3.2.2 共价晶体（精讲课件）-2022-2023学年高二化学同步学习高效学讲练（人教版2019选择性必修2）

第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 2019人教版 选择性必修2 第三章 晶体结构与性质 【课程学习目标·学科核心素养】 借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。 能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。 知识导航 课堂导入 共价键 共价晶体 金刚石 构成微粒：碳原子 微粒间作用力：共价键 熔点高、硬度大 碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的化合物外形来看，均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？ 晶体类型 构成微粒 微粒间 作用力 熔沸点 分子晶体 分子 分子间 作用力 低 共价晶体 原子 共价键 高 一．共价晶体 1．共价晶体的结构特点及物理性质 (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。 (2)构成微粒及微粒间作用 一．共价晶体 1．共价晶体的结构特点及物理性质 (3)物理性质 ①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点很高，硬度很大，难溶于常见溶剂，一般不导电。 ②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 一．共价晶体 2．常见共价晶体及物质类别 (1)某些单质：如硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。 (3)极少数金属氧化物，如刚玉(α-Al2O3)等。 二．典型的共价晶体 1．金刚石晶体 金刚石晶体中，每个碳原子均以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子相结合，形成C—C—C夹角为109°28′的正四面体结构(即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键)，整块金刚石晶体就是以共价键相连的三维骨架结构。其中最小的环是六元环。 二．典型的共价晶体 1．金刚石晶体 碳原子都采取sp3杂化，109º 28´，三维骨架 熔点高，硬度大，不导电 共价键——影响共价晶体物理性质的主要因素 【思考】 碳原子个数与C-C共价键个数之比是多少？ 1mol金刚石可以形成多少个C-C共价键？ 1 ：2 2NA 最小环上有多少个碳原子，是否在同一平面内？ 6个 不在同一平面 二．典型的共价晶体 2.二氧化硅晶体 (1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与 2个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为1∶2。 二．典型的共价晶体 2.二氧化硅晶体 硅（Si） 二氧化硅（SiO2） 硅（Si） 二氧化硅（SiO2） 相同点 由共价键形成三维骨架结构，高硬度、高熔点 不同点 最小的环为6元环 熔点：1415℃ 最小的环为12元环 熔点：1713℃ 熔点 半径：Si > O 键长：Si-O＜Si-Si 键能：Si-O＞Si-Si 二．典型的共价晶体 2.二氧化硅晶体 (2)低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性(左、右型)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 石英的左、右型晶体 石英手表 低温石英：硅氧四面体相连构成的螺旋链 二．典型的共价晶体 2.二氧化硅晶体 (3)二氧化硅有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、人造红宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 同属于共价晶体，熔点和硬度都很高 C、Si、Ge原子半径依次递增，C-C、Si-Si、Ge-Ge键长依次递增，键能减小 不对，分子晶体中的CO2、H2O等大多数分子也有共价键； 很多离子晶体，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在阴离子或阳离子内部也含有共价键。 共价晶体：具有共价键，构成粒子——原子 共价 晶体 分子 晶体 有氢键 只有 范德华力 方 法 依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 依据性质判断 判断 晶体的类型 键能越大 熔点越高 氢键的数 目、强度 相对分子质量大小 判断 键能的大小 判断 分子间的作用力 【归纳】比较物质的熔点的方法 效果检测 【典例1】下列有关共价化合物的说法： ①具有较低的熔、沸点； ②不是电解质； ③固态时是分子晶体 ④都由分子构成； ⑤固态时不导电，其中一定正确的是 A．①③④ B．②⑤ C．①②③④⑤ D．⑤ 【答案】D 【典例2】金刚石是典型的共价晶体，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．是自然界中硬度最大的物质 D．化