人教版高中化学：3.2.2《原子晶体》课件（新人教选修3）.ppt

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1、高中化学新人教版选修3系列课件物质结构与性质2021/8/9 星期一1第课时原子晶体3.2分子晶体与原子晶体2021/8/9 星期一2教学目标教学目标 v知识与能力知识与能力v1、掌握原子晶体的概念，能够区分原子晶体和分子晶体。v2、了解金刚石等典型原子晶体的结构特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。v教学难点重点教学难点重点v原子晶体的结构与性质的关系2021/8/9 星期一3 讨论：讨论：CO2和和SiO2的一些物理性质如下表所示，通的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断过比较试判断SiO2晶体是否属于分子晶体。晶体是否属于分子晶体。熔点熔点/oC状态（室温）状态（室

2、温）CO2-56.2气态气态SiO21723固态固态 结论：结论：SiO2不是分子晶体。那它是什么晶体不是分子晶体。那它是什么晶体呢？呢？2021/8/9 星期一4一、原子晶体一、原子晶体1.定义定义:原子间通过共价键相结合而形成空间原子间通过共价键相结合而形成空间网状结构的晶体网状结构的晶体 1.构成以上晶体的粒子是什么构成以上晶体的粒子是什么?2.粒子间通过什么样的作用力联系在一起粒子间通过什么样的作用力联系在一起?3.以上晶体结构在整体上有什么共同特点以上晶体结构在整体上有什么共同特点?思考思考2021/8/9 星期一5原子晶体的空间结构2021/8/9 星期一6Sio二氧化硅二氧化硅

3、的晶体结构模型的晶体结构模型2021/8/9 星期一7二氧化硅二氧化硅 的晶体结构模型的晶体结构模型1.SiO2晶体中晶体中Si、O原子的连接特点。原子的连接特点。2.SiO2晶体中存在晶体中存在SiO2小分子吗？小分子吗？SiO2能不能叫能不能叫做分子式？做分子式？3.SiO2晶体中晶体中Si-O键的夹角（键角）是多少？每个键的夹角（键角）是多少？每个正四面体占有正四面体占有Si、O原子数是多少？原子数是多少？4 SiO2晶体中，每个硅原子与它周围的晶体中，每个硅原子与它周围的4个硅原子个硅原子所形成的空间结构是什么？所形成的空间结构是什么？SiO2晶体中，最小的晶体中，最小的硅氧原子环上共

4、有多少个原子？硅氧原子环上共有多少个原子？2021/8/9 星期一8金刚石金刚石 的晶体结构模型的晶体结构模型碳原子2021/8/9 星期一9金刚石金刚石 的晶体结构模型的晶体结构模型1.金刚石晶体的结构特点。金刚石晶体的结构特点。2.金刚石晶体中最小碳环上的碳原子数和环的特点。金刚石晶体中最小碳环上的碳原子数和环的特点。3.金刚石晶体中碳原子与金刚石晶体中碳原子与C-C键数之比是多少？键数之比是多少？3.晶体中每个晶体中每个C原子参与了原子参与了4条条C-C键的形成，而键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故在每条键中的贡献只有一半，故C原子与原子与C-C键键数之比为：数之比为：1:（41/

5、2）=1:22.最小的碳环由最小的碳环由6个碳原子组成且不在同一平面内个碳原子组成且不在同一平面内2021/8/9 星期一10晶体硅晶体硅 的晶体结构模型的晶体结构模型硅原子2021/8/9 星期一11二、原子晶体的特点二、原子晶体的特点 1、熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂，、熔沸点很高，硬度很大，难溶于一般溶剂，一般不导电。一般不导电。三、哪些物质属于原子晶体三、哪些物质属于原子晶体 金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等金刚石、单晶硅、碳化硅、二氧化硅等 2、原子晶体熔、沸点的高低与共价键的键能、原子晶体熔、沸点的高低与共价键的键能大小有关，共价键的键能于半径有关，半径大小有关，共价键的

6、键能于半径有关，半径越大，键能越小。越大，键能越小。比较比较C、Si 原子半径，不难发现键能：原子半径，不难发现键能：CC C Si SiSi，所以熔、沸点为金刚石，所以熔、沸点为金刚石碳化硅碳化硅单晶硅单晶硅2021/8/9 星期一12石墨的晶体结构图返回2021/8/9 星期一13石墨石墨 混合型晶体混合型晶体v石墨为什么很软？石墨为什么很软？v石墨的熔沸点为什很高？石墨的熔沸点为什很高？石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软，硬度小。容易滑动，所以石墨很软，硬度小。石墨各层均为平面网状结构，碳原子之间存在石墨各层均为平面网状

7、结构，碳原子之间存在很强的共价键，故熔沸点很高。很强的共价键，故熔沸点很高。所以，石墨称为混合型晶体。所以，石墨称为混合型晶体。2021/8/9 星期一14原 子 晶 体1、定义：、定义：原子间以共价键相结合而形成的空原子间以共价键相结合而形成的空 间网状结构的晶体。间网状结构的晶体。如：金刚石是以碳碳单键结合而成的正四面体如：金刚石是以碳碳单键结合而成的正四面体的空间网状结构。的空间网状结构。键角：键角：10928键长键长：1.5510-10m2、性质：、性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。熔点：熔点：3550 沸点：沸点：48273、代表晶型：、代表晶

8、型：金刚石、晶体硅、二氧化硅金刚石、晶体硅、二氧化硅2021/8/9 星期一154、原子晶体的构成微粒和作用力：、原子晶体的构成微粒和作用力：构成微粒是：构成微粒是：原子原子 作用：作用：共价键共价键5、原子晶体中不存在分子、原子晶体中不存在分子如：如：SiO2中只存在中只存在Si原子和原子和O原子，而不原子，而不存在存在SiO2分子，只有化学式。分子，只有化学式。6、原子晶体的熔沸点也是随作共价键的、原子晶体的熔沸点也是随作共价键的增强而增高增强而增高2021/8/9 星期一162021/8/9 星期一17晶体类型的判断晶体类型的判断v从组成上判断从组成上判断（仅限于中学范围）：（仅限于中学

9、范围）：有无金属离子？有无金属离子？(有：离子晶体有：离子晶体)是否属于是否属于“四种原子晶体四种原子晶体”？以上皆否定，则多数是分子晶体。以上皆否定，则多数是分子晶体。v从性质上判断：从性质上判断：熔沸点和硬度；熔沸点和硬度；(高：原子晶体；中：离子高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体晶体；低：分子晶体)熔融状态的导电性。熔融状态的导电性。(导电：离子晶体导电：离子晶体)2021/8/9 星期一18原子晶体结构的计算2021/8/9 星期一19 分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比分析石墨结构中碳原子数与碳碳键数目比 故正六边形中的碳碳键数为故正六边形中的碳碳键数为61/2=361/2=

10、3，解析：解析：我们可以先选取一个正六边形我们可以先选取一个正六边形此结构中的碳原子数为此结构中的碳原子数为6 6一个碳原子被三个六元碳环共用，一个碳原子被三个六元碳环共用，正六边形中的碳原子数为正六边形中的碳原子数为61/3=261/3=2。六边形中的任一条边（即碳碳键）六边形中的任一条边（即碳碳键）均被均被2 2个正六边形共用，个正六边形共用，所以碳原子数与碳碳键数目比为所以碳原子数与碳碳键数目比为2:32:3。2021/8/9 星期一205.已知金刚石中已知金刚石中CC键长为键长为1.541010m，那么金刚石，那么金刚石的密度为的密度为 g/cm3。（相对原子质量：。（相对原子质量：C

11、 12.0）6.SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si 两原子两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。右图为两个依次相间排列的正四面体型空间网状结构。右图为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一一Si原子，试在小正方体的顶点上画出与原子，试在小正方体的顶点上画出与Si最近的最近的C的的位置，在大正方体的棱上画出与位置，在大正方体的棱上画出与C最近的最近的Si的位置。的位置。SiC两大小正方体的边长之比为两大小正方体的边长之比为_；SiCSi的键的键角为角为_(用反三角函数表示用反三角函数

12、表示)；若；若SiC键长为键长为a cm，则大正方体边长为，则大正方体边长为_cm；SiC晶体的密度为晶体的密度为_g/cm3。（。（NA为阿佛加德罗常数，相对原子质量为阿佛加德罗常数，相对原子质量 C.12 Si.28）。）。2021/8/9 星期一213.3.金刚石结构中，一个碳原子与金刚石结构中，一个碳原子与 个碳原子成键，个碳原子成键，则每个碳原子实际形成的化学键为则每个碳原子实际形成的化学键为 个；个；a mol a mol金刚石中，碳碳键数为金刚石中，碳碳键数为 molmol。4 42 22a2a2021/8/9 星期一224、已知金刚石的晶胞如图，金刚石中、已知金刚石的晶胞如图，

13、金刚石中C-C键长为键长为1.5510-8cm,求金刚石的晶体密度？求金刚石的晶体密度？2021/8/9 星期一23开拓思考题v仔细观察左边的示意图后，回答下列问题：金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？为什么？若不相同，哪种更高一些？2021/8/9 星期一24（二）、晶体中距离（二）、晶体中距离最近最近的微粒数的计算：的微粒数的计算：1、在金刚石的网状结构中，在金刚石的网状结构中，含有由共含有由共价键形成的碳原子环，价键形成的碳原子环，其中最小的环上其中最小的环上有有_(_(填数字填数字)个碳原子，每个碳原子个碳原子，每个碳原子上的任意两个上的任意两个C CC C键的夹角都是键的夹角都是_ _ (填角度填角度)610928 2021/8/9 星期一25课堂练习题v下列不存在化学键的晶体是：A.硝酸钾 B.干冰 C.石墨 D.固体氩v常温常压下的分子晶体是：A.碘 B.水 C.硫酸铵 D.干冰v晶体中的一个微粒周围有6个微粒，这种晶体是：A.金刚石 B.石墨 C.干冰 D.氯化钠2021/8/9 星期一26再再见2021/8/9 星期一27