第3章 第2节 第2课时 共价晶体（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修2教师用书（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）
第2课时 共价晶体
［核心素养发展目标］ 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对共价晶体物理性质的影响。
1.概念
相邻原子间以共价键结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。
2.构成微粒及微粒间作用
3.常见共价晶体及物质类别
物质类别 | 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）等 |
某些氧化物 | 二氧化硅（SiO2）等 |
4.常见共价晶体的结构
（1）金刚石晶体的结构分析
晶体结构 | 晶胞 |
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① 碳原子采取sp3杂化，键角为109°28'； ②每个碳原子与周围紧邻的4个碳原子以共价键结合成正四面体结构，向空间伸展形成空间立体网状结构； ③最小碳环由6个碳原子组成，每个碳原子被12个六元环共用 | 晶胞的每个顶点和面心均有1个C原子，晶胞内部有4个C原子，内部的C在晶胞的体对角线长的 |
（2）二氧化硅晶体的结构分析
晶体结构 | 晶胞 |
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①Si原子采取sp3杂化，正四面体内O—Si—O键角为109°28'； ②每个Si原子与4个O原子形成4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，同时每个O原子被2个硅氧正四面体共用，晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2； ③最小环上有12个原子，包括6个O原子和6个Si原子； ④1 mol SiO2晶体中含Si—O键数目为4NA | SiO2晶胞中有8个Si原子位于立方晶胞的顶点，有6个Si原子位于立方晶胞的面心，还有4个Si原子与16个O原子在晶胞内构成4个硅氧四面体。每个SiO2晶胞中含有8个Si原子和16个O原子 |
5.共价晶体的物理性质
下表是三种结构相似的共价晶体的键能、熔点和硬度：
晶体 | 键能/（kJ·mol-1） | 熔点/℃ | 硬度 |
金刚石 | （C—C）347 | 大于3 500 | 10 |
碳化硅 | （C—Si）301 | 2 830 | 9 |
晶体硅 | （Si—Si）226 | 1 412 | 7 |
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思考下列问题：
（1）共价晶体的熔点和硬度有较大差异，其原因是什么？
答案 共价晶体中各原子以共价键结合，原子半径越小，键能越大，晶体的稳定性越强，晶体的熔点就越高，硬度也越大。
（2）根据上表，可归纳共价晶体的特点：熔点 ，硬度 。另外，共价晶体一般不导电（晶体硅是半导体），不溶于一般溶剂。
答案 高 大
1.正误判断
（1）含有共价键的晶体不一定是共价晶体 （ ）
（2）二氧化硅晶体的化学式为SiO2，也可以表示其分子式 （ ）
（3）硬度很大、熔点很高的晶体可能是共价晶体 （ ）
（4）共价晶体都不导电 （ ）
（5）1 mol金刚石晶体中含有4 mol C—C键 （ ）
答案 （1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）×
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 （ ）
A.28 g晶体硅中含有Si—Si键的个数为2NA
B.124 g白磷（P4）晶体中含有P—P键的个数为4NA
C.12 g金刚石中含有C—C键的个数为4NA
D.SiO2晶体中1 mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键（Si—O键）
答案 A
解析 晶体硅中每个硅原子与周围4个原子形成4个共价键，1个硅原子分得的共价键数为4×
=2，A正确；白磷为正四面体结构，每个P4分子中含有6个P—P键，B错误；SiO2晶体中每个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O键，D错误。
3.氮化铝属于类金刚石氮化物、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 （ ）
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