3.2.2 共价晶体-【化学优课PPT】高中化学选择性必修2同步PPT课件（人教版2019）

第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 第三章 晶体结构与性质 人教版 选择性必修第二册 化学优课PPT 授课教师： 共价晶体 教学目标 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。 01 能利用共价晶体的通性推断常见的共价晶体，并能利用均摊法对晶胞进行分析。 02 共价晶体 课程导入 课程导入 二氧化硅 熔点：1723℃ 干冰 熔点：-56.2℃ 物质 熔点/℃ 沸点/℃ CO2 -56.2 （在527 kPa下测得） -78.5 SiO2 1 723 2 230 碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，为什么CO2晶体的熔沸点很低，而SiO2晶体的熔沸点很高？ 新课讲解 共价晶体的结构和物理性质 共价晶体的概念 晶体中相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个三维的共价键骨架结构，叫作共价晶体。 金刚石的多面体外形 晶体结构 晶胞示意图 晶胞示意图 共价晶体的结构和物理性质 共价晶体的结构特点 金刚石晶体结构 (1)构成粒子：直接由原子通过共价键结合形成晶体。 (2)作用力：共价晶体中只存在(原子间)共价键一种作用力。 (3)空间结构：整个晶体是一个三维的共价键骨架结构，不存在单个小分子，是一个“巨分子”。 共价晶体 构成粒子 原子 粒子间的作用力 共价键 共价晶体的结构和物理性质 常见的共价晶体 磞 刚玉 碳化硅 其他：硅(Si)、金刚石(C) 、锗(Ge)等 其他：七氧化二锰(Mn2O7) 、三氧化二铬(Cr2O3) 等 某些单质 极少数金属氧化物 某些非金属化合物 其他：二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等 共价晶体的结构和物理性质 共价晶体的物理性质 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔 点 ＞3550 3000 2700 1710 1410 1211 硬 度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 (1)熔点和沸点很高。共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化和气化就要克服共价键，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。 (2)硬度很大。例如，金刚石是天然存在的最硬的物质。 (3)一般不导电，但晶体硅是半导体。 (4)难溶于一些常见的溶剂。 共价晶体的结构和物理性质 共价晶体的物理性质 共价晶体熔点和硬度的比较规律 结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔沸点、硬度越大。 【思考1】从原子结构的角度理解金刚石、硅、锗的熔点和硬度依次下降。 结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体熔点越高，硬度越大，金刚石＞晶体硅＞晶体锗。 【思考2】 “具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？ 不对。CO2分子中有共价键，是分子晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是原子晶体。 典型共价晶体的结构 金刚石的结构 正四面体 最小环为六元环 所有C-C键键长相等，键角相等，键角为109.28° 晶体中最小的碳环由6个碳原子构成，且不再同一个平面上。 每个碳原子可以形成12个六元环，每个碳碳键可形成6个六元环。 晶体中每个C参与了4条C-C键的形成，而每条键中的贡献只有一半。 故C原子与C-C键数之比为： 1 ：（ ）= 1：2 典型共价晶体的结构 金刚石的晶胞 金刚石晶胞 体内：4 顶点：8× ＝1 8 1 面心：6× ＝3 2 1 共计：1＋3＋4＝8 金刚石的晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞平均占有的碳原子数为8（有6个C原子位于面心，4个C原子位于体内，8个C原子位于顶角）。 典型共价晶体的结构 二氧化硅晶体的结构 109º28´ Si O 共价键 典型共价晶体的结构 二氧化硅晶体的结构 （1）在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化与 个氧原子结合；每个氧原子与 个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是 。在SiO2晶体中， 单个的SiO2分子存在。 （2）在SiO2 晶体中，每个硅原子形成 个共价键；每个氧原子形成 个共价键； （3）在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。 2 1：2 4 2 12 没有 4 6 6 典型共价晶体的结构 二氧化硅晶体的结构 Si原子个数与Si-O 共价键个数之是 ； O原子个数与Si-O 共价键个数之比是 。 1：4 1：2 （5）60 g 二氧化硅