《2025年新坐标同步练习高中化学选择性必修第二册人教版青海专版》

金刚石晶胞结构如右图所示。已知晶胞参数为$a$ pm,碳原子的半径为$r$ pm。

(1)一个金刚石晶胞中含有几个碳原子？金刚石晶体的密度(g·cm$^{-3}$)是多少？
(2)晶体中两个最近的碳原子之间的距离(pm)是多少？$a$、$r$有何关系？晶体中两个最近的碳原子之间的距离为体对角线的$\frac{1}{4}$,即为$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm。a、r之间的关系为$r=\frac{\sqrt{3}}{8}a$。

答案：
(1)一个金刚石晶胞中含有的碳原子个数为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8。金刚石晶体的密度为$\frac{12×8}{N_{A}(a×10^{-10})^{3}}$g·cm⁻³。
(2)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为体对角线的$\frac{1}{4}$,即为$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm。a、r之间的关系为$r=\frac{\sqrt{3}}{8}a$。

2. 二氧化硅
（1）二氧化硅晶体
①1个Si原子和⑨4个O原子形成⑩________4个共价键，每个O原子和⑪________2个Si原子相结合。
②1 mol SiO$_2$中含⑫________4mol Si - O。
③最小环由⑬6个Si原子和⑭________6个O原子构成。
④每个Si原子被⑮12个十二元环共用，每个O原子被⑯________6个十二元环共用。
（2）低温石英
在低温石英的结构中，顶角相连的⑰硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有⑱________手性（左、右型），被广泛用作压电材料，如制作石英手表。

答案： ⑨4 ⑩4 ⑪2 ⑫4 ⑬6 ⑭6 ⑮12 ⑯6 ⑰硅氧四面体 ⑱手性

2. (1)二氧化硅晶体中硅原子和与硅原子直接相连的氧原子构成的空间结构是什么？

答案： 二氧化硅晶体中硅原子和与硅原子直接相连的4个氧原子形成正四面体形结构。

(2)二氧化硅晶体中Si原子与Si - O数目之比是多少？1:4

答案： 二氧化硅晶体中Si原子与Si—O数目之比为1:4。

1. 下图是金刚石晶体结构模型,下列关于金刚石的说法正确的是 (C)

A.金刚石晶体中碳碳键之间的夹角为120°
B.金刚石晶胞中六元环中的所有碳原子在同一平面内
C.每个碳原子与其他4个碳原子相连形成正四面体形结构
D.金刚石晶体中碳原子与碳碳键数目之比为1：4

答案： 解析:选C。金刚石晶体中每个碳原子和周围四个碳原子形成共价键,形成共价键三维骨架结构,碳碳键之间的夹角为109°28',A错误;金刚石晶胞中最小的环为六元环,每个环中最多有4个碳原子在同一平面内,B错误;每个碳原子与其他4个碳原子相连,形成正四面体形结构,C正确;金刚石晶体中每个碳原子和周围4个碳原子形成碳碳键,碳原子与碳碳键数目之比为1:(4×$\frac{1}{2}$)=1:2,D错误。

2. 下面关于SiO$_2$晶体结构的叙述正确的是(C)


A.1 mol SiO$_2$晶体中含2 mol Si - O
B.SiO$_2$晶体的分子式是SiO$_2$
C.SiO$_2$晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构
D.最小的环上,有3个Si原子和3个O原子

答案： 解析:选C。每个Si原子形成4个共价键,1 mol SiO₂晶体中含4 mol Si—O,故A错误;由二氧化硅晶体结构图可知,每个硅原子周围连有4个氧原子,每个氧原子周围连有2个硅原子,Si、O原子个数比为1:2,不存在分子,故B错误;在SiO₂晶体中硅原子周围有4对共用电子,氧原子有2对共用电子,而氧原子最外层有6个电子,这样两种原子都满足8电子结构,故C正确;由二氧化硅晶体结构图可知,晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子,故D错误。

3. 设$N_A$为阿伏加德罗常数的值,下列关于SiO$_2$和金刚石的叙述正确的是 (C)
A.SiO$_2$晶体结构中,每个Si原子与2个O原子直接相连
B.通常状况下,60 g SiO$_2晶体中含有的分子数为N_A$
C.金刚石的共价键三维骨架结构中,由共价键形成的最小环上有6个碳原子
D.1 mol金刚石中含有4$N_A$个C - C

答案： 解析:选C。SiO₂晶体结构中,每个Si原子与4个O原子直接相连,每个O原子与2个Si原子直接相连,故A错误;SiO₂晶体是共价晶体,不存在分子,故B错误;金刚石是共价晶体,在共价晶体里,原子间以共价键相互结合,由共价键形成的碳原子环中,最小的环上有6个碳原子,故C正确;在金刚石晶体中每个碳原子形成4个碳碳键,每个碳碳键被2个碳原子共用,所以1 mol金刚石中含有$2N_{A}$个C—C,故D错误。