苏教版选修3高中化学原子晶体教案

原子晶体

教学目标1．理解原子晶体的概念、结构与性质

2．掌握原子晶体的结构分析

教学重点原子晶体的结构

教学难点原子晶体的结构

教学方法讲授法、探究法、归纳法

教学过程

教学内容

[引入]

原子与原子之间通过共用电子对形成的化学键为共价键，离子键构成离子晶体，金属键构成金属晶体，那么共价键呢？它会构成什么晶体呢？

[知识梳理]

1.原子晶体

（1）定义：。

（2）构成微粒：

（3）微粒间的作用：

（4）典型的原子晶体有

（5）原子晶体的结构

①金刚石（书P46 图3-26）

a.5个碳原子构成正四面体（C—C键长相等，键角）SP3杂化

b.金刚石晶体中的最小碳环由个碳原子组成且它们不在同一平面内

c.金刚石中碳原子个数与C—C键数之比为

d.金刚石晶胞（书P47 图3-27）中的碳原子个数为

e.晶体硅的与金刚石相似。但硅硅键键长大于金刚石中碳碳键键长。

强调：石墨不是原子晶体，是一种混合晶体——层内存在共价键，层间以分子间作用力结合，兼具分子晶体、原子晶体的特征。石墨的结构特点：

a.6个碳原子构成平面正六边形（C—C键长相等，键角）SP2杂化

b.石墨晶体中的最小碳环由个碳原子组成且它们在同一平面内，实际平均碳原

子数为个

c.石墨中碳原子个数与C—C键数之比为

d.石墨的熔点与金刚石相比：石墨金刚石（大于、小于、等于）

C60也是分子晶体。

②二氧化硅（书P54 图3-36）

SiO2晶体中，每个Si原子周围以共价键结合个O原子，同时每个O原子跟个Si原子结合。其中硅氧原子个数比为，从而形成空间网状结构晶体。

a.每个硅原子与4个O原子构成正四面体，前者在正四面体的中心，后者在正四面

体的顶点；同时每个O原子被两个正四面体所共有。

b.正四面体内O—Si—O键角为109°28′，而正四面体之间Si—O—Si键角约为104.5°。

c.每个正四面体占有一个完整的Si原子，四个“半氧原子”，故晶体中Si、O原子个数之比为

d.二氧化硅晶体中的最小环由个原子组成且它们不在同一平面内

e.二氧化硅晶体中不存在单个SiO2分子，而是Si、O原子个数之比为1：2的晶体

f.每摩二氧化硅晶体中，Si—O键数目为

强调：二氧化碳是分子晶体。熔沸点硬度比二氧化硅低或小得多。

熔点/C 状态（室温）

CO2晶体—56.2 气态

SiO2晶体1723 固态

2.原子晶体的物理性质

（1）一般熔沸点很高、硬度很大

（2）难溶于一般溶剂

（3）一般不导电

[小结]

①原子晶体可以为单质，也可是化合物

②原子晶体中微粒间的作用力为共价键

③由于原子晶体中，原子间用较强的共价键相结合，因而熔、沸点很高、硬度很大，并难溶于溶剂

④原子晶体中，原子按一定规律在空间排列（见课本金刚石和石墨晶体结构示意图）

⑤原子晶体熔点的比较其实质为键能的比较，可视作为成键的两原子核间距离的比较即键长的比较

⑥原子晶体中不存在单个分子

填表：几种类型的化学键的比较

化学键成键本质键的方向性和饱和性影响键强弱的因素

[典型例题]

1.有关晶体的下列说法正确的是

A、晶体中分子间作用力越大，分子越稳定

B、原子晶体中共价键越强，熔点越强

C、冰熔化时水分子共价键发生断裂

D、氯化钠熔化时离子键未被破坏

2.下列有关共价化合物的说法：①具有教低的熔沸点②不是电解质③液态时不导电

④熔化时只破坏分子间作用力，其中一定正确的是

A、①③④

B、②③

C、①②③④

D、③

3.下列化学式既能表示物质的组成，又能表示物质分子式的是

A、NH4NO3

B、SiO2

C、C6H5NO2

D、Cu

4. 碳化硅的一种晶体（SiC）具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。下列三种晶体：①金刚石、②晶体硅、③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是

A．①③② B．②③① C．③①② D．②①③

5.下列各组物质中，按熔点由低到高顺序排列正确的是

A、O2、I2、Hg

B、CO、KCl、SiO2

C、Na、K、Rb

D、SiC、NaCl、SO2

6.晶体将H2S、HF、HCl、HI、CH4、NH3、H2O、MgO、SiO2、CO2、SO2、NaCl、NaOH、NaHCO3等化合物按以下要求填空：

（1）具有强极性键的弱酸是，具有强极性键的强酸是，具有弱极性键的强酸是，具有弱极性键的弱酸是，其水溶液有强碱性的是，其水溶液有弱碱性的是。

（2）属于离子化合物的是，其中只有离子键的化合物的电子式为。

（3）属于分子晶体的氧化物是，属于原子晶体的氧化物是。（4）具有正四面体构型的化合物是，键角略大于90°的化合物是，难溶于水的气态氢化物是，难溶于水的氧化物是。

7. 晶体硼的基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体的原子晶体，其中含有20个等边三角形和一定数目的顶角，每个顶角

上各有一个原子，观察右边图形，下列说法正确的是

A、此结构单元中共含有15个B—B键。

B、各各键的键角是75°

C、这个基本结构单元S是由12个硼原子组成

D、此结构单元中硼原子与B—B键数目之比是2：5

E、预计晶体硼的熔沸点很高，硬度很大

8.氮化硅是一种高温陶瓷材料，它硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应制得。

（1）晶体属于（填晶体类型）晶体

（2）已知氮化硅晶体结构中，原子间都以共价键相连，且N原子与N原子、Si原子与Si原子不直接相连，同时每个原子都满足8电子结构，请写出氮化硅的化学式

（3）现用四氯化硅与氮气在氢气保护下，加强热发生反应，可得高纯度的氮化硅。请写出反应的化学方程式