高中化學(xué) 第三章 晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 3.2.2 原子晶體課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、原子晶體的概念及其特性 1.原子晶體 (1)定義:相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的具有三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體,稱為原子晶體。 (2)構(gòu)成微粒:原子晶體中的微粒是原子,原子與原子之間的作用力是共價(jià)鍵。 (3)常見(jiàn)的原子晶體:①某些單質(zhì),如金剛石(C)、硼(B)、晶體硅(Si)、鍺(Ge)等;②某些非金屬化合物,如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。 2.原子晶體的特性 原子晶體的特性是高硬度、高熔點(diǎn)。,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、典型原子晶體的結(jié)構(gòu) 1.金剛石 C—C—C夾角為10928,成鍵碳原子采取sp3雜化。 (1)硬度最大,熔點(diǎn)高; (2)不溶于一般的溶劑; (3)不能導(dǎo)電。 2.SiO2 把金剛石晶體中的碳原子換為硅原子,每?jī)蓚€(gè)硅原子之間增加一個(gè)氧原子,即成SiO2的晶體結(jié)構(gòu)。,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,“具有共價(jià)鍵的晶體叫原子晶體”這種說(shuō)法對(duì)嗎?為什么? 答案:不對(duì)。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價(jià)鍵,而它們都是分子晶體。金剛石、晶體Si、SiC、SiO2中都有共價(jià)鍵,它們卻都是原子晶體。只有相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、原子晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 原子晶體中原子之間以共價(jià)鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在原子晶體中不存在單個(gè)分子。由于共價(jià)鍵鍵能較大,所以原子晶體具有較高的熔、沸點(diǎn),較大的硬度。 2.性質(zhì) 由于原子晶體中原子間以共價(jià)鍵相連,所以原子晶體發(fā)生化學(xué)變化時(shí)都必須破壞化學(xué)鍵,由于共價(jià)鍵的鍵能較大,所以原子晶體一般熔、沸點(diǎn)很高,硬度很大,不同的原子晶體中共價(jià)鍵的鍵能越大,對(duì)應(yīng)的原子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結(jié)構(gòu),其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它與晶體硅和金剛石相比較,正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700043) A.熔點(diǎn)從高到低的順序:碳化硅金剛石晶體硅 B.熔點(diǎn)從高到低的順序:金剛石晶體硅碳化硅 C.三種晶體中的單元都是正四面體結(jié)構(gòu) D.三種晶體都是原子晶體且均為電的絕緣體 解析:依題意,金剛石、碳化硅和晶體硅都是原子晶體,且都有類似于金剛石的正四面體結(jié)構(gòu)單元,因?yàn)樵影霃?r(C)C—SiSi—Si,鍵能越大,原子晶體的熔點(diǎn)越高,故熔點(diǎn)從高到低的順序:金剛石碳化硅晶體硅,三種晶體中晶體硅具有特殊性,是半導(dǎo)體。 答案:C,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,美國(guó)《科學(xué)》雜志曾報(bào)道:在40 GPa的高壓下,用激光加熱到1 800 K,人們成功制得了原子晶體CO2,下列對(duì)該物質(zhì)的推斷一定不正確的是( ) A.該原子晶體中含有極性鍵 B.該原子晶體易汽化,可用作制冷材料 C.該原子晶體有很高的熔點(diǎn) D.該原子晶體硬度大,可用作耐磨材料 解析:CO2由固態(tài)時(shí)形成的分子晶體變?yōu)樵泳w,其成鍵情況也發(fā)生了變化,由原來(lái)的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I,但化學(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵;由于晶體類型及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)也發(fā)生了變化,CO2原子晶體具有高硬度、高熔點(diǎn)等特點(diǎn)。 答案:B,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、金剛石和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu) 1.金剛石 金剛石晶體中每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,分別和4個(gè)碳原子相連,形成正四面體結(jié)構(gòu),最小的碳環(huán)上有六個(gè)碳原子,碳碳鍵之間的夾角是10928,因此這些原子不在同一個(gè)平面上。 2.二氧化硅 SiO2(正四面體)鍵角(O—Si鍵)為10928,每個(gè)最小的環(huán)上有12個(gè)原子,其中,有6個(gè)Si和6個(gè)O。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 硅是一種重要的非金屬單質(zhì),硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答硅及其化合物的相關(guān)問(wèn)題。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52700044) (1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為 。 (2)晶體硅的微觀結(jié)構(gòu)與金剛石相似,晶體硅中Si—Si鍵之間的夾角大小約為 。 (3)請(qǐng)?jiān)谙驴驁D中補(bǔ)充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(部分原子已畫出),并進(jìn)行必要的標(biāo)注。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(4)下表列有三種物質(zhì)(晶體)的熔點(diǎn): 簡(jiǎn)要解釋熔點(diǎn)產(chǎn)生差異的原因: ①SiO2和SiCl4: ; ②SiCl4和SiF4: 。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:(2)晶體硅以一個(gè)硅原子為中心,與另外4個(gè)硅原子形成正四面體結(jié)構(gòu),所以Si—Si鍵之間的夾角大小約為10928。(3)圖中給出的是硅晶體的結(jié)構(gòu),SiO2晶體相當(dāng)于在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子,所以只要在上述每?jī)蓚€(gè)硅原子之間“畫”一個(gè)半徑比硅原子小的原子,再用實(shí)線連起來(lái)即可。(4)晶體類型不同,其熔點(diǎn)具有很大的差別,一般原子晶體的熔點(diǎn)高,而分子晶體的熔點(diǎn)低。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案:(1)1s22s22p63s23p2 (2)10928 (3)如圖所示 (4)①SiO2是原子晶體,微粒間作用力為共價(jià)鍵。SiCl4是分子晶體,微粒間作用力為范德華力,故SiO2熔點(diǎn)高于SiCl4的 ②SiCl4和SiF4均為分子晶體,微粒間作用力均為范德華力,結(jié)構(gòu)相似時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大,故SiCl4的熔點(diǎn)高于SiF4的,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是( ) A.金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個(gè)碳原子構(gòu)成 B.熔點(diǎn)很高的晶體一定屬于原子晶體 C.1 mol SiO2晶體中含2 mol Si—O鍵 D.金剛石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,與任何物質(zhì)都不反應(yīng) 解析:據(jù)金剛石結(jié)構(gòu)模型可知,金剛石中的最小碳環(huán)為六元環(huán),在高溫下可斷開(kāi)C—C鍵與O2反應(yīng),故A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;鎢的熔點(diǎn)很高,但屬于金屬晶體,B項(xiàng)錯(cuò)誤;1 mol SiO2晶體中含4 mol Si—O鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:A,