高中化學 第3章 第3節(jié) 原子晶體與分子晶體 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1課時原子晶體第3章第3節(jié)原子晶體與分子晶體知道原子晶體的概念，熟知常見的原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，能從原子結(jié)構(gòu)的特點，分析理解其物理特性。學習目標定位達標檢測達標檢測檢測評價 達標過關新知導學新知導學啟迪思維 探究規(guī)律內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN新知導學XIN ZHI DAO XUE01011.金剛石的晶體結(jié)構(gòu)模型如圖所示。回答下列問題：(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(jié)合，形成 結(jié)構(gòu)，這些正四面體向空間發(fā)展，構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)的立體 結(jié)構(gòu)。(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)晶體中C原子個數(shù)與CC鍵數(shù)之比為 。(5)晶

2、體中CC鍵鍵長 ，鍵能 ，故金剛石的硬度 ，熔點 。(6)1 mol C原子組成的金剛石中含有 mol CC鍵。4個共價單鍵正四面體一、常見的原子晶體的結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀109.5sp361 2很短很大很大很高2相關視頻觀察分析二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)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(jié)合 個O原子，同時每個O原子與 個Si原子結(jié)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 。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(jié)構(gòu)示意圖如下：42硅原子氧原子(3)在二氧化硅晶體中，硅原子采取 雜化，SiOSi鍵與SiOSi鍵的夾角是

3、。(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)1 mol二氧化硅晶體中含有 mol SiO鍵。sp3109.512664相關視頻歸納總結(jié)(1)原子晶體：相鄰原子間以共價鍵結(jié)合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。構(gòu)成原子晶體的基本微粒是原子。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(jié)構(gòu)特征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。原子晶體呈空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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。

4、(3)常見的原子晶體：常見的非金屬單質(zhì)，如金剛石(C)、硼(B)、晶體硅(Si)等。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(gòu)成的一組是CO2SiO2晶體Si白磷氨基乙酸 固態(tài)HeA. B.C. D.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(jié)構(gòu)單元都是正四面體B.含1 mol C的金剛石中CC鍵數(shù)目是2NA，1 mol SiO2晶體中SiO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金剛石是1個中心碳原子連接4個

5、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(gòu)成微粒是原子不是分子，D項正確。規(guī)律總結(jié)(1)晶體硅的結(jié)構(gòu)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SiSi鍵的鍵長比金剛石中的CC鍵的鍵長長。(2)SiO2晶體結(jié)構(gòu)相當于晶體硅結(jié)構(gòu)中每個SiSi鍵中間插入一個O原子。(3)碳化硅晶體與金剛石結(jié)構(gòu)相似，其空間結(jié)構(gòu)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11。晶體硅(Si)和金剛砂(SiC)都是與金剛石相似的原子晶體。其結(jié)構(gòu)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

6、系晶體鍵能/kJmol1鍵長/pm熔點/摩氏硬度金剛石(CC)3471543 35010金剛砂(CSi)3011862 6009晶體硅(SiSi)2262341 4157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(jié)構(gòu)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(jié)(1)由于原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，故原子晶體：熔、沸點很高；硬度大；一般不導電；難溶于溶劑。(2)原子晶體具有不同的結(jié)構(gòu)類型，對于結(jié)構(gòu)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

7、定高于金屬晶體和離子晶體。如MgO(2 800 )SiO2(1 713 )、鎢(3 410 )SiO2(1 713 )。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2 700 ，導電性強，延展性強B.無色晶體，熔點3 550 ，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。分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是A.構(gòu)成原子晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高B.構(gòu)成原子晶

8、體的原子間的共價鍵鍵能越大，晶體的熔點越高C.構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大，晶體的硬度越大D.構(gòu)成原子晶體的原子的相對分子質(zhì)量越大，晶體的硬度越大例4下表是某些原子晶體的熔點和硬度。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 211硬度109.59.57.06.56.0學習小結(jié)返回達標檢測DA BIAO JIAN CE02021.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.氯化鈉晶體解析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，氯化鈉晶體是離子晶體。123452.金剛石具有

9、硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列判斷正確的是A.金剛石中CC鍵的鍵角均為109.5，所以金剛石和CH4的晶體類型相同B.金剛石的熔點高與CC鍵的鍵能無關C.金剛石中碳原子個數(shù)與CC鍵鍵數(shù)之比為12D.金剛石的熔點高，所以在打孔過程中不需要進行澆水冷卻12345選項C，金剛石中每個C都參與了4個CC鍵的形成，而每個C對每條鍵的貢獻只有一半，故碳原子個數(shù)與CC鍵鍵數(shù)之比為(4 )412；選項D，金剛石的熔點高，但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會導致鉆頭熔化。解析選項A，金剛石是原子晶體，CH4是分子晶體，二者的晶體類型不同；選項B，金剛

10、石熔化過程中CC鍵斷裂，因CC鍵的鍵能大，斷裂時需要的能量多，故金剛石的熔點很高；123453.二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖所示，下列關于二氧化硅晶體的說法中正確的是 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(jié)構(gòu)D.晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為812345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 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)

11、比為12，并不是分子式；12345C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(jié)構(gòu)；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。4.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(jié)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(gòu)成平面結(jié)構(gòu)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1

12、2345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(jié)構(gòu)是一種空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而不是平面結(jié)構(gòu)，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。123455.回答下列問題：(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)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。氮化硅的硬度 (填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是_ 。解析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

13、鍵長長，鍵能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。12345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，鍵能小已知氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，請寫出氮化硅的化學式 。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(jié)構(gòu)，其化學式為Si3N4。12345Si3N4(2)第A、A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(jié)構(gòu)與單晶硅相似。在GaN晶體中，每個Ga原子與 個N原子