3.3 共价晶体和分子晶体 第1课时（教学课件）化学沪科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦共价晶体，系统阐述其结构特点、性质及应用，通过金刚石等生活实例导入，衔接离子晶体知识，以“知识导航”“学习目标”为支架，引导学生从宏观性质探究微观结构。 其亮点在于以结构模型为核心，结合金刚石、二氧化硅晶胞分析培养科学思维，通过典型例题（如金刚砂结构推断）和实际应用（光导纤维）体现化学观念，帮助学生建立微观-宏观联系，教师可借助清晰框架提升教学效率。

第三章 晶体结构与性质 第1课时 共价晶体 沪科版选择性必修2 3.3 共价晶体和分子晶体 共价晶体 1 共价晶体的结构特点 2 知识导航 共价晶体的性质 3 共价晶体的应用 4 知识导航 明·学习目标 2.认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型，说出共价晶体中粒子间的相互作用。 1.能说出共价晶体结构特点。 3.能选出常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用对共价晶体物理性质的影响。 引·新课导入 形形色色的离子晶体 金刚石 灰锡矿 硼 矿 氮化硅 光导纤维（SiO2） 金刚石是自然界中存在的最坚硬的物质。金刚石的结构是怎样的?属于什么类型的晶体呢? 引·新课导入 钻石的原身——金刚石 天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形，这是金刚石微观原子有序排列的宏观表现 01 共价键和共价晶体 探·知识奥秘 (1)构成微粒及其相互作用。 一、共价晶体 (2)物理性质。 共价晶体中,由于各原子均以强的共价键相结合,因此一般熔点高,硬度大。 共价晶体 构成微粒 微粒间的作用力 原子 共价键 共价晶体中都有共价键,但含有共价键的不一定是共价晶体,如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 1.共价晶体的结构特点及物理性质 探·知识奥秘 一、共价晶体 概念：共价晶体是相邻原子之间通过共价键而形成的三维空间网状结构的晶体。 由于共价键有方向性，晶体中原子的空间排列主要取决于共价键的空间指向，所以共价晶体中没有球密堆积的特征。金刚石晶体就是一种常见的共价晶体。 2.共价晶体 ①某些单质：以碳为中心， 硼（B） 硅（Si）锗（Ge）和灰锡（Sn）等 探·知识奥秘 一、共价晶体 ②某些非金属氧化物：如碳化硅(SiC, 俗称金刚砂)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)及氮化硼（BN）等 ③其他氧化物：如刚玉Al2O3等 3.常见的共价晶体 2．下列晶体中属于共价晶体的是 (　　) A.晶体碘 B.食盐 C.胆矾 D.晶体硅 D 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.共价晶体具有空间网状结构 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 析·典型范例 3．下列各组晶体物质中,化学键类型相同,晶体类型也相同的是(　　) ①SiO2和SO3 ②晶体硼和HCl　 ③CO2和SO2 ④晶体硅和金刚石 ⑤晶体氖和晶体氮　 ⑥硫黄和碘 A.①②③ B.④⑤⑥ C.③④⑥ D.①③⑤ C 析·典型范例 02 共价晶体 的结构特点 探·知识奥秘 二、共价晶体的结构特点 ②每个碳原子都采取 杂化 ③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为 。 sp3 109°28' ①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有 个 4 1.认识金刚石的晶体结构 探·知识奥秘 正四面体 最小环为六元环 ④晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内 6 不在 ⑥晶体中C：C—C为 ； 12g金刚石中C—C数目为 。 2NA 1：2 ⑤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 12 二、金刚石的结构特点 探·知识奥秘 ⑦在金刚石晶胞中占有的碳原子数_______　 8 8×1/8+6×1/2+4=8 二、共价晶体的结构特点 单晶硅的结构与金刚石结构相同，知识原子半径不同。 原子半径：Si C 键长变长，键能变小 > 熔点、硬度比金刚石小 探·知识奥秘 二、共价晶体的结构特点 把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。 Si原子采取____杂化，Si原子在4个O原子形成的正四面体内 sp3 2.认识二氧化硅的晶体结构 探·知识奥秘 二、共价晶体的结构特点 SiO2晶体结构 ① Si原子采取____杂化，正四面体内O—Si—O键角为________。 ② 每个Si原子与____个O原子形成____个共价键，Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点。每个O原子和____个Si原子形成____个共价键，晶体中Si原子与O原子个数比为________。 ③ 最小环上有____个原子，包括____个O原子和____个Si原子。 sp3 109°28′ 4 4 2 2 1∶2 12 6 6 探·知识奥秘 二、共价晶体的结构特点 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 。 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 ④每个十二元环中平均含有硅原子 1：4 1：2 每个十二元环中平均含有Si－O键 12×1/6=2 探·知识奥秘 二、共价晶体的结构特点 金刚砂又名碳化硅(SiC),是在电熔金刚石实验时偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂。 ①SiC的晶体结构可以看作是金刚石晶胞内部的四个碳原子替换成硅原子，从而形成C一Si交替排列的空间骨架。 ②SiC晶胞中各有4个碳原子和4个硅原子，整个SiC晶体中C原子和Si原子的个数比为1:1。 ③Si原子和C原子都采取sp3杂化，配位数均为4 3.认识碳化硅的晶体结构 由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。(　　) 具有共价键的晶体一定是共价晶体。(　　) 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金刚石晶体中最小碳环是六元环,且6个C原子在同一平面内。 (　　) 4.判断下列问题的对与错 析·典型范例 5．下列事实能说明刚玉(Al2O3)是一种共价晶体的是 (　　) ①Al2O3是两性氧化物 ②硬度很大 ③它的熔点为2045 ℃ ④几乎不溶于水 ⑤自然界中的刚玉有红定石和蓝定石 A.①②③　　　　 B.②③④ C.④⑤ D.②⑤ 析·典型范例 B 6．金刚石是典型的共价晶体。下列关于金刚石的说法中,错误的是 (　　) A.晶体中不存在独立的“分子” B.碳原子之间以共价键相结合 C.金刚石是硬度最大的物质之一 D.化学性质稳定,即使在高温下也不会与氧气发生反应 D 7．金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构,在金刚砂的三维骨架结构中,碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答: (1)金刚砂属于 晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点　　　　。  (2)在金刚砂的结构中,一个硅原子周围结合　　　　个碳原子,键角是　　　　。  (3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环,其中最小的环上有　　　　个硅原子。  析·典型范例 共价 低 4 109°28′ 3 03 共价晶体 的性质及应用 探·知识奥秘 从表3.3中的数据可以看出，共价晶体大多具有较高的熔点和硬度，这是为什么？讨论表中所给出的结构相似的共价晶体的熔点差别较大的可能原因。 想一想 三、共价晶体性质及应用 ①共价晶体中，由于各原子均以强的共价键相结合，因此一般熔点 ， 硬度 ， 溶于常见溶剂，一般 导电，但晶体硅、锗是半导体。 ②结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长 ，键能_____，晶体的熔点越高。 很大 难 不 越短 很高 越大 离子晶体（离子键的强弱） 探·知识奥秘 三、共价晶体性质及应用 共价晶体（共价键的强弱） 共价晶体的熔、沸点高于离子晶体 分析晶体类型 晶体类型不同 晶体类型相同 总结： 比较共价晶体和离子晶体熔点高低的基本思路 硬度大的物质不一定经得起锤击，例如，金刚石是硬度最大的物质，却很容易在锤击时破碎。这是因为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。 探·知识奥秘 共价晶体被广泛应用于光学研究、地质勘探、石油钻井等。 三、共价晶体性质及应用 共价晶体 共价键和共价晶体 共价晶体的结构特点 共价键 金刚石晶胞 理·核心要点 共价晶体的性质 共价晶体的应用 导电性 共价键的实质与特征 共价晶体 二氧化硅晶胞 熔沸点 硬度 碳化硅晶胞 析·典型范例 8.在40 GPa的高压下,用激光加热到1 800 K,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 析·典型范例 9.氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相,与石墨相似,具有层状结构,可作高温润滑剂;立方相氮化硼是超硬材料,有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示,下列关于这两种晶体的说法正确的是 A.六方相氮化硼与石墨一样可以导电 B.立方相氮化硼含有σ键和π键,所以硬度大 C.两种晶体均为分子晶体 D.六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻 氮原子构成的空间结构为平面三角形 D 10．立方氮化硼是在高温高压条件下合成的,其硬度仅次于金刚石而远远高于其他材料,因此它与金刚石统称为超硬材料。如图是立方氮化硼的晶胞,下列说法不正确的是 (　 ) A.每个晶胞包含4个B原子和4个N原子 B.每个N原子周围有4个B原子,每个B原子周围有2个N原子 C.立方氮化硼硬度很大与B—N共价键强度很大有关 D.常被用作磨料和刀具材料 析·典型范例 B 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版选择性必修2 $