第3章 第2节 第2课时 共价晶体、分子晶体、晶体结构的复杂性(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第二课时　共价晶体、分子晶体、晶体结构的复杂性 (一)共价晶体 概念及特征 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 [微点拨] ①共价晶体直接由原子组成，所以其化学式不代表分子。 ②由于共价键具有方向性和饱和性，共价晶体中每个原子周围排列的原子的数目是有限的，故原子的排列不服从紧密堆积方式，而是排列较为松散。 成键微粒 原子 共价键特征 有方向性和饱和性 类别 金刚石、晶体硅、晶体锗、晶体硼、碳化硅、二氧化硅等 常见共价晶体的结构 类型 结构特点 碳原子的杂化方式 sp3 键角 109°28′ 空间结构 正四面体 最小碳环上的碳原子数 6 碳原子数与C—C键个数之比 1∶2 硅原子所连的氧原子数目 4 氧原子所连硅原子个数 2 晶体中硅原子与氧原子个数比 1∶2 最小环上的原子数 12 物理性质 共价晶体具有很高的熔点，很大的硬度；对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小， 键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高 (二)分子晶体 概念及特征 概念 分子之间通过分子间作用力结合形成的晶体 [微点拨] 稀有气体由单原子分子组成，其原子间没有化学键，所以其晶体是分子晶体。 [微辨析] ①CO2、SiO2虽然形式相同，但二者晶体类型不同，分别为分子晶体和共价晶体。 ②分子晶体三态变化时只破坏了分子间作用力；分解时破坏了分子内共价键。 微粒 分子 类别 非金属单质、非金属的氧化物和氢化物、多数有机化合物形成的晶体 常见共价晶体的结构 类型 单质碘 二氧化碳晶体 冰晶体 结构 特点 碘晶体的晶胞是一个长方体，碘分子除了占据长方体的每个顶点外，在每个面上还有一个碘分子 干冰晶胞呈立方体型，其中二氧化碳分子因分子之间的相互作用，在晶胞中呈现有规律的排列 冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。由于氢键具有一定的方向性，中央的水分子与周围四个水分子结合，边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他水分子结合，每个氧原子周围都有四个氢原子 物理性质 ①分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。 ②对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高 (三)晶体结构的复杂性 石墨 晶体结构 [微点拨] ①由于石墨层与层之间以范德华力结合，结合力较弱，且距离较大，层与层间可以相对滑动，使之具有润滑性。 ②石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大π键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此石墨沿层平行方向导电。 同层间结构 碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以3个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成平面网状结构 π键的形成情况 在同一平面的碳原子还各剩下一个2p轨道，并含有一个未成对电子形成π键 层与层之间的作用力 石墨晶体中网状的平面结构以范德华力结合形成层状结构 Na2SiO3 晶体结构 成键情况 Si通过共价键与4个O原子相连，形成硅氧四面体。硅氧四面体通过共用顶角O原子而连成较大的链状硅酸盐{SiO}∞单元(如图所示)，带负电的链状硅酸盐{SiO}∞单元与金属阳离子以离子键相互作用 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究(一)] 四种晶体类型的比较 [分析与推测能力] [情境质疑] 没有碳就没有生命，碳是生命世界的栋梁之材。纯净的、单质状态的碳有金刚石、石墨和C60(又称富勒烯或足球烯)，此外，还有C36、C70、C84、C240、C540、碳纳米管等。它们是碳的同素异形体。如图依次是C60、石墨和金刚石的结构图： 1．金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化方式分别是什么？ 提示：金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体，石墨中的碳原子采取sp2杂化方式，形成平面六元环结构。 2．C60属于哪种类型晶体，石墨属于哪种类型晶体？ 提示：C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨晶体有共价键、金属键和范德华力，所以石墨属于混合型晶体。 3．在金刚石晶体中，碳原子数与化学键数之比是多少？在石墨晶体中，平均每个最小的碳原子环所拥有的化学键数是多少？该晶体中碳原子数与共价键数之比是多少？ 提示：金刚石晶体中每个碳原子平均拥有的化学键数为4×＝2，则碳原子数与化