3.3.2 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

第二节　分子晶体与共价晶体 第2课时 共价晶体 第三章 晶体结构与性质 共价晶体 共价晶体 · 基本概念 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、 微粒间作用力：共价键 共价晶体硬度大、熔点高 【特别注意】共价晶体的熔沸点与化学键键能相关（键能越大 → 熔沸点越高） 金刚石晶体 （空间立体网状结构） 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。 共价晶体 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)、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) Al2O3有多种类型， ɑ-Al2O3（刚玉）为共价晶体 γ-Al2O3为离子晶体 以碳为中心 共价晶体 金刚石的结构特点 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 金刚石外形 金刚石 空间立体网状结构 金刚石晶胞 共价晶体 金刚石的结构特点——空间网状结构 2、晶体中最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有 个碳原子在同一平面。 1、在晶体中每个碳原子以 个共价单键对称地与相邻的 个碳原子结合，C-C-C夹角为 ，即金刚石中的碳采取____ 杂化轨道形成共价键三维骨架结构。 109°28′ sp3 6 4 4 4 3、 每个碳原子被_____个六元环共用 12 共价晶体 金刚石的结构特点——空间网状结构 4、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： 。 【例如】12g金刚石含有 个C原子， 含有 个C-C键 NA 2NA 1：2 4 1/2 共价晶体 金刚石的结构特点——晶胞 顶角：8个 面心：6个 内部：4个 金刚石晶胞 共价晶体 SiO2的结构特点 SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物 是由Si原子与O氧原子形成的共价晶体，不存在SiO2分子 ①、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________ 4 2 1 ：2 ②、每个Si原子形成________个共价键 每个O原子形成_________个共价键 4 2 ③、在SiO2 晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。 12 6 6 【练习3】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 【练习2】60 g 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 【练习1】1 mol SiO2中含 mol Si-O键 4 共价晶体 SiO2的结构特点 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 9 共价晶体 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 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 10 共价晶体 SiO2制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 11 共价晶体 分子晶体和共价晶体对比 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 相邻原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体 分子间以分子间作用力相结合的晶体 组成微粒 原子 分子 微粒间作用力 共价键 分子间作用力 物理性质 熔、沸点高，硬度大，不溶于常见的溶剂，不导电，个别为半导体（Si) 熔、沸点较低，硬度较小，部分溶于水，不导电，部分溶于水导电 熔化时破坏的作用力 破坏共价键 一定破坏范德华力，有时还破坏氢键（如冰熔化） 实例 金刚石、二氧化硅等 冰、干冰等 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 12 ②SiCl4和SiF4：__________________________________________________ _______________________________________________________________________________________。 ①SiO2和SiCl4：__________________________________________________ ___________________________________________________________。 【例1】根据下表中三种物质(晶体)的熔点，简要解释熔点产生差异的原因： 物质 SiO2 SiCl4 SiF4 熔点/℃ 1 710 －70 －90.2 SiO2是共价晶体，微粒间作用力为共价键；SiCl4是分子晶体，分子间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4 SiCl4和SiF4均为分子晶体，分子间作用力均为范德华力，根据分子结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，可知SiCl4熔点高于SiF4 课堂练习 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 【例2】、正误判断 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(　　) (2)具有共价键的晶体一定是共价晶体(　　) (3)共价晶体在固态或熔化时均不导电(　　) (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(　　) 课堂练习 稀有气体为单原子分子， 其原子可构成分子晶体 分子晶体中也含有共价键，例如：干冰 硅为半导体 例如：SiO2常温下可与NaOH反应 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 【例3】、下列有关共价晶体的叙述错误的是（ ） A、共价晶体中，只存在共价键 B、共价晶体具有三维骨架结构 C、共价晶体中不存在独立的分子 D、共价晶体熔化时不破坏共价键 D 课堂练习 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 【例4】、下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是（ ） 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A、①② B、③④ C、①③ D、②④ D 课堂练习 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 【例5】、下列关于SiO2晶体空间结构的叙述正确的是（ ） A、最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子 B、最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2 C、最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子 D、存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角 C 课堂练习 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 $$