化学：3.3.1《原子晶体》学案（鲁科版选修4）

1、第三节 原子晶体与分子晶体第一课时 原子晶体 【学习目标】1. 理解原子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式。2. 认识由共价键构成的晶体特点【学习过程】1在金刚石晶体中，碳原子以 和与它近邻的四个碳原子以 相互结合在一起形成 结构。要想破坏或熔化金刚石，必须破坏其中的 ，这需要非常大的能量，因此金刚石的熔点 ，硬度 ，是一种性质稳定的物质。2相邻原子间 称为原子晶体。常见的原子晶体有 。3水晶是由硅原子和氧原子组成的 的原子晶体，一个硅原子与 形成四个共价键，一个氧原子与 形成两个共价键。因此二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为 。4由金刚石的晶体结构可以看出，在每个碳原子周围排列的碳原子只

2、能有四个，这是由 决定的。5原子晶体的熔点高低与其内部结构密切相关，对结构相似的原子晶体来说，原子半径 ，键长 ，键能 ，晶体的熔点就越高。6碳化硅硬度大，而且具有 性、 性和 性，它可做 等。【问题探究1】在初中我们都学习过金刚石的性质（展示金刚石的图片），金刚石有哪些特性？这些性质显然是由金刚石的结构决定的，已知金刚石中的碳原子的杂化轨道是sp3，那么，金刚石有怎样的结构呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作金刚石的结构模型。- 1 - / 6【问题探究2】水晶是一种古老的宝石（展示水晶的图片），晶体完好时呈六棱住钻头形，它的成分是二氧化硅。水晶的结构可以看成是硅晶体中每个SiSi键中

3、“插入”一个氧原子形成的，那么在二氧化硅中原子是怎样排列的呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作二氧化硅的结构模型。【问题探究3】通过以上分析，比较金刚石、二氧化硅与我们前面学过的金属晶体、离子晶体有何不同？【归纳拓展】金刚石、二氧化硅与金属晶体、离子晶体的构成微粒和微粒间的相互作用都不同。可列表比较如下（先让学生自己填表，再分析讲解）：晶体类型构成微粒微粒间的作用力实 例金属晶体  Ca、Cu、Mg离子晶体      金刚石、二氧化硅【问题探究4】分析下表中的数据，原子晶体大都有较高的熔点和硬度，这是为什么？

4、这几种结构相似的原子晶体的熔点为什么差别较大?部分原子晶体的键能、熔点和硬度表晶体键能/ kJ·mol-1熔点/硬度*金刚石（CC）347335010碳化硅（CSi）30126009晶体硅（SiSi）22614157【典题解悟】例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SiO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 解析：60克SiO2晶体即1molSiO2，晶体中含有SiO键数目为 4

5、mol（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SiO共价键），含4NA个SiO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例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.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

6、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【当堂检测】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.CI4>CBr4>CCl4>CH4C.MgO>H2O>O2>N2D.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

7、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。 5.（2005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

8、.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熔点（K）382316832573沸点（K）510026282823硬度（moh）107.09.5（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BB键间的键角是 （填度数）。 硅晶体示意图参考答案1. BC 2. B 3. B、D 4.A 5. C 6. A 7.D 8.A9. 解析：比较给出的金刚石、晶体硅及晶体硼的熔沸点的数据，可得出