人教版选修3 第三章晶体结构与性质原子晶体结构 教案.doc

原子晶体适用学科高中化学适用年级高中二年级适用区域人教版课时时长（分钟）2课时知识点1.离子晶体的概念、常见的ab型离子晶体及晶格能。教学目标1.过了解典型原子晶体金刚石的宏观性质，引导学生理解原子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体和石墨晶体的结构与性质。2.认识由共价键构成的晶体特点。教学重点1.掌握原子晶体的结构和性质特点。教学难点1.理解原子晶体与离子晶体、金属晶体的区别。教学过程一、 课堂导入通过初中和必修课程的学习我们知道，碳和硅虽然都是a族元素，但他们的氧化物二氧化硅和二氧化碳的性质却差别较大。例如，常温下，二氧化碳是气体，二氧化硅却是熔点高、硬度大的晶体，这是为什么呢？这与它们的结构有什么关系？二、复习预习1.什么叫原子晶体？2. 在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有多少个？3. 在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价键？4.在金刚石晶体中碳原子个数与c-c共价键个数之比是多少？三、知识讲解考点1：原子晶体1概念相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。2特点原子晶体的熔点很高，硬度很大。对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。3.堆积形式由于共价键具有方向性和饱和性，原子晶体中每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧密堆积方式。考点2：几种原子晶体的结构1金刚石的结构金刚石的晶体结构在晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合，cc键间的夹角为109.5。因为中心原子周围排列的原子的数目是有限的，所以这种比较松散的排列与金属晶体和离子晶体中的紧密堆积排列有很大的不同。2sio2晶体的结构二氧化硅的晶体结构水晶是由si和o构成的空间立体网状的二氧化硅晶体，一个硅原子与4个氧原子形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子形成2个共价键，从而形成以硅氧四面体为骨架的结构，且只存在sio键。二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为12，不存在单个分子，可以把整个晶体看成巨型分子。3sic晶体的结构sic晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中c原子和si原子的位置是交替的，所以在整个晶体中si原子与c原子个数比为11。四、例题精析【例题1】1关于金刚石的下列说法中，错误的是()a晶体中不存在独立的分子b碳原子间以共价键相结合c是硬度最大的物质之一d化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应【答案】 d【解析】金刚石在高温下与o2反应生成co2。【例题2】2下面关于sio2晶体网状结构的叙述正确的是()a存在四面体结构单元，o处于中心，si处于4个顶点b最小的环上，有3个si原子和3个o原子c最小的环上，si和o原子数之比为12d最小的环上，有6个si原子和6个o原子【答案】d【解析】sio2晶体中的正四面体单元中，si处于中心，o处于4个顶点；在sio2晶体中的最小环上有12个原子，其中有6个硅原子和6个氧原子。【例题3】3在x mol石英晶体中，含有sio键的数目是()ax mol b2x molc3x mold4x mol【答案】 d 【解析】sio2的结构类似于金刚石的空间网状结构，但每个si键合4个o，每个o键合2个si。x mol石英(sio2)晶体有x mol si，由于每个si键合4个o，就形成4个sio键，所以形成的sio键的物质的量为4x mol。【例题4】4通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(h)，化学反应的h等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键siosiclhhhclsisisic键能/kjmol1460360436431226301请回答下列问题：(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“”或“”)。sic_si；sicl4_sio2。(2)如图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取：sicl4(g)2h2(g)si(s)4hcl(g)该反应的反应热h_ kjmol-1。【解析】(1)sic和晶体si皆为原子晶体，由于碳化硅晶体中的si-c键的键能大于硅晶体中sisi键的键能，故sic的熔点比si高；sicl4为分子晶体，sio2为原子晶体，故sicl4的熔点比sio2低。(2)晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围，这4个硅原子位于四面体的四个顶点上，被包围的硅原子处于正四面体的中心。(3)根据题目所给反应，需要断裂的旧化学键键能之和为：4360 kjmol-12436 kjmol-12312kjmol-1，形成的新化学键键能之和为：4431 kjmol-12226 kjmol-12 176 kjmol-1，所以h+136 kjmol-1。【答案】(1)(2)如图1或图2(3)136图1图2五、课程小结1.过了解典型原子晶体金刚石的宏观性质，引导学生理解原子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体和石墨晶体的结构与性质。2.认识由共价键构成的晶体特点六、课堂运用1在二氧化硅晶体中，原子未排列成“紧密堆积”结构，其原因是（ ）。a.共价键具有饱和性 b.共价键具有方向性c.二氧化硅是化合物d.二氧化硅是由非金属元素的原子构成的【解析】由于共价键具有方向性和饱和性，原子晶体中每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧密堆积方式。【答案】ab2碳化硅的晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是（ ）。a熔点从高到低的顺序是：金刚石碳化硅晶体硅b熔点从高到低的顺序是：金刚石晶体硅碳化硅c三种晶体中的结构单元都是三角锥结构d三种晶体都是原子晶体且均为电的良导体【解析】碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，则碳化硅形成的晶体也是原子晶体。原子晶体，熔沸点大小和共价键的强弱有关系，而共价键的强弱和形成共价键原子的原子半径有关系，原子半径越小，共价键越强，该原子晶体的熔沸点越高。原子半径是csi，所以熔点从高到低的顺序是：金刚石碳化硅晶体硅，a正确，b不正确。三种晶体中的结构单元都是正四面体型结构，c不正确。三种晶体都是原子晶体但不导电，d不正确，答案选a。【答案】a3bn晶胞结构模型如下图，立方bn结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当。在立方bn晶体中，b原子与n原子之间共价键与配位键的数目比为_；每个n原子周围最近且等距离的n原子数为_；如果阿佛加德罗常数近似取61023/mol，立方bn的密度为a gcm-3，摩尔质量为b gmol-1，计算晶体中最近的两个n原子间距离是_nm（用含a、b代数式表示）【解析】由晶胞图可知，在bn晶体中，每个b原子和4个n原子形成共价键，b原子配位数为4，b原子与n原子之间共价键数目是12，所以b原子与n原子之间共价键与配位键的数目