人教版选修3第3章 第2节分子晶体与原子晶体第2课时课件（46张）.ppt

第2课时原子晶体 知识梳理 原子 2 空间构型 整块晶体是一个三维的共价键结构 不存在的小分子 是一个 巨分子 又称晶体 一 原子晶体的结构和性质1 原子晶体的结构特点 共价键 网状 单个 共价 2 原子晶体与物质的类别 非金属单质 非金属化合物 氧化物 1 原子晶体由于原子间以较强的共价键相结合 熔化时必需破坏共价键 而破坏它们需要很高的温度 所以原子晶体具有的熔点 2 结构相似的原子晶体 原子半径越 键长越 键能越 晶体的熔点越 3 原子晶体的熔 沸点 很高 小 短 大 高 二 典型的原子晶体 1 碳原子采取杂化 c c c夹角为 2 每个碳原子与周围紧邻的个碳原子以共价键结合成结构 向空间伸展形成空间网状结构 3 最小碳环由个碳原子组成 且最小环上有4个碳原子在同一平面内 每个碳原子被12个六元环共用 1 金刚石 sp3 109 28 4 正四面体 6 把金刚石中的c原子换成si原子 得到晶体硅的结构 不同的是si si键长c c键长 1 si原子采取杂化 正四面体内o si o键角为 2 每个si原子与个o原子形成个共价键 原子位于正四面体的中心 原子位于正四面体的顶点 同时每个o原子被个硅氧正四面体共用 每个o原子和个si原子形成个共价键 晶体中si原子与o原子个数比为 3 最小环上有个原子 包括个o原子和个si原子 2 晶体硅3 二氧化硅晶体 sp3 109 28 4 4 si o 2 2 2 1 2 12 6 6 自我检测 1 原子晶体内的共价键的键能越大 熔 沸点越高 2 co2和sio2中中心原子的杂化方式相同 3 原子晶体中只存在极性共价键 不可能存在其他类型的化学键 4 几乎所有的酸都属于分子晶体 5 互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同 答案 1 2 3 4 5 1 判断正误 正确的打 错误的打 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 是自然界中硬度最大的物质d 化学性质稳定 即使在高温下也不会与氧气发生反应解析在金刚石中 碳原子之间以共价键结合形成空间立体网状结构 不存在具有有限固定组成的分子 由于碳的原子半径比较小 碳与碳之间的共价键键能高 所以金刚石的硬度很高 因此a b c选项是正确的 但是由于金刚石是碳的单质 在高温下可以在空气或氧气中燃烧生成co2 故d选项的说法是错误的 答案d 2 金刚石是典型的原子晶体 下列关于金刚石的说法中错误的是 a 存在四面体结构单元 o原子处于中心 si原子处于4个顶角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原子和o原子个数之比为1 2d 最小的环上 有6个si原子和6个o原子解析二氧化硅是原子晶体 为空间网状结构 存在四面体结构 硅原子处于中心 氧原子处于4个顶角 a不正确 晶体硅的结构与金刚石相似 金刚石中最小碳环为6个碳原子 而sio2晶体只是在两个si原子间插入1个o原子 即最小环含6个si原子和6个o原子 故b c不正确 d正确 答案d 3 下面关于sio2晶体网状结构的叙述正确的是 提升一原子晶体与分子晶体的比较 a c60和金刚石b 晶体硅和水晶c 冰和干冰d 碘和金刚砂 例1 氮化硼是一种新合成的结构材料 它是超硬 耐磨 耐高温的物质 下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是 解析氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物 根据该化合物的性质可知其为原子晶体 微粒间作用力为共价键 c60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键 a项错误 冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力 c项错误 碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键 d项错误 答案b 名师点拨 1 原子晶体与分子晶体的组成 结构和性质的比较 1 原子晶体的结构特征在原子晶体中 各原子均以共价键结合 因为共价键有方向性和饱和性 所以中心原子周围的原子数目是有限的 原子不采取密堆积方式 2 分子晶体的结构特征 分子间不存在氢键的分子晶体 由于范德华力没有方向性和饱和性 所以分子尽可能采取密堆积方式 分子间存在氢键的分子晶体 由于氢键具有方向性和饱和性 所以分子不能采取密堆积方式 2 原子晶体与分子晶体的结构特征 1 晶体类型不同 原子晶体 分子晶体理由 原子晶体的熔 沸点与共价键有关 分子晶体的熔 沸点与分子间作用力有关 共价键的作用力远大于分子间作用力 2 晶体类型相同 原子晶体一般来说 对结构相似的原子晶体来说 键长越短 键能越大 晶体的熔 沸点越高 例如 金刚石 二氧化硅 碳化硅 晶体硅 3 原子晶体与分子晶体熔 沸点高低的比较 分子晶体a 若分子间有氢键 则分子间作用力比结构相似的同类晶体大 故熔 沸点较高 如hf hi nh3 ph3 h2o h2te b 组成和结构相似的分子晶体 一般相对分子质量越大 范德华力越大 熔 沸点越高 如i2 br2 cl2 f2 snh4 geh4 sih4 ch4 c 组成和结构不相似的物质 相对分子质量接近 分子的极性越大 范德华力越大 熔 沸点越高 如co n2 d 同类别的同分异构体 支链越多 熔 沸点越低 如正戊烷 异戊烷 新戊烷 提示判断分子晶体和原子晶体的方法 1 依据组成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断组成原子晶体的微粒是原子 微粒间的相互作用是共价键 组成分子晶体的微粒是分子 微粒间的相互作用是分子间作用力 2 依据物质的分类判断常见的原子晶体单质有金刚石 晶体硅 晶体硼等 常见的原子晶体化合物有sic bn aln si3n4 c3n4 sio2等 深度思考 1 讨论总结判断分子晶体和原子晶体的方法 大多数非金属单质 除金刚石 石墨 晶体硅 晶体硼外 气态氢化物 非金属氧化物 除sio2外 酸 绝大多数有机物 除有机盐外 都是分子晶体 3 依据晶体的熔点判断原子晶体的熔点更高 常在1000 至几千摄氏度 分子晶体的熔点低 常在数百摄氏度以下甚至更低温度 4 依据导电性判断原子晶体一般为非导体 分子晶体为非导体 分子晶体中的电解质 主要是酸和非金属氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电 5 依据硬度和机械性能判断原子晶体硬度大 分子晶体硬度小且较脆 判断晶体中微粒间作用力类型的办法提示首先判断晶体类型 然后分析不同类型的晶体微粒间的作用力 分子晶体的构成微粒为分子 微粒间的作用力为分子间作用力 可能含有氢键 原子晶体的构成微粒为原子 微粒间的作用力为共价键 2 讨论总结判断晶体中微粒间作用力类型的方法 变式训练 1 在常温 常压下呈气态的化合物 降温使其固化得到的晶体属于 a 分子晶体b 原子晶体c 离子晶体d 何种晶体无法判断解析常温 常压下呈气态 该化合物必然是由分子而不可能是由原子或离子构成的 其固态时的晶体类型为分子晶体 答案a 2 下列物质直接由原子构成的一组是 co2 sio2 晶体si 白磷 乙醇 fe na2o 固态hea b c d 解析原子晶体都由原子直接构成 如 离子化合物由阴 阳离子构成 如 分子晶体由分子构成 如 但 也可称由原子构成 金属晶体由金属阳离子和自由电子构成 如 答案c 3 有下列物质 水晶 冰醋酸 氧化钙 白磷 晶体氩 氢氧化钠 铝 金刚石 过氧化钠 碳化钙 碳化硅 干冰 过氧化氢 根据要求填空 1 属于原子晶体的化合物是 2 直接由原子构成的晶体是 3 直接由原子构成的分子晶体是 4 由极性分子构成的晶体是 属于分子晶体的单质是 解析属于原子晶体的是金刚石 碳化硅和水晶 属于分子晶体的有晶体氩 无化学键 白磷 非极性分子 干冰 由极性键构成的非极性分子 过氧化氢和冰醋酸 由极性键和非极性键构成的极性分子 答案 1 2 3 4 提升二典型的原子晶体 例2 碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似 碳化硅硬度仅次于金刚石 立方氮化硼硬度与金刚石相当 其晶胞结构如图所示 请回答下列问题 1 碳化硅晶体中 硅原子杂化类型为 每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有个 设晶胞边长为acm 密度为bg cm 3 则阿伏加德罗常数可表示为 用含a b的式子表示 2 立方氮化硼晶胞中有个硼原子 个氮原子 硼原子的杂化类型为 若晶胞的边长为acm 则立方氮化硼的密度表达式为g cm 3 设na为阿伏加德罗常数的值 金刚石 晶体硅 碳化硅 二氧化硅的晶胞 名师点拨 金刚石 晶体硅 晶胞的每个顶点和面心均有1个c si 原子 晶胞内部有4个c si 原子 每个金刚石 晶体硅 晶胞中含有个c si 原子 1 碳 硅原子都采取sp3杂化 c si键角为109 28 2 每个硅 碳 原子与周围紧邻的4个碳 硅 原子以共价键结合成正四面体结构 向空间伸展形成空间网状结构 3 最小碳环由6个原子组成且不在同一平面内 其中包括3个c原子和3个si原子 4 每个sic晶胞中含有4个c原子和4个si原子 1 金刚石 晶体硅 2 碳化硅晶胞 8 sio2晶体结构相当于在晶体硅结构中每2个si原子中间插入一个o原子 参照金刚石晶胞模型 在sio2晶胞中有8个si原子位于立方晶胞的顶点 有6个si原子位于立方晶胞的面心 还有4个si原子与16个o原子在晶胞内构成4个硅氧四面体 均匀排列于晶胞内 每个sio2晶胞中含有8个si原子和16个o原子 3 二氧化硅晶胞 深度思考 1 在金刚石晶体中 c原子所连接的最小环也为六元环 每个碳原子连接几个六元环 六元环中最多有几个c原子在同一平面 2 金刚石晶胞中含有8个碳原子 若碳原子半径为r 金刚石晶胞的边长为a 根据硬球接触模型 找出r与a的关系 列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 变式训练 4 关于sio2晶体的叙述正确的是 a 60gsio2晶体中含有na个分子 na表示阿伏加德罗常数的数值 b 60gsio2晶体中 含有2na个si o键c sio2晶体中与同一si原子相连的4个o原子处于同一四面体的4个顶点d sio2晶体中 1个si原子和2个o原子形成2个共价键 解析sio2晶体为原子晶体 晶体中不存在单个分子 a不正确 1molsio2晶体含有si o键4mol b不正确 sio2晶体中 与每个si原子相连的4个o构成正四面体结构 o原子位于顶点 si原子位于正四面体的中心 c正确 sio2晶体中 1个si原子和4个o原子形成4个共价键 d不正确 答案c 5 最近科学家在实验室里成功地将co2在高压下转化为类似sio2的原子晶体 下列关于该co2晶体的叙述中 不正确的是 a 该晶体中c o原子个数比为1 2b 该晶体中c o c的键角为180 c 该晶体的熔 沸点高 硬度大d 该晶体中c o原子最外层都满足8电子结构解析若为原子晶体 则不再是直线形分子 而是转化为与石英 sio2 相似的空间立体网状结构 答案b 6 用na表示阿伏加德罗常数的值 下列说法中正确的是 a 124g白磷中含有p p键的个数为4nab 12g石墨中含有c c键的个数为2nac 28g晶体硅中含有si si键的个数为2nad 60gsio2中含有si o键的个数为2na 答案c 7 回答下列问题 1 co2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 2 熔点 金刚石 晶体硅 沸点 ch4 sih4 填 或 3 下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是 填序号 a 锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳b 四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型c 常温下 二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物d 锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质 4 冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞 其晶胞结构如图所示 其中空心球所示原子位于立方体的顶点或面心 实心球所示原子位于立方体内 类似 每个冰晶胞平均占有 个水分子 冰晶胞与金刚石晶胞中微粒排列方式相同的原因是 5 二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构