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高三化学教案:原子晶体

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2013-04-07

[解析]抓住晶体粒子的化学键去判断晶体类型这一关键进行对比。如SO2与SiO2都是共价化合物,但是,晶体内的作用力是分子间作用力,SO2为分子晶体,而SiO2中硅与氧以共价键结合形成网状的原子晶体。

[答案]B

[例2]碳化硅SiC的一种晶体具有类似金刚石的结构,其中C原子和S原子的位置是交替的。在下列三种晶体①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅中,它们的熔点从高到低的顺序是( )

(A)①③② (B)②③① (C)③①② (D)②①③

[解析]C与Si同为IVA族元素,它们的相似性表现在金刚石是原子晶体,硅晶体,碳化硅也是原子晶体。从碳到硅原子半径逐渐增大,形成共价键的键能逐渐减弱。可推断碳化硅应在Si与C之间。三种原子晶体,空间结构相似,熔点决定于它们的键长与键能,故熔点从高到低分别是金刚石碳化硅、晶体硅。

[答案]A

[例3]下列晶体分类中正确的一组是( )

离子晶体 原子晶体 分子晶体

A NaOH Ar SO2

B H2SO4 石墨 S

C CH3COONa 水晶

D Ba(OH)2 金刚石 玻璃

[解析]从晶体中结构粒子的性质去判断晶体的类型。NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是通过离子键相互结合的离子晶体,纯H2S04,无H+,系分子晶体。Ar是气体,分子间以范德华力相互结合为分子晶体,石墨是过渡型或混合型晶体,水晶Si02与金刚石是典型原子晶体。硫的化学式以1个S表示,实际上是S8,气体时为S2,是以范德华力结合的分子晶体。

玻璃无一定的熔点,加热时逐渐软化,为非晶体,是无定形物质。

[答案]C

[例4]单质硼有无定形和晶体两种,参考下表数据

金刚石 晶体硅 晶体硼

熔点 >3823 1683 2573

沸点 5100 2628 2823

硬度 10 7.0 9.5

①晶体硼的晶体类型属于____________晶体,理由是________________________。

已知晶体硼结构单元是由硼原子组成的正二十面体,其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点,每个项点上各有1个B原子。通过视察图形及推算,此晶体体结构单元由

____________________个硼原子构成。其中B—B键的键角为____________。

[解析]①原子,理由:晶体的熔、沸点和硬度都介于晶体Si和金刚石之间,而金刚石和晶体Si均为原予晶体,B与C相邻与Si处于对角线处,亦为原于晶体。

②每个三角形的顶点被5个三角形所共有,所以,此顶点完全属于一个三角形的只占到1/5,每个三角形中有3个这样的点,且晶体B中有20个这样的角形,因此,晶体B中这样的顶点(B原子)有3/5×20=12个。

又因晶体B中的三角形面为正三角形,所以键角为60°

[例5]1999年美国《科学》杂志报道:在40GPa高压下,用激光器加热到1800K,人们成功制得了原子晶体干冰,下列推断中不正确的是( )。

(A)原子晶体干冰有很高的熔点、沸点,有很大的硬度

(B)原子晶体干冰易气化,可用作制冷材料

(C)原子晶体干冰的硬度大,可用作耐磨材料

(D)每摩尔原子晶体干冰中含4molC—O键

[解析]解答前,应先弄清命题者是要考查干冰的性质、还是要考查原子晶体的性质。有的同学没有分析清楚这一点,认为是考查干冰的性质,因而造成错解。

通过“原子晶体干冰”来考测解题者对“原子晶体性质”的理解程度。原子晶体硬度大、熔点和沸点高,所以A和C两种说法正确。联想到二氧化硅晶体结构,可得出D说法也是正确的。答案应选B。

(四)总结

1.相邻原子间通过共价键结合而成空间网状结构的晶体属于离子晶体。

2.构成原子晶体的微粒是原子。原子间以较强共价键相结合,而且形成空间网状结构。键能大。原子晶体的熔点和沸点高。

3.同种晶体:若同为原子晶体,成键的原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体熔点越高:如金刚石>SiC>Si。

第三课时(原子晶体)针对性训练

1.下列晶体中不属于原子晶体的是( )

(A)干冰 (B)金刚砂 (C)金刚石 (D)水晶

2.在金刚石的网状结构中,含有共价键形成的碳原子环,其中最小的环上,碳原子数是( )

(A)2个 (B)3个 (C)4个 (D)6个

3.下列各物质中,按熔点由低到高排列正确的是( )

(A)O2、I2、Hg (B)CO2、KCl、SiO2

(C)Na、K、Rb (D)SiC、NaCl、SO2

4.下列各晶体申琪中任御一个原子都被相邻的4个原子所包围;似共价键潞戒正四面体结构,并向空间伸展虞网状结构的是( )

(A)甲烷 (B)石墨 (C)晶体硅 (D)水晶

5.在x mol石英晶体中,含有Si-O键数是( )

(A)x mol (B)2x mol (C)3 x mol (D)4x mol

6.固体熔化时,必须破坏非极性共价键的是( )

(A)冰 (B)晶体硅 (C)溴 (D)二氧化硅

7.石墨晶体是层状结构,在每一层内;每一个碳原于都跟其他3个碳原子相结合,如图是其晶体结构的俯视图,则图中7个六元环完全占有的碳原子数是( )

(A)10个 (B)18个 (C)24个 (D)14个

8.石英玻璃是将纯石英在1600℃高温下熔化,冷却后形成的玻璃体。关于石英玻璃的结构和性质的叙述中正确的是( )

(A)石英玻璃属于原子晶体

(B)石英玻璃耐高温且能抵抗一切酸的腐蚀

(C)石英玻璃的结构类似于液体

(D)石英玻璃能经受高温剧变且能抗碱的腐蚀

9.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

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