高中化學 第三章 晶體結構與性質 3.2.2 原子晶體課件 新人教版選修3.ppt

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目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,一、原子晶體的概念及其特性 1.原子晶體 (1)定義:相鄰原子間以共價鍵相結合形成的具有三維的共價鍵網狀結構的晶體,稱為原子晶體。 (2)構成微粒: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鍵。 (3)常見的原子晶體:①某些單質,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。,,,,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,二、典型原子晶體的結構 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,熔點高; (2)不溶于一般的溶劑; (3)不能導電。 2.SiO2 把金剛石晶體中的碳原子換為硅原子,每兩個硅原子之間增加一個氧原子,即成SiO2的晶體結構。,,,,,,,目標導航,預習導引,一,二,“具有共價鍵的晶體叫原子晶體”這種說法對嗎?為什么? 答案:不對。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價鍵,而它們都是分子晶體。金剛石、晶體Si、SiC、SiO2中都有共價鍵,它們卻都是原子晶體。只有相鄰原子間以共價鍵相結合形成三維的共價鍵網狀結構的晶體才是原子晶體。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一、原子晶體的結構和性質 1.結構特點 原子晶體中原子之間以共價鍵形成空間網狀結構,在原子晶體中不存在單個分子。由于共價鍵鍵能較大,所以原子晶體具有較高的熔、沸點,較大的硬度。 2.性質 由于原子晶體中原子間以共價鍵相連,所以原子晶體發(fā)生化學變化時都必須破壞化學鍵,由于共價鍵的鍵能較大,所以原子晶體一般熔、沸點很高,硬度很大,不同的原子晶體中共價鍵的鍵能越大,對應的原子晶體的熔、沸點越高。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例1】 碳化硅(SiC)晶體有類似金剛石的結構,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( ) (導學號52700043) A.熔點從高到低的順序:碳化硅金剛石晶體硅 B.熔點從高到低的順序: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構 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構單元,因為原子半徑:r(C)C—SiSi—Si,鍵能越大,原子晶體的熔點越高,故熔點從高到低的順序:金剛石碳化硅晶體硅,三種晶體中晶體硅具有特殊性,是半導體。 答案:C,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,美國《科學》雜志曾報道: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,下列對該物質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 D.該原子晶體硬度大,可用作耐磨材料 解析:CO2由固態(tài)時形成的分子晶體變?yōu)樵泳w,其成鍵情況也發(fā)生了變化,由原來的碳氧雙鍵變?yōu)樘佳鯁捂I,但化學鍵依然為極性共價鍵;由于晶體類型及結構發(fā)生變化,物質的熔、沸點等性質也發(fā)生了變化,CO2原子晶體具有高硬度、高熔點等特點。 答案:B,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、金剛石和二氧化硅的晶體結構 1.金剛石 金剛石晶體中每個碳原子形成4個共價鍵,分別和4個碳原子相連,形成正四面體結構,最小的碳環(huán)上有六個碳原子,碳碳鍵之間的夾角是10928,因此這些原子不在同一個平面上。 2.二氧化硅 SiO2(正四面體)鍵角(O—Si鍵)為10928,每個最小的環(huán)上有12個原子,其中,有6個Si和6個O。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,【例2】 硅是一種重要的非金屬單質,硅及其化合物的用途非常廣泛。根據(jù)所學知識回答硅及其化合物的相關問題。 (導學號52700044) (1)基態(tài)硅原子的核外電子排布式為 。 (2)晶體硅的微觀結構與金剛石相似,晶體硅中Si—Si鍵之間的夾角大小約為 。 (3)請在下框圖中補充完成SiO2晶體的結構示意圖(部分原子已畫出),并進行必要的標注。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,(4)下表列有三種物質(晶體)的熔點: 簡要解釋熔點產生差異的原因: ①SiO2和SiCl4: ; ②SiCl4和SiF4: 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,解析:(2)晶體硅以一個硅原子為中心,與另外4個硅原子形成正四面體結構,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構,SiO2晶體相當于在硅晶體結構中的每個Si—Si鍵中“插入”一個氧原子,所以只要在上述每兩個硅原子之間“畫”一個半徑比硅原子小的原子,再用實線連起來即可。(4)晶體類型不同,其熔點具有很大的差別,一般原子晶體的熔點高,而分子晶體的熔點低。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,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鍵。SiCl4是分子晶體,微粒間作用力為范德華力,故SiO2熔點高于SiCl4的 ②SiCl4和SiF4均為分子晶體,微粒間作用力均為范德華力,結構相似時相對分子質量越大,范德華力越大,故SiCl4的熔點高于SiF4的,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,下列說法正確的是( ) A.金剛石晶體中的最小碳原子環(huán)由6個碳原子構成 B.熔點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.金剛石化學性質穩(wěn)定,與任何物質都不反應 解析:據(jù)金剛石結構模型可知,金剛石中的最小碳環(huán)為六元環(huán),在高溫下可斷開C—C鍵與O2反應,故A項正確,D項錯誤;鎢的熔點很高,但屬于金屬晶體,B項錯誤;1 mol SiO2晶體中含4 mol Si—O鍵,C項錯誤。 答案:A,