C3N4晶體屬于六方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)見圖2(圖示原子都包含在晶胞內(nèi))，晶胞參數(shù)a=0.64nm，c=0.24nm，請列式計算其晶體密度。

   ρ=                                                                   ；

    (4) 試簡要分析β－C3N4比金剛石硬度大的原因(已知金剛石的密度為3.51g?cm－3)。

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