《共价晶体2》学案

《共价晶体2》学案【学习目标】1.通过类比硅的晶体结构，理解并掌握二氧化硅的晶体结构，并且会进行相关计算2.能根据键长与键能的变化规律推出二氧化硅、碳化硅、硅单质等晶体熔沸点、硬度的变化规律。3.能分析碳化硅、氮化硼晶体的结构信息【学习过程】回顾共价晶体概念和金刚石晶体结构共价晶体：由共价键构成的三维骨架结构金刚石晶体结构二氧化硅的晶体结构1.氧化硅和硅的晶体骨架相似，如何将氧原子填入到硅晶体骨架中以确定二氧化硅的晶体结构？2.查资料得，晶体硅的熔点为1415℃，二氧化硅晶体的熔点为1713℃。怎么理解二氧化硅晶体的熔点比晶体硅的熔点高？二、二氧化硅晶体结构二氧化碳晶体二氧化硅晶体1.晶体硅中硅原子采取SP3杂化，二氧化硅晶体中硅原子采取哪种杂化方式？2.晶体硅结构中最小的环为6元环，二氧化硅晶体结构最小的环为几元环？3.C和Si属于同一主族，为何二氧化硅晶体属于共价晶体，而干冰晶体属于分子晶体？4.有关资料报道：在40GPa高压下，用激光器加热到1800K，制得了与二氧化硅晶体结构相似，高熔点、高硬度的二氧化碳晶体。请思考以下问题（一）该二氧化碳晶体属于分子晶体还是共价晶体？（二）1mol该二氧化碳晶体中含有的“C-O”键数目为？（三）该二氧化碳晶体的熔点、硬度与二氧化硅晶体相比如何？三、碳化硅、氮化硼晶体结构1.SiC俗称“金刚砂”，类似于金刚石的构造。已知SiC晶体中只存在“Si-C”共价键，根据SiC中Si元素和C元素的比例，你能否在图一的结构基础上将C原子和Si原子标示出来？2.立方氮化硼晶体结构与金刚石相似，它有可能在哪些领域具有广泛的应用前景？3.六方氮化硼晶体结构中B、N原子采取哪种类型的轨道杂化方式？4.六方氮化硼的晶体的层状结构之间并不存在化学键的作用，那它属于共价晶体吗？【学习效果】一、单项选择题=1\*ROMANI1.下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()①SiO2和SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤2．关于晶体的叙述中，正确的是A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体3．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是()A．28g晶体硅中含有Si—Si键的个数为2NAB．124g白磷(P4)晶体中含有P—P键的个数为4NAC．12g金刚石中含有C—C键的个数为4NAD．SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O键)4．二氧化硅晶体是立体网状结构，其晶体模型如图所示。下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是（）A．二氧化硅晶体最小环上含有12个原子B．每个硅原子为4个最小环所共有C．从晶体结构可知，1molSiO2拥有2molSi-O键D．SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的5．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4:3，Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是()A．W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z＞Y＞WB．W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W＞X＞Y＞ZC．Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体D．WY2分子中σ键与π键的数目之比是2:1，属于分子晶体6．与石墨结构相似的六方氮化硼(BN)晶体在高温高压下可以转化为立方氮化硼(BN)，立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当。下列关于该物质的分析中正确的是A．六方氮化硼转化为立方氮化硼是物理变化B．立方氮化硼(BN)中氮元素的化合价为C．和键相比，键的键长更长D．立方氮化硼比晶体硅的熔点更高，硬度更大7．已知碳氧两种元素形成的某种化合物在高温高压下可形成一种新的晶体，其晶体结构模型如图所示，有关该晶体的说法正确的是A．该晶体属于分子晶体B．该晶体中碳、氧原子间形成的是双键C．该晶体熔点可能比SiO2晶体高D．该晶体化学式为CO二、单项选择题=2\*ROMANII8．立方氮化硼熔点为3000℃，硬度仅次于金刚石，氮化硼是化学惰性材料，立方氮化硼密度为，阿伏加德罗常数的值为，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是A．立方氮化硼属于共价晶体 B．硼原子的配位数为2C．立方氮化硼的化学式是 D．晶胞参数为9．β-氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列说法不正确的是（）A．该晶体中的碳、氮原子都满足8电子稳定结构B．该晶体中碳显+4价，氮显-3价C．该晶体中每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连D．该晶体的分子式为C3N4三、非选择题10．23．原子晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，又称共价晶体，因其具有高熔沸点、硬度大、耐磨等优良特性而具有广泛的用途。(1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图乙所示)，硅晶体的1个晶胞中含_____个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为_____元环，每最小环独立含有__________个Si原子，含1molSi原子的晶体硅中Si-Si键的数目为_____。(2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图丙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题：①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_____(均用化学式表示)。②在金刚砂的结构中，一个碳原子周围结合了_____硅个原子，其键角是_____。③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有_个C-Si键④金刚砂的晶胞结构如图甲所示，在SiC中，每个C原子周围最近等距的C原子数目为_____；若金刚砂的密度为ρg·cm-3，阿伏加德罗常数为NA，则晶体中最近的两个碳硅原子之间的距离为_________pm(用代数式表示即可)。《金属键及金属晶体》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1.下列各组晶体物质中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是()①SiO2和SO3②晶体硼和HCl③CO2和SO2④晶体硅和金刚石⑤晶体氖和晶体氮⑥硫黄和碘A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑥ D．①③⑤【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平分子晶体与共价晶体A①SiO2和SO3，固体SO3是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，二氧化硅、二氧化碳都只含共价键

②晶体硼和HCl，固体HCl是分子晶体，晶体硼是原子晶体，二者都只含共价键

③CO2和SO2固体，CO2和SO2都是分子晶体，二者都只含共价键L2B④晶体硅和金刚石都是原子晶体，二者都只含共价键

⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体，晶体氖中不含共价键，晶体氮含共价键⑥硫磺和碘都是分子晶体，二者都只含共价键L2C③CO2和SO2固体，CO2和SO2都是分子晶体，二者都只含共价键④晶体硅和金刚石都是原子晶体，二者都只含共价键⑥硫磺和碘都是分子晶体，二者都只含共价键L2D①SiO2和SO3，固体SO3是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，二氧化硅、二氧化碳都只含共价键

③CO2和SO2固体，CO2和SO2都是分子晶体，二者都只含共价键⑤晶体氖和晶体氮都是分子晶体，晶体氖中不含共价键，晶体氮含共价键L22．关于晶体的叙述中，正确的是A．原子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高B．分子晶体中，分子间的作用力越大，该分子越稳定C．分子晶体中，共价键的键能越大，熔、沸点越高 D．某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体一定是离子晶体【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平晶体知识A原子晶体中，熔化要破坏共价键，共价键的键能越大，熔、沸点越高L2B分子晶体中，分子间的作用力越大，熔沸点越高，分子的稳定性由分子内共价键强弱来决定L2C分子晶体中，分子间的作用力越大，熔、沸点越高，共价键的键能越大，分子越稳定L2D某晶体溶于水后，可电离出自由移动的离子，该晶体可能是离子晶体，也可能是分子晶体L23．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是()A．28g晶体硅中含有Si—Si键的个数为2NAB．124g白磷(P4)晶体中含有P—P键的个数为4NAC．12g金刚石中含有C—C键的个数为4NAD．SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O键)【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平晶体内部成键情况A1mol晶体硅含有2molSi—Si键，28g晶体硅物质的量为1mol，因此中含有Si—Si键的个数为2NAL2B1mol白磷含有6molP—P键，124g白磷(P4)物质的量为1mol，因此124g白磷晶体中含有P—P键的个数为6NAL3C1mol金刚石含有2molC—C键，12g金刚石物质的量为1mol，因此12g金刚石中含有C—C键的个数为2NAL2DSiO2晶体中每个Si与周围4个O原子结合形成4个Si—O键，因此SiO2晶体中每摩尔硅原子可与氧原子形成4NA个共价键(Si—O键)L24．二氧化硅晶体是立体网状结构，其晶体模型如图所示。下列有关二氧化硅晶体的说法正确的是（）A．二氧化硅晶体最小环上含有12个原子B．每个硅原子为4个最小环所共有C．从晶体结构可知，1molSiO2拥有2molSi-O键D．SiO2晶体是由极性共价键与非极性共价键共同构成的【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平二氧化硅晶体性质A二氧化硅晶体最小环上含有6个硅原子6个氧原子，共12个原子L3B二氧化硅晶体和金刚石晶体的结构类似，每个硅原子为12个最小环共有L4C从晶体结构可知，1molSiO2拥有2molSi-O键L2DSiO2晶体中只含极性共价键，不含非极性共价键L15．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4:3，Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是()A．W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z＞Y＞WB．W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W＞X＞Y＞ZC．Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体D．WY2分子中σ键与π键的数目之比是2:1，属于分子晶体【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平金属晶体及合金A同主族自上而下电负性减弱，Y若为Si元素，则电负性C＞SiL2B同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径Al＞Y＞Cl＞CL1C若Y、Z形成的分子为SiCl4，为正四面体构型L2DWY2分子为CS2，属于分子晶体，分子结构式为S=C=S，双键中含有1个δ键、1个π键，故δ键与π键的数目之比1：1L36．与石墨结构相似的六方氮化硼(BN)晶体在高温高压下可以转化为立方氮化硼(BN)，立方氮化硼的结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当。下列关于该物质的分析中正确的是A．六方氮化硼转化为立方氮化硼是物理变化B．立方氮化硼(BN)中氮元素的化合价为C．和键相比，键的键长更长D．立方氮化硼比晶体硅的熔点更高，硬度更大【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平陌生晶体性质A六方氮化硼和立方氮化硼的结构不同，性质不同，故六方氮化硼转化为立方氮化硼有新物质生成，故是化学变化L1B由于N的电负性强于B的，故立方氮化硼(BN)中氮元素的化合价为-3价L2C共价键的键长是指两原子的核间距，近似等于两原子半径之和，由于Si的半径大于B和N的，故和键相比，键的键长更短L2D由于Si的半径大于B和N的，故立方氮化硼中B-N键的键长比晶体硅中Si-Si键的键长更短，键能更大，故立方氮化硼比晶体硅的熔点更高，硬度更大L37．已知碳氧两种元素形成的某种化合物在高温高压下可形成一种新的晶体，其晶体结构模型如图所示，有关该晶体的说法正确的是A．该晶体属于分子晶体B．该晶体中碳、氧原子间形成的是双键C．该晶体熔点可能比SiO2晶体高D．该晶体化学式为CO【参考答案】D【质量水平】分子晶体和共价晶体的性质预测A选项：由图可知该晶体以共价键形成空间网状结构，所以为原子晶体L4B选项：观察结构模型知，碳原子（半径大的）与4个氧原子形成化学键，所以是单键L3C选项：碳原子半径小于硅原子半径，故C-O键比Si-O键牢固，故该晶体熔点比SiO2高L1D选项：结构模型可知每个C原子结合4个O原子,每个O原子结合2个C原子，故化学式为CO2L4二、单项选择题=2\*ROMANII8．立方氮化硼熔点为3000℃，硬度仅次于金刚石，氮化硼是化学惰性材料，立方氮化硼密度为，阿伏加德罗常数的值为，其晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是A．立方氮化硼属于共价晶体 B．硼原子的配位数为2C．立方氮化硼的化学式是 D．晶胞参数为【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平陌生晶体性质A由立方氮化硼熔点为3000℃，硬度仅次于金刚石，知立方氮化硼属于共价晶体L1B由晶胞结构知，硼原子位于晶胞顶点和面心，离硼原子最近的氮原子共4个，则硼原子的配位数为4L3C由晶胞结构知，B原子数目为8×+6×=4，N原子数目为4，则立方氮化硼的化学式是L3D晶胞中含有4个硼原子和4个氮原子，则晶胞质量为g，设晶胞棱长为acm，则体积为a3cm3，则a3cm3×=，则a=L49．β-氮化碳的硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列说法不正确的是（）A．该晶体中的碳、氮原子都满足8电子稳定结构B．该晶体中碳显+4价，氮显-3价C．该晶体中每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连D．该晶体的分子式为C3N4【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平陌生晶体性质A根据图中结构可知，每个碳原子周围有四个共价键，每个氮原子周围有三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价健后成8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后，也是8电子稳定结构L3B氮元素的电负性大于碳元素，所以在氮化碳中氮元素显−3价，碳元素显+4价L2C根据图知，每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连L2D因为氮化碳是原子晶体，不存在分子，故没有分子式L1三、非选择题10．23．原子晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，又称共价晶体，因其具有高熔沸点、硬度大、耐磨等优良特性而具有广泛的用途。(1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图乙所示)，硅晶体的1个晶胞中含_____个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为_____元环，每最小环独立含有__________个Si原子，含1molSi原子的晶体硅中Si-Si键的数目为_____。(2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图丙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题：①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_____(均用化学式表示)。②在金刚砂的结构中，一个碳原子周围结合了_____硅个原子，其键角是_____。③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共