Question

【題目】請(qǐng)按要求填空：

(1)C、N元素形成的新材料具有如圖所示的結(jié)構(gòu)該晶體的化學(xué)式為________________。

C（位于頂點(diǎn)和面心） N

(2)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，是新型的非金屬高溫陶瓷材料，它們的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

①氮化硅的硬度________（填“大于”或“小于”）氮化碳的硬度，原因是___________________________。

②已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)中，原子間都以單鍵相連，且氮原子與氮原子不直接相連、硅原子與硅原子不直接相連，同時(shí)每個(gè)原子都滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出氮化硅的化學(xué)式：______________。

(3)第ⅢA、VA元素組成的化合物GaN、GaP、CaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似。在GaN晶體中，每個(gè)Ga原子與________個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為________。在四大晶體類型中，GaN屬于________晶體。

Answer 1

【答案】C3N4 小于 硅原子半徑大于碳原子半徑，氮碳形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比氮硅形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短，故氮碳形成的共價(jià)鍵的鍵能大 Si3N4 4 正四面體形 原子

【解析】

（1）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)計(jì)算化學(xué)式，角上原子計(jì)，棱上原子計(jì)，面上原子計(jì)，內(nèi)部原子計(jì)1；

（2）①原子晶體鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體硬度越大；②根據(jù)最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，寫出氮化硅的化學(xué)式；

（3）GaN晶體與晶體硅結(jié)構(gòu)相似，為原子晶體，空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)。

（1）根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu)可知含有碳原子數(shù)目，氮原子數(shù)目為4，則化學(xué)式為：C3N4，故答案為：C3N4；

（2）①氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，是新型的非金屬高溫陶瓷材料，它們的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，這說明二者形成的晶體都是原子晶體，由于硅原子半徑大于碳原子半徑，氮碳形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比氮硅形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短，鍵能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度，故答案為：小于；硅原子半徑大于碳原子半徑，氮碳形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)比氮硅形成的共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)短，故氮碳形成的共價(jià)鍵的鍵能大；

②N的最外層電子數(shù)為5，要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需要形成3個(gè)共價(jià)鍵，Si的最外層電子數(shù)為4，要滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需要形成4個(gè)共價(jià)鍵，所以氮化硅的化學(xué)式為：Si3N4，故答案為：Si3N4；

（3）GaN的晶體結(jié)構(gòu)與晶體硅相似，則GaN屬于原子晶體，每個(gè)Ga原子與4個(gè)N原子相連，與同一個(gè)Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體形，故答案為：4；正四面體形；原子。