第三章 第二节 第2课时 共价晶体-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件PPT（人教版，单选）

该高中化学课件聚焦共价晶体，系统讲解其定义、结构特点、物理性质及金刚石、二氧化硅等典型实例，通过对比分子晶体引出共价晶体，构建晶体类型认知支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于结合键长键能数据、晶胞结构模型分析，培养科学思维中的证据推理与模型建构能力，通过随堂演练和实例应用提升科学探究能力。学生能深化结构决定性质的化学观念，教师可依托系统内容设计高效教学活动。

第2课时　共价晶体 　 第三章 第二节 分子晶体与共价晶体 1.能结合金刚石和晶体硅的晶体结构描述共价晶体中微粒排列的周 期性规律。　 2.借助金刚石和晶体硅等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说 明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。 学习目标 任务一　共价晶体的结构和性质 1 任务二　典型的共价晶体 2 课时测评 4 内容索引 随堂演练 3 任务一　共价晶体的结构和性质 返回 一、共价晶体 1.共价晶体定义：所有原子都以________相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫共价晶体。 2.共价晶体的结构特点 新知构建 说明： ①空间结构：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，不存在单个的________，是一个“巨分子”，不存在单个的分子，因此，共价晶体的化学式不表示其实际组成，只表示其组成原子的________。 ②共价晶体熔化时被破坏的作用力是________。 ③共价晶体中只有共价键，但含有共价键的晶体________是共价晶体。如CO2、H2O等分子晶体中也含有共价键。 共价键 小分子 个数比 共价键 不一定 3.常见的共价晶体 物质种类 实例 某些非金属单质 晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等 某些非金属化合物 碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)等 某些非金属氧化物 二氧化硅(SiO2)等 极少数金属氧化物 刚玉(α-Al2O3) 二、共价晶体的物理性质 1.共价晶体的物理性质 (1)熔点很____：共价晶体由于原子间以较强的共价键相结合，熔化时必须破坏共价键，而破坏它们需要很高的温度，所以共价晶体具有很高的熔点。结构相似的共价晶体，原子半径越____，键长越____，键能越____，晶体的熔点越____。 (2)硬度很____：共价键三维骨架结构决定了共价晶体的硬度，如金刚石是天然存在的最硬的物质。 (3)一般______电，但晶体硅、锗是半导体。 (4)____溶于一般的溶剂。 高 小 短 大 高 大 不导 难 2.共价晶体熔、沸点的比较 (1)规律：一般原子半径越____，键长越____，键能越____，晶体的熔点就越____。 (2)原因：原子半径越____，则化学键的键长越____，化学键就越____，键就越______，破坏化学键需要的能量就越____，键能越____，故晶体的熔点就越____。 (3)实例：在金刚石、碳化硅、晶体硅中，原子半径C____Si，则键长：C—C____C—Si____Si—Si，故键能：C—C____C—Si____Si—Si，故熔点：金刚石____碳化硅____晶体硅。 小 短 大 高 小 短 强 牢固 多 大 高 ＜ ＜ ＜ ＞ ＞ ＞ ＞ 金刚石、碳化硅、晶体硅均具有相似的结构，下表列出了它们的键长、键能、熔点和硬度的数据。 交流研讨 晶体 键长/pm 键能/( kJ·mol－1) 熔点/℃ 硬度 金刚石 154 347.7 ＞3 500 10 碳化硅 184 318 2 700 9.5 晶体硅 235 226 1 410 6.5 (1)使共价晶体熔化，需要破坏粒子间的作用力是什么？使金刚石、碳化硅、晶体硅熔化分别破坏的这种具体的作用力又是什么？ 提示：使共价晶体熔化，需要破坏共价键。使金刚石、碳化硅、晶体硅熔化分别破坏的是C—C、C—Si、Si—Si。 (2)共价晶体的熔点和硬度等物理性质与共价晶体中共价键的键长、键能之间存在什么关系？ 提示：结构相似的共价晶体，其原子间形成共价键的键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高，硬度就越大。 晶体 键长/pm 键能/( kJ·mol－1) 熔点/℃ 硬度 金刚石 154 347.7 ＞3 500 10 碳化硅 184 318 2 700 9.5 晶体硅 235 226 1 410 6.5 (3)如果不提供上述表格中的数据，根据元素周期表，你能判断金刚石、碳化硅、晶体硅的键长、键能、熔点和硬度的相对大小吗？说出你的判断方法。 提示：能。根据元素周期表，碳和硅为同一主族元素，原子半径：C＜Si，因此键长大小顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，键能大小顺序为C—C＞C—Si＞Si—Si，熔点和硬度大小顺序为金刚石＞碳化硅＞晶体硅。 晶体 键长/pm 键能/( kJ·mol－1) 熔点/℃ 硬度 金刚石 154 347.7 ＞3 500 10 碳化硅 184 318 2 700 9.5 晶体硅 235 226 1 410 6.5 1.正误判断 (1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。 提示：×，由原子直接构成的晶体不一定是共价晶体，也可以是分子晶体。 (2)具有共价键的晶体一定是共价晶体。 提示：×，可以是分子晶体。 (3)SiO2和干冰都是同一主族元素的氧化物，二者晶体类型相同。 提示：×，SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体。 (4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时都不与其他物质反应。 提示：×，共价晶体常温时有些可以与其他物质反应如：SiO2与HF。 应用评价 2.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/℃ 3 550 1 415 2 573 沸点/℃ 4 827 2 628 2 823 摩氏硬度 10 7.0 9.5 晶体硼的晶体类型属于__________，理由是__________________________ ____________________________________________________________________________。 共价晶体 晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体(或熔沸点都很高，硬度大) 晶体硼熔、沸点和硬度介于金刚石和晶体硅之间，而金刚石、晶体硅都是共价晶体，因此晶体硼也是共价晶体。 分子晶体与共价晶体熔、沸点和硬度的比较方法 1.对于不同类型的晶体，一般来说，共价晶体的熔、沸点和硬度高于分子晶体。 2.对于同一类型的晶体 (1)共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱。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、沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力与相对分子质量有关，同时还要考虑分子极性及是否存在氢键。 归纳总结 返回 任务二　典型的共价晶体 返回 1.金刚石   (1)成键特征：每个碳原子都采取_____杂化，每个碳原子与相邻的___个碳原子形成___个共价键，键长______，键角为___________，每个碳原子的配位数为___。 新知构建 sp3 4 4 相等 109°28' 4 (2)结构单元：每个碳原子均与相邻的4个碳原子构成__________，向空间无限延伸得到__________结构的晶体，在1个正四面体中含有1＋4×＝2个碳原子；最小碳环由___个C组成且____个碳原子不在同一平面内；金刚石晶体中每个C原子形成___个C—C键，而每个键为___个C原子所共有，故碳原子的个数与C—C键个数比为______。因此12 g(1 mol)金刚石中含有___ mol(___NA个)C—C键。 正四面体 立体网状 6 六 4 2 1∶2 2 2 (3)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。 2.二氧化硅 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，最常见的是低温石英(α-SiO2)。低温石英的结构中，顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有手性。 (1)二氧化硅晶体的结构 ①1个Si原子和___个O原子形成___个共价键，每个O原子和___个Si原子相结合，在晶体中，Si原子和O原子个数比为______，因此二氧化硅的化学式为________，但SiO2晶体中不存在________分子。 4 4 2 1∶2 SiO2 SiO2 ②1 mol SiO2中含___ mol Si—O键。 ③最小环是由___个Si原子和___个O原子组成。 ④每个Si原子被___个____元环共用，每个O原子被___个____元环共用。 ⑤每个Si—O键被___个____元环共用。 (2)二氧化硅的用途：二氧化硅是制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。 4 6 6 12 12 6 12 6 12 (1)分析共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同。 提示：①构成微粒不同，共价晶体中只存在原子，没有分子。②微粒间的相互作用不同，共价晶体中原子之间通过共价键结合，分子晶体中分子之间的作用是分子间作用力。 (2)分析金刚石的晶体结构模型，最小的环有多少个原子？ 提示：金刚石最小环上有6个原子。 交流研讨 1.正误判断 (1)金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的平面结构。 提示：×，金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的立体结构。 (2)金刚石晶体结构中碳原子的杂化类型是sp3。 提示：√。 (3)金刚石晶体中的C原子与C—C共价键数目之比为1∶4。 提示：×，碳原子的个数与C—C键数目比为1∶2。 (4)二氧化硅晶体中的Si原子与Si—O共价键的数目之比为1∶4。 提示：√。 应用评价 2.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。 (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？ ___________________________。 8 a 2r＝a pm，即r＝a pm。 返回 随堂演练 返回 1.下列有关共价晶体的叙述不正确的是 A.共价晶体中可能存在非极性共价键 B.共价晶体的硬度一般比分子晶体的高 C.在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键 D.金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体 √ 同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确；共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确；SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误；金刚砂(SiC)晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。 2.氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是 A.C60和金刚石 B.晶体硅和水晶 C.冰和干冰 D.碘和金刚砂 √ 氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。 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 √ 属于分子晶体的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶体氖、晶体氮、硫黄和碘。属于共价晶体的有SiO2、晶体硼、晶体硅和金刚石。但晶体氖是由稀有气体分子组成的，稀有气体为单原子分子，分子间不存在化学键。 4.(1)金刚石具有硬度大、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，下列判断正确的是___(填字母)。  A.金刚石中C—C—C的键角均为109°28'，所以金刚石和CH4的晶体类型相同 B.金刚石的熔点高与C—C键的键能无关 C.金刚石中碳原子个数与C—C键键数之比为1∶2 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 C 选项A，金刚石是共价晶体，CH4是分子晶体，二者的晶体类型不同；选项B，金刚石熔化过程中C—C键断裂，因C—C键的键能大，断裂时需要的能量多，故金刚石的熔点很高；选项C，金刚石中每个C都参与了4个C—C键的形成，而每个C对每条键的贡献只有一半，故碳原子个数与C—C键键数之比为∶4＝1∶2；选项D，金刚石的熔点高，但在打孔过程中会产生很高的温度，如不浇水冷却钻头，会导致钻头熔化。 (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键。 12　 60°　 30 返回 从题图可得出，每个顶角上的硼原子均被5个正三角形所共有，故分摊到每个正三角形的硼原子为个，每个正三角形含有×3个硼原子，每个结构单元含硼原子数为20××3＝12，而每个B—B键被2个正三角形所共有，故每个结构单元含B—B键的个数为20××3＝30。 课时测评 返回 题点一　共价晶体的组成 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 √ A项，共价晶体中原子之间通过共价键相连，正确；B项，共价晶体是相邻原子之间通过共价键结合而成的空间网状结构，正确；C项，共价晶体是由原子以共价键相结合形成的，不存在独立的分子，正确；D项，共价晶体中原子是通过共价键连接的，熔化时需要破坏共价键，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 2.将SiCl4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，可得到氮化硅(Si3N4)固体，氮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、Si3N4的晶体类型相同 B.Si3N4晶体是立体网状结构 C.共价晶体C3N4的熔点比Si3N4的低 D.SiCl4晶体在熔化过程中化学键断裂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 SiCl4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。Si3N4是共价晶体，为立体网状结构。根据C、Si的原子半径推知C—N键的键能比Si—N键的键能大，故C3N4的熔点比Si3N4的高，故A、C、D错误，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.根据量子力学计算，氮化碳有五种结构，其中一种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，已知该氮化碳的二维晶体结构如图所示。下列有关该氮化碳的说法不正确的是 A.该晶体中的碳、氮原子核外最外层都满足8电子稳定结构 B.氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价 C.每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连 D.氮化碳的分子式为C3N4 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据题图结构可知，每个碳原子形成四个共价键，每个氮原子形成三个共价键，碳原子最外层有4个电子，形成四个共价键后为8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，形成三个共价键后也是8电子稳定结构，A正确；由于元素的非金属性N＞C，所以形成共价键时，共用电子对偏向N，偏离C，所以氮化碳中碳元素显＋4价，氮元素显－3价，B正确；根据晶体结构可知每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子和三个碳原子相连，C正确；由于氮化碳是共价晶体，不存在分子，因此没有分子式，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 题点二　典型的共价晶体 4.可以从金刚石的晶体结构建立金刚石晶胞结构。下列说法正确的是   A.晶体结构和晶胞结构是金刚石结构的两种呈现方式 B.晶体结构中∠C—C—C＝109°28'，晶胞结构中∠C—C—C＝120° C.晶体结构中的最小环是六元环，晶胞结构中的最小环是十二元环 D.晶体结构中所有的碳原子都参与成键，晶胞结构中部分碳原子没有成键 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 晶胞和晶体结构相似的地方是都与晶体有关，不同之处在于，晶体结构是指晶体中所有原子排布方式，而晶胞则表示晶体中基本单元结构，因此晶体结构和晶胞结构是两种不同的呈现方式，故A正确；无论是金刚石的晶体还是晶胞结构，均是4个碳原子围成正四面体结构，该结构中键角均为109°28'，故B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环为六元环，晶胞结构中的最小环也是六元环，故C错误；金刚石晶体中的碳原子以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，晶体结构中所有的碳原子都参与成键，金刚石晶胞中所有碳原子均参与成键，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是   A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用 B.每个O原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用 C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，可用“SiO2”来表示石英的组成 D.在晶体中存在石英分子，故“SiO2”能叫分子式 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 晶体硅的结构是五个硅原子形成正四面体结构，其中有一个位于正四面体的中心，另外四个位于四面体的顶点，故SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，“SiO2”仅表示石英的组成，没有单个的SiO2分子，不能叫做分子式。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.碳化硅(SiC)晶体有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较，正确的是 A.熔点从高到低的顺序是碳化硅＞金刚石＞晶体硅 B.熔点从高到低的顺序是金刚石＞晶体硅＞碳化硅 C.三种晶体中的单元都是四面体结构 D.三种晶体都是共价晶体且均为绝缘体 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由已知碳化硅的晶体有类似金刚石的结构，可知碳化硅也为共价晶体，且应有类似金刚石的正四面体结构。又因为影响共价键强弱的因素是原子半径，碳原子半径小于硅原子半径，所以键长长短顺序为C—C＜C—Si＜Si—Si，故熔点顺序是金刚石＞碳化硅＞晶体硅；晶体硅是半导体。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 题点三　共价晶体的性质 7.根据下列性质判断，属于共价晶体的物质是 A.熔点2 700 ℃，导电性好，延展性强 B.无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂 C.无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电 D.熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 共价晶体的熔点高，但不能导电，延展性差，故A不符合题意；无色晶体，熔点3 500 ℃，不导电，质硬，难溶于水和有机溶剂，符合共价晶体的性质特点，故B符合题意；无色晶体，能溶于水，质硬而脆，熔点800 ℃，熔化时能导电，不属于共价晶体的性质特点，故C不符合题意；熔点－56.6 ℃，微溶于水，硬度小，固态或液态时不导电，符合分子晶体的性质特点，故D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.根据下列几种物质的熔点和沸点数据判断，下列有关说法错误的是 √ 物质 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 190 －70 2 300 沸点/℃ 182.7 57.6 2 500 注：AlCl3熔点在2.02×105 Pa条件下测定。 A.SiCl4是分子晶体 B.单质B是共价晶体 C.AlCl3加热能升华 D.单质B和AlCl3晶体类型相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由表中数据可知，SiCl4的熔、沸点较低，属于分子晶体，A正确；单质B的熔、沸点很高，所以单质B是共价晶体，B正确；由表中数据可知AlCl3的沸点比熔点低，所以AlCl3加热能升华，C正确；单质B是共价晶体，AlCl3属于分子晶体，两者晶体类型不同，D错误。 物质 AlCl3 SiCl4 单质B 熔点/℃ 190 －70 2 300 沸点/℃ 182.7 57.6 2 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.下表是某些共价晶体的熔点和硬度。 √ 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7.0 6.5 6.0 分析表中的数据，判断下列叙述正确的是 A.构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 B.一般构成共价晶体的原子间的共价键键能越大，晶体的熔点越高 C.构成共价晶体的原子的半径越大，晶体的硬度越大 D.构成共价晶体的原子的相对原子质量越大，晶体的硬度越大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 共价晶体的熔点与晶体中原子间的共价键强弱有关，与构成晶体的原子种类多少无关，原子间的共价键键能越大，共价键越强，晶体的熔点越高，故A错误、B正确；共价晶体的硬度与晶体中原子间的共价键强弱有关，构成共价晶体的原子的半径越小，共价键越强，晶体的硬度越大，故C错误；共价晶体的硬度与晶体中原子间的共价键强弱有关，与构成共价晶体的原子的相对原子质量无关，故D错误。 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 熔点/℃ 3 900 3 000 2 600 1 710 1 415 1 211 硬度 10 9.5 9.5 7.0 6.5 6.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10.Al2O3在一定条件下可转化为硬度、熔点都很高的氮化铝晶体，氮化铝的晶胞如图所示。下列说法正确的是 A.氮化铝属于分子晶体 B.氮化铝可用于制造切割金属的刀具 C.1个氮化铝晶胞中含有9个Al原子 D.氮化铝晶体中Al的配位数为2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 硬度高、熔点高的晶体一般不会是分子晶体，A不符题意；硬度高、熔点高正好适合制造在高温环境下切割金属的刀具，B符合题意；根据晶胞结构，顶点和体内有Al原子，故晶胞含有Al原子个数为8×＋1＝2，C不符题意；由晶胞体内的Al原子周围的N原子个数可知，Al原子的配位数应是4，D不符题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.(12分)共价晶体是由原子直接通过共价键形成的空间网状结构的晶体，因其具有熔、沸点高，硬度大，耐磨等优良特性而具有广泛的用途。设NA为阿伏加德罗常数的值。 (1)晶体硅是良好的半导体材料，被广泛用于信息技术和能源科学等领域。晶体硅是与金刚石结构类似的晶体(其晶胞如图甲所示)，晶体硅的1个晶胞中含____个Si原子，在晶体硅的空间网状结构中最小环为__元环，每个最小环独立含有____个Si原子，含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为______。 8　 6 　 　2NA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 晶体硅是与金刚石结构类似的晶体，晶体硅的1个晶胞中含Si原子的数目为4＋8×＋6×＝8，根据结构分析，可知在晶体硅的空间网状结构中最小环为6元环，每个硅原子被12个环共用，因此每个最小环独立含有Si原子的数目为6×＝，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，每2个Si原子共用1个Si—Si键，即含1 mol Si原子的晶体硅中Si—Si键的数目为2NA； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)金刚砂(SiC)也与金刚石具有相似的晶体结构(如图乙所示)，在金刚砂的空间网状结构中，碳原子、硅原子交替以共价单键相结合。试回答下列问题： ①金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是_______________(均用化学式表示)。 Si＜SiC＜C 共价晶体中，共价键键长越短，键能越大，熔、沸点越高，因此金刚砂、金刚石、晶体硅的熔点由低到高的顺序是Si＜SiC＜C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ②在金刚砂的结构中，一个硅原子结合了______个碳原子，其中的键角是__________。 4　 109°28' 根据金刚砂的结构可知一个硅原子结合了4个碳原子，形成正四面体结构，其键角是109°28'。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ③金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，其中一个最小的环上独立含有____个C—Si键。 1　 金刚砂的结构中含有C、Si原子以共价键结合形成的环，一个最小环里共有6个C—Si键，1个C—Si键被6个环共用，因此一个最小的环上独立含有C—Si键的个数为6×＝1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ④金刚砂的晶胞结构如图丙所示，在SiC中，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为____；若金刚砂的密度为ρ g·cm－3，则晶体中最近的碳、 硅原子之间的距离为___________________pm(用代数式表示即可)。 12 × ×1010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 以SiC晶胞顶角上的碳原子为研究对象，每个C原子周围最近且等距的C原子数目为12；1个金刚砂晶胞中含有4个碳原子、4个硅原子，若金刚砂的密度为ρ g·cm－3，则晶体中最近的碳、硅原子之间的距离为晶胞体对角线长的，1个晶胞的体积为 cm3，因此最近的碳、硅原子之间的距离为× ×1010 pm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.(4分)通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH)，化学反应的ΔH等于反应中断裂的旧化学键的键能之和与形成的新化学键的键能之和的差。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 226 301 请回答下列问题： (1)比较下列两组物质的熔点高低(填“＞”或“＜”)。 SiC______Si；SiCl4______SiO2。 ＞　 ＜ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 SiC和晶体Si皆为共价晶体，由于碳化硅晶体中的Si—C键的键能大于硅晶体中Si—Si键的键能，故SiC的熔点比Si高；SiCl4为分子晶体，SiO2为共价晶体，故SiCl4的熔点比SiO2低。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/(kJ·mol－1) 460 360 436 431 226 301 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)如图，立方体中心的“ ”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“ ”表示出与之紧邻的硅原子。 答案： 晶体硅的结构与金刚石相似，每个硅原子都被相邻的4个硅原子包围，这4个硅原子位于四面体的四个顶点上，被包围的硅原子处于正四面体的中心。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)工业上高纯硅可通过下列反应制取： SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g) 该反应的反应热ΔH＝__________kJ·mol－1。 ＋136 根据题目所给反应，需要断裂的旧化学键键能之和为4×360 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1＝2 312 kJ·mol－1，形成的新化学键键能之和为4×431 kJ·mol－1＋2×226 kJ·mol－1＝2 176 kJ·mol－1，所以ΔH＝＋136 kJ·mol－1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(14分)氮化硼晶体的结构与金刚石相似，其晶胞如图所示。   (1)在一个晶胞中，含有硼原子____个，氮原子____个。 4　 4 结合晶胞示意图，确定原子的相对位置关系进行计算；用均摊法计算晶胞密度。硼原子位于晶胞内，氮原子位于顶点和面心，则在一个晶胞中，含有硼原子4个，氮原子8×＋6×＝4个。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)已知氮化硼晶胞参数为γ cm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离是______cm，DE原子之间的距离是_____cm。 γ γ 结合晶胞示意图，确定原子的相对位置关系进行计算；用均摊法计算晶胞密度。已知氮化硼晶胞参数为γ cm，则在此晶胞中，任意两个原子之间的最短距离为晶胞体对角线的，则是γ cm，DE原子即晶体中两个距离最近的B原子，二者之间的距离为晶胞的棱长的，则是γ cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为 (0，1，1)、C为(1，1，0)；则E原子的分数坐标为_____________。 已知三个原子分数坐标参数：A为(0，0，0)、B为(0，1，1)、C为(1，1，0)；则由E原子的位置知，E的原子分数坐标为。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (4)氮化硼晶胞的俯视投影图是____(填字母)。 b 由晶胞示意图知，氮化硼晶胞的俯视投影图是b。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (5)设NA为阿伏加德罗常数的值，则氮化硼晶体的密度为_______g/cm3(用代数式表示)。 1个氮化硼晶胞内含有的氮原子和硼原子均为4个，则晶胞的质量为 g，氮化硼晶胞参数为γ cm，则晶胞体积为γ3 cm3，晶胞密度即晶体的密度为＝ g/cm3。 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 谢 谢 观 看 第2课时　共价晶体 返回 $