高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第3节第1课时原子晶体学案鲁科版选修3

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1、第1课时　原子晶体[学习目标定位]　知道原子晶体的概念，熟知常见的原子晶体的结构与性质，能从原子结构的特点，分析理解其物理特性。一　常见的原子晶体的结构1．金刚石的晶体结构模型如右图所示。回答下列问题：(1)在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。(2)晶体中相邻碳碳键的夹角为109.5°，碳原子采取了sp3杂化。(3)最小环上有6个碳原子。(4)晶体中C原子个数与C—C键数之比为1∶2。(5)晶体中C—C键长很短，键能很大，故金刚石

2、的硬度很大，熔点很高。2．二氧化硅是由硅原子和氧原子组成的空间立体网状的原子晶体。其结构示意图如下：　观察分析二氧化硅晶体结构示意图，回答下列问题：(1)在二氧化硅晶体中，每个Si原子周围结合4个O原子，同时每个O原子与2个Si原子结合。(2)在二氧化硅晶体中，位于四面体中心的原子是硅原子，位于四面体四个顶点上的原子是氧原子。(3)二氧化硅晶体中最小环上的原子数是12。(4)1mol二氧化硅晶体中含有4molSi—O键。[归纳总结]1．构成原子晶体的基本微粒是原子。晶体中不存在单个分子，原子晶体的化学式仅仅11表示物质中的原子

3、个数关系，不是分子式。2．形成原子晶体的作用力是共价键。在原子晶体中只存在共价键(极性键或非极性键)，没有分子间作用力和其他相互作用。3．常见的原子晶体：①常见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等。②某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。[活学活用]1．下列有关原子晶体的叙述中，正确的是(　　)A．原子晶体中只存在非极性共价键B．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键C．石英晶体是直接由硅原子和氧原子通过共价键所形成的空间网状结构的晶体D．原子晶体的熔

4、点一定比金属晶体的高答案　C解析　原子晶体单质中含有非极性键，原子晶体化合物中存在极性共价键；在二氧化硅晶体中，1个硅原子与4个氧原子形成4个Si—O键；金属晶体的熔点差别很大，有些金属晶体(如W)熔点可能高于某些原子晶体的熔点。2.金刚砂(SiC)与金刚石具有相似的晶体结构(如图所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于________晶体。(2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合________个碳原子。(3)金刚砂的结构中含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有___

5、_____个硅原子。答案　(1)原子　(2)4　(3)3解析　由于金刚砂的晶体构型是空间立体网状结构，碳原子、硅原子交替以共价键相结合，故金刚砂是原子晶体；硅和碳电子层结构相似，成键方式相同，硅原子周围有4个碳原子；组成的六元环中，有3个碳原子、3个硅原子。二　原子晶体的性质与共价键的关系1．硅是一种重要的非金属单质，硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。11(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似，晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小约为

6、109.5°。(3)二氧化硅晶体的熔点比干冰高很多的原因是要使二氧化硅晶体熔化需要克服较强的共价键，而干冰熔化克服的是微弱的分子间作用力。2．晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体。其结构与性质比较如下表所示：晶体键能/kJ·mol－1键长/pm熔点/℃摩氏硬度金刚石(C—C)347154335010金刚砂(C—Si)30118426009晶体硅(Si—Si)22623414157请根据上表中的数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。答案　键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能

7、越小，熔点越低，硬度越小。[归纳总结]1．由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：(1)熔、沸点很高，(2)硬度大，(3)一般不导电，(4)难溶于溶剂。2．原子晶体中共价键键能越大，熔、沸点越高，硬度越大。而键能又与键长有关，键长可由成键原子半径的相对大小得出。一般来说，成键原子的半径之和越大，键长越长，键能越小。[活学活用]3．根据下列性质判断，属于原子晶体的物质是(　　)A．熔点2700℃，导电性好，延展性强B．无色晶体，熔点3550℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂C．无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点为

8、800℃，熔化时能导电D．熔点－56.6℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电答案　B解析　本题考查的是各类晶体的物理性质特征。A项中延展性好，不是原子晶体的特征，因为原子晶体中原子与原子之间以共价键结合，而共价键有一定的方向性，使原子晶体质硬而脆，A项不正确；B项符合原子