第3章 第2节 第2课时 共价晶体-【成才之路·学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步新课程学习指导(人教版)

4.×提示：L2是分子晶体，其升华是仅克服分子间作用力，没 有化学键的断裂，则L,低温下就能升华，不能说明碘原子间 的共价键较弱。 三、课堂探究 典例1：BP,01中只有6个氧原子的化合价为-2价，故A错 误；CH,CL2是由CH2CL2分子构成的晶体，属于分子晶体，硬 度小，熔沸点较低，故B正确：P4O中没有氢原子，因此不含 有氢键，故C错误；CCL为非极性分子，03为极性分子，H20 为极性分子，由于臭氧的极性非常微弱，其在CC,中的溶解 性大于在水中的溶解性，故D错误。 对点训练1：ASC是由极性键形成的非极性分子，A正确；相 对分子质量越大，分子晶体的沸点越高，因此沸点由高到低的 顺序为Sil4>SiBr4>SiCl4,B错误；H,O的稳定性大于HCl H一O的键能比H一C1键能大，与氢键无关，C错误；芯片、太 阳能电池的主要成分均为晶体S,光导纤维的主要成分为 SiO,D错误。 学习任务二 一、必备知识 1.(1)氢键范德华力 (2)氢键四面体中心四面体顶角4 2.(1)范德华力氢键(2)①412②12 二、自学辨析 1.×提示：因为氢键有方向性，氢键的存在，使晶体密度减小。 2.×提示：干冰升华只破坏范德华力，而冰融化除破坏范德华 力外，还破坏氢键。 3.V/ 4.×提示：千冰的晶胞中C0,的堆积方式类似于面心立方最 密堆积，其出现在晶胞的顶点和各个面心上，因此一个CO,周 围最近有12个C02。 三、课堂探究 典例2：B干冰是由二氧化碳分子构成的，其硬度小，所以干冰 是分子晶体，故A错误；C0,中碳和氧均满足8电子稳定结 构，其电子式为：0：：C::0:,故B正确；以顶点的C02 分子为对象，离该分子最近且距离相等的3个C0,位于面心， 顶点的分子被8个晶胞共有，面心的分子被两个晶胞共有，则 每个C02分子周围，离该分子最近且距离相等的C02分子有 3×8×2=12个，故C错误；固态的C0,有规则形状，但有规 则形状的固态物质不一定是晶体，如玻璃，故D错误 对点训练2：A每个水分子都可以与另外四个水分子形成氢 键，氢键具有方向性，形成四面体结构，故A正确；冰晶体中水 分子之间存在氢键，根据均摊法可知，1mol冰晶体含有2mol 氢键，故B错误；水分子通过氢键结合成冰晶体，故C错误；电 解水破坏氢氧化学键生成氢气和氧气，冰融化破坏分子间作 用力（主要是氢键）变为液态水，故D错误。 课堂素养评价 1.C两种分子中C均为sp杂化，碳的两个价电子分别和邻位 碳原子形成2个sp-spσ键，剩余2个p轨道中分别有1个 单电子，故Co中形成2套Π8，C4中形成2套4，二者分子 中均含大T键，A正确：C和C4均为由分子组成通过分子间 作用力构成的分子晶体，B正确；C和C4分子式不同，是碳元 素不同的单质，互为同素异形体，不互为同分异构体，C错误； C和C4分子中存在不饱和键，均可发生加成反应，D正确。 2.B在分子品体中，相邻分子靠分子间作用力相互吸引。分子 晶体熔化时，只需克服分子间作用力，不破坏化学键，所以分 子晶体一般具有较低的熔点。此外，分子晶体还具有硬度小 易升华、有较强的挥发性、一般不导电等特点。①熔点高，不 是分子晶体的性质；②熔点低，不导电，可能是分子晶体的性 质；③熔、沸点不高，可能是分子晶体的性质：④固态能导电， 不是分子晶体的性质。 3.B一般组成和结构相似的分子晶体的熔、沸点随相对分子质 量的增大而升高，即熔、沸点：H2<N2<O,、CL2<Br2<2,A、C 项错误；NH晶体中含有氢键，熔、沸点高，即熔、沸，点：NH3> AsH,>PH,,B项正确：相对分子质量相同的烷烃，其支链越 多，熔、沸点越低，即熔、沸点：C(CH2)4<(CH),CHCH,CH <CHCH2CH2CH2CH3,D项错误。 4.B图乙中每个顶点有一个XF2,其晶体属于分子晶体，A正 确：XeF4是平面正方形，正、负电荷中心可以重合，故XeF4是 由极性键构成的非极性分子，B错误；利用均摊法，一个XF, 晶胞中实际拥有2个XeF2,C正确：XeF2晶体中体对角线为 5a,由图可知，距离最近的两个XeF,之间的距离为5a,D 正确。 5.(1)4 2 4×44 a(2)w.(a×10-y8em 【解析】(1)顶角1种取向，三对平行面分别为3种取向，所 以共有4种取向。两个紧邻C02分子的距离为面对角线的一 1mol晶胞质量 4×44 半。(2)p=1ml晶胞体积N,(ax10-o)gcm3。 第2课时共价晶体 学习任务一 一、必备知识 1.原子共价键分子共价键三维骨架 2.单质非金属化合物氧化物 二、自学辨析 1.×提示：稀有气体的晶体属于分子晶体，组成微粒是分子， 存在分子间作用力。 2.×提示：共价晶体中的相邻原子间也可能是极性共价键，如 SiC、Si0,等。 3.×提示：共价晶体中原子间由共价键相结合，熔化时破坏共 价键，共价键越强，熔化时所需能量越多，熔点越高，硬度 越大。 4.×提示：C0,是分子晶体，Si0,是共价晶体。 三、课堂探究 典例1：CA项中注意NH3分子间存在氢键，故沸点NH> PH,正确；B项中三种物质的组成和结构相似，且均为分子晶 体，熔点随相对分子质量的增大而升高，正确；C项中白磷和 冰都是分子晶体，硬度小，而二氧化硅是共价晶体，硬度大，错 误：D项中的三种物质都是共价晶体，由于原子半径C<Si,所 以键长C一C<C一Si<Si一Si,故键能C一C>C一Si>Si一Si, 而键能越大，共价晶体的硬度越大，正确。 对点训练1：BSCl,是分子晶体，在熔化过程中克服的是分子 间作用力，化学键不断裂。S,N4是共价晶体，为立体网状结 构。根据C、Si的原子半径推知C一N键的键能比Si一N键的 键能大，故CN4的熔点比SiN4的高。 学习任务二 一、必备知识 1.(1)sp310928'(2)4 (3)短大最大很高 2.(1)低温石英硅氧四面体手性 (2)水泥玻璃光导纤维 二、自学辨析 1.V提示：金刚石属于共价晶体，其中的碳采取s即3杂化轨道 与周围的4个碳原子形成正四面体结构，以共价键形成空间 网状结构，晶体中最小环上有6个碳原子。 2.×提示：Si02属于共价晶体，在Si02晶体中1个Si原子和4 个0原子形成4个共价键。 3.×提示：根据二氧化硅晶体的结构模型可知，1 mol Si(0,晶 体中含4 mol Si-一0键。 60g 4.V提示：60gSi0,的物质的量为0gma1mdl,二氧化硅 晶体中每个硅原子与四个氧原子形成4个硅氧键，每个氧原 子与两个硅原子成键，则二氧化硅晶体可看成由硅氧四面体 结构构成，1ol二氧化硅晶体中含1mol硅氧四面体结构，数 目为N。。 三、课堂探究 典例2：A金刚石是共价晶体，共价晶体熔化时破坏C一C共价 键，因为C一C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的 熔点很高，故A正确；金刚石中C一C键的键角为109°28'，甲 烷中C一H键的键角也为109°28'，但是金刚石属于共价晶 体，CH4属于分子晶体，二者晶体类型不相同，故B错误；金刚 石中每个碳原子形成4个共价键，两个碳原子共用1个共价 键，每个共价键对每个碳原子的贡献只有一半，则相当于一个 碳原子形成两个C一C键，故金刚石中碳原子个数与C一C键 键数之比为1：2，故C错误；金刚石的熔点高，在打孔过程中 会产生很高的温度，如果不浇水冷却钻头，会导致钻头氧化 故D错误。 对点训练2：D金刚石和碳化硅结构相似，则原子数相同的金 刚石和碳化硅共价键个数之比为1：1，A错误；在Si02晶体 中，每个Si原子与相邻的4个0原子形成Si一0共价键，故Si 原子与Si一0共价键个数比为1：4，B错误；在石墨烯中，每 个C原子与相邻的3个C原子形成共价键，每个C原子为相 邻的3个六元环所共有，则在六元环中含有的C原子数为6 ×了-2，因此石墨烯中碳原子和六元环个数比为2：1，C错 误；C分子之间只有范德华力，所以晶体是分子密堆积，D 正确。 课堂素养评价 1.B氮化硅耐高温材料，SiN4属于共价晶体，A正确；钛属于 IVB族元素，B错误；硒氧化铋中，Se、O、Bi元素均在周期表p 区，C正确：液态甲醇中有一OH,存在分子间氢键，D正确。 2.D干冰晶体是面心立方结构，在干冰晶体中，1个C0,分子 和12个C02分子距离相等且最近，故1个C02分子和12个 C02分子距离最近，A错误；分子晶体的构成微粒是分子，分 子可能是单原子分子，也可能是双原子分子或多原子分子，如 惰性气体的晶体，分子中就不存在化学键，故分子晶体中不 定存在共价键，B错误：HI、F都是由分子通过分子间作用力 构成的晶体，对于结构相似的物质，物质的相对分子质量越 大，分子间作用力就越大，物质的熔沸点就越高，但由于F -17 分子之间还存在氢键，增加了分子之间的吸引作用，导致其沸 点比Ⅲ的高，C错误；金刚石为共价键构成的三维骨架结构， 碳原子之间都以共价键结合，由于共价键是强烈的相互作用， 断裂会消耗很高能量，因此其晶体的熔点很高，D正确。 3.C分子晶体中相对分子质量越大，沸点越高，相对分子质量 HCl<HBr,所以沸点：HCl<HBr,故A错误；共价晶体的沸点 高于分子晶体，C02为分子晶体，Si02为共价晶体，所以沸点： C02<S02,故B错误；分子晶体中含有分子间氢键的分子熔 沸点高于无分子间氢键的分子，H,0存在分子间氢键，故沸 点：H,0>H,S,故C正确：丙烷与乙醇相对分子质量接近，但 乙醇分子间存在氢键，丙烷分子间存在范德华力，故沸点：乙 醇>丙烷，故D错误。 4.D水分子稳定是因为水分子中的氢氧共价键稳定，与氢键无 关，氢键影响水的熔沸点，故A错误；晶体冰为分子晶体，硬度 很小，金刚石为共价晶体，硬度很大，故B错误；冰分子间的氢 键具有方向性和饱和性，但氢键不属于化学键，不是σ键，故 C错误：水分子中氧原子和金刚石中碳原子均为sp3杂化，水 分子中氧原子与2个氢原子结合后还有2个孤电子对，可以 与另外2个水分子中氢原子形成氢键，故每个水分子与相邻4 个水分子形成4个氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排 列方式类似，故D正确。 5.（1)共价晶体硼的熔、沸点和硬度都介于品体Sí和金刚石 之间，而金刚石和晶体S均为共价晶体，B与C相邻且与S 处于对角线位置，也应为共价晶体 (2)1260° 【解析】晶体硼的熔、沸点和硬度都介于晶体S和金刚石之 间，而金刚石和晶体Si均为共价晶体，B与C相邻且与Si处 于对角线位置，也应为共价晶体。每个三角形的顶点被5个 三角形所共有，所以，此顶点完全属于一个三角形的只占到 5,每个三角形中有3个这样的点，且晶体B中有20个这样 的三角形，因此，晶体B中这样的顶点(B原子)有5×3×20 =12个。又因晶体B中的三角形面为正三角形，所以键角 为60°。 第三节金属晶体与离子晶体 第1课时金属晶体离子晶体 学习任务一 一、必备知识 1.（1)金属键(3)合金铁铜 2.(1)价电子金属原子能带 (2)较低较小钨铬 (3)①各原子层排列方式②电子气定向移动 ③自由电子金属原子高低相同 二、自学辨析 1.×提示：合金也属于金属晶体，合金属于混合物 2.V 3.×提示：金属晶体的形成是因为晶体中存在金属阳离子与 自由电子间的相互作用。 4.×提示：价电子数多的金属原子的金属性不一定强，如F 的价电子数比Na多，但e的金属性没有Na的强。075 第2课时共价晶体 学习目标 1.能辨识常见的共价晶体，并能从微观角度分析共价晶体中各构成微粒之间的作用和对共 价晶体物理性质的影响。 2.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。 学习任务一：共价晶体与结构 一必备知识 1.共价晶体0 ①1)共价晶体不存在单个的 构成粒子一 小分子，是一个“巨分子”， 一 共 因此，共价晶体的化学式不 作用力一 晶 表示其实际组成，只表示其 空间结构一 微观空间里没有 组成的原子个数比。 形成 结构 2.共价晶体与物质的类别② 2)共价晶体熔化时被破坏 的作用力是共价键。 物质种类 实例 某些 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石、灰锡等 3)共价晶体中只有共价 碳化硅(SiC,俗称金刚砂)、氨化硅(Si,N4)、氨化硼 键，但含有共价键的晶体不 某些 一定是共价晶体。如C02、 (BN)等 H,0等分子晶体中也含有 某些 二氧化硅(Si02)等 共价键。 三自学辨析 1.稀有气体的组成微粒是原子，属于共价晶体，不存在分子间作用力。 ( 2.共价晶体中的相邻原子间只存在非极性共价键。 ( ）已金刚石、晶体硅和锗的熔点 3.共价晶体中，共价键越强，熔点越高，硬度越小。 ( 和硬度依次下降的原因是： 4.C0,和Si0,中化学键类型相同，晶体类型也相同。 金刚石、晶体硅和锗都是共 价晶体，原子半径C<Si< 目课堂探究 Ge,键长C一C<Si-Si< 典例1：(2025·河北高二阶段练习)下列晶体性质的比较中不正确 Ge一Ge,键能C一C>Si一 的是 Si>Ge一Ge,所以，金刚石、 晶体硅和锗的熔点和硬度 A.沸点：NH>PH 依次下降。 B.熔点：SiL>SiBr4>SiCl C.硬度：白磷>冰>二氧化硅 D.硬度：金刚石>碳化硅>晶体硅 076 要点归纳： 1.共价晶体的物理性质③ 目判断共价晶体的方法 (①)熔点很高：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化1)依据构成晶体的粒子和 时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶 粒子间的作用力判断：构成 体具有很高的熔点。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键 共价晶体的粒子是原子，粒 长越短，键能越大，晶体的熔点越高。 子间的作用力是共价键。 (2)硬度很大：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金 2)依据晶体的熔点判断：共 刚石是天然存在的最硬的物质。 价晶体的熔点高，常在 (3)一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 1000℃以上。 (4)难溶于一般的溶剂。 3)依据晶体的导电性判 2.共价晶体与分子晶体熔沸点和硬度的比较 断：共价晶体多数为非导 (1)晶体类型：一般情况下，共价晶体的熔沸点高于分子晶体，共 体，但晶体Si、晶体Ge为半 价晶体的硬度大于分子晶体。 导体。 (2)理由：共价晶体的熔沸点和硬度与共价键强弱有关，分子晶体 4)依据晶体的硬度和机械 的熔沸点和硬度与分子间作用力有关。共价键的作用力远大 性能判断：共价晶体的硬 于分子间作用力。 度大。 对点训练1：（2024·河南平顶山高二期末)将SCL4与过量的液氨反 应可生成化合物Si(NH2)4。将该化合物在无氧条件下高温灼烧，可 得到氨化硅(SN4)固体，氨化硅是一种新型耐高温、耐磨材料，在工 业上有广泛的应用。下列推断可能正确的是 A.SiCl4、Si,N4的晶体类型相同 B.Si3N4晶体是立体网状结构 C.共价晶体C,N4的熔点比SiN4的低 D.SiCL4晶体在熔化过程中化学键断裂 学习任务二：典型的共价晶体 一必备知识 1.金刚石0 ①SC晶体的结构类似于金 刚石晶体结构，其中C原子 和Si原子的位置是交替 的，所以在整个晶体中Si 原子与C原子个数比为 1:1。晶胞结构如下。 (1)碳原子采取 杂化，C一C一C夹角为 (2)每个碳原子与周围紧邻的 个碳原子以共价键结合，形 碳化硅 金刚石 成共价键三维骨架结构。 (3)金刚石里的C一C共价键的键长(154pm)很 ,键能 (347.7kJ/mol)很 ,所以金刚石在所有已知晶体中硬度 ,而且熔点也 0 Si 碳化硅晶胞 077 2.二氧化硅晶体 (1)存在及结构 1)碳、硅原子都采取sp3杂 二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最 化，C-Si键角为10928'； 常见的是 。 在低温石英的结构中，顶角相连的 形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有 ,如 2)每个硅（碳）原子与周围 图所示。 紧邻的4个碳（硅）原子以 共价键结合成正四面体结 构，向空间伸展形成空间网 状结构； 3)最小环由6个原子组成 石英晶体中的硅氧四面体 石英的左、右型晶体 且不在同一平面内，其中包 相连构成的螺旋链 括3个C原子和3个Si (2)用途 原子； 压电材料（如制作石英手表）、制造 、人造红 宝石、单晶硅、硅光电池、芯片和 的原料。 4)每个SC晶胞中含有4 二自学辨析 个C原子和4个Si原子。 1.金刚石为共价键三维骨架结构，晶体中的最小环上有6个碳原子。 2.在Si0,晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键。 己共价晶体与分子晶体的比较 3.1 mol Si(0,晶体中含2 mol Si--0键。 4.60gSi02晶体中含有硅氧四面体结构单元的数目为V。 晶体 类型 共价晶体 分子晶体 三课堂探究 典例2：(2024·安徽蚌埠高二期中)金刚石具 构成 原子 微粒 分子 有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头 金属切割刀具等。其结构如图所示，下列判断 微粒 正确的是 间作 共价键 分子间 作用力 A.金刚石的熔点高与C—C键的键能有关 用力 B.金刚石中C一C键的键角均为109°28'，所 结构空间网状 分子密堆 以金刚石和CH4的晶体类型相同 特点 结构 积或非密 C.金刚石中碳原子个数与C一C键键数之比 堆积 为1：4 熔点、沸 熔点、沸 D.金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却 点高，硬 点低，硬 要点归纳： 物理 度大，不 度小，遵 性质 1.金刚石晶体与晶胞② 溶于一般 守“相似 溶剂 相溶”规 律 熔化 时破 范德华力 坏的 共价键 (有时破 作用 坏氢键) 金刚石的晶体结构 金刚石的晶胞 力 (1)晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最 举例 金刚石 冰、干冰 多有4个碳原子在同一平面。 (2)每个C形成4个C一C,C原子与C一C键数目之比为1：2。 078 (3)每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。 (4)晶胞：①8个顶点，6个面心上各有1个碳原子；②把晶胞分割为8个小立方体，则每个小立 方体的互为对角位置的4个顶点各有1个碳原子，4个互不相邻的小立方体的体心各有1 个碳原子。则每个金刚石晶胞中有8个碳原子，每个碳原子的配位数为4。 2.二氧化硅晶体与晶胞 二氧化硅的晶体结构模型二氧化硅晶胞 (1)Si02晶体中，硅与氧原子均为sp3杂化，1个Si原子和4个0原子形成4个共价键，每个0 原子和2个Si原子相结合，在晶体中，S原子和0原子个数比为1：2，因此二氧化硅的化 学式为Si02,但Si02晶体中不存在Si02分子。 (2)1 mol Si02中含4 mol Si--0键 (3)最小环是由6个S原子和6个0原子组成的12元环。 (4)每个Si原子被12个12元环共用，每个0原子被6个12元环共用。 (5)每个Si0键被6个12元环共用。 对点训练2：(2025·安徽蚌埠高二期中)观察下列模型，判断下列说法正确的是 金刚石 碳化硅 二氧化硅 8 poooo 9 88 石墨烯 A.原子数相同的金刚石和碳化硅，共价键个数之比为1：2 B.SiO2晶体中Si和Si一0键个数比为1：2 C.石墨烯中碳原子和六元环个数比为1：2 D.Co晶体堆积属于分子密堆积 079 课堂素养评价 1.(2025·河北张家口高二期中)化学与科技相关，下列有关说法错误的是 A.神舟系列飞船返回舱使用氮化硅耐高温材料，S,N4属于共价晶体 B.“奋斗号”下潜突破万米，采用新型抗压材料钛合金，钛属于ⅡB族元素 C.硒氧化铋是一类全新二维半导体芯片材料，其中涉及的元素均在p区 D.第19届杭州亚运会开幕式上，主火炬塔的燃料首次使用废碳再生的“绿色燃料”甲醇，液态甲 醇中存在分子间氢键 2.(2024·江西上饶高二期中)下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是 A.在干冰晶体中，1个C02分子和6个C02分子距离最近 B.分子晶体中一定存在共价键 C.HⅢ的相对分子质量大于HF,所以HI的沸点高于HF D.金刚石为共价键构成的三维骨架结构，其晶体的熔点很高 3.(2025·北京高二期中)比较下列各组物质的沸点，正确的是 A.HCI HBr B.C02>Si02 C.H,O>H,S D.丙烷>乙醇 4.(2024·福建莆田高二阶段练习)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石 晶胞（晶胞结构如图所示）类似。下列有关冰晶胞的说法合理的是() A.水分子较稳定，是因为水分子间存在氢键 B.晶体冰与金刚石晶体硬度都很大 C.冰分子间的氢键具有方向性和饱和性，也是一种σ键 D.氢键的存在导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒的排列方式类似 5.(2024·江西赣州高二期中)单质硼有无定形和晶体两种，参考下表数据： 金刚石 晶体硅 晶体硼 熔点/K >3823 1683 2573 沸点/K 5100 2628 2823 硬度 10 7.0 9.5 (1)晶体硼的晶体类型属于 晶体，理由是 (2)已知晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图），其中有20 个等边三角形的面和一定数目的顶点，每个顶点上各有1个B原子。通过观察图形及推算， 此晶体结构单元由 个B原子组成，键角为 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[18]