魯科版選修三 第3章 第3節(jié) 第1課時 原子晶體 課件（43張）.pptx

第3章第3節(jié)原子晶體與分子晶體 第1課時原子晶體 1 知道原子晶體的概念 能夠從原子晶體的結(jié)構(gòu)特點理解其物理特性 2 學(xué)會晶體熔 沸點比較的方法 目標(biāo)導(dǎo)航 基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué) 重點難點探究 隨堂達標(biāo)檢測 欄目索引 一 原子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué) 答案 共價鍵 1 概念及物理性質(zhì) 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(zhì)的類別 非金屬單質(zhì) 非金屬化合物 氧化物 答案 議一議為什么原子晶體結(jié)構(gòu)比金屬晶體和離子晶體結(jié)構(gòu)松散 但卻比金屬晶體和離子晶體有更強的穩(wěn)定性 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(jié)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(jié)合 且構(gòu)成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 所以原子晶體更穩(wěn)定 二 典型原子晶體的結(jié)構(gòu)分析 答案 1 金剛石 1 碳原子采取雜化 c c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(jié)合成結(jié)構(gòu) 向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 3 最小碳環(huán)由個碳原子組成 且最小環(huán)上碳原子不在同一平面內(nèi) sp3 109 5 正四面體 6 4 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(jié)構(gòu)模型和晶胞模型 不同的是si si鍵長c c鍵長 3 二氧化硅晶體 1 si原子采取雜化 正四面體內(nèi)o si o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 sp3 109 5 4 4 si o 2 2 2 1 2 12 6 6 議一議1 原子晶體的化學(xué)式是否可以代表其分子式 答案不能 因為原子晶體是一個三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 無小分子存在 2 觀察金剛石和二氧化硅的結(jié)構(gòu)模型討論 1molc組成的金剛石中含有多少摩爾c c鍵 1molsio2晶體中含有多少摩爾si o鍵 金剛石晶體中c原子數(shù)目與c c鍵數(shù)目之比為多少 答案241 2在金剛石晶體中 1個c原子與4個c原子形成4個c c鍵 而每2個c原子之間才形成一個鍵 所以1molc形成的c c鍵個數(shù)為4 mol 2mol 金剛石晶體中c原子個數(shù)與c c鍵數(shù)之比為1 2 sio2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將金剛石中的c原子全都改換為si原子 同時在si si鍵中間增添一個o原子 所以1molsio2晶體中含有4molsi o鍵 返回 答案 一 原子晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 重點難點探究 1 原子晶體的結(jié)構(gòu)特征 1 在原子晶體中 各原子均以共價鍵結(jié)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(xué)式僅代表原子的個數(shù)比 3 空間構(gòu)型 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 2 原子晶體熔點和硬度的比較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 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 2800 sio2 1713 鎢 3410 sio2 1713 2 平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(guān)鍵提醒 解析答案 例1氮化硼是一種新合成的結(jié)構(gòu)材料 它是超硬 耐磨 耐高溫的物質(zhì) 下列各組物質(zhì)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(zhì)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 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(gòu)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(zhì)判斷 3 記住常見的原子晶體 解題反思 變式訓(xùn)練1已知氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料 且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合 下列關(guān)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(xué)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 解析答案 解析氮化碳為高硬度材料且是由非金屬元素組成 因此該晶體應(yīng)為原子晶體 又因為c c鍵鍵長大于c n鍵鍵長 故c n鍵的鍵能大于c c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(jié)構(gòu) 所以氮化碳的化學(xué)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n c極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) d不正確 答案d 規(guī)律總結(jié) 結(jié)構(gòu)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 sio2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于晶體硅結(jié)構(gòu)中每兩個si原子中間插入一個o原子 關(guān)鍵提醒 解析答案 例2碳化硅和立方氮化硼的結(jié)構(gòu)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(dāng) 其晶胞結(jié)構(gòu)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(shè)晶胞邊長為acm 密度為bg cm 3 則阿伏加德羅常數(shù)可表示為 用含a b的式子表示 答案sp34 2 立方氮化硼晶胞中有 個硼原子 個氮原子 硼原子的雜化類型為 若晶胞的邊長為acm 則立方氮化硼的密度表達式為 g cm 3 設(shè)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b n 變式訓(xùn)練2關(guān)于sio2晶體的敘述正確的是 a 60gsio2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 60gsio2晶體中 含有2na個si o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sio2晶體為原子晶體 晶體中不存在單個分子 a不正確 1molsio2晶體中含有si o鍵4mol b不正確 sio2晶體中 與每個si原子相連的4個o構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu) 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 1molsio晶體含2molsi si鍵 4molsi o鍵 硅晶胞含8個si原子 sio2晶胞含8個si原子16個o原子 1molsio2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(xué)鍵類型相同b alon和石英晶體類型相同c alon和al2o3的化學(xué)鍵類型不同d alon和al2o3晶體類型相同 d 隨堂達標(biāo)檢測 1 2 3 解析答案 4 5 解析alon與石英 sio2 均為原子晶體 所含化學(xué)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 6 2 二氧化硅晶體是空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 如右圖所示 解析答案 1 2 3 4 5 關(guān)于二氧化硅晶體的下列說法中 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(jié)構(gòu)d 晶體中最小環(huán)上的原子數(shù)為8 6 1 2 3 4 5 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(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 答案c 6 3 下表是某些原子晶體的熔點和硬度 解析答案 1 2 3 4 5 分析表中的數(shù)據(jù) 判斷下列敘述正確的是 構(gòu)成原子晶體的原子種類越多 晶體的熔點越高 構(gòu)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(gòu)成原子晶體的原子的半徑越大 晶體的硬度越大 構(gòu)成原子晶體的原子的半徑越小 晶體的硬度越大a b c d 6 解析原子晶體的熔點和硬度與構(gòu)成原子晶體的原子間的共價鍵鍵能有關(guān) 而原子間的共價鍵鍵能與原子半徑的大小有關(guān) 1 2 3 4 5 答案d 6 4 科學(xué)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(xué)性質(zhì)均不活潑 解析答案 1 2 3 4 5 6 解析由 這種化合物可能比金剛石更堅硬 可知 該晶體應(yīng)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(yīng)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 1 2 3 4 5 答案b 6 5 現(xiàn)有幾組物質(zhì)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 1 2 3 4 5 解析a組物質(zhì)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 6 2 b組晶體共同的物理性質(zhì)是 填序號 有金屬光澤 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 解析b組晶體均為金屬單質(zhì) 故均屬于金屬晶體 金屬晶體的物理通性有金屬光澤 易導(dǎo)電 導(dǎo)熱 有延展性 解析答案 1 2 3 4 5 6 3 c組中hf熔點反常是由于 解析c組物質(zhì)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 1 2 3 4 5 hf分子間形成氫鍵 6 4 d組晶體可能具有的性質(zhì)是 填序號 硬度小 水溶液能導(dǎo)電 固體能導(dǎo)電 熔融狀態(tài)能導(dǎo)電 解析d組物質(zhì)均屬于離子晶體 一般來說 硬度較大 水溶液能導(dǎo)電 固體不導(dǎo)電 熔融狀態(tài)導(dǎo)電 解析答案 1 2 3 4 5 6 5 d組晶體的熔點由高到低的順序為nacl kcl rbcl cscl 其原因為 解析答案 1 2 3 4 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 nacl kcl rbcl cscl 6 5 6 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(xué)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 解析答案 1 2 3 4 5 解析氮化硅和氮化碳均為原子晶體 氮化硅中c 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 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 6 下列物質(zhì)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(zhì)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 1 2 3 4 5 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 6 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(xué)式 解析答案 1 2 3 4 5 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c原子均達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 其化學(xué)式為si3n4 si3n4 6 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(dǎo)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原子相連 與同一個ga原子相連的n原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為 gan屬于 晶體 解析答案 1 2 3 4 5 解析gan與單晶硅結(jié)構(gòu)相似 所以每個ga原子與4個n原子形成共價鍵 每個n原子與4個ga原子形成共價鍵 與同一ga原子相連的n原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu) gan與晶體硅都是原子晶體 4 正四面體 原子 6 3 金剛石與金剛砂 sic 具有相似的晶體結(jié)構(gòu) 在金剛砂的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中 碳原子 硅原子交替以共價