3.2.2 共价晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦共价晶体的概念、性质、典型结构及应用，通过复习分子晶体“硬度小、熔沸点低”的性质，对比金刚石“硬度大、原子构成”的结构特征导入，搭建从分子晶体到共价晶体的认知支架。 其亮点在于通过熔沸点硬度数据对比（如金刚石、硅、锗的键长键能分析）培养科学思维，结合金刚石六元环、二氧化硅硅氧四面体结构模型插图强化微观探析（化学观念），思考讨论（如“SiO₂是否为分子式”）与正误判断培养质疑能力。学生能深化结构决定性质的理解，教师可借助实例提升教学效果。

第二节 分子晶体与共价晶体 3.2.2 共价晶体 人教版高中化学选必二 新课导入 ? 什么是分子晶体？分子晶体通常具有的物理性质 只含有分子的晶体；硬度小，熔、沸点低，不导电。 下图为金刚石的结构，猜测是否为分子晶体？ 金刚石不是分子晶体，其硬度大，构成微粒为原子。 目录 03 04 共价晶体的概念和性质 01 典型的共价晶体 02 PART 01 ·共价晶体的概念和性质· SAFE USE EDUCATION 共价晶体的概念和性质 1. 概念 相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个共价键三维骨架结构。 2. 粒子及粒子间的相互作用 构成微粒：原子 存在的作用力： 共价键 碳原子 共价键 共价晶体的概念和性质 3.常见的共价晶体与物质类别 B C (1)某些非金属单质：晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等。 (2)某些非金属化合物：碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等。 (3)某些氧化物：二氧化硅(SiO2)等。 共价晶体的概念和性质 4.共价晶体的物理性质 熔、沸点很高；硬度很大 由于原子间以较强共价键相结合，熔化时破坏共价键需要很高的温度，所以熔点高。 共价晶体的概念和性质 比较以下三种结构相似的共价晶体的熔点，并分析原因？ 共价晶体 金刚石 碳化硅 硅 熔点/℃ ＞3500 2700 1410 结构相似，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 原子半径：Si > C 键长：Si-Si ＞ Si-C ＞ C-C ，键长短，键能大 共价晶体的概念和性质——思考与讨论 (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？ 共价晶体 金刚石 硅 锗 熔点/℃ ＞3 500 1 410 1 211 硬度* 10 6.5 6.0 同属于共价晶体，熔点和硬度都很高 C、Si、Ge原子半径依次递增， C-C、Si-Si、Ge-Ge键长依次递增，键能减小 共价晶体的概念和性质——思考与讨论 (2)“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对么？为什么？ 不对。 分子晶体中的CO2、H2O等大多数分子也有共价键。 很多离子晶体，如NaOH、KNO3、NH4Cl等，在阴离子或阳离子内部也含有共价键。 共价晶体：具有共价键，构成粒子——原子 共价晶体的概念和性质 1.正误判断 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体 (2)共价晶体在固态或熔化时均不导电 (3)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 (4)二氧化硅和干冰虽然是同一主族的氧化物，但属于不同的晶体类型 × × × √ PART 02 ·典型的共价晶体· SAFE USE EDUCATION 典型的共价晶体 1.金刚石晶体 最小环为六元环 (1)在金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4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 (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。 6 4 典型的共价晶体 (3)每个C形成4个C—C，每个C—C占有2个C，即C原子与C—C数目之比为 。 1∶2 12 0.5 12g 金刚石含有_____个C原子含有_____ 个C-C键。 NA 2NA (4)每个C原子被 个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为 个。 1.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。 (1)一个金刚石晶胞中含有________个碳原子。 (2)已知晶胞参数为a pm，则金刚石的密度为________ g·cm－3。 典型的共价晶体——思考与讨论 (3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为____ pm。 (4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？ 典型的共价晶体——思考与讨论 典型的共价晶体 2.二氧化硅 (1)二氧化硅晶体 ①1个Si原子和 个O原子形成4个 ，每个 O原子和 个Si原子相结合。 ②1 mol SiO2中含 mol Si—O。 ③最小环由 个Si原子和 个O原子组成。 ④每个Si原子被 个12元环共用，每个O原子被 个12元环共用。 4 共价键 2 4 6 6 12 6 典型的共价晶体 (2)低温石英 低温石英的结构中有顶角相连的 形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有 。 硅氧四面体 手性 典型的共价晶体 (3)二氧化硅的用途 制造： 水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维 单晶硅 单晶硅制的芯片 硅太阳能电池 二氧化硅光导纤维 典型的共价晶体——思考与讨论 1.SiO2是二氧化硅的分子式吗？ 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。 2.二氧化硅晶体中Si原子与Si—O数目之比是多少？60 g SiO2晶体中含Si—O的数目是多少？ SiO2晶体中Si原子与Si—O数目之比为1∶4； 60 g SiO2晶体中含Si—O的数目为4NA。 典型的共价晶体 (1)先看晶体类型。一般来说，共价晶体＞分子晶体。 晶体熔、沸点和硬度的比较方法 (2)对于同一类型的晶体 ①共价晶体看共价键的强弱。原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越强，熔点越高，硬度越大。 ②分子晶体的熔、沸点看分子间作用力。（先看氢键，再看范德华力，分析范德华力时要考虑相对分子质量与分子极性） 课堂小结 共价晶体 金刚石 二氧化硅 SP3杂化 C-C-C夹角109°28′ 三维骨架结构 硅氧四面体 C：C-C=1:2 化学式 构成微粒：原子 存在的作用力：共价键 熔点高、硬度大 Si：Si-O=1:4 课堂练习 1.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 √ 课堂练习 2.金刚石是典型的共价晶体，下列关于金刚石的说法错误的是 A.晶体中不存在独立的分子 B.碳原子间以共价键相结合 C.是自然界中硬度最大的物质 D.化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 √ 课堂练习 3.下列物质的晶体直接由原子构成的一组是 ①CO2　②SiO2　③晶体Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态He A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.②③⑥ D.①②⑤⑥ √ 课堂练习 4.氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，最高可稳定到2 200 ℃，硬度大，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料，氮化铝晶胞结构如图所示。下列有关描述错误的是 A.AlN是共价晶体 B.与每个铝原子距离相等且最近的氮原子共有4个 C.AlN属于离子化合物 D.与每个铝原子距离相等且最近的铝原子共有12个 √ 课堂练习 5.单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据回答问题：   金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/℃ ＞3 500 1 410 2 573 沸点/℃ 5 100 2 355 2 823 硬度 10 6.5 9.5 (1)晶体硼属于______晶体，理由是_____________________________。 共价 晶体硼的熔、沸点高，硬度大 课堂练习 (2)已知晶体硼的结构单元是由硼原子组成的正二十面体(如图所示)，该结构单元中有20个正三角形的面和一定数目的顶角，每个顶角上各有一个硼原子。通过观察图形及推算，得出此结构单元是由_____个硼原子构成的，其中B—B的键角为_____，该结构单元共含有____个B—B。 12 60° 30 课 程 结 束 人教版高中化学选必二 Lavf58.76.100 vid:v2700fgi0000d42pn4vog65s731eoh30 　 　8×＋6×＋4＝8 　2r＝a pm，即r＝a pm。 　a $