高中化學 第3章 物質的聚集狀態(tài)與物質性質 第3節(jié) 第1課時 原子晶體課件 魯科版選修3-魯科版高二選修3化學課件

1、第3章 第3節(jié) 原子晶體與分子晶體1.知道原子晶體的概念，能夠從原子晶體的結構特點理解其物理特性。2.學會晶體熔、沸點比較的方法。目標導航基礎知識導學重點難點探究隨堂達標檢測欄目索引概念相鄰原子間以 結合而形成的具有_結構的晶體構成微粒_微粒間的作用力_物理性質(1)原子晶體由于原子間以 相結合，所以原子晶體具有 的熔點和 的硬度。(2)結構相似的原子晶體，原子半徑越 ，鍵長越 ，鍵能越 ，晶體的熔點越 ，硬度越_一、原子晶體的結構和性質 基礎知識導學答案共價鍵1.概念及物理性質空間立體網(wǎng)狀原子共價鍵較強的共價鍵很高很大小短大高大答案2.原子晶體與物質的類別物質種類實例某些_晶體硼、晶體硅、晶

2、體鍺、金剛石等某些_碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些二氧化硅(SiO2)等非金屬單質非金屬化合物氧化物答案議一議為什么原子晶體結構比金屬晶體和離子晶體結構松散，但卻比金屬晶體和離子晶體有更強的穩(wěn)定性？答案答案共價鍵具有方向性和飽和性，使原子晶體中某個原子周圍結合的其他原子是有限的，因此比較松散。由于整個晶體中各原子都以強作用力共價鍵相互結合，且構成了空間網(wǎng)狀結構，所以原子晶體更穩(wěn)定。二、典型原子晶體的結構分析答案1.金剛石(1)碳原子采取 雜化，CC鍵鍵角為 。(2)每個碳原子與周圍緊鄰的 個碳原子以共價鍵結合成結構，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結構。(3)最小碳環(huán)由 個

3、碳原子組成，且最小環(huán)上碳原子不在同一平面內。sp3109.5正四面體64答案2.晶體硅把金剛石中的C原子換成Si原子，分別得到晶體硅的結構模型和晶胞模型，不同的是SiSi鍵長 CC鍵長。3.二氧化硅晶體(1)Si原子采取 雜化，正四面體內OSiO鍵角為 。(2)每個Si原子與 個O原子形成 個共價鍵， 原子位于正四面體的中心， _原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被 個硅氧正四面體共用；每個O原子和 個Si原子形成 個共價鍵，晶體中Si原子與O原子個數(shù)比為_。(3)最小環(huán)上有 個原子，包括 個O原子和 個Si原子。sp3109.544SiO2221 21266議一議1.原子晶體的化學式是否

4、可以代表其分子式？答案答案不能。因為原子晶體是一個三維的網(wǎng)狀結構，無小分子存在。2.觀察金剛石和二氧化硅的結構模型討論：1 mol C組成的金剛石中含有多少摩爾CC鍵？1 mol SiO2晶體中含有多少摩爾SiO鍵？金剛石晶體中C原子數(shù)目與CC鍵數(shù)目之比為多少？答案答案2412在金剛石晶體中，1個C原子與4個C原子形成4個CC鍵，而每2個C原子之間才形成一個鍵，所以1 mol C形成的CC鍵個數(shù)為4 mol2 mol，金剛石晶體中C原子個數(shù)與CC鍵數(shù)之比為12。SiO2晶體結構相當于將金剛石中的C原子全都改換為Si原子，同時在SiSi鍵中間增添一個O原子，所以1 mol SiO2晶體中含有4

5、mol SiO鍵。返回答案一、原子晶體的結構與性質 重點難點探究1.原子晶體的結構特征(1)在原子晶體中，各原子均以共價鍵結合，因為共價鍵有方向性和飽和性，所以中心原子周圍的原子數(shù)目是有限的，原子不采取密堆積方式。(2)原子晶體的組成微粒是原子，不存在單個分子，其化學式僅代表原子的個數(shù)比。(3)空間構型：空間網(wǎng)狀結構。2.原子晶體熔點和硬度的比較原子晶體具有不同的結構類型，對于結構相似的原子晶體來說，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的穩(wěn)定性越高，熔、沸點越高，硬度越大。(1)原子晶體的熔、沸點不一定高于金屬晶體和離子晶體。如MgO(2 800 )SiO2(1 713 )、鎢(3 410

6、)SiO2(1 713 )。(2)平面網(wǎng)狀結構的晶體不屬于原子晶體。(3)原子晶體中只存在共價鍵，不存在離子鍵和范德華力。(4)稀有氣體原子組成的晶體不是原子晶體。關鍵提醒解析答案例1 氮化硼是一種新合成的結構材料，它是超硬、耐磨、耐高溫的物質，下列各組物質熔化時所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時所克服的粒子間作用力相同的是 ()A.NaCl和金剛石 B.晶體硅和水晶C.冰和干冰 D.碘和金剛砂解析解析氮化硼是由兩種非金屬元素形成的化合物，根據(jù)該化合物的性質可知其為原子晶體，微粒間作用力為共價鍵。氯化鈉和金剛石熔化時分別克服的是離子鍵和共價鍵，A項錯誤；冰和干冰熔化時均克服的是分子間作用力，

7、C項錯誤；碘和金剛砂熔化時分別克服的是分子間作用力和共價鍵，D項錯誤。B判斷晶體是否是原子晶體的思路(1)根據(jù)原子晶體的構成微粒和微粒間作用力判斷。(2)根據(jù)原子晶體的物理性質判斷。(3)記住常見的原子晶體。解題反思變式訓練1 已知氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料，且構成該晶體的微粒間只以單鍵結合。下列關于該晶體的說法錯誤的是 ()A.氮化碳屬于原子晶體，比金剛石中的硬度更大B.該晶體中每個碳原子與4個氮原子相連，每個氮原子與3個碳原子相連， 氮化碳的化學式為C3N4C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結構D.該晶體與金剛石相似，都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結構解析答案解析解析氮化

8、碳為高硬度材料且是由非金屬元素組成，因此該晶體應為原子晶體。又因為CC鍵鍵長大于CN鍵鍵長，故CN鍵的鍵能大于CC鍵，硬度更大的是氮化碳，A項正確；每個C原子與4個N原子形成共價單鍵，每個N原子與3個C原子形成共價單鍵，C原子和N原子的最外層都達到8電子穩(wěn)定結構，所以氮化碳的化學式為C3N4，N的非金屬性大于C的非金屬性，氮化碳中C顯4價，N顯-3價，B和C均正確；氮化碳晶體原子間以NC極性鍵形成空間網(wǎng)狀結構，D不正確。答案答案D規(guī)律總結 結構相似的原子晶體原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，熔、沸點越高。二、典型的原子晶體 金剛石(晶體硅)碳化硅二氧化硅晶胞中心原子雜化類型sp3sp3sp3鍵

9、角109.5109.5109.5晶胞中微粒數(shù)目8個CC：4個Si：4個Si：8個O：16個1 mol物質中化學鍵數(shù)目2 mol CC2 mol CSi4 mol SiOSiO2晶體結構相當于晶體硅結構中每兩個Si原子中間插入一個O原子 。關鍵提醒解析答案例2 碳化硅和立方氮化硼的結構與金剛石類似，碳化硅硬度僅次于金剛石，立方氮化硼硬度與金剛石相當，其晶胞結構如圖所示。請回答下列問題：(1)碳化硅晶體中，硅原子雜化類型為_，每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有_個；設晶胞邊長為a cm，密度為b gcm3，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為_(用含a、b的式子表示)。答案答案sp34(2)立方氮化硼晶胞中

10、有_個硼原子，_個氮原子，硼原子的雜化類型為_，若晶胞的邊長為a cm，則立方氮化硼的密度表達式為_gcm3(設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。解析答案解題反思原子晶體氮化硼晶胞與金剛石、晶體硅、碳化硅晶體相似。如晶胞中原子數(shù)目、原子雜化類型、鍵角都相同，但BN晶體中存在配位鍵BN。變式訓練2關于SiO2晶體的敘述正確的是()A.60 g SiO2晶體中含有NA個分子 (NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)B.60 g SiO2晶體中，含有2NA個SiO鍵C.SiO2晶體中與同一Si原子相連的4個O原子處于同一四面體的4個頂點D.SiO2晶體中，1個Si原子和2個O原子形成2個共價鍵解析答案解析解析Si

11、O2晶體為原子晶體，晶體中不存在單個分子，A不正確；1 mol SiO2晶體中含有SiO鍵4 mol，B不正確；SiO2晶體中，與每個Si原子相連的4個O構成四面體結構，O原子位于頂點，Si原子位于四面體的中心，C正確；SiO2晶體中，1個Si原子和4個O原子形成4個共價鍵，D不正確。C返回解題反思1 mol SiO晶體含2 mol SiSi鍵 4 mol SiO鍵硅晶胞含8個Si原子SiO2晶胞含8個Si原子16個O原子1 mol SiO2含1.氮氧化鋁(AlON)屬原子晶體，是一種超強透明材料，下列描述錯誤的是( )A.AlON和石英的化學鍵類型相同B.AlON和石英晶體類型相同C.AlO

12、N和Al2O3的化學鍵類型不同D.AlON和Al2O3晶體類型相同D 隨堂達標檢測解析答案解析解析AlON與石英(SiO2)均為原子晶體，所含化學鍵均為共價鍵，故A、B項正確；Al2O3是離子晶體，晶體中含離子鍵，不含共價鍵，故C項正確、D項錯誤。2.二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結構，如右圖所示：解析答案關于二氧化硅晶體的下列說法中，正確的是 ()A.1 mol SiO2晶體中SiO鍵為2 molB.二氧化硅晶體的分子式是SiO2C.晶體中Si、O原子最外電子層都滿足8電子結構D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8解析解析A選項錯誤，SiO2晶體中，1個硅原子與周圍4個氧原子形成SiO鍵，所以1 mol

13、 SiO2晶體中SiO鍵為4 mol；B選項錯誤，晶體中1個硅原子與周圍4個氧原子形成共價鍵，1個氧原子與周圍2個硅原子形成共價鍵，SiO2表示晶體中Si、O原子個數(shù)比為1 2，并不是分子式；C選項正確，1個硅原子分別與4個氧原子形成4對共用電子對，1個氧原子分別與2個硅原子形成2對共用電子對，所以Si、O原子最外電子層都滿足8電子結構；D選項錯誤，晶體中最小環(huán)上硅與氧交替連接，SiO2晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為12，其中6個為硅原子，6個為氧原子。答案答案C3.下表是某些原子晶體的熔點和硬度：解析答案原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/3 9003 0002 7001 7101 4101

14、211硬度109.59.576.56.0分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是()構成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高構成原子晶體的原子間的共價鍵鍵能越大，晶體的熔點越高構成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大構成原子晶體的原子的半徑越小，晶體的硬度越大A. B.C. D.解析解析原子晶體的熔點和硬度與構成原子晶體的原子間的共價鍵鍵能有關，而原子間的共價鍵鍵能與原子半徑的大小有關。答案答案D4.科學家用激光將置于鐵室中石墨靶上的碳原子炸松，與此同時再用射頻電火花噴射氮氣，此時碳、氮原子結合成碳氮化合物薄膜。據(jù)稱，這種化合物可能比金剛石更堅硬。其原因可能是 ()A.碳、氮原子構成平面結構

15、的晶體B.碳氮鍵鍵長比金剛石中的碳碳鍵鍵長更短C.氮原子電子數(shù)比碳原子電子數(shù)多D.碳、氮單質的化學性質均不活潑解析答案解析解析由“這種化合物可能比金剛石更堅硬”可知，該晶體應該是一種原子晶體，原子晶體的結構是一種空間網(wǎng)狀結構而不是平面結構，A選項錯誤；氮原子的半徑比碳原子的半徑小，二者所形成的共價鍵的鍵長要比碳碳鍵的鍵長短，所以該晶體的硬度應該比金剛石更高，B選項正確；原子的電子數(shù)和單質的活潑性一般不會影響所形成的晶體的硬度等，所以C、D選項錯誤。答案答案B5.現(xiàn)有幾組物質的熔點()數(shù)據(jù)：據(jù)此回答下列問題：(1)A組屬于_晶體，其熔化時克服的微粒間作用力是_。解析答案A組B組C組D組金剛石：3

16、 350Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1 415Na：98HCl：155KCl：776硼晶體：2 573K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1 713Rb：39HI：51CsCl：645解析解析A組物質熔點均很高，且均由非金屬元素組成，故為原子晶體，熔化時克服共價鍵。原子共價鍵(2)B組晶體共同的物理性質是_(填序號)。有金屬光澤 導電性 導熱性 延展性解析解析B組晶體均為金屬單質，故均屬于金屬晶體，金屬晶體的物理通性有金屬光澤，易導電、導熱，有延展性。解析答案A組B組C組D組金剛石：3 350Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1 415Na：98HCl：

17、155KCl：776硼晶體：2 573K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1 713Rb：39HI：51CsCl：645(3)C組中HF熔點反常是由于_。解析解析C組物質均屬于分子晶體，由于HF分子間存在氫鍵，故HF熔點反常。解析答案A組B組C組D組金剛石：3 350Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1 415Na：98HCl：155KCl：776硼晶體：2 573K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1 713Rb：39HI：51CsCl：645HF分子間形成氫鍵(4)D組晶體可能具有的性質是_(填序號)。硬度小水溶液能導電固體能導電熔融狀態(tài)能導電解析解析D組物

18、質均屬于離子晶體，一般來說，硬度較大，水溶液能導電，固體不導電，熔融狀態(tài)導電。解析答案A組B組C組D組金剛石：3 350Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1 415Na：98HCl：155KCl：776硼晶體：2 573K：64HBr：89RbCl：718二氧化硅：1 713Rb：39HI：51CsCl：645(5)D組晶體的熔點由高到低的順序為NaClKClRbClCsCl，其原因為_。解析答案A組B組C組D組金剛石：3 350Li：181HF：83NaCl：801硅晶體：1 415Na：98HCl：155KCl：776硼晶體：2 573K：64HBr：89RbCl：718二氧化

19、硅：1 713Rb：39HI：51CsCl：645解析解析 決定離子晶體熔點的因素：晶格能。離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，離子晶體的熔點越高。晶格能：NaClKClRbClCsCl6.回答下列問題：(1)氮化碳和氮化硅晶體結構相似，是新型的非金屬高溫陶瓷材料，它們的硬度大、熔點高，化學性質穩(wěn)定。氮化硅的硬度_(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是_。解析答案解析解析氮化硅和氮化碳均為原子晶體。氮化硅中CSi鍵的鍵長比氮化碳中CN鍵的鍵長長，鍵能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。小于氮化硅和氮化碳均為原子晶體，氮化硅中NSi鍵的鍵長比氮化碳中CN鍵的鍵長長，鍵能小下列物質熔化時所克服的微粒間的作用力與氮化硅熔化時所克服的微粒間的作用力相同的是_。a.單質I2和晶體硅 b.冰和干冰c.碳化硅和二氧化硅 d.石墨和氧化鎂解析答案解析解析I2、冰、干冰固態(tài)時為分子晶體，熔化時克服范德華力；晶體硅、碳化硅、二氧化硅固態(tài)時為原子晶體，熔化時克服共價鍵；石墨為混合晶體，MgO為離子晶體，故選c。c已知氮化硅的晶體結構中，原子間都以單鍵相連，且氮原子與氮原子不直接相