高中化学第3章物质的聚集状态与物质性质第3节原子晶体与分子晶体鲁科版选修3

唐玲 学 习 资 料 专 题

第1课时 原子晶体

[学习目标定位] 知道原子晶体的概念，熟知常见的原子晶体的结构与性质，能从原子结构的特点，分析理解其物理特性。

一、常见的原子晶体的结构

1．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109.5°，碳原子采取了sp3杂化。

(3)最小环上有6个碳原子。

(4)晶体中C原子个数与C—C键数之比为1∶2。

(5)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。

(6)1 mol C原子组成的金刚石中含有2 mol C—C键。

2．二氧化硅是由硅原子和氧原子组成的空间立体网状的原子晶体。其结构示意图如下：

观察分析二氧化硅晶体结构示意图，回答下列问题：

(1)在二氧化硅晶体中，每个Si原子周围结合4个O原子，同时每个O原子与2个Si原子结唐玲 合。

(2)在二氧化硅晶体中，位于四面体中心的原子是硅原子，位于四面体四个顶点上的原子是氧原子。

(3)在二氧化硅晶体中，硅原子采取sp3杂化，Si—O—Si键与Si—O—Si键的夹角是109.5°。

(4)二氧化硅晶体中最小环上的原子数是12，包括6个O原子和6个Si原子。

(5)1 mol二氧化硅晶体中含有4 mol Si—O键。

(1)原子晶体：相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。

①构成原子晶体的基本微粒是原子。

②形成原子晶体的作用力是共价键。在原子晶体中只存在共价键(极性键或非极性键)，没有分子间作用力和其他相互作用。

(2)原子晶体的结构特征

①由于共价键的方向性和饱和性，每个中心原子周围排列的原子数目是有限的，故原子不遵循紧密堆积原则。

②原子晶体呈空间立体网状结构，原子晶体中不存在单个分子，原子晶体的化学式仅仅表示晶体中的原子个数关系。

1 高二化学选修3第一章《原子结构与性质》

单元检测题

考试时间：90分钟 满分：110分 命题：穆玉鹏 2013.3.21

一、选择题（每小题只有1个正确答案，每题3分，共54分）

1．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是

A、ls22s22p63s23p1 B、1s22s22p3

C、1s22s22p2 D、1s22s22p63s23p4

2．氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是

A、一个小黑点表示一个电子 B、黑点的多少表示电子个数的多少

C、表示电子运动的轨迹 D、电子在核外空间出现机会的多少

3．电子构型为[Ar] 3d54s2的元素是

A、稀有气体 B、过渡元素 C、主族元素 D、卤族元素

4.下列关于稀有气体的叙述不正确的是：

A、原子的最外层电子排布不一定都是以P6 结束

B、其原子与同周期ⅠA、ⅡA族阳离子具有相同电子排布式

C、化学性质非常不活泼

D、原子半径比同周期ⅦA族元素原子的大

5．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是：

A、碱性：NaOH < Mg(OH)2 < Al(OH)3 B、第一电离能：Na < Mg

C、电负性：Na > Mg >Al D、还原性：Na > Mg >Al

6．基态铬原子的电子排布式是

A、1S22S22p63S23p64S14p5 B、1S22S22p63S23p63d6

C、1S22S22p63S23p64S23d4 D、1S22S22p63S23d54S1

7．4p轨道填充一半的元素，其原子序数是

A、15 B、 33 C、 35 D、 51

8．某元素质量数51，中子数28，其基态原子未成对电子数为

1 第3节 原子晶体与分子晶体

1．了解原子晶体、分子晶体的结构与性质。

2．能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体和石墨晶体的结构与性质。(重点)

原

子

晶

体

[基础·初探]

教材整理1 原子晶体

1．概念

相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体称为原子晶体。

2．特点

原子晶体的熔点很高，硬度很大。对结构相似的原子晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。

原子晶体中的原子服从紧密堆积排列吗？说明理由。

【提示】 不服从。由于共价键具有方向性和饱和性，原子晶体中每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧密堆积方式。

教材整理2 几种原子晶体的结构

1．金刚石的结构

金刚石的晶体结构

在晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合，C—C键间的夹角为109.5°。因为中心原子周围排列的原子的数目是有限的，所以这种比较松散的排列与金属晶体和离子晶体中的紧密堆积排列有很大的不同。

2．SiO2晶体的结构 2

二氧化硅的晶体结构

水晶是由Si和O构成的空间立体网状的二氧化硅晶体，一个硅原子与4个氧原子形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子形成2个共价键，从而形成以硅氧四面体为骨架的结构，且只存在Si—O键。二氧化硅晶体中硅原子和氧原子个数比为1∶2，不存在单个分子，可以把整个晶体看成巨型分子。

3．SiC晶体的结构

SiC晶体的结构类似于金刚石晶体结构，其中C原子和Si原子的位置是交替的，所以在整个晶体中Si原子与C原子个数比为1∶1。

(1)金刚石的晶胞构型为正四面体。(×)

(2)二氧化硅的分子式是SiO2。(×)

(3)SiC熔化时断裂非极性共价键。(×)

(4)原子晶体一定不是电解质。(√)

[合作·探究]

原子晶体的物理性质

[探究背景]

金刚石、碳化硅、晶体硅这三种晶体的晶胞结构和键参数的差异决定了其性质不同。

[探究问题]

小学+初中+高中

小学+初中+高中 学业分层测评(十三) 原子晶体与分子晶体

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．1999年美国《科学》杂志报道：在40 GPa高压下，用激光器加热到1800 K，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．原子晶体干冰易汽化，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4 mol C—O键

【解析】 既然干冰是原子晶体，所以可将干冰类比成原子晶体SiO2，具有熔点高，硬度大，耐磨等性质。每摩尔SiO2中有4 mol Si—O键，所以D项也正确。

【答案】 B

2．下列晶体的结构不遵循“紧密堆积”原则的是( )

A．金属铜 B．氯化钠

C．金刚石 D．干冰

【解析】 金属键、离子键、范德华力均没有方向性，而共价键有方向性。

【答案】 C

3．金刚石晶胞如图，属于一个金刚石晶胞的碳原子数为(

)

A．18 B．16

C．10 D．8

【解析】 从晶胞上看8个顶点各有1个C原子，属于该晶胞的部分相当于只有1个，6个面上相当于有3个，晶胞内部还有4个，故属于该晶胞的碳原子数为8个。

【答案】 D

4．在常温常压下呈气态的化合物，降温使其固化得到的晶体属于( )

A．分子晶体 B．原子晶体

C．离子晶体 D．何种晶体无法判断

【解析】 因该化合物在常温时为气态，说明熔、沸点很低，具有分子晶体的性质。

【答案】 A

5．下列物质变化时，需克服的作用力不属于化学键的是( )

A．HCl溶于水 B．I2升华

C．H2O电解 D．烧碱熔化 小学+初中+高中

小学+初中+高中 【解析】 A项破坏H—Cl键；C项破坏H—O键；D项破坏离子键；B项破坏范德华力。

【答案】 B

6．金刚石和石墨两种晶体中，每个最小的碳环里所包含的碳原子数( )

A．前者多 B．后者多