原 子 晶 体 苏教版 物构 专题3 第三单元 考纲对本节内容的要求 了解原子晶体的特征，能 描述金刚石、二氧化硅等 原子晶体的结构与性质的 关系。 聚焦高考 Being Thankful Let me count the ways Your sub points here 世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克） 世界最大的绿色钻石 41克拉 （8.2克） 金刚石用金刚石制成的钻头 金刚石具有很高的熔、沸点和很大 的硬度。你能结合金刚石晶体的结 构示意图解释其中的原因吗？ 结构决定性质 由于金刚石晶体中所有原子 都是通过共价键结合的，而 共价键的键能大，如CC键 的键能为348kJmol-1。所 以金刚石晶体熔、沸点很高 ，硬度很大。 问题探究问题探究（ 一）一） 1.什么是原子晶体? 2.原子晶体有哪些物理特性？ 3.常见的原子晶体有哪些？ 阅读课本51页，请思考 4、晶体中没有单个分子存在； 化学式只代表原子个数之比。 一.原子晶体 1、概念：相邻原子间以共价键结合 形成具有空间立体网状结构的晶体。 2、构成微粒：原子 微粒间作用力:共价键 3、结构特点：空间立体网状 从下面表格中你能获取哪些信息？ 某些原子晶体的熔点和硬度 原子 晶体 金刚石碳化硅氧化铝石英硅锗 熔点 355026002030171014151211 硬度 10 9.5 9 7 6.5 6.0 5 5. 原子晶体的物理特性原子晶体的物理特性 在原子晶体中，由于原子间以较强的 共价键相结合，而且形成空间立体网 状结构，所以原子晶体的 结构决定性质 （1）熔点和沸点很高（耐高温 ） （2）硬度很大（耐磨） （3）一般不导电 6.常见的原子晶体 （3）某些氧化物： SiO2（水晶、石英）、Al2O3等 性质反映结构 （1）某些非金属单质： 金刚石（C）、晶体硅(Si)、晶体 硼（B）等 （2）某些非金属化合物： SiC（金刚砂）、氮化硼（BN）、 氮化磷（PN）等 1、下列晶体中不属于原子晶体的是（ ） A、食盐 B、金刚砂 C、金刚石 D、水晶 练一练 2金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中 错误的是( ) A晶体中不存在独立的“分子” B碳原子间以共价键相结合 C是硬度最大的物质之一 D化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 A D 原子晶体 键能KJmol键长pm熔点摩氏硬度 金刚石 （CC）348154355010 碳化硅 （CSi）30218426009 晶体硅 （SiSi）22623414157 问题探究问题探究（ 二）二） 影响原子晶体熔沸点、 硬度大小的因素： 晶体硅（Si） 、金刚砂（SiC）都是与金 刚石相似的原子晶体，请根据表3-6中数据分 析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系 。 表36 部分原子晶体的键能、键长、熔点和硬度 键长: CC SiSi 所以熔点、硬度 : 金刚石SiCSi 结构相似的原子晶体，成键原 子的原子半径越小，共价键的键长 越短，键能越大，原子晶体的熔、 沸点越高,硬度越大。 二.影响原子晶体熔沸点、 硬度大小的因素： 3. （1）碳化硅（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。在下列 三种晶体金刚石晶体硅碳化硅中，它们的 熔点从高到低的顺序是 （ ） A. B. C. D. A A 练一练 （2）磷化硼（BP）和氮化硼（BN）是受到高度关 注的耐磨涂料，它们的结构相似，但氮化硼晶体的 熔点要比磷化硼晶体高，其原因是 N的原子半径比P小，BN的键长比BP小， B N键能较大。 金刚石的晶体结构模型 问题探究问题探究（ 三）三） 每个C原子 与 个碳原子 相连； 正四面体 三.金刚石的晶体结构 个碳 原子形成一 个 元 环（ ） 六 4 晶体中C原 子与C-C键之 比 。1：2 不共面 原子晶体-金刚石 金刚石晶胞 每个晶胞中所 含碳原子数： 81/8+61/2+4=8 10928 共价键 180 10928 Si O 共价键 问题探究问题探究（ 四）四） 二氧化硅的晶体结构模型 在SiOSiO 2 2 晶体中，每个Si原子与 个O原子结 合；每个O原子与 个Si原子结合；在SiOSiO 2 2 晶体中Si原子与O原子个数之比是 。 2 4 四.二氧化硅的晶体结构 在SiOSiO 2 2 晶体中，每个Si原子形成 个SiSiO O 共价键；每个O原子形成 个SiSiOO共价键； Si原子个数与SiSiO O 共价键个数之比是 ； O原子个数与SiSiO O 共价键个数之是 。 1：2 4 2 1：4 1：2 SiO2 SiO2空间结构中最小的环含有_个原子。12 4、判断以下说法是否正确？ （1）含1mol硅原子的SiOSiO 2 2 晶体中Si-O键的数目为 NA。（ ） （2）12g金刚石中所含有的共价键的数目为NA。 （ ） 练一练 否 否 五.判断原子晶体的方法 1.记住常见的5种原子晶体； （金刚石、晶体Si、SiO2、SiC、BN） 2.根据结构：空间立体网状 3.根据物理特性：耐高温、耐磨材料 六.几种类型的化学键的比较 化学键 成键本质 键的方向 和饱和性 影响键强弱的因素 金属键 金属离子和自由 电子之间的相互 作用 金属元素的原子半 径、单位体积内的 自由电子数 离子键 阴、阳离子之间 的静电作用 离子半径和阴、阳 离子的所带电荷数 共价键 原子间自旋方向 相反的未成对电 子形成共用电子 对 既有方向 性又有饱 和性 原子半径、键长、 键能、成键电子数 、极性 无 无 练一练 5. 氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、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反应获得。 (1)氮化硅晶体属于_晶体。 (2)已知氮化硅的晶体结构中，原子间都以单键相连， 且N原子和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电子稳定结构，请写出氮化硅的化学 式_ . 原子原子 SiSi 3 3N N4 4 6、已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度， 且构成该晶体的微粒间只以单键结合。下列 关于C3N4晶体的说法错误的是（ ） A、该晶体属于原子晶体，其化学键比金刚石 中的碳碳键更牢固 B、该晶体中每个碳原子连接4个氮原子、每 个氮原子连接3个碳原子 C、该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足 8电子结构 D、该晶体与金刚石相似，都是原子间以非极 性键形成空间网状结构 D 一、原子晶体：1、原子晶体的概念 2、原子晶体的物理特性 3、常见的原子晶体 二、原子晶体熔沸点、硬度的影响因素 三、金刚石的晶体结构 四、二氧化硅的晶体结构 五、原子晶体的判断方法 六、几种类型的化学键比较 原子晶体 一种结晶形碳，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。 知识拓展石墨 石 墨 晶 体 结 构 知识拓展石墨混合晶体 (1)层状结构,每个C原子与3个C原子结合，形 成最小碳环为平面正六边形,即为六元环(在同 一平面上)。 (2)每个碳原子为3个六元环所共有,每个C-C 键为2个六元环所共有。 (3)每个六元环中平均含有碳原子 =61/3=2 每个六元环中平均含有C-C键 =61/2=3 即碳原子数:C-C键键数 = 2:3 小结： 1、课本P52页：8、9 2、三维设计：P24-29