第三章 第二节 原子晶体与分子晶体 第2课时 含答案.docx

第2课时 原子晶体

[学习目标定位] 1.知道原子晶体的概念，能够从原子晶体的结构特点理解其物理特性。 2.

学会晶体熔、沸点比较的方法。

一、原子晶体的概念、结构及其性质

概念及组成

(1)概念：相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体，称为原子晶体。(2)构成微粒：原子晶体中的微粒是原子，原子与原子之间的作用力是共价键。

两种典型原子晶体的结构

金刚石的晶体结构模型如图所示。回答下列问题：

①在晶体中每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此联结的立体网状结构。

②晶体中相邻碳碳键的夹角为109°28′，碳原子采取了sp3杂化。

③最小环上有6个碳原子，晶体中C原子与C—C键个数之比为1∶2。

④晶体中C—C键键长很短，键能很大，故金刚石的硬度很大，熔点很高。

二氧化硅晶体结构模型如图所示。回答下列问题：

①每个硅原子都采取sp3杂化，以4个共价单键与4个氧原子结合，每个氧原子与2个硅原子结合，向空间扩展，构成空间网状结构。

②晶体中最小的环为6个硅原子、6个氧原子组成的12元环，硅、氧原子个数比为1∶2。

特性

由于原子晶体中原子间以较强的共价键相结合，故原子晶体：①熔、沸点很高，②硬度大，

③一般不导电，④难溶于溶剂。

常见的原子晶体：常见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)等；某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。

原子晶体的结构特点

构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用力是共价键。

原子晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系，不是分子式。

例1 下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2 ②SiO2 ③晶体

例1 下列物质的晶体直接由原子构成的一组是(

)

B.②③④⑥C.②③⑥D.①②⑤⑥

【考点】原子晶体

【题点】原子晶体的一般性质及判断答案 C

例2关于SiO2晶体的叙述中，正确的是()22解析 CO、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；

例2

关于SiO2晶体的叙述中，正确的是(

)

2

2

A.通常状况下，60gSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数)

B.60gSiO2晶体中，含有2NA个Si—O键

C.晶体中与同一硅原子相连的4个氧原子处于同一四面体的4个顶点D.SiO2晶体中含有1个硅原子和2个氧原子

【考点】原子晶体

【题点】原子晶体的结构特点及微粒间的作用答案 C

2解析 60gSiO2晶体即1molSiO，晶体中含有Si—O键数目为4NA(每个硅原子、氧原子分

2

别含有4个、2个未成对电子，各拿出一个单电子形成Si—O共价键)，含4NA个Si—O键；SiO2晶体中含有无数的硅原子和氧原子，只是硅、氧原子个数比为1∶2；在SiO2晶体中，每个硅原子和与其相邻且最近的4个氧原子形成正四面体结构，硅原子处于该正四面体的中

心，而4个氧原子处于该正四面体的4个顶点上。

二、原子晶体和分子晶体比较

填写下表

晶体类型概念

组成微粒微粒间作用力

物理性质

熔化时破坏的作用力

实例

原子晶体

相邻原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体

原子共价键

熔、沸点高，硬度大，不溶于常见的溶剂，不导电，个别为半导体

破坏共价键

金刚石、二氧化硅等

分子晶体

分子间以分子间作用力相结合的晶体分子

分子间作用力

熔、沸点较低，硬度较小，部分溶于水，不导电，部分溶于水导电

一定破坏范德华力，有时还破坏氢键，如冰融化

冰、干冰等

怎样从原子结构的角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？

答案从碳到硅，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大，C—C键、C—Si键、Si—Si键的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，而熔化时破坏的是共价键，而键的稳定性是C—C键C—Si键Si—Si键，所以，金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。

晶体熔、沸点和硬度的比较方法

先判断晶体类型。主要依据构成晶体的微粒及其微粒间的作用力。对于不同类型的晶体，一般来说，原子晶体的熔、沸点高于分子晶体，原子晶体的硬度大于分子晶体。

对于同一类型的晶体

①原子晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔点越高。

②分子晶体的熔、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关，同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。

例