Question

【题目】请按要求填空：

(1)C、N元素形成的新材料具有如图所示的结构该晶体的化学式为________________。

C（位于顶点和面心） N

(2)氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定。

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

②已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且氮原子与氮原子不直接相连、硅原子与硅原子不直接相连，同时每个原子都满足最外层8电子稳定结构，请写出氮化硅的化学式：______________。

(3)第ⅢA、VA元素组成的化合物GaN、GaP、CaAs等是人工合成的新型半导体材料，其晶体结构与晶体硅相似。在GaN晶体中，每个Ga原子与________个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为________。在四大晶体类型中，GaN属于________晶体。

Answer 1

【答案】C3N4 小于 硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大 Si3N4 4 正四面体形 原子

【解析】

（1）根据晶胞结构计算化学式，角上原子计，棱上原子计，面上原子计，内部原子计1；

（2）①原子晶体键长越短，键能越大，晶体硬度越大；②根据最外层8电子稳定结构，写出氮化硅的化学式；

（3）GaN晶体与晶体硅结构相似，为原子晶体，空间构型为正四面体结构。

（1）根据晶胞的结构可知含有碳原子数目，氮原子数目为4，则化学式为：C3N4，故答案为：C3N4；

（2）①氮化碳和氮化硅晶体结构相似，是新型的非金属高温陶瓷材料，它们的硬度大、熔点高、化学性质稳定，这说明二者形成的晶体都是原子晶体，由于硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，键能大，所以氮化硅的硬度小于氮化碳的硬度，故答案为：小于；硅原子半径大于碳原子半径，氮碳形成的共价键键长比氮硅形成的共价键键长短，故氮碳形成的共价键的键能大；

②N的最外层电子数为5，要满足8电子稳定结构，需要形成3个共价键，Si的最外层电子数为4，要满足8电子稳定结构，需要形成4个共价键，所以氮化硅的化学式为：Si3N4，故答案为：Si3N4；

（3）GaN的晶体结构与晶体硅相似，则GaN属于原子晶体，每个Ga原子与4个N原子相连，与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为正四面体形，故答案为：4；正四面体形；原子。