3.2.2共价晶体 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子晶体与共价晶体 第2课时 第三章 晶体结构与性质 1 1.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性 2. 学会比较晶体的熔、沸点。 3. 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。 学习目标 情境引入 金刚石和石墨都是由碳元素构成的，为什么两者的价格差别如此之大？ 情境引入 1.定义： 一、共价晶体 相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间网状结构的晶体 注意：气化或熔化时破坏的作用力： 共价键 构成粒子 共价晶体 原子 粒子间的作用力 共价键 （无分子间作用力） 2.典型的共价晶体 一、共价晶体 硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)、金刚石(C)和灰锡(Sn)等 碳化硅(SiC)，二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)及氮化硅(Si3N4)等 ③极少数金属氧化物： ①某些单质： ②某些非金属化合物： 如刚玉(ɑ-Al2O3) 以碳为中心 3.共价晶体的物理性质 一、共价晶体 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/0C ＞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： ③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 ④难溶于一般溶剂。 共价晶体熔化要克服共价键，需要很高的能量。 Si3N4用作航天耐高温材料，SiC用作耐磨砂轮。 对点训练 美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是（ ） A．该共价晶体中含有极性键 B．该共价晶体易汽化，可用作制冷材料 C．该共价晶体有很高的熔沸点 D．该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料 B (1)怎样从原子结构的角度理解金刚石，硅和锗的熔点和硬度 依次下降？ 三者都是共价晶体，原子半径：C<Si<Ge，则键长：C-C < Si-Si < Ge-Ge，故键能：C-C＞Si-Si ＞Ge-Ge，熔点和硬度：金刚石>硅>锗。 小结：一般原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔、沸点越高，硬度越大。 思考与讨论 课本P82 思考与讨论 课本P82 (2)“具有共价键的晶体一定是共价晶体”这种说法对吗？为什么？ 不对。如H2O、CO分子中都有共价键，而它们都是分子晶体。所有原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是共价晶体。 (3)SiO2是二氧化硅晶体的分子式吗？ 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子， SiO2是其化学式，表示Si与O的最简个数比为1：2，不是分子式。 4.共价晶体熔、沸点高低比较 一、共价晶体 练习：比较SiO2、CO2、H2O的熔点，并总结比较物质的熔点的方法。 熔点：SiO2 ＞ H2O ＞ CO2 判断晶体的类型 共价晶体 分子晶体 有氢键 只有范德华力 ＞ ＞ 判 断键能的大小 键能越大，熔点越高 判断分 子间的作用力 相对分子质量大小 氢键的数目多少 对点训练 碳化硅(SiC)是一种晶体,具有类似于金刚石的结构,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体:①金刚石　②晶体硅　③碳化硅,它们的熔点从高到低的顺序是(　　) A.①③② B.②③① C.③①② D.②①③ A *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，以固体互相刻画时出现刻痕的固体的硬度较低。金刚石不能被任何天然矿物刻画出刻痕，因而是最硬的。以金刚石的硬度为10，以另9种天然矿物为代表，可将摩氏硬度分为十度，即: 硬度的 代表物质 金刚石 刚玉 黄玉 石英 正长石 磷灰石 萤石 方解石 石膏 滑石 摩氏硬度 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 应当指出，硬度大的物质不一定经得起锤击，如金刚石硬度最大，却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。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会发生原子错位而断裂。你要是有粒钻石，切不要用锤子砸哟! 资料卡片 课本P83 1.金刚石的结构特征 二、典型的共价晶体 ②每个碳原子都采取____杂化; sp3 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 ①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有　　个 4 最小环为六元环 109º28´ 难点突破 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 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： 。 1：2 →即金刚石中，1molC平均拥有 mol C—C键 4 2 1/2 1.金刚石的结构特征 二、典型的共价晶体 晶体硅的结构 二氧化硅的结构 2.二氧化硅的结构特征 二、典型的共价晶体 2.二氧化硅的结构特征 二、典型的共价晶体 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； ②每个硅原子都采取 杂化; 每个氧原子都采取 杂化 。 ③ 硅原子个数与Si－O 共价键个数之是 ； ④ 最小环为 元环。每硅原子可形成 个 元环。 2 4 sp3 sp3 1：4 12 12 12 1.（2019·全国·高考真题）下列关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是（ ） A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角 B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子 C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2 D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子 D 对点训练 2.下列关于SiO2和金刚石的叙述正确的是（ ） A．SiO2的晶体结构中，每个Si原子与2个O原子直接相连 B．通常状况下，1molSiO2晶体中含有的分子数为NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) C．金刚石的网状结构中，由共价键形成的最小环上有6个碳原子 D．1mol金刚石中含有4NA个C-C键(NA表示阿伏加德罗常数的值) C 对点训练 二氧化硅是自然界含量 的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是 。低温石英的结构中由顶角相连的 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 ，被广泛应用在压电材料，如制作石英手表 石英的左、右型晶体 低温石英(α­SiO2) 最高 硅氧四面体 手性 3.二氧化硅的存在 二、典型的共价晶体 光导纤维 制造水泥、玻璃、人造红宝石、 单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 单晶硅制片 硅太阳能电池 单晶硅 4.二氧化硅的用途 二、典型的共价晶体 课堂小结 结构 性质 应用 共价晶体 构 成 微 粒 微粒间的作用力 物 理 特 性 典 型 晶 体 结 构 特 征 1．(2011·全国·高考真题)NA代表阿伏伽德罗常数的值，下列说法正确的是A．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA 2NA 2．（2023·广东·统考高考真题）科教兴国，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”。下列说法正确的是 D．“深地一号”为进军万米深度提供核心装备，制造钻头用的金刚石为金属晶体 × 课堂检测 课堂检测 3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是（ ） A.28 g晶体硅中含有Si—Si的个数为2NA B.124 g白磷(P4)晶体中含有P—P的个数为4NA C.12 g金刚石中含有C—C的个数为4NA D.SiO2晶体中1 mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O) A 4.最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是（ ） A．该晶体类型是原子晶体 B．晶体中碳原子数与C-O化学键数之比为1∶2 C．该化合物中碳原子采取sp3杂化 D．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 B 课堂检测 5.SiCl4的分子结构与CCl4类似,对其作出的如下推断正确的是(　　) ①SiCl4晶体是分子晶体　②常温、常压下SiCl4是液体　③SiCl4的分子是由极性键形成的非极性分子　④SiCl4的熔点高于CCl4 A.只有① B.只有①② C.只有②③ D.①②③④ D 课堂检测 课堂检测 6．氮化碳结构如图，其中β-­氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是(　　) A．氮化碳属于共价晶体 B．氮化碳中碳显－4价，氮显＋3价 C．氮化碳的化学式为C3N4 D．每个碳原子与四个氮原子相连， 每个氮原子与三个碳原子相连 B 立方氮化硼晶胞中有 个硼原子， 个氮原子，硼原子的杂化类型为 ，若晶胞的边长为a cm，则立方氮化硼的密度表达式为 g·cm－3(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 4 4 sp3 7．立方氮化硼的结构与金刚石类似，硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。 课堂检测 本课已结束，记得复习及完成课后作业哦~ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$