3.2.2共价晶体 讲义 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

共价晶体 【核心素养发展目标】 1.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对共价晶体物理性质的 影响 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 【主干知识梳理】 一、共价晶体的概念及其性质 1.概念：相邻原子间以共价键相结合形成共价键三维骨架结构的品体叫做共价品体 2,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” 3.构成微粒及微粒间作用 (1)构成的微粒：原子 (2)微粒间的作用力：共价键 (③)气化或熔化时破坏的作用力：共价键 4.常见共价晶体及物质类别 (1)某些单质：金刚石、硅(S、硼(B)、锗(Ge)等 (2)某些非金属化合物：二氧化硅(SiO2)、氨化B)、金刚砂(SiC)、氮化硅(Si,N,)等 (3)极少数金属化合物：刚玉(a-A2O3以、氮化铝(AIN)等 【微点拨】 ①共价晶体中不存在单个分子，化学式仅仅表示的是物质中的原子个数比关系，不是分子式 ②由原子组成的晶体不一定是共价晶体。如：稀有气体组成的晶体属于分子晶体 ③共价晶体中一定存在共价键，但品体中有共价键却不一定都是共价晶体，还可以是分子品体或离子品体 5.共价晶体的物理性质 ()熔点和沸点很高。共价晶体中，由于各原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化和汽化就要克服共价键 作用，需要很多的能量。因此，共价晶体一般都具有很高的熔点和沸点。如：金刚石的熔点大于3550℃ (2)硬度很大。如：金刚石是天然存在的最硬的物质 (③)一般不导电，但品体硅是半导体 ()难溶于一些常见的溶剂 6.共价品体熔、沸点比较规律 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、沸点越高 如：金刚石、金刚砂（碳化硅）、晶体硅的熔、沸点逐渐降低 【对点训练1】 1.下列晶体中①SiO,②CO2③P4④晶体硅⑤H2SO4⑥PO,⑦SO3⑧SiC⑨冰醋酸@金刚石，属 于共价晶体的一组是() A.①③④⑤⑥0 B.①④⑧© C.③④8910 D.全部 2.下列有关共价晶体的叙述错误的是( A.共价晶体中，只存在共价键 B.共价晶体具有空间网状结构 C.共价晶体中不存在独立的分子 D.共价晶体熔化时不破坏共价键 3.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 作用力与氮化棚熔化时所克服的粒子间作用力相同的是() A.C60和金刚石 B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰 D.碘和金刚砂 4.下列事实能说明刚玉(A12O)是一种共价晶体的是( ①A2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2045℃ ④几乎不溶于水 ⑤自然界中的刚玉有红宝石和蓝宝石 A.①②③ B.②③④ C.④⑤ D.②⑤ 二、常见共价晶体结构分析 1.金刚石 金石晶体结构、键角和晶胞示意图 10928 原子半径()与边长(a)的关 系：V3a=8r 品体结构模型 CCC夹角为10928 金刚石的品胞 金刚石的品胞 (1)每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间网状结构 (2)碳原子采取sp3杂化，键角为10928 (3)金刚石晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，内部的C在品胞的体对角线的14 处，每个金刚石晶胞中含有8×18十6×12+4=8个碳原子 (4)最小碳环由6个碳原子组成，并且不在同一平面（实际为椅式结构），但最小环上有4个碳原子在同一平面内 (⑤每个碳原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有二个碳原子 (6C原子数与C-C键数之比为1：2,12g金刚石中有2mol共价键 (T)密度=8×12gmol一1NA×a3(a为晶胞边长，Na为阿伏加德罗常数) 2,品体S:由于Si与碳同主族，晶体S的结构同金刚石的结构相同。将金刚石晶胞中的C原子全部换成S 原子，健长稍长些便可得到晶体硅的晶胞 (1)每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个硅原子相结合，形成三维骨架结构，键角均为10928 (2)每个硅晶胞中含有8个硅原子，最小的碳环为6元环，催原子为sp3杂化 ③)每个硅原子被12个六元环共用，每个共价键被6个六元环共用，一个六元环实际拥有2 个硅原子 (4)硅原子数与Si一Si键数之比为1：2,1 mol Si中含有2mol共价键 3.二氧化硅晶体 ()二氧化硅的结构：二氧化硅是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（α一SO)。 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，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具 有手性（左、右型） 石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链 石英的左、右型晶体