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，系统讲解其概念、构成粒子、作用力、物理性质及结构特征，通过对比CO₂（分子晶体）与SiO₂（共价晶体）的物理性质导入，衔接分子晶体知识，构建学习支架。 其亮点在于通过金刚石、SiO₂的结构示意图及晶胞计算分析，培养学生基于模型建构的科学思维，结合对比表格明晰共价晶体与分子晶体差异，强化物质结构决定性质的化学观念。学生能深化微观认识，教师可依托系统内容提升教学效率。

第二节 分子晶体与共价晶体 第三章 晶体结构与性质 第2课时 共价晶体 1 思考：碳和硅元素位于元素周期表中同一主族，比较CO2和SiO2的 一些物理性质和结构，它们晶体类型是否相同？ 共价晶体 分子晶体 共价晶体 分子 原子 分子间作用力 共价键 干冰 熔点: -56.2 ℃ 沸点: 78.5 ℃ 二氧化硅 熔点: 1723 ℃ 沸点: 2230 ℃ 2、构成粒子： 原子 共价键 3、粒子间相互作用： 1、概念：相邻原子间均以共价键相结合而形成空间立体网状结构的晶体。 【思考2】具有共价键的晶体叫做共价晶体，说法对吗？ 共价晶体 不一定。分子晶体中可能含有共价键。 SiO2晶体结构 【思考1】仅由原子构成的晶体都是共价晶体吗？ 不一定。稀有气体由原子构成，是分子晶体。 关键从构成晶体的微粒和微粒间的作用力去辨别。 共价晶体 4、常见的共价晶体 碳化硅(SiC，俗称金刚砂)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、二氧化硅(SiO2) ①某些单质： ②某些非金属化合物： ③极少数金属氧化物： 金刚石(C)、硅(Si)、锗(Ge) 、灰锡(Sn)、硼(B) 刚玉(Al2O3) 以碳为中心 同主族向下：硅(Si)锗(Ge)和灰锡(Sn)等，同周期向左、向右：硼(B) 5、物理性质 (1) 熔、沸点很高， 硬度很大。 (2) 一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。 (3) 不溶于一般溶剂。 结构相似的共价晶体：原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高，硬度越大。 原因：破坏共价键（强作用力） 共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定，晶体的熔点、沸点越高。 晶体的熔、沸点的比较： ①先判断晶体的类型 ②再比同类晶体 共价晶体 判断键能的大小 分子晶体 原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高 有氢键 只有范德华力 判断分子间的作用力 ＞ ＞ 氢键越多，熔点越高 相对分子质量越大，熔点越高 小结 3、下列晶体性质的比较不正确的是(　　) A、沸点：NH3 > PH3 B、熔点：SiI4 > SiBr4 > SiCl4 C、硬度：白磷 > 冰 > 二氧化硅 D、硬度：金刚石 > 碳化硅 > 晶体硅 C 习题 大本92页 共价晶体的结构特征 天然金刚石 呈现多面体外形 金刚石的结构 金刚石的晶胞 1、金刚石晶体 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。金刚石的微观结构是怎样的？ 金刚石晶体的结构特点 ①一个碳形成 个C—C键，C采取 杂化，形成 结构，键角为_______。 ②一个碳平均含有 个C—C键。 1mol 金刚石含有C原子数为_____。 含有C—C键数为_____。 2NA 正四面体 sp3 109°28' 4 正四面体 2 NA ④每个碳被 个六元环共用， 每个六元环平均有 个碳原子。 ③最小的碳环由 个碳原子组成，且不在同一平面内。 6 12 点 三角形 六元环 6 6×2=12 金刚石晶体的结构特点 最小环为六元环 六元环个数 : 碳原子个数 : C−C键个数 = 2 : 1 : 2 1 2 4 3 ①一个金刚石晶胞含有 个C原子。 ②一个金刚石晶胞中C原子的配位数： 。 ③若晶胞参数 a pm， 金刚石密度为 g·cm-3 最近的两个C原子距离为 。 金刚石晶胞 4 8 体对角线的1/4 金刚石的结构 共价晶体的结构特征 2、二氧化硅 晶体硅 类似 二氧化硅的结构 以Si代替金刚石晶体中的C，得到晶体硅的晶胞，并在每个Si—Si之间插入O原子，得到二氧化硅的晶胞， 二氧化硅的结构特点 ①一个硅形成 个Si—O键，Si采取 杂化，形成 结构，键角为_______。 ②一个硅平均含有 个Si—O键。 1mol SiO2含有Si—O键数为_____。 sp3 109°28' 4 正四面体 4 4NA ④最小环为 元环（由 个Si和 个O构成） 12 6 6 ③每个Si周围结合 个O；每个O周围结合 个Si。Si : O = 。 4 2 1:2 Si O 二氧化硅的晶胞 金刚石晶胞 ①每个SiO2晶胞中含有 个Si， 个O 晶体硅晶胞 类似 没有单个SiO2分子存在 不是分子式 8 16 ②化学式：SiO2 2、二氧化硅晶体是空间立体网状结构,如图所示。下列说法正确的是(　　) A、CO2和SiO2晶体类型相同 B、SiO2中一个Si周围有4个O，CO2中一个 C周围有4个O C、晶体中Si的杂化方式为sp3，O的杂化方式为sp D、晶体中最小环上的原子数为12 D 习题 大本91页 低温石英 ①SiO2在自然界分布： 自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃，常见的是低温石英。(黄沙、石英矿脉、花岗石里的白色晶体、透明水晶)。 ②结构：顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链 石英的左、右型晶体 SiO2用途：制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片、光导纤维的原料 特点：具有手性 1、天然金刚石 2、人工合成金刚石 以CH4、H2为原料 低温低压合成金刚石 形成条件：高温高压 科学•技术•社会——金刚石 石墨为原料高压合成金刚石 晶体类型 共价晶体 分子晶体 概念 组成微粒 作用力 熔沸点 硬度 溶解性 导电性 相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构 分子间以分子间作用力结合 原子 分子 共价键 分子间作用力 很大 较小 很大 较小 不溶于任何溶剂 部分溶于水 不导电，个别为半导体 固体和熔融态都不导电，部分溶于水导电 总结 3、碳化硅和立方氮化硼的结构与金刚石类似，碳化硅硬度仅次于金刚石，立方氮化硼硬度与金刚石相当，其晶胞结构如图所示。 习题 (1) 碳化硅晶体中，硅原子杂化类型为　　　 ，每个硅原子周围与其距离最近的碳原子有　 个；设晶胞边长为 a cm，密度为 b g·cm-3， 则阿伏伽德罗常数可表示为　　　　 　。 (用含a、b的式子表示) sp3 4 (相对原子质量：Si~28 C~12 ) 大本91页 (2) 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 c cm，则立方氮化硼的密度为　　　　g·cm-3 (设NA为阿伏伽德罗常数的值)。  4 4 sp3 习题 (相对原子质量：N~14 B~11 ) $