高中化学选修三（人教版 课件）-第三章　晶体结构与性质 3_2_2

高中化学选修三（人教版 课件）-第三章　晶体结构与性质 3_2_2

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 一、原子晶体的概念及其特性 1 . 原子晶体 (1) 定义 : 相邻原子间以 共价键 相结合形成的具有 三维的共价键网状 结构的晶体 , 称为原子晶体。 (2) 构成微粒 : 原子晶体中的微粒是 原子 , 原子与原子之间的作用力是 共价键 。 (3) 常见的原子晶体 : ① 某些单质 , 如金刚石 (C) 、硼 (B) 、 晶体硅 (Si) 、锗 (Ge) 等 ; ② 某些非金属化合物 , 如 碳化硅 (SiC) 、氮化硼 (BN) 、二氧化硅 (SiO 2 ) 等。 2 . 原子晶体的特性 原子晶体的特性是 高硬度 、 高熔点 。 目标导航 预习导引 一 二 二、典型原子晶体的结构 1 . 金刚石 C—C—C 夹角为 109°28' , 成键碳原子采取 sp 3 杂化。 (1) 硬度最大 , 熔点高 ; (2) 不溶于 一般的溶剂 ; (3) 不能导电。 2 .SiO 2 把金刚石晶体中的 碳 原子换为 硅 原子 , 每两个硅原子之间增加一个 氧 原子 , 即成 SiO 2 的晶体结构。 目标导航 预习导引 一 二 “ 具有共价键的晶体叫原子晶体 ” 这种说法对吗 ? 为什么 ? 答案 : 不对。如 HCl 、 H 2 O 、 CO 2 、 CH 3 CH 2 OH 分子中都有共价键 , 而它们都是分子晶体。金刚石、晶体 Si 、 SiC 、 SiO 2 中都有共价键 , 它们却都是原子晶体。只有相邻原子间以共价键相结合形成三维的共价键网状结构的晶体才是原子晶体。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一、原子晶体的结构和性质 1 . 结构特点 原子晶体中原子之间以共价键形成空间网状结构 , 在原子晶体中不存在单个分子。由于共价键键能较大 , 所以原子晶体具有较高的熔、沸点 , 较大的硬度。 2 . 性质 由于原子晶体中原子间以共价键相连 , 所以原子晶体发生化学变化时都必须破坏化学键 , 由于共价键的键能较大 , 所以原子晶体一般熔、沸点很高 , 硬度很大 , 不同的原子晶体中共价键的键能越大 , 对应的原子晶体的熔、沸点越高。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 【例 1 】 碳化硅 (SiC) 晶体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。它与晶体硅和金刚石相比较 , 正确的是 ( 　　 ) ( 导学号 52700043) A. 熔点从高到低的顺序 : 碳化硅 > 金刚石 > 晶体硅 B. 熔点从高到低的顺序 : 金刚石 > 晶体硅 > 碳化硅 C. 三种晶体中的单元都是正四面体结构 D. 三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体 解析 : 依题意 , 金刚石、碳化硅和晶体硅都是原子晶体 , 且都有类似于金刚石的正四面体结构单元 , 因为原子半径 : r (C)< r (Si), 所以键长 :C—CC—Si>Si—Si, 键能越大 , 原子晶体的熔点越高 , 故熔点从高到低的顺序 : 金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅 , 三种晶体中晶体硅具有特殊性 , 是半导体。 答案 : C 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 美国《科学》杂志曾报道 : 在 40 GPa 的高压下 , 用激光加热到 1 800 K, 人们成功制得了原子晶体 CO 2 , 下列对该物质的推断一定不正确的是 ( 　　 ) A. 该原子晶体中含有极性键 B. 该原子晶体易汽化 , 可用作制冷材料 C. 该原子晶体有很高的熔点 D. 该原子晶体硬度大 , 可用作耐磨材料 解析 : CO 2 由固态时形成的分子晶体变为原子晶体 , 其成键情况也发生了变化 , 由原来的碳氧双键变为碳氧单键 , 但化学键依然为极性共价键 ; 由于晶体类型及结构发生变化 , 物质的熔、沸点等性质也发生了变化 ,CO 2 原子晶体具有高硬度、高熔点等特点。 答案 : B 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二、金刚石和二氧化硅的晶体结构 1 . 金刚石 金刚石晶体中每个碳原子形成 4 个共价键 , 分别和 4 个碳原子相连 , 形成正四面体结构 , 最小的碳环上有六个碳原子 , 碳碳键之间的夹角是 109°28', 因此这些原子不在同一个平面上。 2 . 二氧化硅 SiO 2 ( 正四面体 ) 键角 (O—Si 键 ) 为 109°28', 每个最小的环上有 12 个原子 , 其中 , 有 6 个 Si 和 6 个 O 。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 【例 2 】 硅是一种重要的非金属单质 , 硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。 ( 导学号 52700044) (1) 基态硅原子的核外电子排布式为 　 。  (2) 晶体硅的微观结构与金刚石相似 , 晶体硅中 Si—Si 键之间的夹角大小约为 　　　　　　 。  (3) 请在下框图中补充完成 SiO 2 晶体的结构示意图 ( 部分原子已画出 ), 并进行必要的标注。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 (4) 下表列有三种物质 ( 晶体 ) 的熔点 : 简要解释熔点产生差异的原因 : ① SiO 2 和 SiCl 4 :    　 ;   ② SiCl 4 和 SiF 4 :    　 。   一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 : (2) 晶体硅以一个硅原子为中心 , 与另外 4 个硅原子形成正四面体结构 , 所以 Si—Si 键之间的夹角大小约为 109°28' 。 (3) 图中给出的是硅晶体的结构 ,SiO 2 晶体相当于在硅晶体结构中的每个 Si—Si 键中 “ 插入 ” 一个氧原子 , 所以只要在上述每两个硅原子之间 “ 画 ” 一个半径比硅原子小的原子 , 再用实线连起来即可。 (4) 晶体类型不同 , 其熔点具有很大的差别 , 一般原子晶体的熔点高 , 而分子晶体的熔点低。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 答案 : (1)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 (2)109°28' (3) 如图所示 (4) ① SiO 2 是原子晶体 , 微粒间作用力为共价键。 SiCl 4 是分子晶体 , 微粒间作用力为范德华力 , 故 SiO 2 熔点高于 SiCl 4 的　 ② SiCl 4 和 SiF 4 均为分子晶体 , 微粒间作用力均为范德华力 , 结构相似时相对分子质量越大 , 范德华力越大 , 故 SiCl 4 的熔点高于 SiF 4 的 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 金刚石晶体中的最小碳原子环由 6 个碳原子构成 B. 熔点很高的晶体一定属于原子晶体 C.1 mol SiO 2 晶体中含 2 mol Si—O 键 D. 金刚石化学性质稳定 , 与任何物质都不反应 解析 : 据金刚石结构模型可知 , 金刚石中的最小碳环为六元环 , 在高温下可断开 C—C 键与 O 2 反应 , 故 A 项正确 ,D 项错误 ; 钨的熔点很高 , 但属于金属晶体 ,B 项错误 ;1 mol SiO 2 晶体中含 4 mol Si—O 键 ,C 项错误。 答案 : A