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

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 1 2 共价晶体的结构特点与性质 1 本节重点 本节难点 共价晶体的结构特点与性质 知识导航 干冰 熔点/℃ -56.2 (527 kPa) 沸点/℃ -78.5 二氧化硅 熔点/℃ 1723 沸点/℃ 2230 碳和硅元素同为第ⅣA族的元素，其形成的氧化物均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？ 新课导入 组成的粒子：原子 粒子间的作用力：共价键 组成的粒子：分子 粒子间的作用力：范德华力、氢键 分子 晶体 共价晶体 1.1共价晶体 1.概念： 2.构成微粒及微粒间相互作用力 相邻原子之间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”，也称原子晶体 原子 共价键 注意： ①共价晶体无分子式。化学式表示原子最简整数比。 ②共价晶体中唯一的作用力是共价键，影响物理、化学性质。 ③具有共价键的晶体一定是共价晶体吗？ 不一定 1.1共价晶体 3.常见的共价晶体： 硼 刚玉 碳化硅 ①某些单质：金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）、灰锡（Sn） 、硼（B）、高聚氮等 ②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等 ③极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)、Mn2O7、Cr2O3等 1.1共价晶体 4.物理特性 共价晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗 硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0 熔点/℃ >3500 3000 2700 1710 1410 1211 ①熔点高（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。） ②硬度很大 ③一般不导电，但晶体硅和锗是半导体 ④难溶于一般溶剂 金刚石钻石 氮化硅（Si3N4）航天耐高温材料 碳化硅（SiC） 砂轮 1.1共价晶体 金刚石是典型的共价晶体。说说它与分子晶体在结构上有何不同？ 金刚石的多面体外形 晶体结构 晶胞示意图 晶胞示意图 109°28’ 金刚石中的碳原子采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。 最小环为6元环 1.1共价晶体 以金刚石为例进行探究 探究1 一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？ 顶点 顶点：8× ＝1 8 1 面心 面心：6× ＝3 2 1 体内 体内：4 共计8个碳原子 1.1共价晶体 探究2 金刚石中，1mol碳形成的共价键数目是多少？ 每个C形成4个共价键，1 mol C 形成的共价键为2个碳原子共用，故共价键数目为2 mol。 1.1共价晶体 探究3 都是共价晶体，为什么熔点：金刚石>碳化硅>硅？ 1.1共价晶体 原子半径： C ＜ Si “C-C” 键长＜“Si-C”键长＜“Si-Si”键长 硬度、熔点：金刚石晶体＞碳化硅晶体＞晶体硅 “C-C” 键能＞“Si-C”键能＞“Si-Si”键能 【总结】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。 二氧化硅晶体——自然界含量最高的固态二元氧化物 探究1 二氧化硅晶体中硅原子的杂化方式是怎样的？ 109º28´ Si O 每个硅原子与4个氧原子形成共价键，向空间扩展，形成三维骨架结构 硅原子采取sp3杂化方式 1.1共价晶体 二氧化硅晶体——自然界含量最高的固态二元氧化物 探究2 二氧化硅晶体中硅原子与氧原子个数比是多少？ Si O 每个硅原子与4个氧原子结合；每个氧原子与2个硅原子结合 二氧化硅晶体中硅、氧原子比为1:2 1.1共价晶体 二氧化硅晶体——自然界含量最高的固态二元氧化物 探究3 1mol二氧化硅晶体中有多少硅氧键？ Si O 1mol SiO2中含4mol Si—O 最小环为12元环，由6个Si原子和6个O原子组成 60g 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 1.1共价晶体 二氧化硅晶体——低温石英 在低温石英的结构中，顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，而没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性(左、右型)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。 石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链 石英的左、右型晶体 石英手表 1.1共价晶体 二氧化硅晶体的应用 水泥 玻璃 单晶硅 硅晶片 硅太阳能电池 二氧化硅 光导纤维 1.1共价晶体 1、请同学们根据所学内容，思考并回答：怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？ 三种物质同属于共价晶体，熔点都比较高。熔点的相对高低与共价键的强弱有关，共价键越强，熔点越高。金刚石、硅和锗的结构差别在于碳、硅、锗原子半径依次递增。C-C键、Si-Si键、 Ge-Ge键的键长依次递增，键长越长，键能越小，所以熔点和硬度依次下降。 拓展延伸 2、SiO2是二氧化硅的分子式吗？ 3、“具有共价键的晶体叫做共价晶体”这种说法对吗？为什么？ 二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。 不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体；如金刚石、晶体Si、SiC、SiO2中都有共价键，它们都是共价晶体；只有相邻原子间以共价键相结合形成三维骨架结构的晶体才是共价晶体。 拓展延伸 比较物质熔沸点的方法 共价 晶体 分子 晶体 有氢键 只有 范德华力 方 法 依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断 依据性质判断 判断晶体类型 键能越大 熔点越高 氢键的数目多少 判断 键能的大小 判断分子间 的作用力 相对分子质量大小 分子极性强弱 课堂小结 1.下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是( ) ①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高 ②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高 ③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大 ④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ D 应用体验 2.下列物质的晶体直接由原子构成的一组是( ) ①CO2　②SiO2　③晶体Si　④白磷　⑤氨基乙酸　⑥固态He A.①②③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.②③⑥ D.①②⑤⑥ C 应用体验 3.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.碳原子间以共价键相结合 C.是自然界中硬度最大的物质 D.化学性质稳定，即使在高温下也不会与氧气发生反应 D 4.美国《科学》杂志曾报道：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.该共价晶体易气化，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 应用体验 5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是( ) A.28 g晶体硅中含有Si—Si的个数为2NA B.124 g白磷(P4)晶体中含有P—P的个数为4NA C.12 g金刚石中含有C—C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) A 应用体验 6.T-碳的结构是将立方金刚石中的每个碳原子用一个由4个碳原子组成的正四面体结构单元取代，形成碳的一种新型三维立体晶体结构，如图所示(图中的 表示碳形成的正四面体结构 )。已知T-碳晶胞参数为a pm，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) A.每个T-碳晶胞中含32个碳原子 B.T-碳中C—C的最小夹角约为109°28′ C.T-碳属于共价晶体 B 应用体验 $