高中化学经典例题28道详解详析10

springweiwei

[例10]  单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据：

晶体硼的晶体类型属于      晶体，理由是      。

已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如下图所示），各正二十面体之间以B——B键相互联结，在每个正二十面体中有二十个等边三角形的面和一定数目的顶角，每个顶点各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此基本结构单元是由      个硼原子构成，其中B——B键之间的键角是      。

  [解析]  非金属单质的晶体类型主要有2种：原子晶体和分子晶体，由于作用力强弱相差悬殊，物理性质（熔、沸点、硬度）差别也甚大，因此根据表中数据可以看出单质晶体硼的熔、沸点、硬度都介于典型的原子晶体，金刚石和晶体硅之间，因此晶体硼当属原子晶体。

    然后观察图形，每个等边三角形有3个项点，但从图形中还应观察到在这个二十面体中每个顶点（B原子）与另5个硼原子分别形成B——B键，即每个顶点为5个等边三角形（不同面上）所共有，因此该基本单元内硼原子数为：

     3×20／5＝12

    其基本单元透视图如右图所示

    [答案]  （l）原子晶体，非金属单质晶体硼的熔、沸点和硬度都介于原子晶体金刚石和晶体硅之间，由此推知晶体硼为原子晶体。

    （2）硼原子数    3×20/5＝12

或设硼原子数为x，每个硼原子与其它5个硼原子形成B——B键，每个B——B键为两个面所共有则：1/2(x×5)=1/2(3×20)

x＝12         （硼原子数）

    键角：60°

    [评述] 本题考查了晶体类型与晶体性质的关系，对图形的观察分析、将立体几何图形与晶体模型图结合的能力，以及将化学知识抽象为数学问题，然后运用数学工具解决化学问题的能力。