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1、 1 2 31.概念和特性相鄰原子間以共價鍵結合而形成的具有空間立體網(wǎng)狀結構的晶體稱為原子晶體。原子晶體中的原子以共價鍵相結合,因此在晶體中,原子遵循(填“遵循”或“不遵循”)緊密堆積原則。原子晶體的熔點很高,硬度很大,這是由于原子晶體熔化時必須破壞其中的共價鍵,而共價鍵鍵能相對較大,破壞它們需要很高的溫度。原子晶體熔點的高低與其內(nèi)部結構密切相關:對結構相似的原子晶體來說,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔點就越高。 1 2 32.金剛石的結構在金剛石晶體中,每個碳原子周圍排列的碳原子只能有4個,這是由共價鍵的飽和性和方向性決定的,且形成以碳原子為中心的正四面體結構。正是因為中心原子周

2、圍排列的原子的數(shù)目是有限的,所以這種比較松散排列的結構與金屬晶體和離子晶體中的緊密堆積的排列有很大的不同。 1 2 33.SiO2晶體的結構SiO2是由Si和O組成的空間立體網(wǎng)狀的原子晶體,一個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵,每個氧原子與2個硅原子形成2個共價鍵,從而形成以硅氧四面體為骨架的結構,且只存在共價鍵。二氧化硅晶體中硅和氧原子個數(shù)比為1 2,不存在單個的分子,可以把整個晶體看成巨型分子。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測探究一 常見原子晶體的結構型式1.觀察金剛石結構模型,思考下列問題:(1)在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有多少個?(2)在金剛石晶體中每個碳原子連接有

3、幾個共價鍵?(3)在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與CC共價鍵個數(shù)之比是多少?提示：(1)金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有4個。(2)金剛石晶體中每個碳原子連接有4個共價鍵。 (3)在金剛石晶體中碳原子個數(shù)與CC共價鍵個數(shù)之比是1 2。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測2.水晶是一種古老的寶石,晶體完好時呈六棱柱鉆頭形,它的成分是二氧化硅。水晶的結構可以看成是硅晶體中每個SiSi鍵中“插入”一個氧原子形成的,那么在二氧化硅中原子是怎樣排列的呢? 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測提示：在二氧化硅晶體里,硅原子和氧原子交替排列,不會出現(xiàn)SiSi鍵和OO鍵,而只有SiO鍵,即1個硅原子和4個

4、氧原子形成4個共價鍵,每個硅原子周圍結合4個氧原子;同時,每個氧原子跟2個硅原子形成2個共價鍵,每個氧原子周圍與2個硅原子相結合。實際上,SiO2晶體是由硅原子和氧原子按1 2的比例所組成的立體網(wǎng)狀的晶體。由此可知,在二氧化硅晶體里也不存在單個的二氧化硅分子。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測1.原子晶體的結構特征(1)構成原子晶體的基本微粒:原子。晶體中不存在單個分子,原子晶體的化學式僅僅表示物質(zhì)中的原子個數(shù)關系,不是分子式。(2)形成原子晶體的作用力:共價鍵。在原子晶體中只存在共價鍵(極性鍵或非極性鍵),沒有分子間作用力和其他相互作用。(3)原子晶體中的原子以共價鍵相結合,共價鍵有方向

5、性和飽和性,因此在原子晶體中,每個原子周圍的其他原子的數(shù)目是一定的,原子之間的相對位置也是確定的,彼此連接形成穩(wěn)定的空間立體網(wǎng)狀結構。原子的堆積不遵循緊密堆積原則。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測2.常見的幾種原子晶體的結構(1)金剛石。如圖,金剛石晶體中所有CC鍵長相等,鍵角相等(均為109.5);晶體中最小碳環(huán)由6個C組成且六者不在同一平面內(nèi);晶體中每個C參與了4條CC鍵的形成,而在每條鍵中的貢獻只有一半,故C原子個數(shù)與CC鍵數(shù)目之比為1 (4 )=1 2。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測說明：若把金剛石中的碳原子換成硅原子,便可得到晶體硅的結構,跟金剛石不同的是,硅晶體中Si

6、Si鍵的鍵長大于金剛石晶體中CC鍵的鍵長。碳化硅晶體的結構類似于金剛石晶體的結構,其中碳原子和硅原子的位置是交替的,每個碳原子結合4個硅原子,同時每個硅原子結合4個碳原子,所以在整個晶體中硅與碳的原子個數(shù)比是1 1,碳化硅的化學式是SiC。碳化硅晶體中的SiC鍵的鍵長小于硅晶體中SiSi鍵的鍵長,大于金剛石晶體中CC鍵的鍵長。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測(2)二氧化硅。二氧化硅是由硅原子和氧原子組成的空間立體網(wǎng)狀的原子晶體,在SiO2晶體中,每個硅原子周圍結合4個氧原子,硅原子位于四面體的中心,氧原子分別位于4個頂點,同時每個氧原子與2個硅原子相結合,也就是說,每個氧原子被2個硅氧四

7、面體所共用,在每個四面體中占有1個硅原子、2個氧原子,所以SiO2晶體是由硅原子和氧原子按1 2的比例組合成的立體網(wǎng)狀的晶體,并不存在單個的SiO2分子。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測說明：SiO2晶體結構相當于將金剛石中的碳原子全都改換為硅原子,同時在每兩個硅原子中心連線的中間增添一個氧原子,在晶體中只存在SiO鍵,不存在SiSi鍵和OO鍵。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測【例題1】 二氧化硅是立體網(wǎng)狀結構,其晶體模型如圖所示,請認真觀察該晶體模型后回答以下問題: (導學號52720028)(1)二氧化硅晶體中最小環(huán)為元環(huán)。 (2)每個硅原子為個最小環(huán)共有;每個最小環(huán)中有個硅原

8、子,個氧原子。 (3)每個最小環(huán)平均擁有個硅原子,個氧原子。 (4)1 mol SiO2中含有 mol SiO鍵。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測解析：(1)SiO2晶體中硅原子的排列方式和金剛石晶體中碳原子的排列方式是相同的。在金剛石晶體中,每個最小環(huán)上有6個碳原子,因此SiO2晶體中每個最小環(huán)上有6個硅原子,另外六邊形的每條邊上都插入了1個氧原子,所以最小環(huán)為12元環(huán)。(2)據(jù)圖可知,每個硅原子周圍有四條邊,而每條邊又被6個環(huán)所共有,同時由于每個環(huán)上有兩條邊是同一個硅原子周圍的,因此還要除以2以剔除重復。所以最終計算式為 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測(4)據(jù)圖可知,1個硅原子

9、周圍有4條SiO鍵,無共用,所以1 mol SiO2中有4 mol SiO鍵。答案：(1)12(2)1266(3) 1(4)4易錯警示空間想象能力差或者無轉換策略,容易導致本題錯解。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測變式訓練1金剛砂(SiC)與金剛石具有相似的晶體結構(如圖所示),在金剛砂的空間網(wǎng)狀結構中,碳原子、硅原子交替以共價單鍵相結合。試回答:(1)金剛砂屬于晶體,金剛砂的熔點比金剛石的熔點。 (2)在金剛砂的結構中,一個硅原子周圍結合了個碳原子,其中的鍵角是。 (3)金剛砂的結構中含有共價鍵形成的原子環(huán),其中最小的環(huán)上有 個硅原子。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測解析：由于金

10、剛砂是空間立體網(wǎng)狀結構,碳原子和硅原子交替以共價單鍵結合,所以金剛砂是原子晶體;硅原子的半徑比碳原子的半徑大,所以金剛砂的熔點比金剛石的低。硅和碳是同主族元素,所以硅原子周圍同樣有4個碳原子,鍵角為109.5。構成的六元環(huán)中,有3個碳原子、3個硅原子。答案：(1)原子低(2)4109.5(3)3 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測探究二 原子晶體的性質(zhì)分析下表中的數(shù)據(jù),這幾種結構相似的原子晶體的熔點為什么差別較大?部分原子晶體的鍵能、熔點和硬度表提示：結構相似的原子晶體,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體熔點越高,因此,熔點高低順序為金剛石碳化硅晶體硅。 探究一探究二問題引導名師精講即時

11、檢測原子晶體的性質(zhì)1.物理性質(zhì)的特點(1)因為原子晶體中原子間以較強的共價鍵相結合,熔化時需要很多的能量克服共價鍵,所以原子晶體的熔點、沸點很高,硬度很大。(2)因為構成原子晶體的原子最外層價電子一般都成鍵,結構穩(wěn)定,鍵能較大,所以原子晶體一般不導電,難溶于水。2.物理性質(zhì)的變化規(guī)律在結構相似的情況下,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,晶體的熔點就越高,硬度越大。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測【例題2】 “神舟”太空飛船的外殼是一種新型結構陶瓷材料,它的主要成分是氮化硅。氮化硅是一種高溫陶瓷材料,它的硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定。 (導學號52720029)(1)下列物質(zhì)熔化時,所克服

12、的微粒間作用力與氮化硅熔化時所克服的微粒間作用力相同的是(填編號)。 單質(zhì)I2和金剛石晶體硅和二氧化硅冰和干冰金剛石和碳化硅(2)已知氮化硅的晶體結構中,原子間都以單鍵相連,且氮原子與氮原子、硅原子與硅原子不直接相連,同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結構,請寫出氮化硅的化學式:。 (3)現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下,加強熱發(fā)生反應,可得到較高純度的氮化硅,反應的化學方程式為 。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測解析：(1)氮化硅熔化時所克服的微粒間作用力為共價鍵,所給的4組物質(zhì)中,單質(zhì)I2、冰和干冰都是分子晶體,只需破壞分子間作用力。(2)氮化硅的晶體結構中,原子間都以單鍵相連,且氮原子

13、和氮原子、硅原子和硅原子不直接相連,同時每個原子都滿足8電子穩(wěn)定結構,因此氮化硅的化學式為Si3N4。答案：(1)(2)Si 3N4(3)3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl方法技巧在解答信息題時,既要注意題中有效信息的提取又要與已有知識體系有機地結合在一起。 探究一探究二問題引導名師精講即時檢測變式訓練2某些原子晶體的熔點如下表所示: 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)回答下列問題:(1)從原子結構角度分析,金剛石、硅、鍺的熔點逐漸降低的原因是。 (2)A族與A族元素組成的晶體多是原子晶體,如氮化碳、氮化硅等。試寫出氮化碳、氮化硅的化學式并預測兩者的熔點高低:。 答案：(1)金剛石、硅、鍺晶體

14、的結構相似,由于碳、硅、鍺的原子半徑逐漸增大,共價鍵的鍵能逐漸減小,所以金剛石、硅、鍺的 熔點逐漸降低(2)C3N4Si3N4 探究一探究二即時檢測1.熔化時,必須破壞非極性共價鍵的是()A.冰B.金剛石C.鐵D.二氧化硅解析：熔化時必須破壞共價鍵的是原子晶體,非極性共價鍵常存在于非金屬單質(zhì)中。盡管二氧化硅是原子晶體,但SiO共價鍵是極性鍵。答案：B 探究一探究二即時檢測2.下面關于SiO2晶體網(wǎng)狀結構的敘述正確的是()A.最小的環(huán)上,有3個硅原子和3個氧原子B.最小的環(huán)上,硅原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為1 2C.最小的環(huán)上,有6個硅原子和6個氧原子D.存在四面體結構單元,O處于中心,Si處于4個頂

15、角解析：SiO2晶體中,每個硅原子與4個氧原子成鍵、每個氧原子與2個硅原子成鍵,晶體中的硅氧四面體中Si處于中心、O處于4個頂角。最小的環(huán)是十二元環(huán),環(huán)上有6個硅原子、6個氧原子,Si、O原子數(shù)之比是1 1。答案：C 探究一探究二即時檢測3.關于SiO2晶體的敘述正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)()A.通常狀況下,60 g SiO2晶體中含有的分子數(shù)為NA B.60 g SiO2晶體中,含有2NA個SiO鍵 C.晶體中與同一硅原子相連的4個氧原子處于同一四面體的4個頂點 D.SiO2晶體中含有1個硅原子,2個氧原子解析：60 g SiO 2晶體即1 mol SiO2,原子晶體不是由分子構

16、成的,晶體中含有SiO鍵數(shù)目為 4 mol(每個硅原子、氧原子分別含有4個、2個未成對電子,各拿出一個單電子形成SiO共價鍵),含4NA個SiO鍵;SiO2晶體中含有無數(shù)的硅原子和氧原子,只是硅、氧原子個數(shù)比為1 2。答案：C 探究一探究二即時檢測4.氮化鋁(AlN)常用作砂輪及高溫爐襯材料,熔融狀態(tài)下不導電,可知它屬于()A.離子晶體B.原子晶體 C.分子晶體D.無法判斷解析：熔融狀態(tài)下不導電的化合物不可能是離子化合物,故不能是離子晶體;又因為氮化鋁(AlN)具有硬度大、耐高溫的性能,所以必定是原子晶體。答案：B 探究一探究二即時檢測5.單質(zhì)硼有無定形和晶體兩種,參考下表數(shù)據(jù): (導學號52

17、720030)(1)晶體硼的晶體類型屬于,理由是。 探究一探究二即時檢測(2)已知晶體硼的結構單元是由硼原子組成的正二十面體,如圖所示,其中有20個等邊三角形的面和一定數(shù)目的頂點,每個頂點各有一個硼原子。通過觀察圖形及推算,得出此基本結構單元由個硼原子構成,其中BB鍵的鍵角為,共含有個BB鍵。 探究一探究二即時檢測解析：(1)晶體硼的熔點、沸點和硬度都介于晶體硅和金剛石之間,而金剛石和晶體硅均為原子晶體,且從元素周期表中位置看硼與碳相鄰,與硅處于對角線處(相似),也能推知晶體硼屬于原子晶體。答案：(1)原子晶體晶體硼的熔點、沸點和硬度均介于金剛石和晶體硅之間,而金剛石和晶體硅都是原子晶體(2)126030