高中化學(xué)第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第2課時(shí)原子晶體教案高二化學(xué)教案

【第2課時(shí)原子晶體】之小船創(chuàng)作[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]認(rèn)識(shí)原子晶體的晶體構(gòu)造模型及其性質(zhì)的一般特色；能描繪金剛石、二氧化硅等原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。學(xué)生自主學(xué)習(xí)一、原子晶體及其物理性質(zhì)1．原子晶體全部原子都以□01共價(jià)鍵互相聯(lián)合形成□02三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀構(gòu)造的晶體叫原子晶體。原子晶體又叫□03共價(jià)晶體。2．常有的原子晶體0405(1)某些單質(zhì)，如硼(B)、□硅(Si)、鍺(Ge)、□灰錫(Sn)等。(2)某些非金屬化合物，如□0607碳化硅(SiC)，俗稱□金剛砂、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N)等。43．原子晶體的物理性質(zhì)08(1)熔點(diǎn)□很高。原子晶體中，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相聯(lián)合，要使物質(zhì)融化就要戰(zhàn)勝共價(jià)鍵，需要很高的能量。所以，原子晶體一般都擁有很高的□09熔點(diǎn)。如金剛石的熔點(diǎn)10□大于3550℃。(2)硬度□11高。如金剛石是天然存在的□

12最硬的物質(zhì)。(3)一般不導(dǎo)電，但晶體硅是□13半導(dǎo)體。(4)難溶于一般的溶劑。二、典型原子晶體的構(gòu)造剖析金剛石每個(gè)碳原子都采納□01sp3雜化，被相鄰的□024個(gè)碳原子包圍，以□03共價(jià)單鍵跟

4個(gè)碳原子聯(lián)合，形成□04正四周體，被包圍的碳原子處于□05正四周體的中心。這些正四周體向空間發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)堅(jiān)固的、相互聯(lián)絡(luò)的空間網(wǎng)狀晶體。(3)金剛石晶體中全部的06，C—C鍵鍵長□相等(154pm)0708鍵角□相等(□109°28′)。(4)晶體中最小的碳環(huán)由□09610個(gè)碳構(gòu)成，且□不在同一平面內(nèi)。(5)晶體中每個(gè)碳參加了□114條C—C鍵的形成，而在每1213條鍵中的貢獻(xiàn)只有□一半，故碳原子與C—C鍵鍵數(shù)之比為□1∶2。1．從構(gòu)造上說明同族氧化物22CO和SiO的性質(zhì)差別。提示：CO2屬于分子晶體，由分子間作使勁形成晶體，硬度小、熔點(diǎn)低，而SiO2為原子晶體，由共價(jià)鍵構(gòu)建立體空間網(wǎng)狀構(gòu)造，硬度大，熔點(diǎn)高。2．晶體硅中的最小環(huán)為幾元環(huán)？提示：Si與C為同族元素，晶體硅的構(gòu)造與金剛石同樣，只可是是金剛石構(gòu)造中的碳原子改為硅原子了。所以晶體硅中的最小環(huán)為六元環(huán)。講堂互動(dòng)研究一、原子晶體及其物理性質(zhì)1．分子晶體與原子晶體的比較2．非金屬單質(zhì)是原子晶體仍是分子晶體的判斷方法依照構(gòu)成晶體的粒子和粒子間的作用判斷：構(gòu)成原子晶體的粒子是原子，微粒間的作用是共價(jià)鍵；構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，微粒間的作用是分子間作使勁。依照晶體的熔點(diǎn)判斷：原子晶體的熔點(diǎn)高，常在1000℃以上；分子晶體的熔點(diǎn)低，常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低。依照導(dǎo)電性判斷：分子晶體為非導(dǎo)體，但部分分子晶體溶于水后能導(dǎo)電；原子晶體多半為非導(dǎo)體，但晶體硅、晶體鍺是半導(dǎo)體。依照硬度和機(jī)械性能判斷：原子晶體硬度大，分子晶體硬度小且較脆。[即時(shí)練]1．以下對(duì)于原子晶體和分子晶體的說法不正確的選項(xiàng)是()A．原子晶體硬度往常比分子晶體大B．原子晶體的熔點(diǎn)較高C．分子晶體中有的水溶液能導(dǎo)電D．金剛石、水晶和干冰都屬于原子晶體答案D分析因?yàn)樵泳w中粒子間以共價(jià)鍵聯(lián)合，而分子晶體中分子間以分子間作使勁聯(lián)合，故原子晶體比分子晶體的熔點(diǎn)高，硬度大。有些分子晶體溶于水后能電離出自由挪動(dòng)的離子而導(dǎo)電，如H2SO4、HCl等；D選項(xiàng)中的干冰(CO2)是分子晶體，D錯(cuò)。2．氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度資料，該晶體種類應(yīng)該是________晶體。試依據(jù)物質(zhì)構(gòu)造推斷，氮化碳晶體與金剛石對(duì)比較，硬度更大的應(yīng)當(dāng)是________晶體，熔點(diǎn)較低的應(yīng)是________晶體。答案原子氮化碳金剛石分析因?yàn)榈紴楦哂捕荣Y料且是由非金屬元素組成的，所以該晶體應(yīng)為原子晶體，又因?yàn)镃—C鍵的鍵長大于C—N鍵的鍵長，故C—N鍵的鍵能大于C—C鍵，硬度更大的是氮化碳，熔點(diǎn)較低的為金剛石。二、二氧化硅晶體的構(gòu)造剖析(1)SiO

2晶體可當(dāng)作在晶體硅

(

構(gòu)造近似于金剛石

)

的每個(gè)

Si

—Si

鍵中插入

1個(gè)氧原子而形成的，

1個(gè)硅原子和

4個(gè)氧原子形成

4個(gè)共價(jià)鍵，同時(shí)，每個(gè)氧原子與

2個(gè)硅原子相聯(lián)合形成

2個(gè)共價(jià)鍵。每個(gè)硅原子與相鄰的4個(gè)氧原子以共價(jià)鍵相聯(lián)合構(gòu)成正四周體構(gòu)造，硅原子在正四周體的中心，4個(gè)氧原子在正四周體的4個(gè)極點(diǎn)，則每個(gè)正四周體據(jù)有1個(gè)完好的硅原子、2個(gè)氧原子。所以，二氧化硅晶體中硅原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為1∶4×1＝∶，化學(xué)式為SiO2。最小的環(huán)由6個(gè)212硅原子和6個(gè)氧原子構(gòu)成的12元環(huán)；1molSiO2中含有4molSi—O鍵。[即時(shí)練]3．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．在含4molSi—O鍵的二氧化硅晶體中，氧原子的數(shù)量為4NAB．金剛石晶體中，碳原子數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2C．30g

二氧化硅晶體中含有

0.5NA個(gè)二氧化硅分子D．晶體硅、晶體氖均是由相應(yīng)原子直接構(gòu)成的原子晶體答案

B分析

在二氧化硅晶體中，每個(gè)硅原子形成

4個(gè)

Si

—O鍵，故含有

4molSi

—O鍵的二氧化硅晶體的物質(zhì)的量為

1mol，即含有2NA個(gè)氧原子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金剛石中每個(gè)碳原子均與此外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每?jī)蓚€(gè)碳原子形成一個(gè)C—C鍵，故1mol金剛石中共有2molC—C鍵，所以碳原子與C—C鍵數(shù)量之比為1∶2，B項(xiàng)正確；二氧化硅晶體中不存在分子這類微粒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；氖晶體是由單原子分子靠分子間作使勁聯(lián)合在一同形成的，屬于分子晶體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．依據(jù)SiO2晶體的構(gòu)造，回答以下問題。在二氧化硅晶體中有若干環(huán)狀構(gòu)造，最小的環(huán)狀構(gòu)造由________個(gè)原子構(gòu)成。在二氧化硅晶體中，硅原子的價(jià)電子層原子軌道發(fā)生了雜化，雜化的方式是________，O—Si—O夾角是________。二氧化硅屬于重要的無機(jī)非金屬資料之一，請(qǐng)列舉兩項(xiàng)二氧化硅的主要用途：①________；②________。以下說法中正確的選項(xiàng)是________。①凡是原子晶體都含有共價(jià)鍵②凡是原子晶體都有正四周體構(gòu)造③凡是原子晶體都擁有空間立體網(wǎng)狀構(gòu)造④凡是原子晶體都擁有很高的熔點(diǎn)答案(1)12(2)sp3109°28′(3)①制造石英玻璃②制造石英表中的壓電資料(也能夠答制造光導(dǎo)纖維等)①③④本課概括總結(jié)學(xué)習(xí)成效檢測(cè)1．在金剛石的晶體構(gòu)造中含有由共價(jià)鍵形成的碳原子環(huán)，此中最小的環(huán)上所需碳原子數(shù)及每個(gè)碳原子上隨意兩個(gè)C—C鍵間的夾角分別是()A．6、120°B．5、108°C．4、109°28′D．6、109°28′答案D分析金剛石中最小的碳環(huán)含有6個(gè)碳原子，兩個(gè)C—C鍵間的夾角是109°28′。2．W、X、Y、Z是元素周期表中短周期主族元素，此中X元素的某種原子其核內(nèi)無中子，Y元素在地殼中含量最豐富，Z元素形成的單質(zhì)是一種半導(dǎo)體資料，W與Z是同主族元素。以下相關(guān)表達(dá)不正確的選項(xiàng)是

(

)A．點(diǎn)燃

WX4前要驗(yàn)純B．W與Z均可形成熔點(diǎn)高、硬度大的單質(zhì)C．Z、W可形成原子晶體D．Y和Z、Y和W都可形成構(gòu)造相像的AB2物質(zhì)答案D分析依據(jù)題意可推出：X為H，Y為O，Z為Si，W為C。CH4是可燃性氣體，點(diǎn)燃可燃性氣體前要驗(yàn)純，

A正確；

C與Si均可形成熔點(diǎn)高、硬度大的單質(zhì)，

B正確；

SiC是原子晶體，C正確；Y和Z、Y和W分別形成SiO2和CO2，兩者構(gòu)造有很大差別。3．C3N4晶體和Si3N4晶體的構(gòu)造相像，以下說法正確的是(

)A．C3N4晶體和

Si

3N4晶體中都含有共價(jià)鍵B．C3N4和Si

3N4都易與水反響生成

NH3C．C3N4和Si

3N4中N的化合價(jià)都為＋

3D．C3N4晶體的硬度比Si3N4晶體小答案A分析C3N4、Si3N4都為原子晶體，原子晶體中含有共價(jià)鍵，

A

正確；原子晶體難溶于水，也不與水反響，

B錯(cuò)誤；氮元素的非金屬性比碳和硅的強(qiáng)，故在

C3N4、Si

3N4中氮均顯－3價(jià)，C錯(cuò)誤；C的原子半徑比Si小，故C—N鍵的鍵能比Si—N鍵大，則C3N4晶體的硬度比Si3N4晶體大，D錯(cuò)誤。4．D、E、X、Y、Z是周期表中的前20號(hào)元素，且原子序數(shù)漸漸增大，它們的最簡(jiǎn)氫化物分子的立體構(gòu)造挨次是正四周體、三角錐形、正四周體、V形、直線形。回答以下問題。(1)Y的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為________。(2)D和Y形成的化合物，其分子的立體構(gòu)造為________。(3)D和X形成的化合物，其化學(xué)鍵種類為________，其晶體種類為________。試比較D和X的最高價(jià)氧化物熔點(diǎn)的高低并說明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)SO3(2)直線形(3)共價(jià)鍵原子晶體(4)D的最高價(jià)氧化物是CO2，X的最高價(jià)氧化物是SiO2，前者比后者的熔點(diǎn)低。因?yàn)榍罢邽榉肿泳w，由分子間作用力聯(lián)合，爾后者為原子晶體，由共價(jià)鍵聯(lián)合；共價(jià)鍵強(qiáng)度大于分子間作使勁分析前20號(hào)元素的最簡(jiǎn)氫化物分子的立體構(gòu)造是正四周體的有CH4和SiH4、三角錐形的有NH3和PH3、V形的有H2O和H2S、直線形的有HF和HCl。因?yàn)镈、