3.2.2共价晶体 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

硫化氢和水分子结构相似，但硫化氢晶体中，一个硫化氢分子周围有12个紧邻的分子，而冰中一个水分子周围只有4个紧邻分子，为什么？ 硫化氢晶体中只存在范德华力，属于分子密堆积，而冰中主要作用力是氢键，氢键具有方向性，氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。 课 前 检 查 取两块大小相同的干冰，在一块干冰中央挖一个小穴，撒入一些镁粉，用红热的铁棒把镁点燃，将另一块干冰盖上，你会看到镁粉在干冰内_________，像冰灯中装进一个______一样，发出___________。(切勿用手接触干冰，以免冻伤！)这个实验不但证明了金属镁可以跟二氧化碳____，而且也说明了干冰易_____的特性。 资料卡片——镁与二氧化碳的反应 （2Mg+ CO2 2MgO+ C ) 继续燃烧 电灯泡 耀眼的白光 反应 升华 干冰 水晶 分子式 室温下状态 熔点/℃ 沸点/℃ CO2 气 态 －78.5 －56.6 SiO2 固 态 1723 2230 碳元素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CO2和SiO2 的熔沸点差距那么大？ 新 课 导 入 3 晶体 干冰（CO2） 水晶（SiO2） 构成粒子 熔化、气化时克服的作用力 共价键的强度远大于范德华力，因此，SiO2的熔沸点远高于CO2。 分子 原子 范德华力 共价键 共价晶体 分子晶体 4 第二节 分子晶体与共价晶体 第三章 晶体结构与性质 第2课时 共价晶体 教 学 目 标 1.熟记常见的共价晶体。 2.能借助金刚石和二氧化硅的晶体模型认识共价 晶体的结构特点。 3.会比较共价晶体熔沸点的高低。 【思考】 ②由原子构成的晶体一定是共价晶体吗？ ③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 二、共价晶体 1.概念 相邻原子间以共价键相结合而形成三维骨架结构的晶体。 金刚石晶体 ①共价晶体有没有分子式？ 没有分子式，化学式表示各原子个数的最简整数比。 物质种类 实例 某些______ 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些______________ 碳化硅 、氮化硅 、氮化硼 等 某些________ 二氧化硅 、刚玉(ɑ-Al2O3)等 单质 非金属化合物 氧化物 2、 常见的共价晶体 金刚石、晶体硅、晶体锗 氮化硅 近年来Si3N4以为基础，用Al取代部分Si，用O取代部分N而获得结构多样化的陶瓷，用于制作LED发光材料。 Al2O3有α型和γ型两种常见结构，α-Al2O3属于共价晶体，俗称刚玉，γ-Al2O3属于离子晶体。 7 3、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熔点很高 ②硬度很大 硬度是衡量固体软硬程度的指标。硬度有不同的标度，最普通的硬度标度是画痕硬度，即摩氏硬度。 82页表3-3 对结构相似的共价晶体来说，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。例如：金刚石 碳化硅 晶体硅。 ③延展性差：容易锤击破碎 ④一般固态、熔融态不导电 ⑤难溶于一般溶剂 共价晶体在熔化过程中要克服共价键，而共价键的强度很大。 晶体硅、锗是半导体 由于共价晶体中的共价键具有方向性，当受到大的外力作用时会发生原子错位而断裂。 有下列几种晶体: A.干冰 B.冰 C.水晶 D.金刚石 (1) 属于共价晶体的是　　　　　（填序号，下同）。 (2) 属于分子晶体的是　　　　　。  (3) 含化学键且受热熔化时化学键不发生变化的晶体 是　　　　　　，受热熔化时需克服共价键的晶体 是　　　　　　。   (4) 晶体中存在氢键的是　　　。 (5) 晶体堆积方式为密堆积的是　　　　。   A、B C、D A、B C、D B A 共价键具有方向性和饱和性， 共价晶体均属于非密堆积。 课 堂 练 习 9 4.典型共价晶体的结构分析 金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图 （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。 （5）每个碳原子被 个六元环共用。 4 4 109°28' sp3 6 4 12 最小环为六元环 正四面体 ①金刚石晶体 （4）晶体中每个C参与了 条C—C键的形成，而在每条C—C键被两个碳原子共用，故C原子与C—C键的个数之比为： 。 1：2 4 即1mol金刚石中含有____mol C-C键。 2 d 金刚石中，一个碳原子被12个六元环共用。 我们考查四面体中心的那个碳原子： 它与相邻的4个碳原子形成a、b、c、d 4条共价键，每两条键都会是六元环的两条边， 这样可以形成ab、ac、ad、 bc、bd、cd的6种组合。 a b c d 我们看cd这个组合： 形成了一个六元环， 形成了第二个六元环， 这样，每一种组合可以形成两个六元环，6种组合就一共可以形成12个六元环。 a b c 【金刚石晶胞结构】 在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶角、6个面心以及晶胞内部4个。 ②金刚石晶胞中C原子配位数为___ 4 ①金刚石晶胞中含有的C原子数为___ 8 8×1/8+ 6×1/2+4=8 配位数：一个C原子周围最邻近(等距最近)的C原子数 碳原子的最近距离为_____。　 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。熔点高、硬度大是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特性。 Ⅰ、晶体中1个Si与__个O以共价键结合，形成________结构；1个O与__个Si结合，每个正四面体占有___个Si，__个O。故晶体中Si与O个数比为______，化学式为 。 4 正四面体 1 2 1 : 2 12 6 109º28´ 2 6 SiO2 Ⅲ、 1molSiO2晶体中含_____molSi-O键。 4 ②二氧化硅晶体 Ⅱ、最小环上有_____个原子(____个Si和____个O)。 SiO2是自然界含量最高的二元氧化物，熔点1713 ℃，有多种结构 ，最常见的是低温石英。遍布河岸的黄沙、带状的石英矿脉、花岗石里的白色晶体以及透明的水晶都是低温石英。 黄沙 花岗岩 石英矿 水晶 SiO2在自然界分布： 低温石英的结构： 有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性，被广泛用作压电材料，如石英手表。 石英晶体中硅氧四面体相连构成的螺旋链 石英的左、右型晶体 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。 课 堂 小 结 共价晶体的性质特点 熔点高(通常＞1 000 ℃) 硬度大 共价晶体的结构特点 非密堆积 原子通过共价键形成空间网状结构 科学•技术•社会——金刚石 1、天然金刚石 2、人工合成金刚石 以石墨为原料高压合成金刚石 以甲烷、氢气为原料低温低压合成金刚石 天然金刚石形成条件：高温高压 $$