1、第三节 原子晶体与分子晶体第一课时 原子晶体 【学习目标】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】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
2、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SiSi键中“插入”一个氧
3、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/ kJmol-1熔点
4、/硬度*金刚石（CC）347335010碳化硅（CSi）30126009晶体硅（SiSi）22614157【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SiO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SiO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SiO共价键），含4NA个SiO键；SiO2
5、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：金刚石 晶体硅 碳化硅中，它们的熔点由高到低的顺序是（ ）A. B.C. D.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
6、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。答案：A【当堂检测】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.CI4CBr4CCl4CH4C.MgOH2OO2N2 D.金刚石生铁纯铁钠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（ ）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
7、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。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
8、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。在下列三种晶体金刚石 晶体硅 碳化硅中它们的熔点，从高到低的顺序是（ ）A. B. C. D.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）382316832573沸点（K）510026282823硬度（moh）107.09.5（1）晶体硼的晶体类型属于 晶体。（2）已知晶体硼的基本结构
9、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BB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.A9. 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BB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。答案：（1）原子 （2）12 60 - 5 -域内，具
10、有一定的形态结构和生理功能，能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代的一群生物范围较小范围内的同种生物的个体分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成判断标准种群具备“三同”同一时间，同一地点，同一物种同一物种的不同种群不存在生殖隔离，交配能产生可育后代主要是形态特征和能否自由分配产生可育后代不同物种间存在生殖隔离联系一个物种可以包括许多种群，如同一种鲫鱼可以生活在不同的池塘、湖泊等，形成一个个彼此被陆地隔离的种群同一物种的多个种群之间存在地理隔离，长期发展下去可能成为不同的亚种（或品种），进而形成多个新物种 两者的关系(如图)4共同进化 概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断
11、进化和发展，这就是共同进化。 生物生活于复杂的环境中，任何一个物种都不是单独进化的，其必然要和其他生物发生营养关系。在捕食与被捕食、相互帮助等关系下，它们共同发展，协同进化，增加了物种的多样性。 生物能够适应一定的环境，也能够影响环境。生物与无机环境之间是相互影响和共同演变的。例如：最早的生物是厌氧的，光合生物的出现，使大气中有了氧气，为好氧生物的出现创造了前提条件。5生物进化理论在发展 中性学说：大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，这些基因经过长期积累，会导致种群间遗传物质出现较大的差别。故本学说主张，决定生物进化方向的是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。 间断平衡说：
12、物种形成并不都是渐变的过程，而是种群长期稳定与迅速形成新种交替出现的过程。 【注意】物种形成与生物进化不是一回事，任何基因频率的改变，不论其变化大小如何，都属进化的范围；而作为物种的形成，则必须当基因频率的改变在突破物种的界限形成生殖隔离时，方可成立，因此隔离是物种形成的必要条件，而不是生物进化的必要条件。6现代生物进化理论与达尔文自然选择学说的比较达尔文自然选择学说现代生物进化理论基本观点遗传变异是自然选择的内因过度繁殖为自然选择提供更多的选择材料，加剧了生存斗争变异一般是不定向的，定向的自然选择决定着生物进化的方向生存斗争是自然选择的过程，是生物进化的动力来源:学*科*网适应是自然选择的结
13、果自然选择过程是一个长期、缓慢、连续的过程种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节突变和基因重组提供了生物进化的原材料自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向隔离是新物种形成的必要条件不同点没有阐明遗传变异的本质以及自然选择的作用机理，着重研究生物个体进化从分子水平上阐明了自然选择对遗传变异的作用机理，强调群体进化，认为种群是生物进化的基本单位来源:学。科。网Z。X。X。K共同点都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性例题精讲 例1已知某种群中，AA的基因型频率为30，aa的基因型频率为26，如果该
14、群体的个体自交，则F1基因型AA的频率为 （ ） A20% B41C50D74 【解析】自交过程中，AA和aa基因型的个体不会发生性状分离，只有Aa基因型的个体后代会发生性状分离，分离比为：AA：Aa：aa = 1：2：1，所以F1基因型AA的频率为30+(1- 30% - 26)14 = 41。 【答案】B例2据调查，某校高中学生中基因型的比例为XBXB(42.32)、XBXb(7.36)、XbXb (0.32%)、XBY(46)、XbY(4)，则该地区XB和Xb的基因频率分别是 （ ） A60%、8 B80%、92C78、92 D92、8【解析】根据基因频率的概念：某个基因的频率=某个基因
15、数全部等位基因数，即：XB的基因频率=XB(XB + Xb)。由于B、b只位于X上，Y上没有，男性体内只有1个X，因此只有1个此类基因(B或b)；而女性体内有两个X，因此有两个此类基因(包括B或b)。所以被调查的种群中XB的基因频率=42.322+7.361+46=138：XB+Xb =42.322+7.362+0.322+46l+4l=150，所以XB(XB+ Xb)=138150=92， Xb的基因频率=192=8。 【答案】D 例3镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，隐性纯合子(aa)的患者不到成年就会死亡，可见这种突变基因在自然选择的压力下容易被淘汰。但是在非洲流行恶性疟疾(一种死亡率很高的
16、疾病)的地区，带有这一突变基因的人(Aa)很多，频率也很稳定。对此现象的合理解释是 ( ) A杂合子不易感染疟疾，显性纯合子易感染疟疾 B杂合子易感染疟疾，显性纯合子不易感染疟疾 C杂合子不易感染疟疾，显性纯合子也不易感染疟疾 D杂合子易感染疟疾，显性纯合子也易感染疟疾 【解析】本题考查自然选择对基因型频率的改变。由题意知，隐性纯合子易患镰刀型细胞贫血症而死亡，aa个体被淘汰，aa频率下降，在非洲恶性疟疾流行地区，带有突变基因的个体被选择保留下来，说明杂合子具有抗疟疾感染的能力，而显性纯合子则因易感染疟疾而被淘汰，所以Aa频率稳定。 【答案】A 例4有关现代生物进化理论的叙述，不正确的是 (
17、) A物种的形成都需要经过长期的地理隔离 B突变、基因重组产生生物进化的原材料来源:学科网 C自然选择的实质是基因频率的定向改变 D物种形成的标志是产生了生殖隔离 【解析】物种形成的标志是产生了生殖隔离，所以说隔离导致物种的形成。地理隔离不一定能产生新的物种，如东北虎和华南虎；基因的突变和重组为生物进化提供了可供选择的原材料；现代生物进化理论认为生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 【答案】A 例516世纪末，张谦德在朱砂鱼谱中总结金鱼选种的经验时说：“蓄类贵广，而选择贵精，须每年夏间市取数千头，分数缸饲养，逐日去其不佳者，百存一二，并作两三缸蓄之，加意培养，自然奇品悉具。”其中“逐日去其
18、不佳者”和“分数缸饲养”的作用分别是( ) A自然选择，地理隔离 B人工选择，地理隔离 C自然选择，生殖隔离 D人工选择，生殖隔离【解析】逐日去其不佳者”是人工选择，去掉不好的个体；“分数缸饲养”是指利用地理上的障碍使彼此间无法相遇而不能交配，属于地理隔离。 【答案】B例6下列哪项不是生物共同进化的实例（ ）A某种兰花有专门为它传粉的蛾 B猎豹捕食斑马C光合作用生物出现后，为好氧生物的出现创造了条件D草原上狼的灭绝造成鹿的数量激增【解析】共同进化是指不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，A、B、C三项均是，而D项中，狼亡鹿兴不是共同进化。 【答案】D评价反馈第一课时1下列
19、关于种群的概述，错误的是（ ）A生物进化的基本单位是种群 B一个池塘中的全部鱼是一个种群C一个种群中的全部基因构成该种群的基因库 D种群也是生物繁殖的基本单位2从某种生物种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占24，基因型为Aa的个体占72，基因型为aa的个体占4，则基因A和a的频率分别是（ ） A24、72 B36、64 C57、43 D60、403下列关于基因频率的叙述中，错误的是 ( )A基因频率是指某种基因在某个种群中出现的比例 B种群中一对等位基因的频率之和等于1，其基因型频率之和也等于1 C自然界中种群的基因频率总是在不断变化着，基因频率的变化是导致基因库变化的原因 D自然选择是影响基因频率的唯一因素4一般地说，干旱条件下育成的作物品种，适于在干旱地区种植；潮湿条件下育成的作物品种，适于在潮湿地区种植。在这里，干旱和潮湿条件所起的作用是 ( ) A诱发基因突变 B引起染色体变异 C选择基因型 D导致基因重组5下表是某种基因库中等位基因B、b，自1900年至1970年间遗传学测量数据。下列有关由该表得出的结论中不正确的是 ( )A该种群中具有B控制性状的个体不易生存 B190
