Question

二氧化硅晶体是立体的网状结构．其晶体模型如图所示．认真观察晶体模型并回答下列问题：
（1）二氧化硅晶体中最小的环为

 

元环．
（2）每个硅原子为

 

个最小环共有．
（3）每个最小环平均拥有

 

个氧原子．

Answer 1

考点：金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系

专题：化学键与晶体结构

分析：（1）可根据硅晶体中Si-Si之间插入O原子形成SiO₂分析；
（2）硅原子周围有四个共价键与硅原子相连，其中任意两个共价键向外都可以连有两个最小的环；
（3）根据金刚石最小的环为六元环判断二氧化硅的空间网状结构中，Si、O原子形成的最小环上应有6个Si原子，每2个Si原子之间有1个O原子判断O原子的数目．

解答： 解：（1）金刚石晶体中，最小的环为六元环，也即由6个C原子构成，则晶体硅的六元环也是六个Si原子．当各Si-Si键上插入一个O原子，则共插入六个O原子，故最小的环上共有十二个原子即为十二元环；
故答案为：12；
（2）晶体硅的结构和金刚石相似，硅原子周围有四个共价键与其相连，其中任意两个共价键向外都可以连有两个最小的环，如果把Si-O-Si键作为一个整体的话，可作如图所示，所以一个硅原子共用的最小环有

C

2 4

×2=12种；
故答案为：12；
（3）由于每个硅原子被12个环共有，因此每个环只占有该硅原子的

1

12

，因为每个最小环上有6个硅原子，所以每个最小环平均拥有的硅原子数为6×

1

12

=0.5个．又因为SiO₂晶体是由硅原子和氧原子按1：2的比例所组成，因此每个最小环平均拥有的氧原子的数目为0.5×2=1个．
故答案为：1．

点评：本题主要是考查学生对二氧化硅晶体结构的熟悉了解程度，意在调动学生的学习兴趣和学习积极性，有利于培养学生的逻辑推理能力和空间的想象能力．