3.2.2共价晶体课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2

　共价晶体 课程标准要求　 1.能结合金刚石和晶体硅的晶体结构描述共价晶体中微粒排列的周期性规律。 2.借助金刚石和晶体硅等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 2 一、共价晶体的结构特点与物理性质 1.共价晶体 (1)含义 相邻原子间以________相结合形成共价键三维骨架结构的晶体。 (2)构成微粒及微粒间作用 共价键 原子 共价键 (3)物理性质 ①共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必需破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有______的熔点。 ②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越____，晶体的熔点越____。 很高 大 高 2.常见的共价晶体及物质类别 (1)某些单质：如____、____、________、锗(Ge)、灰锡(Sn)等。 (2)某些非金属化合物：如__________________、SiO2、Si3N4等。 硼 硅 金刚石 碳化硅(SiC) 自测 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体( ) (2)具有共价键的晶体一定是共价晶体( ) (3)SiO2和干冰都是同一主族元素的氧化物，二者晶体类型相同( ) (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应( ) × × × × 二、两种典型的共价晶体 1.金刚石 (1)碳原子采取________杂化，C—C—C夹角为________________。 (2)每个碳原子与周围紧邻的____个碳原子以共价键结合，形成共价键三维骨架结构。 (3)金刚石里的C—C共价键的键长____，键能____，这一结构使金刚石的熔点____，硬度____。 sp3 109°28′ 4 短 大 高 大 2.二氧化硅晶体 (1)SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点高。 (2)SiO2有多种结构，最常见结构是低温石英，其结构中，顶角相连的____________形成螺旋上升的长链(如图1)，这一结构决定了它具有手性(如图2)，被广泛用作压电材料，如制作______手表。 (3)二氧化硅的用途 二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和__________的原料。 硅氧四面体 石英 光导纤维 自测 2.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的平面结构( ) (2)金刚石晶体结构中碳原子的杂化类型是sp3( ) (3)金刚石晶体中的C原子与C—C共价键数目之比为1∶4( ) (4)二氧化硅晶体中的Si原子与Si—O共价键的数目之比为1∶4( ) × √ × √ 一、典型共价晶体的结构分析 1.金刚石和二氧化硅结构的比较 金 刚 石 (1)每个碳原子与相邻4个碳原子以共价键结合，形成正四面体结构 (2)键角均约为109°28′ (3)最小碳环由6个C组成且六个碳原子不在同一平面内 (4)每个C参与4个C—C键的形成，每个C—C键被2个碳原子共用，故碳原子数与C—C键个数之比为1∶2 11 2.金刚石和二氧化硅组成与结构分析方法 (1)金刚石结构与性质的分析 在金刚石晶体中，每个碳原子的4个价层电子以sp3杂化的方式形成4个完全相同的原子轨道，与相邻的4个碳原子形成4个共价键。这样形成由5个碳原子构成的正四面体结构单元，其中4个碳原子位于正四面体的顶点，1个碳原子位于正四面体的中心。因为共价键难以变形，C—C键键能大，所以金刚石的硬度和熔点都很高。共价键中的电子被束缚在化学键中不能参与导电，所以金刚石是绝缘体，不导电。 晶体硅、碳化硅等共价晶体中的成键数目：①晶体硅中，1 mol Si形成2 mol Si—Si键；②碳化硅晶体中，1 mol碳或1 mol 硅均形成4 mol C—Si键。 1.二氧化硅晶体是立体网状结构，其结构如图所示。 下列关于二氧化硅晶体的说法不正确的是(　　) A.晶体中每个硅原子与4个氧原子相连 B.晶体中硅、氧原子个数比为1∶2 C.晶体中最小环上的原子数为8 D.晶体中硅、氧原子最外层都满足8电子结构 C 2.金刚砂与金刚石具有相似的晶体结构，硬度为9.5，熔点为2 700 ℃，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A.金刚砂的化学式为SiC B.SiC晶体中碳原子和硅原子均采用sp3杂化 C.距离碳原子最近的碳原子数为12 D.金刚石的熔点低于2 700 ℃ D 3.单质硅的晶体结构如图所示。下列关于单质硅晶体的说法不正确的是(　　) A.是一种立体三维骨架结构的晶体 B.晶体中每个硅原子与4个硅原子相连 C.晶体中最小环上的原子