分子晶体与原子晶体导学案

1 / 14 分子晶体与原子晶体导学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 选修三第三章第二节 分子晶体与原子晶体导学案（第2 课时） 学习时间 XX XX学年上学期周 【课标要求】知识与技能要求： 1.掌握原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。 2.了解金刚石等典型原子晶体的结构特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系 【复习】 1、什么是分子晶体？试举例说明。 2、分子晶体通常具有什么样的物理性质？ 【观察与思考】分析下表数据，判断金刚石是否属于分子晶体 项 目 /物质干冰金刚石 熔点很低 3550 沸点很低 4827 【阅读与思考】阅读教材 P68倒数第一自然段以前内容，明确金刚石的晶型与结构，并完成 1原子晶体： _。 2构成粒子： _； 3粒子间的作用： _； 金刚石晶体 c-c 键长 c-c 键能键角熔点硬度 2 / 14 原子晶体的物理性质：熔、沸点 _，硬度 _；_一般的溶剂； _导电 【合作探究】： （ 1）在金刚石晶体中 ,每个 c 与多少 个 c 成键？形成怎样的空间结构？最小碳环由多少个 c原子构成？它们是否在同一平面内？ （ 2） 12克金刚 c c 键数为多少 NA？ （ 3）在金刚石晶体中， c 原子个数与 c c 键数之比为多少？ 【回顾】根据所学二氧化碳与二氧化硅知识，填写下表： 物质 /项目状态 (室温 )熔点 Sio21723 【阅读】教材 P68 倒数第一自然段及图 3-15，结合必修一P74（科学视野）思考： 与 Sio2 的晶体结构是否相同？的化学式是否可以代表其分子式，为什么？ 3.为什么 Sio2的熔沸点很高、硬度很大？ 【阅读】教材 P69 第一自然段，明确常见的原子晶体：¬¬¬¬¬¬_ 【学与问】教材 P69 1怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 3 / 14 2 “ 具有共价键的晶体叫做原子晶体。 ” 这种说法对吗？为什么？ 【阅读】 P69-71(通过表 3-3 明确判断原子晶体熔点高低的方法 ) 【典例解悟】 1、关于 Sio2晶体的叙述正确的是（） A、通常状况下， 60 克 Sio2 晶体中含有的分子数为 NA（ NA表示阿伏加德罗常数的数值） B、 60克 Sio2晶体中，含有 2NA个 Si o 键 c、晶体中与同一硅原子相连的 4 个氧原子处于同一四面体的 4 个顶点 D、 Sio2晶体中含有 1 个硅原子， 2 个氧原子 2、碳化硅（ Sic）的一种具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替出现的，即每个 Si原子处于四个 c原子构成的四面体的内部，每个 c 原子也处于四个 Si 原子构成的四面体的内部。下列三种晶体： 金刚石 晶体硅 碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是（） A、 B、 c 、 D、 3.晶体硅 (Si)和金刚砂 (Sic)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中数据，分析其熔点、硬度的大小与其结构4 / 14 之间的关系。 晶体键能 /kjmol 1 键长 /pm熔点 / 摩氏硬度 金刚石 (c c)348154390010 金刚砂 (c Si) 晶体硅 (Si Si) 【本堂小结】 1.原子晶体： 2. 构 成 粒 子 ： _ ； 3. 粒 子 间 的 作 用_， 4.原子晶体的物理性质 (1) 熔 、 沸 点 _ ， 硬 度_(2)_一般的溶剂。 (3)_导电。原子晶体具备以上物理性质的原因 _ 原子晶体的化学式是否可以代表其分子式 _原因 _。 5.常见的原子晶体有 _等。 判断晶体类型的依据 （ 1）看构成晶体的微粒种类及微粒间的相互作用。 对分子晶体 ,构成晶体的微粒是 _，微粒间的相互作用是 _； 对于原子晶体，构成晶体的微粒是 _，微粒间的相互作用是 _键。 5 / 14 （ 2）看物质的物理性质 (如：熔、沸点或硬度 )。 一般情况下，不同类晶体熔点高低顺序是原子晶体比分子晶体的熔、沸点高得多 【对点练习】 1.下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的是（） A、金刚石 晶体硅 二氧化硅 碳化硅 B、cI4cBr4ccl4cH4 c、 mgoH2oo2N2D、金刚石 生铁 纯铁 钠 2.氮 化铝（ AlN）常用做砂轮及高温炉衬材料，熔化状态下不导电，可知它属于（）。 A、离子晶体 B、原子晶体 c、分子晶体 D、无法判断 3.下列叙述正确的是（） A、离子晶体中一定含有活泼金属元素的离子。 B、离子晶体都是化合物。 c、固态不导电、水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。 D、离子晶体一般具有较高的熔点。 4.关于晶体的下列说法正确的是（） A、在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。 B、在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。 c、原子晶体的熔点一定比金属晶体 的高。 D、分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。 6 / 14 5.（ XX江苏高考 ,）氮化铝（）具有耐高温、耐冲击、导热性能好等优良性质，被广泛应用于电子工业、推测陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：，下列叙述正确的是（） A.氮化铝的合成反应中， N2 是还原剂， Al2o3 是氧化剂 B.上述反应中每生产 2molAlN， N2得到 3 电子 c.氮化铝中氮元素的化合价为 3 价 D.氮化铝晶体属于分子晶体 6、下列物质中，属于原子晶体的化合物是（） A.水晶 B.晶体硅 c.金刚石 D.干冰 7.有关原子晶体的 叙述中错误的是（） A.原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则 B.原子晶体的熔点和硬度都较高 c.原子晶体中不存在独立的分子 D.原子晶体熔化时不破坏共价键 8.碳化硅（ Sic）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。在下列三种晶体 金刚石 晶体硅 碳化硅中它们的熔点，从高到低的顺序是（） A.B.c.D. 9.单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据，回答下列问题： 金刚石晶体硅晶体硼 7 / 14 熔点（ k） 382316832573 沸点（ k） 510026282823 硬度（ moh） （ 1）晶体硼的晶体类型属于晶体。 （ 2）已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子构成的正二十面体如图，其中有 20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子，通过观察图形及推算，可知此结构单元是由个硼原子构成，其中 B B 键间的键角是（填度数）。 【课后作业】 1.氮化硼 (BN)是一种新型结构材料，具有超硬、耐磨、耐高温等优良特性，下列各组物质熔化时，所克服的微粒间作用与氮化硼熔化时克服的微粒间作用都相同的是 ( ) A硝酸钠和金刚石 B晶体硅和水晶 c冰和干 冰 D苯和萘 2在 40GPa 高压下，用激光器加热到 1800k 时，人们成功制得原子晶体干冰，其结构和性质与 Sio2 原子晶体相似，下列说法正确的是 ( ) A原子晶体干冰易汽化，可用作制冷剂 B原子晶体干冰有很高的熔点和沸点 c原子晶体干冰的硬度小，不能用作耐磨材料 D 1mol 原子晶体干冰中含 2molc o 键 8 / 14 3.有关晶体的叙述中正确的是 ( ) A在 Sio2晶体中，由 Si、 o 构成的最小单元环中共有 8 个电子 B在 12g金刚石中，含 c c 共价键键数为 4NA c干冰晶体熔化只需克服分子间作用力 D金属晶体是由金属原子直接构成的 4分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键吗？ 5二氧化硅和二氧化碳的熔、沸点为何相差很大？ 5.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在 1300 反应获得。 (1)氮化硅属于 _晶体 (填晶体类型 )。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N原子和 N 原子、 Si 原子和 Si 原子不直接相连，同时每个原子都满足 8 电子稳定结构。请写出氮化 硅的化学式： _。 (3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为_。 6.二氧化硅晶体是立体的网状结构。其晶体的晶胞结构模型9 / 14 如下图所示。请认真观察该晶体模型后回答以下问题： (1)二氧化硅晶体中最小环为 _元环。 (2)每个硅原子为 _个最小环共有。 (3)每个最小环平均拥有 _个硅原子、 _个氧原子。 7. (1)上图为干冰的晶胞结构 ，观察图形，确定在干冰中每个co2分子周围有 个与之紧邻且等距离的 co2 分子。 在干冰中撒入镁粉，用红热的铁棒引燃后，再盖上另一块干冰，出现的现象为 ，反应的化学方程式是_ _。 (1)下列三种晶体 co2 ， cS2 ， Sio2 的熔点由高到低的顺序是 _(用序号填空 )，其原因是 _ _ _10 / 14 _。 8下图表 示一些晶体中的某些结构，它们分别是 Nacl、 cscl、干冰、金刚石、石墨结构中的某一种的某一部分。 (1)其中代表金刚石的是 (填编号字母，下同 ) ，其中每个碳原子与 _个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于 _晶体。 (2)其中代表石墨的是 _，其中每个正六边形占有碳原子数平均为 _个。 (3)其中代表 Nacl 的是 _，每个 Na周围与它最接近且距离相等的 Na有 _个。 (4)代表 cscl 的是 _，它属 于 _晶体，每个cs与 _个 cl紧邻。 (5)代表干冰的是 _，它属于 _晶体，每个 co2分子与 _个 co2分子紧邻。 疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来） _ _ 选修三第三章第二节 分子晶体与原子晶体导学案11 / 14 （第 2 课时） 【阅读与思考】 1相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。 2原子； 3共价键； 【回顾】 状态 (室温 ) 气态 固态 【阅读】和 c02 的晶体结构不同。在 Sio2 晶体中， 1 个 Si原子和 4 个 o 原子形成 4 个共价键，每个 Si原子周围结合 4个 o 原子；同时，每个 o 原子跟 2 个 Si 原子相结合。实际上， Sio2晶体是由 Si原子和 o 原子按 1： 2 的比例所组成的立体网状的晶体。 【学与问】 1提示 从碳到锗，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径依次增大， c c 键、 Si Si 键、 Ge Ge 键的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，而熔化时破坏的是共价键，因此键的稳定性是 c c 键 Si Si 键Ge Ge键，所以金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。 2提示 不对。如 Hcl、 H2o、 co2、 cH3cH2oH 分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体 Si、 Sic、Sio2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。 12 / 14 【典例解悟】 1、解析： 60 克 Sio2 晶体即 1molSio2，晶体中含有 Si o 键数目为 4mol（每个硅原子、氧原子分别含有4 个、 2 个未成对电子，各拿出一个单电子形成 Si o 共价键），含 4NA 个 Si o 键； Sio2 晶体中含有无数的硅原子和氧原子，只是硅氧原子个数比为 1： 2。 答案： c 2、解析：在结构相似的原子晶体中，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关Sic 结构的知识，通过信息加工并比较碳原子和硅原子的半径，应得出 Si-Si 键的键长比 Si-c 键的键长长， Si-c 键比c-c键的键长长的 结论，所以键能由高到低的顺序应该是 c-c键 c-Si键 Si-Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是 。 答案： A 3.解析 在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高，而共价键的键能又与键长相关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。 答案 键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。 13 / 14 原子晶体 物理性质的差异主要是由共价键键能的不同造成的，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。 【对点练习】 参考答案： 1、 Bc2、 B3、 B、 D4、 A5、 c6、 A7、 D8、 A 9.（ 1）原子（ 2） 1260 【课后作业】 1.答案 B 2答案 B 3.有答案 c 4答案 不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无化学键。分子晶体熔化时只破坏分子间作用力，不破坏共价键。 5答案 Sio2 为 原子晶体， co2 为分子晶体，熔化时破坏的分别是为共价键和分子间作用力，故 Sio2 熔、沸点高，而 co2熔、沸点低。 5.答案 (1)原