【精选汇编】020学年高中化学第3章晶体结构与性质第2节分子晶体与原子晶体第2课时原子晶体课件新人教版选修3

1、第二节分子晶体与原子晶体第二节分子晶体与原子晶体第第2课时原子晶体课时原子晶体课标要求课标要求1知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。特点理解其物理特性。2学会晶体熔、沸点比较的方法。学会晶体熔、沸点比较的方法。3了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。硅等原子晶体的结构与性质的关系。1概念概念微观空间里没有分子和离子，构成晶体的微粒只有微观空间里没有分子和离子，构成晶体的微粒只有_，而且所有的，而且所有的_都以都以_相结合相结合的晶体称为原子晶体。的晶体称为原

2、子晶体。课前 教材预案要点一原子晶体的概念与性质要点一原子晶体的概念与性质原子原子 原子原子 共价键共价键 2特征及结构特征及结构_、_是原子晶体的特征。整块是原子晶体的特征。整块晶体是一个三维的晶体是一个三维的_结构，是一个结构，是一个“巨分子巨分子”，又称，又称_。3常见的原子晶体常见的原子晶体(1)某些非金属单质，某些非金属单质，如如_。(2)某些非金属化合物，某些非金属化合物，如如_。高硬度高硬度 高熔点高熔点 共价键空间网状共价键空间网状 共价晶体共价晶体 金刚石、硼金刚石、硼(b)、硅、硅(si)、锗、锗(ge)和灰锡和灰锡(sn) 碳化硅碳化硅(sic)、氮化硼、氮化硼(bn)、

3、二氧化硅、二氧化硅(sio2) 思考思考1：含有共价键的晶体都是原子晶体吗？含有共价键的晶体都是原子晶体吗？提示提示 原子晶体都有共价键，但含有共价键的晶体不原子晶体都有共价键，但含有共价键的晶体不一定是原子晶体。如一定是原子晶体。如h2o、co2等分子晶体中也含有共等分子晶体中也含有共价键。价键。要点二几种典型的原子晶体要点二几种典型的原子晶体1金刚石金刚石金刚石晶体中，每个碳原子均以四个金刚石晶体中，每个碳原子均以四个_对称地与相邻的对称地与相邻的_个碳原子相结合，形成个碳原子相结合，形成ccc夹角为夹角为_的的_体结构体结构(即金即金刚石中碳采取刚石中碳采取_杂化杂化)，整块金刚石晶体就

4、是，整块金刚石晶体就是以共价键相连的空间网状结构。其中最小的环是以共价键相连的空间网状结构。其中最小的环是_元环。元环。cc共价键的键长很共价键的键长很_，键能很，键能很_，这，这一结构使金刚石在所有已知晶体中一结构使金刚石在所有已知晶体中_最大，而且最大，而且熔点也很熔点也很_。共价单键共价单键 四四 10928 正四面正四面 sp3 六六 短短 大大 硬度硬度 高高 2二氧化硅二氧化硅二氧化硅晶体结构相当于将金刚石中的碳原子全都二氧化硅晶体结构相当于将金刚石中的碳原子全都换成了硅原子，同时在每两个换成了硅原子，同时在每两个_原子之间增添一个原子之间增添一个_原子。因此，原子。因此，sio2

5、晶体中晶体中si原子和原子和o原子按个数原子按个数比比_构成立体网状结构。构成立体网状结构。硅硅 氧氧 1 2 思考思考2：二氧化硅的分子式是二氧化硅的分子式是sio2吗？吗？提示提示 二氧化硅是原子晶体，晶体中不存在单个分二氧化硅是原子晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为子，其化学式为si与与o的最简个数比，而不是分子式。的最简个数比，而不是分子式。1不同类型的晶体熔、沸点规律不同类型的晶体熔、沸点规律原子晶体原子晶体分子晶体。分子晶体。2原子晶体熔、沸点规律原子晶体熔、沸点规律原子晶体原子间键长越短，键能越原子晶体原子间键长越短，键能越_，共价键，共价键越稳定，物质熔、沸点越越稳定，物质

6、熔、沸点越_，反之越低。如熔、沸，反之越低。如熔、沸点：金刚石点：金刚石金刚砂金刚砂晶体硅。晶体硅。要点三晶体熔、沸点比较要点三晶体熔、沸点比较大大 高高 思考思考3：怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和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？锗的熔点和硬度依次下降？提示提示 从碳到锗，原子半径依次增大，从碳到锗，原子半径依次增大，cc键、键、sisi键、键、gege键的键长依次增大。键长越短，键能越键的键长依次增大。键长越短，键能越大，共价键越牢固，而熔化时破坏的是原子晶体中的共大，共价键越牢固，而熔化时破坏的是原子晶体中的共价键，因此共价键的稳定性为价键，因此共价键的稳

7、定性为cc键键sisi键键gege 键，所以金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。键，所以金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。课堂 深度拓展考点一分子晶体和原子晶体的比较考点一分子晶体和原子晶体的比较晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体定义定义只含分子的晶体只含分子的晶体相邻原子间以共价键结相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立合而形成的具有空间立体网状结构的晶体体网状结构的晶体组成微粒组成微粒分子分子原子原子微粒间的作用力微粒间的作用力分子间作用力分子间作用力(氢氢键、范德华力键、范德华力)共价键共价键(极性键、非极极性键、非极性键性键)晶体类型晶体类型分子晶体分子晶体原子晶体原

8、子晶体熔化时需克服熔化时需克服的作用力的作用力较弱的分子间作用力较弱的分子间作用力很强的共价键很强的共价键物物理理性性质质熔、沸点熔、沸点较低较低很高很高硬度硬度较小较小很大很大导电性导电性固态和熔化时都不导固态和熔化时都不导电，但某些分子晶体电，但某些分子晶体溶于水能导电，如溶于水能导电，如hcl固态和熔化时都不导固态和熔化时都不导电电(si除外除外)，一般难溶，一般难溶于水于水溶解性溶解性相似相溶相似相溶难溶于一般溶剂难溶于一般溶剂决定熔、沸点决定熔、沸点高低的因素高低的因素分子间作用力的大小分子间作用力的大小共价键的强弱共价键的强弱解答原子晶体类问题的钥匙解答原子晶体类问题的钥匙共价键与

9、键能共价键与键能(1)原子晶体中一定存在共价键，但含有共价键的晶体却不原子晶体中一定存在共价键，但含有共价键的晶体却不一定是原子晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构一定是原子晶体，只有原子间的共价键形成空间立体网状结构时才形成原子晶体。时才形成原子晶体。(2)原子晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成原子晶体中不存在分子，晶体中所有原子全部参与形成共价键，故原子晶体熔化时表现为熔、沸点很高，且分子晶体共价键，故原子晶体熔化时表现为熔、沸点很高，且分子晶体的熔沸点远小于原子晶体。的熔沸点远小于原子晶体。(3)结构相似的原子晶体，成键原子半径越小，键能越大，结构相似的原子晶体，成键原

10、子半径越小，键能越大，对应的原子晶体的熔、沸点越高。对应的原子晶体的熔、沸点越高。【例题【例题1】最近科学家在实验室里成功地将最近科学家在实验室里成功地将co2在高温下转化为类似在高温下转化为类似sio2的原子晶体。下列关于该的原子晶体。下列关于该co2晶体的叙述不正确的是晶体的叙述不正确的是()a该晶体中该晶体中c、o原子的个数比为原子的个数比为1 2b该晶体中该晶体中oco的键角为的键角为180c该晶体的熔、沸点高，硬度大该晶体的熔、沸点高，硬度大d该晶体中该晶体中c、o原子最外层都满足原子最外层都满足8电子稳定结电子稳定结构构思维导引：思维导引：原子晶体的结构为空间网状结构，键角原子晶体

11、的结构为空间网状结构，键角不可能为不可能为180，原子晶体具有硬度大，熔、沸点高的，原子晶体具有硬度大，熔、沸点高的性质。性质。答案答案 b解析解析 sio2晶体中晶体中osio的键角为的键角为10928，co2形成与形成与sio2类似的原子晶体，则类似的原子晶体，则oco的键角也为的键角也为10928。【变式【变式1】干冰和二氧化硅晶体同属第干冰和二氧化硅晶体同属第a族元素族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是()a二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量分子质量bco键的键能比键的键

12、能比sio键的键能小键的键能小c干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体d干冰易升华，二氧化硅不能升华干冰易升华，二氧化硅不能升华答案答案 c解析解析 干冰和干冰和sio2所属晶体类型不同，干冰为分子晶所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，体，熔化时破坏的是分子间作用力，sio2为原子晶体，为原子晶体，熔化时破坏的是共价键，所以二氧化硅的熔、沸点较熔化时破坏的是共价键，所以二氧化硅的熔、沸点较高。高。1依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断依据构成晶体的粒子和粒子间的作用力判断构成原子晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共构成原子晶体的粒子是原

13、子，粒子间的作用力是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是价键；构成分子晶体的粒子是分子，粒子间的作用力是分子间作用力。分子间作用力。2依据晶体的熔点判断依据晶体的熔点判断原子晶体的熔点高，常在原子晶体的熔点高，常在1 000 以上；而分子晶以上；而分子晶体熔点低，常在数百度以下甚至更低。体熔点低，常在数百度以下甚至更低。考点二判断原子晶体和分子晶体类型的方法考点二判断原子晶体和分子晶体类型的方法思维导引：思维导引：根据根据si3n4性质可判断其晶体类型，从而性质可判断其晶体类型，从而分析其结构与性质。分析其结构与性质。答案答案 b解析解析 a项，氮化硅不含非极性键；项，氮化硅不含

14、非极性键；b项，氮化硅是项，氮化硅是原子晶体，含极性键；原子晶体，含极性键；c项，四氯化硅是分子晶体；项，四氯化硅是分子晶体；d项，氯化氢分子间不存在氢键。项，氯化氢分子间不存在氢键。【变式【变式2】金刚石具有硬度大、熔点高金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断正确的是等。其结构如图所示，下列判断正确的是()a金刚石中金刚石中cc键的键角均为键的键角均为10928，所以金刚石和，所以金刚石和ch4的晶体类型相同的晶体类型相同b金刚石的熔点高与金刚石的熔点高与cc键的键能无关键的键能无关c金刚石中碳原子个数

15、与金刚石中碳原子个数与cc键键数之比为键键数之比为1 2d金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却冷却答案答案 c小结必背小结必背1构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用力是构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。共价键。2原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比，不是分子式。的是物质中的原子个数比，不是分子式。3在原子晶体中，所有原子都以共价键相结合，在原子晶体中，所有原子都以共价键相结合，形成三维的网状结构，因此原子晶体熔点高、硬度大。形成三维的网状结构，因此原子晶体

16、熔点高、硬度大。1(原子晶体性质原子晶体性质)下列事实能说明刚玉下列事实能说明刚玉(al2o3)是一是一种原子晶体的是种原子晶体的是()al2o3是两性氧化物是两性氧化物硬度很大硬度很大它的熔点它的熔点为为2 045 几乎不溶于水几乎不溶于水自然界中的刚玉有红自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石宝石和蓝宝石abcd课末 随堂演练答案答案 b解析解析 原子晶体的典型特点是硬度大、熔点高、不溶原子晶体的典型特点是硬度大、熔点高、不溶于常见溶剂，故于常见溶剂，故正确。正确。2(原子晶体结构原子晶体结构)下列晶体中，最小的平面或立体下列晶体中，最小的平面或立体环不是由环不是由6个原子构成的是个原子构成的是(

17、)a金刚石金刚石b石墨石墨c水晶水晶d晶体硅晶体硅答案答案 c解析解析 金刚石、石墨及晶体硅中的最小环都是由金刚石、石墨及晶体硅中的最小环都是由6个个原子构成的，水晶原子构成的，水晶(主要成分主要成分sio2)中的最小环上有中的最小环上有6个硅个硅原子、原子、6个氧原子，共个氧原子，共12个原子。个原子。3(分子晶体与原子晶体比较分子晶体与原子晶体比较)下列晶体性质的比较下列晶体性质的比较中不正确的是中不正确的是()a熔点：金刚石熔点：金刚石碳化硅碳化硅晶体硅晶体硅b沸点：沸点：nh3ph3c硬度：白磷硬度：白磷冰冰二氧化硅二氧化硅d熔点：熔点：sii4sibr4sicl4答案答案 c解析解析

18、 a项中三种物质都是原子晶体，因原子半径项中三种物质都是原子晶体，因原子半径r(c)r(si)，所以键长：，所以键长：cccsicsisisi。键能越大，原子晶体的熔点越高，。键能越大，原子晶体的熔点越高，a项正确；因为项正确；因为nh3分子间存在氢键，所以分子间存在氢键，所以nh3的沸点的沸点大于大于ph3的沸点，的沸点，b项正确；二氧化硅是原子晶体，硬项正确；二氧化硅是原子晶体，硬度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，度大，白磷和冰都是分子晶体，硬度较小，c项错误；项错误；四卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间四卤化硅为分子晶体，它们的组成和结构相似，分子间不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，不存在氢键，故相对分子质量越大，熔点越高，d项正项正确。确。4(晶体结构与性质晶体结构与性质)氮化硼氮化硼(bn)晶体有多种相结晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所