第16课 共价晶体-【帮课堂】2023-2024学年高二化学同步学与练（人教版2019选择性必修2）

第16课 共价晶体 1．通过金刚石、二氧化硅等模型认识共价晶体的结构特点及物理性质。 2．能根据共价晶体的微观结构预测其性质。 3．学会共价晶体的判断 一、共价晶体 1.共价晶体定义：所有原子都以 相互结合形成共价三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2.共价晶体的结构特点 说明： ①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 ，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成的原子 。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是 。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体 是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 二、常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(ɑ-Al2O3) 三、共价晶体的物理性质 1.共价晶体的物理性质 ①熔点很 ：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。结构相似的共价晶体，原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点越 。 ②硬度很 ：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 ③一般 电，但晶体硅、锗是半导体。 ④ 溶于一般的溶剂。 2.共价晶体熔、沸点的比较 ①规律：一般原子半径越 ，键长越 ，键能越 ，晶体的熔点就越 。 ②原因：原子半径越 ，则化学键的键长越 ，化学键就越 ，键就越 ，破坏化学键需要的能量就越 ，键能越 ，故晶体的熔点就越 。 ③实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C Si，则键长C-C C-Si Si-Si， 故键能C-C C-Si Si-Si，故熔点金刚石 碳化硅 晶体硅。 【思考与讨论p82】参考答案 (1)由于金刚石、晶体硅和储的组成相似，原子半径C<Si<Ge，键长C-C<Si-Si<Ge-Ge，键能C-C>Si-Si>Ge-Ge， 所以三者的熔点和硬度依次下降。 (2)此说法不对。“具有共价键并不是判定共价晶体的唯一条件，有些分子晶体的分子内部也有共价键，如冰和干冰晶体都是分子晶体，但H20和C02中存在共价键，对共价晶体的认识除了要求“具有共价键”外，还要求形成晶体的粒子是原子。 四、常见的共价晶体的结构 1.金刚石 ①成键特征：每个碳原子都采取 杂化，每个碳原子与相邻的 个碳原子形成 个共价键，键长 ，键角为 ，每个碳原子的配位数为 。 ②结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成 ，向空间无限延伸得到立 结构的晶体，在1个正四面体中含有1+4×1/4=2个碳原子；最小碳环由 个C组成且 个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成 个C—C键，而每个键为 个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键数比为 。因此12g（1mol）金刚石中含有 mol（ NA个）C—C键。 ③晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割分8个小立方体，则每个小立方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子。 2.二氧化硅 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(α­SiO2)。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，这一结构决定了它具有手性。 (1)二氧化硅晶体的结构 ①1个Si原子和 个O原子形成 个共价键，每个O原子和 个Si原子相结合，在晶体中，Si原子和O原子个数比为 ,因此二氧化硅的化学式为 ,但SiO2晶体中不存在 分子。 ②1 mol SiO2中含 mol Si—O键 ③最小环是由 个Si原子和 个O原子组成。 ④每个Si原子被 个 元环共用，每个O原子被 个 元环共用。 ⑤每个Si—O键被 个 元环共用。 (2)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。 五、共价晶体的判断 1.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 ，微粒间的作用力是 。 2.依据晶体的熔点判断：共价晶体的熔点 ，常在 以上。 3.依据晶体的导电性判断：共