3.2.2 共价晶体-2024-2025学年高二化学同步教学课件（人教版2019选择性必修2）

第三章 晶体结构与性质 第二讲 分子晶体与共价晶体 第二课时 1 目录 CONTENTS 共价晶体 01 2 新课导入 干冰 熔点/℃ -56.2 (527 kPa) 沸点/℃ -78.5 二氧化硅 熔点/℃ 1 723 沸点/℃ 2 230 碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的化合物外形来看，均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？ 3 一、共价晶体 1.定义： 所有原子都以共价键相互结合形成三维的 立体网状结构的晶体 构成粒子 共价晶体 原子 粒子间的作用力 共价键 4 一、共价晶体 2.典型的共价晶体： 如硼（B）、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) 5 一、共价晶体 3.共价晶体的物理性质： 共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量 ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体 ①较高的熔点 ②硬度很大 ④难溶于一般的溶剂 6 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 金刚石 7 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 金刚石 正四面体 最小环为六元环 8 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 金刚石 ②每个碳原子都采取_______; sp3杂化 ③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________. 109°28' ④晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内； 6 不在 ⑤晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在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 ①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有　　个 4 9 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 金刚石 ⑦在金刚石晶胞中占有的碳原子数___　 8 ⑧12g 金刚石含有_____个C原子 含有_____ 个C-C键 NA ⑥每个碳原子可形成　　　个六元环,每个C-C键可以形成　 个六元环。 6 2NA 12 10 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 二氧化硅 11 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 二氧化硅 109º28´ Si O 共价键 12 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 二氧化硅 ③ 在SiO2 晶体中，最小环为 元环。 2 1：2 4 4 2 12 ① 在SiO2晶体中，每个硅原子与 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 . 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； 13 一、共价晶体 4.典型共价晶体的结构分析： 二氧化硅 ④每个十二元环中平均含有硅原子 1：4 1：2 =6×1/12=1/2 硅原子个数与Si－O 共价键个数之是 ； 氧原子个数与Si－O 共价键个数之比是 。 每个十二元环中平均含有Si－O键 =12×1/6=2 ⑤60g 二氧化硅含有_____个Si原子 含有_____个O原子 含有_____ 个Si-O键 NA 2NA 4NA 14 一、共价晶体 5.同一类型的晶体熔沸点： 分子晶体 ①看是否含有氢键 有分子间氢键的熔沸点高 都有分子间氢键，看氢键的个数，个数越多熔沸点越高 ②比较范德华力 组成和结构相似，相对分子质量越大，熔沸点越高 ③比较分子极性 相对分子质量相近，分子极性越大，熔沸点越高。 ④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。 15 一、共价晶体 共价晶体 如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C<Si，则键长：C-C < C-Si < Si-Si，故键能：C-C<C-Si<Si-Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。 ①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。 键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。 ②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。 16 1．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是 A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子 B．最小的环上，Si和O原子数之比为1﹕2 C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 17 【答案】C 【详解】根据SiO2的晶体空间结构模型可判断每个硅原子与4个氧原子结合形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子结合形成2个共价键，其空间网状结构中存在四面体结构单元，硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的4个顶角；金刚石的最小环上有6个碳原子，SiO2的晶体结构可将金刚石晶体结构中的碳原子用硅原子代替，每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，所以其最小环上有6个硅原子和6个氧原子，Si、O原子个数比为1∶1，因此选项ABD均是错误的，C正确；答案选C。 18 2．金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是( ) A．它们是由不同种元素构成的 B．他们各自的原子排列方式不同 C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能 19 【答案】B 【详解】物质的组成和结构决定了物质的性质，金刚石和石墨均由C元素构成，但由于结构中碳原子的排列方式不同，所以物理性质存在较大差异，故答案为B。 20 晶体类型 共价晶体 分子晶体 组成微粒 作用力 熔沸点 硬度 溶解性 导电性 原子 分子 共价键 分子间作用力 很大 较小 很大 较小 不溶于任何溶剂 部分溶于水 不导电，个别为 半导体 固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电 21 ①依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 组成共价晶体的粒子是原子，粒子间的作用力是共价键；组成分子晶体的粒子是分子，粒子间的的作用力是分子间作用力。 ②依据晶体的熔点判断 共价晶体的熔沸点高，常在1000℃以上；分子晶体的熔、沸点低，常在数百摄氏度以下。 22 一般易挥发的物质呈固态时都属于分子晶体。 ③依据物质的状态判断 一般常温常压下，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体。 ④依据物质的挥发性判断 23 不同类型的晶体熔、沸点： 共价晶体>分子晶体 24 $$