高二化學《物質(zhì)結構與性質(zhì)》課件3.3.1 原子晶體

第1課時原子晶體第3章第3節(jié)原子晶體與分子晶體[學習目標定位]知道原子晶體的概念，熟知常見的原子晶體的結構與性質(zhì)，能從原子結構的特點，分析理解其物理特性。新知導學達標檢測內(nèi)容索引新知導學1.金剛石的晶體結構模型如圖所示。回答下列問題：一、常見的原子晶體的結構(1)在晶體中每個碳原子以

對稱地與相鄰的4個碳原子相結合，形成

結構，這些正四面體向空間發(fā)展，構成彼此聯(lián)結的立體____結構。(2)晶體中相鄰碳碳鍵的夾角為

，碳原子采取了

雜化。(3)最小環(huán)上有

個碳原子。4個共價單鍵正四面體網(wǎng)狀109.5°sp36(4)晶體中C原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為

。(5)晶體中C—C鍵鍵長

，鍵能

，故金剛石的硬度

，熔點

。(6)1molC原子組成的金剛石中含有

molC—C鍵。1∶2很短很大很大很高2相關視頻2.二氧化硅是由硅原子和氧原子組成的空間立體網(wǎng)狀的原子晶體。其結構示意圖如下：觀察分析二氧化硅晶體結構示意圖，回答下列問題：(1)在二氧化硅晶體中，每個Si原子周圍結合

個O原子，同時每個O原子與

個Si原子結合。(2)在二氧化硅晶體中，位于四面體中心的原子是

，位于四面體四個頂點上的原子是

。42硅原子氧原子(3)在二氧化硅晶體中，硅原子采取

雜化，Si—O—Si鍵與Si—O—Si鍵的夾角是

。(4)二氧化硅晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)是

，包括

個O原子和

個Si原子。(5)1mol二氧化硅晶體中含有

molSi—O鍵。sp3109.5°12664相關視頻(1)原子晶體：相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結構的晶體。①構成原子晶體的基本微粒是原子。②形成原子晶體的作用力是共價鍵。在原子晶體中只存在共價鍵(極性鍵或非極性鍵)，沒有分子間作用力和其他相互作用。(2)原子晶體的結構特征①由于共價鍵的方向性和飽和性，每個中心原子周圍排列的原子數(shù)目是有限的，故原子不遵循緊密堆積原則。歸納總結②原子晶體呈空間立體網(wǎng)狀結構，原子晶體中不存在單個分子，原子晶體的化學式僅僅表示晶體中的原子個數(shù)關系。(3)常見的原子晶體：①常見的非金屬單質(zhì)，如金剛石(C)、硼(B)、晶體硅(Si)等。②某些非金屬化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。例1下列物質(zhì)的晶體直接由原子構成的一組是

①CO2

②SiO2

③晶體Si

④白磷⑤氨基乙酸⑥固態(tài)HeA.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥C.②③⑥ D.①②⑤⑥√答案例2下列有關原子晶體的敘述不正確的是

A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結構單元都是正四面體B.含1molC的金剛石中C—C鍵數(shù)目是2NA,1molSiO2晶體中Si—O鍵數(shù)

目是4NAC.水晶和干冰在熔化時，晶體中的共價鍵都會斷裂D.SiO2晶體是原子晶體，所以晶體中不存在分子，SiO2不是它的分子式解析√答案解析金剛石是1個中心碳原子連接4個碳原子，二氧化硅是1個中心硅原子連接4個氧原子，均為正四面體，A項正確；干冰熔化時只破壞分子間作用力，共價鍵不會斷裂，C項錯誤；原子晶體的構成微粒是原子不是分子，D項正確。(1)晶體硅的結構與金剛石相似，即將金剛石中的碳原子換成硅原子。不同的是，硅晶體中的Si—Si鍵的鍵長比金剛石中的C—C鍵的鍵長長。(2)SiO2晶體結構相當于晶體硅結構中每個Si—Si鍵中間插入一個O原子。(3)碳化硅晶體與金剛石結構相似，其空間結構中碳原子和硅原子交替排列。碳原子和硅原子個數(shù)之比為1∶1。規(guī)律總結相關視頻晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體。其結構與性質(zhì)比較如下表所示：二、原子晶體的性質(zhì)與共價鍵的關系晶體鍵能/kJ·mol－1鍵長/pm熔點/℃摩氏硬度金剛石(C—C)347154335010金剛砂(C—Si)30118626009晶體硅(Si—Si)22623414157請根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，分析其熔點、硬度的大小與其結構之間的關系。答案鍵長越短，鍵能越大，熔點越高，硬度越大；反之，鍵長越長，鍵能越小，熔點越低，硬度越小。歸納總結(1)由于原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結合，故原子晶體：①熔、沸點很高；②硬度大；③一般不導電；④難溶于溶劑。(2)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。提醒原子晶體的熔、沸點不一定高于金屬晶體和離子晶體。如MgO(2800℃)＞SiO2(1713℃)、鎢(3410℃)＞SiO2(1713℃)。例3根據(jù)下列物質(zhì)的性質(zhì)，判斷其屬于原子晶體的是

A.熔點2700℃，導電性強，延展性強B.無色晶體，熔點3550℃，不導電，質(zhì)硬，難溶于水和有機溶劑C.無色晶體，能溶于水，質(zhì)硬而脆，熔點為800℃，熔化時能導電D.熔點－56.6℃，微溶于水，硬度小，固態(tài)或液態(tài)時不導電答案解析√解析原子晶體一般不導電，沒有延展性，A項錯誤；原子晶體難溶于水，C項錯誤；原子晶體一般熔點很高，硬度很大，D項錯誤。例4下表是某些原子晶體的熔點和硬度。答案原子晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃390030002700171014101211硬度109.59.57.06.56.0分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是

A.構成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高B.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C.構成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D.構成原子晶體的原子的相對分子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大√學習小結達標檢測1.下列物質(zhì)中，屬于原子晶體的化合物是

A.無色水晶 B.晶體硅C.金剛石 D.干冰12345答案解析√解析A項，無色水晶是原子晶體，屬于化合物；B項，晶體硅是單質(zhì)；C項，金剛石是單質(zhì)；D項，干冰是分子晶體。2.下列有關原子晶體的敘述中正確的是

A.原子晶體中只存在非極性共價鍵B.原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高C.在SiO2晶體中，1個硅原子和2個氧原子形成2個共價鍵D.石英晶體是直接由硅原子和氧原子通過共價鍵所形成的空間網(wǎng)狀結構

的晶體√解析原子晶體單質(zhì)中含有非極性共價鍵，原子晶體化合物中存在極性共價鍵；在SiO2晶體中，1個硅原子與周圍4個氧原子形成4個Si—O鍵；金屬晶體的熔點差別很大，有些金屬晶體(如W)熔點可能高于某些原子晶體的熔點。答案解析123453.二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結構，如圖所示，下列關于二氧化硅晶體的說法中正確的是

A.1molSiO2晶體中Si—O鍵為2molB.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√答案解析12345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Si—O鍵，所以1molSiO2晶體中Si—O鍵為4mol；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。123454.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(zhì)的化學性質(zhì)均不活潑答案解析√1234512345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(zhì)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。5.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(zhì)穩(wěn)定。①氮化硅的硬度______(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是_____________________________________________________________________________________。12345答案小于氮化硅和氮化碳均為原子晶體，氮化硅中N—Si鍵的鍵長比氮化碳中C—N鍵的鍵長長，鍵能小解析氮化硅和氮化碳均為原子晶體。氮化硅中N—Si鍵的鍵長比氮化碳中C—N鍵的鍵長長，鍵能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。解析②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連、硅原子與硅原子不直接相連，同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結構，請寫出氮化硅的化學式______。12345答案解析解析由題意知，氮化硅晶體中每個Si原子連接4個N原子，每個N原子連接3個Si原子，Si和N原子均達到8電子穩(wěn)定結構，其化學式為Si3N4。Si3N4(2)第ⅢA、ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導體材料，其晶體結構與單晶硅相似。①在GaN晶體中，每個Ga原子與____個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為_________，GaN屬于______