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第三节 原子晶体与分子晶体
第一课时 原子晶体
高考资源网【学习目标】21世纪教育网
1. 理解原子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式。
2. 认识由共价键构成的晶体特点
【学习过程】21世纪教育网
1．在金刚石晶体中，碳原子以 和与它近邻的四个碳原子以 相互结合在一起形成
结构。要想破坏或熔化金刚石，必须破坏其中的 ，这需要非常大的能量，因此金刚石的熔点 ，硬度 ，是一种性质稳定的物质。
2．相邻原子间 称为原子晶体。常见的原子晶体有 。
3．水晶是由硅原子和氧原子组成的 的原子晶体，一个硅原子与 形成四个共价键，一个氧原子与 形成两个共价键。因此二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为 。
4．由金刚石的晶体结构可以看出，在每个碳原子周围排列的碳原子只能有四个，这是由
决定的。
5．原子晶体的熔点高低与其内部结构密切相关，对结构相似的原子晶体来说，原子半径 ，键长 ，
键能 ，晶体的熔点就越高。
6．碳化硅硬度大，而且具有 性、 性和 性，它可做 等。
【问题探究1】在初中我们都学习过金刚石的性质（展示金刚石的图片），金刚石有哪些特性？这些性质显然是由金刚石的结构决定的，已知金刚石中的碳原子的杂化轨道是sp3，那么，金刚石有怎样的结构呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作金刚石的结构模型。
【问题探究2】水晶是一种古老的宝石（展示水晶的图片），晶体完好时呈六棱住钻头形，它的成分是二氧化硅。水晶的结构可以看成是硅晶体中每个Si—Si键中“插入”一个氧原子形成的，那么在二氧化硅中原子是怎样排列的呢？请各小组相互讨论，并根据自己的想象制作二氧化硅的结构模型。
【问题探究3】通过以上分析，比较金刚石、二氧化硅与我们前面学过的金属晶体、离子晶体有何不同？
【归纳拓展】金刚石、二氧化硅与金属晶体、离子晶体的构成微粒和微粒间的相互作用都不同。可列表比较如下（先让学生自己填表，再分析讲解）：
晶体类型 构成微粒 微粒间的作用力 实 例
金属晶体 Ca、Cu、Mg
离子晶体
金刚石、二氧化硅
【问题探究4】分析下表中的数据，原子晶体大都有较高的熔点和硬度，这是为什么？这几种结构相似的原子晶体的熔点为什么差别较大
部分原子晶体的键能、熔点和硬度表
晶体 键能/ kJ·mol-1 熔点/℃ 硬度*
金刚石 （C—C）347 3350 10
碳化硅 （C—Si）301 2600 9
晶体硅 （Si—Si）226 1415 7
【典题解悟】
例1.关于SiO2晶体的叙述正确的是（ ）
　　A、通常状况下，60克SiO2晶体中含有的分子数为NA（NA表示阿伏加德罗常数的数值）
　　B、60克SiO2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，2个氧原子
解析：60克SiO2晶体即1molSiO2，晶体中含有Si－O键数目为 4mol（每个硅原子、氧原子分别含有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。
答案：C
例2.碳化硅（SiC）的一种具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替出现的，即每个Si原子处于四个C原子构成的四面体的内部，每个C原子也处于四个Si原子构成的四面体的内部。下列三种晶体：
①金刚石 ②晶体硅 ③碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是（ ）
A.①③②　 B.②③①
C.③①②　 D.②①③
解析：在结构相似的原子晶体中，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高。题目中所给的信息是有关SiC结构的知识，通过信息加工并比较碳原子和硅原子的半径，应得出Si-Si键的键长比Si-C键的键长长，Si-C键比C-C键的键长长的结论，所以键能由高到低的顺序应该是C-C键>C-Si键>Si-Si键，由此可推出熔点由高到低的顺序是①③②。
答案：A
【当堂检测】21世纪教育网
1.下列物质的熔沸点高低顺序中，正确的是（ ）
A.金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅
B.CI4>CBr4>CCl4>CH4
C.MgO>H2O>O2>N2 21世纪教育网
D.金刚石>生铁>纯铁>钠21世纪教育网
2.氮化铝（AlN）常用做砂轮及高温炉衬材料，熔化状态下不导电，可知它属于（ ）。
A.离子晶体 B.原子晶体
C.分子晶体 D.无法判断
3.下列叙述正确的是（ ）21世纪教育网
　　A.离子晶体中一定含有活泼金属元素的离子。
　　B.离子晶体都是化合物。
　　C.固态不导电.水溶液能导电，这一性质能说明某晶体一定是离子晶体。
　　D.离子晶体一般具有较高的熔点。
　　4.关于晶体的下列说法正确的是（ ）
　　A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子。21世纪教育网
　　B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子。
　　C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高。
　　D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低。
5.（2005江苏高考,）氮化铝（）具有耐高温.耐冲击.导热性能好等优良性质，被广泛应用于电子工业.推测陶瓷工业等领域。在一定条件下，氮化铝可通过如下反应合成：，下列叙述正确的是（ ）
A.氮化铝的合成反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂
B.上述反应中每生产2molAlN，N2得到3电子
C.氮化铝中氮元素的化合价为－3价21世纪教育网
D.氮化铝晶体属于分子晶体
6.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
7.有关原子晶体的叙述中错误的是（ ）
A.原子晶体中，原子不遵循紧密堆积原则
B.原子晶体的熔点和硬度都较高
C.原子晶体中不存在独立的分子21世纪教育网
D.原子晶体熔化时不破坏共价键
8.碳化硅（SiC）的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅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
9.单质硼有无定形和晶体两种，参考下列数据，回答下列问题：
金刚石 晶体硅 晶体硼
熔点（K） 3823 1683 2573
沸点（K） 5100 2628 2823
硬度（moh） 10 7.0 9.5
（1）晶体硼的晶体类型属于 晶体。
（2）已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子构成的正二十面体如图，其中有20个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点各有一个硼原子，通过观察图形及推算，可知此结构单元是由 个硼原子构成，其中B—B键间的键角是 （填度数）。 硅晶体示意图
参考答案
1. BC 2. B 3. B、D 4.A 5. C 6. A 7.D 8.A
9. 解析：比较给出的金刚石、晶体硅及晶体硼的熔沸点的数据，可得出晶体硼为原子晶体。硼原子形成了正三角形，所以B—B键间的角度为60°。由题给信息和图示可看出，要构成二十面体，在图示的另一面的中间部分，还应该有三个硼原子，即晶体硼的结构单元中有十二个硼原子。21世纪教育网
答案：（1）原子 （2）12 60°
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