3.2 分子晶体与共价晶体（第2课时 共价晶体）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子晶体与共价晶体　 第2课时 共价晶体 人教版选择性必修2 榆次一中 李金虎 lijinhu (l) - 学习目标 1．掌握共价晶体的概念，了解金刚石等典型共价晶体的结构特征； 2．能描述金刚石、二氧化硅等共价晶体的结构与性质的关系。 学习目标 1．通过典型共价晶体的晶胞模型来研究晶体内部的结构，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。 2. 能够从化学键的特征分析理解共价晶体的物理特性，发展“宏观辨识和微观探析”的学科核心素养。 素养目标 情境引入 碳和硅元素位于元素周期表中同一主族，且二氧化碳和二氧化硅晶体均含有共价键，为什么熔沸点差异那么大？ 晶体 CO2 SiO2 熔点（℃） -56.6 1723 沸点（℃） -78.5 2230 教学过程 一、共价晶体 (1) 定义：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。 (2) 构成微粒：原子 (3) 微粒间的作用：共价键 1．构成粒子及作用力 金则石晶体 教学过程 思考： 1、由原子构成的晶体一定是共价晶体吗？ 2、含有共价键的晶体一定是共价晶体吗？ 不一定，金属晶体也是由原子构成的（下一节学习） 不一定，共价晶体中含有共价键，但分子晶体中也含有共价键，如 CO2，离子晶体也可能含有共价键，如NaOH 教学过程 2．典型的共价晶体 如：硼（B）、金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等 如：碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等 （3）极少数金属氧化物 （1）某些单质 （2）某些非金属氧化物 如：刚玉(ɑ-Al2O3) 教学过程 3.典型共价晶体的结构分析（金刚石） 金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图 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。 教学过程 金刚石中晶胞的截取 教学过程 （1）在晶体中每个碳原子以 个共价单键与 相邻的 个碳原子相结合，成为正四面体。 （2）晶体中C-C-C夹角为 ，碳原子采取 杂化。 （3）最小环上有 个碳原子，最多 个碳原子在同一平面。 （4）每个碳原子被 个六元环共用。 4 4 109°28' sp3 6 4 12 1、金刚石 最小环为六元环 正四面体 教学过程 （5）晶体中每个C参与了 条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有 ，故C原子与C—C键数之比为： 。 1、金刚石 (6)在金刚石晶胞中占有的碳原子数____。　 8 (8×1/8+6×1/2+4=8) (12g金刚石含有 个C原子，含有 个C-C键) NA 2NA 1：2 4 1/2 金刚石里的C—C共价键的键长（154 pm）很短，键能（347.7 kJ/mol）很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点（＞3 500 ℃）也很高。高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特性。 教学过程 金刚石晶胞的结构特点 教学过程 不同角度观察金刚石晶胞结构原子的排列 教学过程 2、二氧化硅晶体 二氧化硅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。 二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个共价键对称地与相邻的4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构（封闭的环状结构）。最小的环上有6个硅原子和6个氧原子，硅、氧原子个数比为_________。 1：2 教学过程 低温石英(α­SiO2)是最常见的一种结构。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、透明的水晶都是低温石英。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)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 石英的左、右型晶体 石英手表 石英晶体中的硅氧四面 体相连构成的螺旋链 教学过程 SiO2具有许多重要用途，是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 教学过程 思考1：根据表中数据，归纳共价晶体的性质特点，并从结构角度解释原因 某些共价晶体的熔点和硬度 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ ＞3 500 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度* 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0