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:相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合形成的具有三維的共價鍵網(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鍵。 (3)常見的原子晶體: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。,,,,,,,,,,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,每兩個硅原子之間增加一個氧原子,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(jié)合形成三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是原子晶體。,一,二,知識精要,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 原子晶體中原子之間以共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),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(zhì) 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(xué)變化時都必須破壞化學(xué)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(yīng)的原子晶體的熔、沸點越高。,一,二,知識精要,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(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(dǎo)體。 答案:C,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,美國《科學(xué)》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(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 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(xué)鍵依然為極性共價鍵;由于晶體類型及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,物質(zhì)的熔、沸點等性質(zhì)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(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(jié)構(gòu),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(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)知識回答硅及其化合物的相關(guān)問題。 (導(dǎo)學(xué)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(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)請在下框圖中補充完成SiO2晶體的結(jié)構(gòu)示意圖(部分原子已畫出),并進行必要的標(biāo)注。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(4)下表列有三種物質(zhì)(晶體)的熔點: 簡要解釋熔點產(chǎn)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(yīng)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(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(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(jié)構(gòu)相似時相對分子質(zhì)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(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)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(gòu)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(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C—C鍵與O2反應(yīng),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,