1、明确学习目标 了解原子晶体的晶体结构模型及其性质的一般特点；能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。23 学生自主学习一、原子晶体及其物理性质1原子晶体所有原子都以 相互结合形成 结构的晶体叫原子晶体。原子晶体又叫 晶体。2常见的原子晶体(1)某些单质，如硼(B)、锗(Ge)、等。(2)某些非金属化合物，如 ，俗称 、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。01 共价键02 三维的共价键网状03 共价04 硅(Si)05 灰锡(Sn)06 碳化硅(SiC)07 金刚砂3原子晶体的物理性质(1)熔点 。原子晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量
2、。因此，原子晶体一般都具有很高的 。如金刚石的熔点 3550。(2)硬度 。如金刚石是天然存在的 的物质。(3)一般不导电，但晶体硅是 。(4)难溶于一般的溶剂。08 很高09 熔点10 大于11 高12 最硬13 半导体二、典型原子晶体的结构分析金刚石(1)每个碳原子都采取 杂化，被相邻的 个碳原子包围，以 跟 4 个碳原子结合，形成 ，被包围的碳原子处于 的中心。01 sp302 403 共价单键04 正四面体05 正四面体(2)这些正四面体向空间发展，构成一个坚实的、彼此联结的空间网状晶体。(3)金刚石晶体中所有的 CC 键键长 (154 pm)，键角 ()。(4)晶体中最小的碳环由 个
3、碳组成，且 同一平面内。(5)晶体中每个碳参与了 条 CC 键的形成，而在每条键中的贡献只有 ，故碳原子与 CC 键键数之比为 。06 相等07 相等08 1092809 610 不在11 412 一半13 121从结构上说明同族氧化物 CO2 和 SiO2 的性质差异。提示：CO2 属于分子晶体，由分子间作用力形成晶体，硬度小、熔点低，而 SiO2 为原子晶体，由共价键构成立体空间网状结构，硬度大，熔点高。提示 2晶体硅中的最小环为几元环？提示：Si 与 C 为同族元素，晶体硅的结构与金刚石相同，只不过是金刚石结构中的碳原子改为硅原子了。因此晶体硅中的最小环为六元环。提示 23 课堂互动探究
4、一、原子晶体及其物理性质1分子晶体与原子晶体的比较 2非金属单质是原子晶体还是分子晶体的判断方法(1)依据构成晶体的粒子和粒子间的作用判断：构成原子晶体的粒子是原子，微粒间的作用是共价键；构成分子晶体的粒子是分子，微粒间的作用是分子间作用力。(2)依据晶体的熔点判断：原子晶体的熔点高，常在 1000 以上；分子晶体的熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低。(3)依据导电性判断：分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电；原子晶体多数为非导体，但晶体硅、晶体锗是半导体。(4)依据硬度和机械性能判断：原子晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆。即时练1下列关于原子晶体和分子晶体的说法不正确的是()A原子
5、晶体硬度通常比分子晶体大B原子晶体的熔点较高C分子晶体中有的水溶液能导电D金刚石、水晶和干冰都属于原子晶体答案 D答案 解析 由于原子晶体中粒子间以共价键结合，而分子晶体中分子间以分子间作用力结合，故原子晶体比分子晶体的熔点高，硬度大。有些分子晶体溶于水后能电离出自由移动的离子而导电，如 H2SO4、HCl 等；D 选项中的干冰(CO2)是分子晶体，D 错。解析 2氮化碳晶体是新发现的高硬度材料，该晶体类型应该是_晶体。试根据物质结构推测，氮化碳晶体与金刚石相比较，硬度更大的应该是_晶体，熔点较低的应是_晶体。解析 由于氮化碳为高硬度材料且是由非金属元素组成的，因此该晶体应为原子晶体，又因为
6、CC 键的键长大于 CN 键的键长，故 CN 键的键能大于 CC 键，硬度更大的是氮化碳，熔点较低的为金刚石。解析 答案 原子 氮化碳 金刚石答案 二、二氧化硅晶体的结构分析(1)SiO2 晶体可看成在晶体硅(结构类似于金刚石)的每个 SiSi 键中插入1 个氧原子而形成的，1 个硅原子和 4 个氧原子形成 4 个共价键，同时，每个氧原子与 2 个硅原子相结合形成 2 个共价键。(2)每个硅原子与相邻的 4 个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4 个氧原子在正四面体的 4 个顶点，则每个正四面体占有 1 个完整的硅原子、2 个氧原子。因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原
7、子的个数比为 1412 12，化学式为 SiO2。最小的环由 6 个硅原子和 6 个氧原子组成的 12 元环；1 mol SiO2 中含有 4 mol SiO 键。即时练3下列说法正确的是()A在含 4 mol SiO 键的二氧化硅晶体中，氧原子的数目为 4NAB金刚石晶体中，碳原子数与 CC 键数之比为 12C30 g 二氧化硅晶体中含有 0.5NA个二氧化硅分子D晶体硅、晶体氖均是由相应原子直接构成的原子晶体答案 B答案 解析 在二氧化硅晶体中，每个硅原子形成 4 个 SiO 键，故含有 4 mol SiO 键的二氧化硅晶体的物质的量为 1 mol，即含有 2NA 个氧原子，A 项错误；金
8、刚石中每个碳原子均与另外 4 个碳原子形成共价键，且每两个碳原子形成一个 CC 键，故 1 mol 金刚石中共有 2 mol CC 键，因此碳原子与CC 键数目之比为 12，B 项正确；二氧化硅晶体中不存在分子这种微粒，C 项错误；氖晶体是由单原子分子靠分子间作用力结合在一起形成的，属于分子晶体，D 项错误。解析 4根据 SiO2 晶体的结构，回答下列问题。(1)在二氧化硅晶体中有若干环状结构，最小的环状结构由_个原子构成。(2)在二氧化硅晶体中，硅原子的价电子层原子轨道发生了杂化，杂化的方式是_，OSiO 夹角是_。(3)二氧化硅属于重要的无机非金属材料之一，请列举两项二氧化硅的主要用途：_
9、；_。(4)下列说法中正确的是_。凡是原子晶体都含有共价键 凡是原子晶体都有正四面体结构 凡是原子晶体都具有空间立体网状结构 凡是原子晶体都具有很高的熔点 答案(1)12(2)sp3 10928(3)制造石英玻璃 制造石英表中的压电材料(也可以答制造光导纤维等)(4)答案 本课归纳总结 23 学习效果检测1在金刚石的晶体结构中含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上所需碳原子数及每个碳原子上任意两个 CC 键间的夹角分别是()A6、120 B5、108C4、10928D6、10928解析 金刚石中最小的碳环含有 6 个碳原子，两个 CC 键间的夹角是10928。解析 答案 D答案 2W、X、
10、Y、Z 是元素周期表中短周期主族元素，其中 X 元素的某种原子其核内无中子，Y 元素在地壳中含量最丰富，Z 元素形成的单质是一种半导体材料，W 与 Z 是同主族元素。下列有关叙述不正确的是()A点燃 WX4 前要验纯BW 与 Z 均可形成熔点高、硬度大的单质CZ、W 可形成原子晶体DY 和 Z、Y 和 W 都可形成结构相似的 AB2 物质答案 D答案 解析 根据题意可推出：X 为 H，Y 为 O，Z 为 Si，W 为 C。CH4 是可燃性气体，点燃可燃性气体前要验纯，A 正确；C 与 Si 均可形成熔点高、硬度大的单质，B 正确；SiC 是原子晶体，C 正确；Y 和 Z、Y 和 W 分别形成S
11、iO2 和 CO2，二者结构有很大区别。解析 3C3N4晶体和 Si3N4 晶体的结构相似，下列说法正确的是()AC3N4晶体和 Si3N4晶体中都含有共价键BC3N4和 Si3N4 都易与水反应生成 NH3CC3N4和 Si3N4中 N 的化合价都为3DC3N4晶体的硬度比 Si3N4晶体小答案 A答案 解析 C3N4、Si3N4 都为原子晶体，原子晶体中含有共价键，A 正确；原子晶体难溶于水，也不与水反应，B 错误；氮元素的非金属性比碳和硅的强，故在 C3N4、Si3N4 中氮均显3 价，C 错误；C 的原子半径比 Si 小，故 CN键的键能比 SiN 键大，则 C3N4 晶体的硬度比 S
12、i3N4 晶体大，D 错误。解析 4D、E、X、Y、Z 是周期表中的前 20 号元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简氢化物分子的立体结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、V 形、直线形。回答下列问题。(1)Y 的最高价氧化物的化学式为_。(2)D 和 Y 形成的化合物，其分子的立体结构为_。(3)D 和 X 形成的化合物，其化学键类型为_，其晶体类型为_。(4)试 比 较 D 和 X 的 最 高 价 氧 化 物 熔 点 的 高 低 并 说 明 理 由：_。答案(1)SO3(2)直线形(3)共价键 原子晶体(4)D 的最高价氧化物是 CO2，X 的最高价氧化物是 SiO2，前者比后者的熔点低。
13、因为前者为分子晶体，由分子间作用力结合，而后者为原子晶体，由共价键结合；共价键强度大于分子间作用力答案 解析 前 20 号元素的最简氢化物分子的立体结构是正四面体的有 CH4和 SiH4、三角锥形的有 NH3 和 PH3、V 形的有 H2O 和 H2S、直线形的有 HF和 HCl。由于 D、E、X、Y、Z 的原子序数依次增加，这样就可以确定 D 为C、E 为 N、X 为 Si、Y 为 S、Z 为 Cl。Y 的最高价氧化物为三氧化硫。D 和Y 形成 CS2，由二氧化碳的结构迁移，确定其结构为直线形。D 和 X 形成的SiC 是由共价键形成的原子晶体。二氧化碳与二氧化硅的熔点不同主要是晶体的类型不同，二氧化碳是分子晶体，二氧化硅是原子晶体。由于分子间作用力和共价键的强度差距较大，造成熔点前者低后者高。解析 23 课时作业点击进入PPT课件
