发布时间 : 星期六 文章高中化学 第三章 晶体结构与性质 第二节 分子晶体与原子晶体（第2课时）课时作业 新人教版选修3更新完毕开始阅读0884208d3a3567ec102de2bd960590c69fc3d8f1
第2课时 原子晶体
[目标导航] 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、原子晶体的概念及其性质 1．原子晶体
(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。 (3)常见的原子晶体：①常见的非金属单质，如金刚石(C)、硼(B)、晶体硅(Si)、锗(Ge)等。②某些非金属化合物，如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2)等。 2．原子晶体的熔沸点变化规律
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，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。 【议一议】
1．“具有共价键的晶体叫做原子晶体”这种说法对吗？为什么？
答案 不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是原子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。 二、典型的原子晶体
1．金刚石：正四面体网状空间结构，C—C—C夹角为109°28′，成键碳原子采取sp杂化。
特点：①硬度最大、熔点高；②不溶于(填“溶于”或“不溶于”)一般的溶剂；③不能导电。
2．SiO2：把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子，每两个硅原子之间增加一个氧原子，即成SiO2的晶体结构。 【议一议】
2．原子晶体的化学式是否可以代表其分子式？
答案 不能。因为原子晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。
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3．以金刚石为例，说明原子晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？ 答案 (1)组成微粒不同，原子晶体中只存在原子，没有分子。 (2)相互作用不同，原子晶体中存在的是共价键。
一、原子晶体
【例1】 下列晶体中，其中任何一个原子都被相邻四个原子包围，以共价键形成正四面体，并向空间伸展成网状结构的是( ) A．C60 B．冰 C．金刚石 D．水晶 答案 C
解析 C60和冰都是分子晶体，不符合题意。在金刚石中，每个碳原子周围都有四个等距离的碳原子与之形成正四面体结构，所以C项正确。在水晶中，每个硅原子周围有四个氧原子以共价键与其相连形成正四面体结构，但是每个氧原子周围只有两个硅原子与之直接相连，因此D选项不符合题意。 规律总结
1．构成原子晶体的微粒是原子，其相互作用是共价键。
2．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。
变式训练1 金刚石是典型的原子晶体，下列关于金刚石的说法中错误的是( ) A．晶体中不存在独立的“分子” B．碳原子间以共价键相结合 C．是硬度最大的物质之一
D．化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 答案 D
解析 在金刚石中，碳原子以共价键结合成空间网状结构，不存在固定组成的分子。由于碳的原子半径比较小，碳与碳之间的共价键键能高，所以金刚石的硬度很高。因此A、B、C选项是正确的。但是由于金刚石是碳的单质，所以可以在空气或氧气中燃烧生成CO2分子，故D选项的说法是错误的。
二、原子晶体的性质
【例2】 晶体硅(Si)和金刚砂(SiC)都是与金刚石相似的原子晶体，请根据下表中数据，
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分析其熔点、硬度的大小与其结构之间的关系。
晶体 金刚石 金刚砂 晶体硅 键能/ kJ·mol (C—C)348 (C—Si)301 (Si—Si)226 －1键长/pm 154 184 234 熔点/℃ 3 900 2 700 1 410 摩氏硬度 10 9.5 6.5 答案 键长越短，键能越大，熔点越高，硬度越大；反之，键长越长，键能越小，熔点越低，硬度越小。
解析 在原子晶体里，所有原子都以共价键相互结合，整块晶体是一个三维的共价键网状结构。所以，影响原子晶体的熔点、硬度的主要因素就是共价键的键能大小，键能越大，原子晶体的熔点、硬度越高，而共价键的键能又与键长相关，一般来说，键长越短，键能越大，键长越长，键能越小。 规律总结
晶体熔、沸点和硬度的比较方法：
1．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。 2．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。
变式训练2 据报道，有科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松，与此同时再用射频电火花喷射氮气，此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称，这种化合物可能比金刚石更坚硬。其原因可能是( ) A．碳、氮原子构成平面结构的晶体 B．碳氮键比金刚石中的碳碳键更短 C．氮原子电子数比碳原子电子数多 D．碳、氮的单质的化学性质均不活泼 答案 B
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解析 由“这种化合物可能比金刚石更坚硬”可知该晶体应该是一种原子晶体，原子晶体是一种空间网状结构而不是平面结构，所以A选项是错误的。由于氮原子的半径比碳原子的半径要小，所以二者所形成的共价键的键长要比碳碳键的键长短，所以该晶体的熔点、沸点和硬度应该比金刚石更高，因此B选项是正确的。而原子的电子数和单质的活泼性一般不会影响到所形成的晶体的硬度等，所以C、D选项也是错误的。
1．氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛用途，它属于( ) A．原子晶体 C．金属晶体 答案 A
解析 耐高温、耐磨是原子晶体的特点，故氮化硅(Si3N4)是原子晶体。
2．干冰和二氧化硅晶体同属第ⅣA族元素的最高价氧化物，它们的熔、沸点差别很大的原因是
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B．分子晶体 D．离子晶体
A．二氧化硅的相对分子质量大于二氧化碳的相对分子质量 B．C—O键键能比Si—O键键能小 C．干冰为分子晶体，二氧化硅为原子晶体 D．干冰易升华，二氧化硅不能 答案 C
解析 干冰和SiO2所属晶体类型不同，干冰为分子晶体，熔化时破坏分子间作用力；SiO2为原子晶体，熔化时破坏化学键，所以熔点较高。 3．二氧化硅晶体是空间立体网状结构，如图所示：
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