第3章 第2节 第2课时 共价晶体(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（人教版2019 双选）

第2课时　共价晶体 (一)共价晶体的结构和性质 构成微粒及作用力 [微点拨] 共价晶体中都有共价键，但含有共价键的不一定是共价晶体，如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 空间结构 整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子” 常见共价晶体及类别 共价晶体熔、沸点 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 (二)常见的共价晶体 金刚石 ①在晶体中，每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合，成为正四面体。 ②晶体中C—C—C夹角为109°28′，碳原子采取sp3杂化。 ③最小环上有6个碳原子。 ④晶体中碳原子个数与C—C数之比为1∶＝1∶2 [微提醒] 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简原子个数比，而不是分子式。 [微思考]　 1 mol金刚石晶体中含有多少 mol碳碳键？ 提示：2 mol。金刚石中1个碳原子可以形成4个共价键，但是有一半属于这个碳原子，即1 mol金刚石中有2 mol碳碳键。 二氧化硅 结构 自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英。在低温石英的结构中，顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性(左右型) 用途 制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料 [新知探究(一)] 常见共价晶体的认识 [分析与推测能力] [情境质疑] 材料1　金刚石是典型的共价晶体，天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形(见下图)。 材料2　SiO2是另一种典型的共价晶体。它是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1 713 ℃，有多种结构，最常见的是低温石英(α­SiO2)。遍布海滩河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都是低温石英。其结构如图。 1．金刚石晶体中碳原子数和碳碳共价键数之比是多少？12 g金刚石中C—C共价键数是多少？为什么金刚石的熔点高、硬度大？ 提示：金刚石晶体中碳原子数和碳碳共价键数之比是1∶2,12 g金刚石晶体中含有2NA 个C—C共价键；金刚石晶体中C—C共价键的键能很大，很难破坏，因此，金刚石的熔点高、硬度大。 2．已知金刚石的晶胞棱长为a，碳原子半径为r。a、r之间有什么关系？ 提示：2r＝×a。 3．分析二氧化硅的结构模型，判断晶体中最小的环上有多少个原子？晶体中硅原子和与硅原子直接相连的氧原子构成的空间结构是什么？60 g SiO2晶体中Si—O的数目是多少？ 提示：SiO2晶体中最小环上有12个原子，其中有6个Si原子和6个O原子；晶体中Si原子和其周围相连的4个氧原子形成正四面体结构；60 g SiO2晶体中Si—O的数目是4NA。 4．结合金刚石和二氧化硅的结构和性质，分析说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？ 提示：①构成粒子不同，共价晶体中只存在原子，没有分子；分子晶体存在分子。②所含作用力不同，共价晶体中存在的是共价键；分子晶体中存在分子间作用力。 [生成认知] 1．金刚石和二氧化硅结构的比较 金刚石 SiO2 ①每个碳原子都采取sp3杂化，与相邻的4个碳原子以共价键相结合，正四面体结构，键角109°28′ 。 ②晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。 ③每个C形成4个C—C键，每个C占有2个C—C键，即C原子数与C—C键数之比为1∶2。 ④每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。 ⑤每个C—C键被6个六元环共用 ①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个O原子和2个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。 ③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。 ④每个Si原子被12个12元环共用，每个O原子被6个12元环共用。 ⑤每个Si—O键被6个12元环共用 2．分子晶体与共价晶体的判断 依据构成晶体的微粒种类和微粒间的作用力判断 构成共价晶体的微粒是原子，微粒间的作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，微粒间的作用力是分子间作用力 依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔点高，常在1 000 ℃以上；而分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下甚至更低 依据晶体的导电性判断 分子晶体为非导体，但部分分子晶体溶于水后能导电，如HCl。共价晶体多数为非导体，但晶体Si、晶体Ge为半导体 依据晶体的硬度和机械性能判断 共价晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆 依据物质的分类判断 ①大多数非金属单质(除金刚石、