高中化学大纲版第三册第一单元晶体的类型与性质第一节离子晶体分子晶体和原子晶体中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 第三课时 问题情境C、Si 同属A 元素，且上下相邻，应具相似的性质。今已知 CO2的晶体为分子晶体，熔、沸点很低。那么 SiO2晶体是否具有与其相似的结构和性质呢？投影CO2和 SiO2一些性质的比较 分析两者相比，性质差异很大。由 SiO2很高的熔、沸点，可推知它不属于分子晶体。其质点粒子不是分子。它是离子晶体吗？从其元素组成和化合物类别看，SiO2不是离子化合物。它属于我们本节要学习的一类晶体。板书三、原子晶体 引述SiO2和 CO2性质的差别缘于两者结构的不同。展示SiO2的晶体结构模型。观察并思考1.构成 SiO2晶体的粒子是什么？2.粒子通过何种方式结合？怎样构

2、成晶体？讲述构成 SiO2晶体的粒子是中性原子，原子与原子间以共价键相结合。其中，1个 Si 原子和 4 个 O 原子形成 4 个共价键，Si 原子位于正四面体的中心，4 个 O 原子占据四面体四个顶点；同时每个 O 原子跟 2 个 Si 原子相结合。可以想象每个 O 原子应被两个正四面体所共用。投影显示 许许多多的 SiO 正四面体通过氧原子互相联结形成一种空间网状结构的晶体，这就是原子晶体。板书1.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。强调“原子”“共价键”“空间网状结构”等字样。讨论观察 SiO2晶体结构，那么晶体中存在 SiO2的小分子吗？“SiO2”表

3、示什么？讲解SiO2晶体中，Si、O 原子通过共价键相结合，形成一个由“无限”数目原子构成的空间网状结构。由于在各个方向上这种共价键是相同的，因此在晶体中，不存在独立的小分子，而只能把整个晶体看成一个大分子。晶体有多大，分子也就有多大，没有确定的分子量。这跟 CO2晶体中的小分子是不同的。那么，“SiO2”自然不叫分子式了。它只表示晶体中 Si 原子和 O 原子的个数比，为晶体的化学式。思考SiO2晶体中 SiO 键的夹角（即键角）是多少？每个正四面体占有的 Si、O原子数是多少？分析Si、O 原子通过共价键连成正四面体结构，Si 原子位于正四面体中心，SiO键角为 10828。每个正四面体占

4、有一个完整的 Si、四个“半 O 原子”，故晶体中 Si 原子学习必备 欢迎下载 与 O 原子个数比为 1（421）=12，晶体化学式为“SiO2”。多媒体三维动画纯净的 SiO2晶体水晶。画外音纯净的 SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。江苏省东海县素有“水晶之乡”之称。1958 年在该县发现我国最大的“水晶王”，质量达 3.5 t。1983 年 1 月又在该县南溜村 2 m 深的地下挖出一块质量为 3 t 高为 1.4 m 的水晶，同时出土的还有一块质量为 400 kg 的水晶体。水晶除可用于漂亮的装饰品外，还常用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和耐高温化学仪器。此外

5、，SiO2可用来制造用于光纤通迅等的光导纤维，制造压电晶体，用于钟表工业和超声技术上。引导请同学们从以上有关 SiO2晶体及其用途中，推测并归纳原子晶体的性质。板书2.性质特点：熔、沸点高，硬度大，一般不导电，难溶于常见溶剂。提问为什么原子晶体的熔、沸点很高，硬度很大呢？回答 究其本质是因为原子晶体中原子通过很强的共价键连接，由于共价键比较牢固，要拆开它需要消耗较大的能量，所以原子晶体一般具有较高的熔、沸点和较大的硬度。思考为什么原子晶体一般不导电？分析 原子晶体由中性原子通过牢固的共价键结合而成，晶体中不含离子和自由电子，所以一般不导电。转引原子晶体特殊的结构决定了其特殊的性质，也就产生了其

6、特殊的应用。如果说SiO2晶体是典型的原子晶体之一，那么还有最典型的一例，它是自然界中熔点最高（3750）、硬度最大的固体。那么，它是谁呢？板书典型晶体：金刚石晶体。讲述且不说金刚石作为漂亮宝石的价值，由于它的坚硬，在精密机械工业中每年就要消耗几百万克拉（1 克拉=200 mg），它还广泛用作为金属表面的磨料、石油勘探的钻头。它的结构是：多媒体展示金刚石及其晶体结构模型。引导观察请同学们对比 SiO2晶体结构模型，比较两者的差别，并简要说明金刚石晶体的形成。概述金刚石的晶体与 SiO2晶体相似。金刚石晶体中，C 原子的排列与 Si 原子完全相同，只是碳原子之间没有 O 原子，即每个 C 原子与

7、相邻的 4 个 C 原子通过共价键相连，该 C 原子位于 4 个 C 原子的中心，形成正四面体结构，由无数正四面体互相联结构成空间网状结构的原子晶体。晶体中所有 CC 键长相等，键角相等（均为 10928)。观察并思考1.金刚石晶体中最小碳环的碳原子数和环的特点如何？分析最小碳环由 6 个 C 原子组成且不在同一平面内。2.金刚石晶体中碳原子数与 CC 键数之比是多少？析晶体中每个 C 原子参与了 4 条 CC 键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故 C 原子数与 CC 键数之比为 1（421）=12。投影 二氧化硅晶体中，每个硅原子通过 4 个氧原子与它周围的 4 个硅原子形成的空间结构为

8、 形；并推算二氧化硅晶体中最小的硅氧原子环上共有 个原子。答案正四面体 12 转述若去掉 SiO2晶体中的 O 原子，则可得到与金刚石空间网状结构相同的晶体Si 的晶体。Si 晶体也属原子晶体。投影金刚石与晶体 Si 的熔、沸点比较HT6 出生年月常住户口所在地及地址身份证号码根据中华人民共和国劳动法以及有关法律法规规章和政策规定经双方平等协商订立本合同第一条劳动合同期限按下列第一款确定本合同为有固定期限合同期为年从年月日至年月日止其中试年月日至年月日止本合同为以完成一定工作为期限合同期从工作工程年月日开始开工之日至该工作工程结束之日止其中试用期从年月日至年月日止第二条工作内容乙方同意按甲方经

9、营工作需要在甲方合理排工种岗位工作完成该岗位动保护和劳动条件甲乙双方都必须严格执行国家有关工作时间安全生产劳动保护卫生健康等规定甲方应为乙方提供符合规定劳动保护设施劳动保护和其它劳动保护用品条件乙方应严格遵守各项安全操作规程第四条劳动报酬乙方试用学习必备 欢迎下载 质疑同为结构相同的原子晶体，为什么金刚石比晶体 Si 的熔、沸点高？分析原子晶体熔、沸点高是因共价键键能大，而键能的大小又主要取决于原子半径的大小。在此，由于原子半径 CSi，所以 CC 键长SiSi 键长，CC 键能SiSi键能，熔、沸点金刚石晶体 Si。投影思考已知金刚砂即碳化硅（SiC）质地坚硬，常用作优质磨料。其结构和金刚石

10、相似，只是碳的骨架结构中有一半位置被 Si 原子所取代，形成 CSi 交替的空间网状结构。金刚砂属于 晶体，其熔、沸点与金刚石、晶体 Si 相比高低顺序为 。分析据金刚砂的结构和性质不难推断为原子晶体。而其熔、沸点与金刚石、晶体Si 相比高低如何，只需比较 CC、CSi、SiSi 键的键能即可。通过比较 C、Si 原子半径，不难得出键能：CCCSiSiSi，所以熔、沸点为金刚石碳化硅晶体 Si。小结以上分析中，属于原子晶体的物质主要有：SiO2、金刚石、晶体 Si、SiC。投影练习1.下列物质中，属于原子晶体的化合物是 A.水晶 B.晶体硅 C.金刚石 D.干冰 析题干有两个条件：原子晶体、化

11、合物。属于化合物的是水晶（SiO2）和干冰，而干冰是分子晶体，故选 A。2.下列物质的晶体中，不存在分子的是 A.二氧化硅 B.二氧化硫 C.二氧化碳 D.二硫化碳 析SiO2、SO2、CO2、CS2中，只有 SiO2属于原子晶体，不存在分子，故选 A。3.化工行业已合成有一种硬度比金刚石还大的晶体氮化碳，若已知氮在化合物中显3 价，推断：（1）其化学式可能是 ；（2）其晶体类型是 ；（3）你认为其硬度比金刚石大的主要原因是 。答案（1）C3N4 （2）原子晶体 （3）原子半径：NC，键长：CNCC，键能：CNCC。键能越大，硬度越大。投影过渡已知石墨为碳元素的单质，与金刚石互为同素异形体，石

12、墨具有以下性质和用途：石墨的熔、沸点分别为 36523697、4827。石墨具导电性，是一种很好的电极材料。石墨具有润滑性，工业上常用其作固体润滑剂。石墨质软呈灰黑色固体，工业上可作铅笔芯原料。问题据有关对石墨的描述推测，石墨是否同金刚石一样属于原子晶体。分析原子晶体熔、沸点高，硬度大，一般不导电，如金刚石。而石墨熔、沸点虽高却质软、润滑、能导电。那它属何种晶体呢？其结构如何？多媒体展示石墨及晶体结构模型。学生观察发现并寻找一些结论。投影小结 1.石墨晶体是层状结构。每一层内碳原子排列成正六边形，构成平面的网状结构。2.同一层内每个碳原子跟其他三个碳原子以较强的共价键相结合（CC 键角为 12

13、0），出生年月常住户口所在地及地址身份证号码根据中华人民共和国劳动法以及有关法律法规规章和政策规定经双方平等协商订立本合同第一条劳动合同期限按下列第一款确定本合同为有固定期限合同期为年从年月日至年月日止其中试年月日至年月日止本合同为以完成一定工作为期限合同期从工作工程年月日开始开工之日至该工作工程结束之日止其中试用期从年月日至年月日止第二条工作内容乙方同意按甲方经营工作需要在甲方合理排工种岗位工作完成该岗位动保护和劳动条件甲乙双方都必须严格执行国家有关工作时间安全生产劳动保护卫生健康等规定甲方应为乙方提供符合规定劳动保护设施劳动保护和其它劳动保护用品条件乙方应严格遵守各项安全操作规程第四条劳动

14、报酬乙方试用学习必备 欢迎下载 使石墨熔、沸点很高。如同原子晶体。3.层与层之间以较弱的分子间作用力相结合，使得片层之间易滑动，质软。如同分子晶体。4.石墨能导电是因在片层中存在能自由移动的电子。如同金属晶体。讲述 由于在石墨晶体中既有共价键又带有金属键的性质，而层间结合则依靠分子间作用力。因此像石墨这样的晶体（含两种以上作用力）一般称为过渡型晶体或混合型晶体。思考 石墨晶体中 C 原子数与 CC 键数之比是多少？其中每一个正六边形占有的 C原子数平均为几个？析石墨晶体中每个碳原子被三个正六边形共用，故每个正六边形平均只占有 2 个 C原子（631）。每个 C 原子参与了 3 条 CC 键的形

15、成，而对每条键中的贡献只有一半，故 C 原子数与 CC 键数之比为 1（321）=23。总结本节我们主要以 SiO2和金刚石为例学习了原子晶体，至此已学习了三种晶体的知识。学习方法思路为：晶体粒子粒子间作用力结构特点性质特点。下面同学们对三类晶体进行小结。投影晶体类型及性质比较。布置作业课本 P89一、3、4 二、2 三、1、3 板书设计 三、原子晶体 1.概念：相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，叫做原子晶体。2.性质特点：熔、沸点高，硬度大，一般不导电，难溶于常见的溶剂。典型晶体：金刚石晶体 综合能力训练题 出生年月常住户口所在地及地址身份证号码根据中华人民共和国劳动法以及有

16、关法律法规规章和政策规定经双方平等协商订立本合同第一条劳动合同期限按下列第一款确定本合同为有固定期限合同期为年从年月日至年月日止其中试年月日至年月日止本合同为以完成一定工作为期限合同期从工作工程年月日开始开工之日至该工作工程结束之日止其中试用期从年月日至年月日止第二条工作内容乙方同意按甲方经营工作需要在甲方合理排工种岗位工作完成该岗位动保护和劳动条件甲乙双方都必须严格执行国家有关工作时间安全生产劳动保护卫生健康等规定甲方应为乙方提供符合规定劳动保护设施劳动保护和其它劳动保护用品条件乙方应严格遵守各项安全操作规程第四条劳动报酬乙方试用学习必备 欢迎下载 1.选择下列物质，填写下列空白。A.干冰

17、B.金刚石 C.氯化铵 D.氟化钙 E.固体碘 F.烧碱（1）熔化时不需要破坏化学键的是 （填序号，下同）；（2）熔化时需断裂共价键的是 ；（3）熔点最高的是 ，熔点最低的是 ；（4）晶体中存在分子的是 ；（5）晶体中既有离子键又有共价键的是 。析 此题必须熟悉掌握晶体类型与晶体性质间的关系，把握晶体粒子与粒子间的作用力。答案（1）AE （2）B （3）BA （4）AE （5）CF 2.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（填晶体类型）。（2）根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是 。A.制汽轮机叶片

18、 B.制有色玻璃 C.制永久性模具 D.制造柴油机（3）已知氮化硅晶体结构中，原子间都以单键相连，且 N 原子和 N 原子、Si 原子和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 。（4）氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被 HF 腐蚀的化学方程式为 。（5）现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为 。答案（1）原子 （2）ACD （3）Si3N4（4）Si3N4+12HF=3SiF4+4NH3（5）3SiCl4+2N2+6H2强热Si3N4+12HCl 3.下表所列有

19、关晶体的说明，有错误的是 析在此有一特殊类型的晶体：混合型晶体石墨，其晶体内除共价键外，还存在分子间作用力。故选答案 C。4.化学的核心是发现与合成新物质。1965 年舒尔茨曾设计过一种烷烃分子，到 1981 年，伊顿合成了它。这种分子结构里有 10 个碳原子，它们无结构上的差别，各以两种不同键角与其他碳原子相连。（1）试画出这种分子的立体结构简式。（2）这种分子是舒尔茨设计的一个同系列的一员。试画出该同系列中与该化合物最相邻的另外 4 个成员的立体结构简式。（3）若这种烷烃分子的碳原子数目很大，请画出该烷烃分子的结构。出生年月常住户口所在地及地址身份证号码根据中华人民共和国劳动法以及有关法律

20、法规规章和政策规定经双方平等协商订立本合同第一条劳动合同期限按下列第一款确定本合同为有固定期限合同期为年从年月日至年月日止其中试年月日至年月日止本合同为以完成一定工作为期限合同期从工作工程年月日开始开工之日至该工作工程结束之日止其中试用期从年月日至年月日止第二条工作内容乙方同意按甲方经营工作需要在甲方合理排工种岗位工作完成该岗位动保护和劳动条件甲乙双方都必须严格执行国家有关工作时间安全生产劳动保护卫生健康等规定甲方应为乙方提供符合规定劳动保护设施劳动保护和其它劳动保护用品条件乙方应严格遵守各项安全操作规程第四条劳动报酬乙方试用学习必备 欢迎下载 分析 这是一道以立体结构为主题的谜语型试题。化学

21、谜语型试题不同于寻常灯谜，其谜底多为未知之物，需据“谜面”信息，科学地创造出来。此题谜面：“各碳原子以两种不同的键角与其他碳原子相连”，这是解题关键。一个碳原子以两种不同键角与其他碳原子相连就至少要连 3 个碳原子，因它是“烷烃”，且具“无结构差别”的碳原子，意味着不会有的碳原子不连氢原子而有的碳原子连氢原子。可见每个碳原子上连 1 个氢原子和 3 个碳原子。故可推得：此分子定为 C10H10。又由不饱和度可知，此分子定为环烃。开动想象力吧！它是什么呢？不管你怎样想，答案是惟一的它是五角棱柱烷！验证：五角棱柱体有 7 个环，似乎与不饱和度等于 6 矛盾（对比 C12H22和 C10H10）。非

22、也，环烃不饱和度应考查它打开的环数！五角棱柱体烷的同系列应是各种棱柱体烷。通式为 CnHn，系差为（CH）n，其相邻的同系列当然是三角棱柱烷（C6H6，是苯的同分异构体）、四角棱柱烷（C8H8，就是立方烷）、六角棱柱烷（C12H12）和七角棱柱烷（C14H14）。答案（1）（2）（3）若碳原子数很多，则该圆形应为圆柱体：教学说明 本节教材是在原子结构、元素周期律及分子结构、化学键的基础上对物质晶体结构知识的进一步发展和深入研究。为了使学生对各类晶体有一个较深入、较完善、较系统的了解，教学中紧紧围绕教学目标，着重设计了以下几点。1.以晶体类型与其性质的关系为主，突出教学重点。2.以分析晶体结构入

23、手，归纳晶体结构特点，体会结构决定性质的关系。3.采用模型和多媒体辅助教学，以增强直观性和趣味性，有助学生跨越障碍。4.引导学生大胆假设和想象，培养其逻辑思维、抽象思维和空间想象能力。5.研究晶体采用从外到内，再从内到外结合的方法。在把握晶体局部和整体的关系上，认识晶体中形与数的关系。进而训练学生在陌生领域内解决问题的能力。出生年月常住户口所在地及地址身份证号码根据中华人民共和国劳动法以及有关法律法规规章和政策规定经双方平等协商订立本合同第一条劳动合同期限按下列第一款确定本合同为有固定期限合同期为年从年月日至年月日止其中试年月日至年月日止本合同为以完成一定工作为期限合同期从工作工程年月日开始开工之日至该工作工程结束之日止其中试用期从年月日至年月日止第二条工作内容乙方同意按甲方经营工作需要在甲方合理排工种岗位工作完成该岗位动保护和劳动条件甲乙双方都必须严格执行国家有关工作时间安全生产劳动保护卫生健康等规定甲方应为乙方提供符合规定劳动保护设施劳动保护和其它劳动保护用品条件乙方应严格遵守各项安全操作规程第四条劳动报酬乙方试用