3.2.2 共价晶体-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2（人教版，不定项）

第2课时　共价晶体 新课程标准 核心素养 1.知道共价晶体的概念,能够从共价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。 1.宏观辨识与微观探析:能辨识常见的共价晶体,并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用力对共价晶体物理性质的影响。 2.证据推理与模型认知:能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体,理解共价晶体中微粒的堆积模型,并能利用均摊法对晶胞进行分析。 课前预习新知 　 知|识|梳|理 知识点一 共价晶体的结构和性质 1.(1)含义。 相邻原子间以共价键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力。 (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,熔化时必须破坏共价键,而破坏它们需要很高的温度,所以共价晶体具有很高的熔点。 ②结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,晶体的熔点越高。 2.常见的共价晶体及物质类别。 (1)某些单质:如硼(B)、硅(Si)、金刚石、锗(Ge)、灰锡(Sn)等。 (2)某些非金属化合物:如碳化硅(SiC)、SiO2、Si3N4等。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。 (×) 2.共价晶体在固态或熔化时均不导电。 (×) 3.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。 (×) 4.二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物,但属于不同的晶体类型。 (√) 知识点二 两种典型共价晶体的组成与结构 1.金刚石。 金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图 (1)碳原子采取sp3杂化,C—C—C夹角为109°28'。 (2)每个碳原子与周围紧邻的4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共价键的键长短,键能大,这一结构使金刚石的熔点高,硬度大。 2.二氧化硅晶体。 图1　石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链 图2　石英的左、右型晶体 (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,其结构中有顶角相连的硅氧四面体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,如制作石英手表。 (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、芯片和光导纤维的原料。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 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。 (√) 课堂互动探究 　 探究一 共价晶体和分子晶体的比较 1.共价晶体与分子晶体的比较。 晶体类型 共价晶体 分子晶体 构成微粒 原子 分子 微粒间 作用力 共价键 分子间作用力 结构特点 三维骨架结构 分子密堆积或非密堆积 物理性质 熔点高,硬度大,不溶于一般溶剂 熔、沸点低,硬度小,遵守“相似相溶”规律 熔化时破坏 的作用力 共价键 范德华力(有时破坏氢键) 举例 金刚石 冰、干冰 2.共价晶体与分子晶体熔点、硬度的比较。 (1)对于不同类型的晶体。 共价晶体的熔、沸点高于分子晶体,共价晶体的硬度大于分子晶体。 (2)对于同一类型的晶体。 ①共价晶体的熔点高低、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,硬度越大。 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。 【例1】　氮化硼是一种新合成的结构材料,它是超硬、耐磨、耐高温的物质,下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间的作用力相同的是 (　　) A.C60和金刚石 B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰 D.碘和金刚砂 解析　氮化硼是由两种非金属元素形成的化合物,根据该化合物的性质可知其为共价晶体,微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键,A项错误;冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力,C项错误;碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键,D项错误。 答案　B 【变式训练】 1.下表是某些共价晶体的熔点和硬度,分析表中的数据,判断下列叙述正确的是 (　　) 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原