选修3：原子晶体

考考你：
1.在SiO2晶体中每个硅原子周围紧邻的氧原 子有多少个？
4
2.每个氧原子周围紧邻的硅原子有多少个？
2
3.在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 多少？
1:2
4.每个氧原子连接有几个共价键？
2
5.在SiO2晶体中每个硅原子连接有几个共 价键？
4
12 6.晶体中的最小环为 元环
7.平均每个环平摊 1/2 个Si原子
导电性
考考你:
1、有关原子晶体的叙述，错误的是(
D
)
A.原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则
B.原子晶体中不存在独立的分子 C.原子晶体的熔点和硬度较高 D.原子晶体熔化时不破坏化学键
2、氮化硼(BN)是一种新型结构材料，具有 超硬、耐磨、耐高温等优良特性，下列各组 物质熔化时，所克服的微粒间作用与氮化硼 熔化时克服的微粒间作用都相同的是( B ) A.硝酸钠和金刚石
2. “具有共价键的晶体叫做原子晶体” 这种说法对吗？为什么？ 不对
分子中也可能有共价键，基本粒 子为分子的晶体为分子晶体! 返
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四、知识拓展－石 墨
一种混合晶体，有天然出产的矿物。 铁黑色至深钢灰色。质软具滑腻感，可沾污 手指成灰黑色。有金属光泽。六方晶系，成 叶片状、鳞片状和致密块状。密度2.25g/cm3， 化学性质不活泼。具有耐腐蚀性，在空气或 氧气中强热可以燃烧生成二氧化碳。石墨可 用作润滑剂，并用于制造坩锅、电极、铅笔 芯等。
华蓥中学：杨旭
原 子 晶 体
夯实基础：
一、原子晶体的相关知识要点
分 子 晶 体
二、原子晶体的判定方法
三、原子晶体熔沸点高低的判定
四、知识拓展－石墨
思 考与交流
CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示， 通过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体？
一、原子晶体的相关知识要点
——原子间以共价键相结合而形成的空间网状 1.定义： 结构的晶体。
键的平均数 原子的平均数
６个原子同面
４ 6×1/6=1 6×1/12=1/2
３
6×1/2=3 6×1/3=2
小结：
晶体类型 概念 组成微粒 作用力 熔沸点 硬度 溶解性
原子晶体
相邻原子间以共价键相结 合而形成空间网状结构 原子 共价键 很大 很大 不溶于任何溶剂 不导电，个别为半导体
分子晶体
分子间以分子 间作用力结合 分子 分子间作用力 较小 较小 部分溶于水 固体和熔化状态 都不导电，部分 溶于水导电！
D.原子晶体中原子以共价键结合，具有键能 大、熔点高、硬度大的特性
9、下列物质： ①白磷 ②金刚石 ③石墨 ④二氧化硅 ⑤甲烷 ⑥四氯化碳 ⑦铵根离子，其分子结构或晶体结构单元中 存在正四面体的是( )
A.①②④⑤⑥⑦
A
B.①②⑤⑥
C.②⑦
D.③④⑦
10、Al和Si、Ge和As在元素周期表的金属和非金属过渡 位置上，其单质和化合物在建筑业、电子工业和石油化工 等方面应用广泛。请回答下列问题： 4s24p3 。 (1)As的价层电子构型为__________ (2)AlCl3是化工生产中的常用催化剂，熔点为192.6 ℃， 熔融状态以二聚体Al2Cl6形式存在，其中铝原子与氯原子 的成键类型是____________ 。 共价键(或σ 键) (3)超高导热绝缘耐高温纳米材料氮化铝(AlN)在绝缘材料 中的应用广泛，AlN晶体与金刚石类似。在四大晶体类型 中，AlN属于_________ 原子 晶体。 (4)SiCl4常用作烟雾剂，因为Si存在3d空轨道，能同H2O 发生反应而剧烈水解，在潮湿的空气中发烟，试用化学方 程式表示其反应原理:___________________________
D.三种晶体都是原子晶体且均为电的绝缘体
6、下列晶体性质的比较中正确的是( A.熔点：晶体硅 > 碳化硅 > 金刚石
B.沸点：HF > H2O > NH3 C.硬度：白磷 > 冰 > 二氧化硅 D.熔点：SiI4 > SiBr4 > SiCl4
D
)
7、(2010· 全国理综Ⅰ，13)下面关于SiO2晶体网状 结构的叙述正确的是( C ) A.最小的环上，有3个Si原子和3个O原子
考考你:
1.下列物质： MgO、H2O、 SiC、 CH3CH2OH 、Na2SO4、 Ne
SiC (1).属于原子晶体的是？ (2).直接由原子晶体构成的晶体是？ SiC、Ne (3).由原子构成的分子晶体是？ Ne (4).极性分子构成的晶体是？ H2O、 CH3CH2OH (5).在一定条件下能导电而不发生化学反应的是？ MgO、Na2SO4 (6).受热融化后，化学键不被破坏的是？ H2O、 CH3CH2OH (7).受热需要克服共价键的是？ SiC (8).上述式子既表示化学式又表示分子式的是？
4、氮化碳结构如图，其中β氮化碳硬度超过 金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。 下列有关氮化碳的说法不正确的是( B )
A.氮化碳属于原子晶体 B.氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价 C.氮化碳的化学式为C3N4 D.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原 子与三个碳原子相连
5、碳化硅(SiC)的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( C ) A. 熔点从高到低的顺序是： 碳化硅>金刚石>晶体硅 B.熔点从高到低的顺序是： 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
B.最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2 C.最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D.存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个 顶角
8、(2009· 海南，19－3)下列说法中错误的 是( ) A.SO2、SO3都是极性分子
A
B.在NH4+和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键
C.元素电负性越大的原子，吸引电子的能力 越强
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三、原子晶体熔沸点高低判 决定原子晶体熔沸点及硬度大小的因素： 定
共价键的强弱 —— 共价键越强，物质的熔沸点越高， 硬度越大! 一般键长越短，共价键越强！ 熔点从高到低的顺序是： 金刚石 ＞ 碳化硅 ＞ 晶体硅
探究思考：
1. 怎样从原子结构的角度理解金刚石、 硅和锗的熔点和硬度依次下降?
键长逾来逾长，键能逾来逾大！
SiCl4 ＋ 3H2O = H2SiO3↓＋ 4HCl
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考考你：
1.在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原 子有多少个？
4
2.在金刚石晶体中每个碳原子连接有几个共价 键？
4
3.在金刚石晶体中碳原子个数与C-C共价键个 数之比是多少？
1:2
4.晶体中的最小环为 6 元环
5.每个C原子被 12 个六元环共有
6.每个C-C键被 6 个六元环共有
1/2 7.每个环平摊的C原子数为 ___
2.最小微粒： 原子 3.微粒之间的作用： 共价键
4.气化、熔化或沸腾时破坏的作用： 共价键
5.原子晶体的共性:
硬度大，耐磨性好，熔沸点高（一般1000℃ 以上），难溶，导电性差。
6.原子晶体的结构特点: ——空间网状结构！
109º 28´
【问题探究1】金刚石的结构
共价键
(1).每个C原子被 12 个六元环共有 (2).每个C-C键被 6 个六元环共有
2.石墨的熔点(3652℃)为什么高于金刚石(3550℃)
来自百度文库
3.石墨属于哪类晶体？为什么？
石墨为混合键型晶体！
小结：金刚石、石墨的比较
项目 金刚石 正四面体空间网状 共价键 石墨 六边形平面网状
共价键与范德华力
晶体形状
晶体中的键或作用力
由最少碳原子形成 ６个原子不同面 环的形状与个数 碳原子成键数 每 个 环 中
石 墨 晶 体 结 构
例、如右图所示， 在石墨晶体的层 状结构中，每一 个最小的碳环完 全拥有碳原子数 2 ，每个C完 为___ 全拥有C－C数为 ___
石墨中C－C夹 ☉ 角为120 ， C－C键长为 1.42×10－10 m 层间距
3.35× 10－10 m
问题探究：
1.石墨为什么很软？ 石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 作用力小，容易滑动，所以石墨很软！ 石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在 很强的共价键（大π键），致使石墨中C-C的键长 比金刚石中C-C的键长短，因而石墨中C-C的键能比 金刚石中C-C的键能大，故熔沸点很高。
B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰
D.苯和萘
3、美国《科学》杂志曾报道：在40 GPa的 高压下，用激光加热到1800 K，人们成功制 得了原子晶体CO2，下列对该物质的推断一 定不正确的是( B ) 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
H2O、 CH3CH2OH、Ne
原子晶体习题评讲:
例题：分析下列物质的物理性质，判断其晶体类型： A.碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导 原子晶体 电；________________
B.溴化铝，无色晶体，熔点98 ℃，熔融态不导电； ________________ 分子晶体
C.五氟化钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、 氯仿、丙酮中；_______________ 分子晶体 D.物质A，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电 返 _____________ 离子晶体
8.每个环平摊的C-C键数为____ 1
9.则每个环C原子数与C-C键数之比为 1:2 。
区分金刚石的几个概念：
多面体外形
金刚石的晶胞
金刚石的晶体结构模型
【问题探究2】水晶的结构
Si O
109º 28´
<180º
共价键
1.每个Si原子被 12 个十二元环共有 2.每个Si-O键被 6 个十二元环共有
1 8.平均每个环平摊
个O原子
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二、原子晶体的判定
(1).最小微粒：原子（原子之间存在共价键）
(2).典型物质：金刚石，晶体硅、锗，SiO2晶体、 SiC及Si3N4等
原 子 晶 体
(3).熔点： 一般1000℃以上
(4).依据导电性判断： ——原子晶体多数为非导体，但晶体 硅、晶体锗是半导体。 (5).依据硬度和机械性能判断： ——原子晶体硬度大，耐磨。