第3章 第2节 第2课时 共价晶体（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2课时　共价晶体 课程内容标准 1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点。 2．能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性。 1．金刚石 　　 (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)最小碳环由6个碳原子组成，且最小环上有4个碳原子在同一平面内；每个碳原子被12个六元环共用。 2．共价晶体的结构特点 (1)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称为共价晶体。 (2)构成微粒及作用力 共价晶体 (3)空间构型：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．共价晶体与物质的类别 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等 某些氧化物 二氧化硅(SiO2)等 4.碳化硅 　　 (1)结构 碳化硅晶体的结构类似于金刚石晶体的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的，原子个数比为1∶1。 (2)性质 碳化硅硬度大，具有耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性。 (3)用途 用作磨料、耐火材料、电热元件，还可用来制造机械工程中的结构件和化学工程中的密封件。 5．二氧化硅晶体 (1)Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28′。 (2)每个Si原子与4个O原子形成4个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用；每个O原子和2个Si原子形成2个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2。 (3)最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子。 6．共价晶体的熔、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。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)共价晶体硬度通常比分子晶体大。(√) (2)共价晶体中原子间是以共价键结合的。(√) (3)SiO2是二氧化硅的分子式。(×) (4)由原子构成的晶体一定是共价晶体。(×) (5)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。(√) (6)由于共价键的键能远大于分子间作用力，故共价晶体的熔点比分子晶体高。(√) 2．下列物质中，属于共价晶体的化合物是(　　) A．无色水晶　　　　　　 B．晶体硅 C．金刚石 D．干冰 A　[A项，无色水晶是共价晶体，属于化合物；B项，晶体硅是单质；C项，金刚石是单质；D项，干冰属于化合物，但它是分子晶体。] 3．金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答下列问题。 (1)金刚砂属于________晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点________。 (2)在金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合______个碳原子，键角是______。 (3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有______个硅原子。 解析　根据题意可知金刚砂属于共价晶体，由于Si—C键的键长大于C—C键的键长，故Si—C键的键能小，金刚砂的熔点比金刚石的熔点低。硅原子与碳原子交替以共价单键相结合，且Si、C原子都形成四个单键，故一个碳原子周围结合4个硅原子，同时一个硅原子周围结合4个碳原子。由于硅原子周围的四个碳原子在空间呈正四面体形排列，故键角为109°28′。类比金刚石中最小的原子环中有6个碳，则在金刚砂中，最小的环上应有3个硅原子和3个碳原子。 答案　(1)共价　低　(2)4　109°28′　(3)3 学习任务一　探究共价晶体的结构与性质 从表中的数据可以看出，尽管金刚石、碳化硅和晶体硅都是共价晶体且它们的结构相似，但是它们的熔点和硬度有较大差异，请讨论产生这种差异的原因。 部分共价晶体的键能、熔点和硬度 晶体 键能/(kJ·mol－1) 熔点/℃ 硬度* 金刚石 (C—C)347 3 350 10 碳化硅 (C—Si)301 2 600 9 晶体硅 (Si—Si)226 1 415 7 *以金刚石的硬度为10，石墨的硬度为1，划分10个等级。 1．“具有共价键的晶体叫做共价晶体”这种说法正确吗？为什么？ 提示　不正确。“具有共价键”并不是共价晶体的唯一条件。大部分分子晶体中也有共价键。对共价晶体的认识除了具有共价键外，还要求形成晶体的粒子是原子。 2．怎样从原子结构的角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？ 提示　共价晶体中粒子之间的作用是共价键，熔点和硬度的大小由共价键的强弱决定，而共价键的强