3.2.2共价晶体课件高二化学人教版选择性必修23

人教版（2019）化学选择性必修二第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体第2课时共价晶体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。钻石的原身——金刚石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。金刚石为何硬度很大？

共价晶体观察金刚石晶胞结构，思考下列问题。(1)一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？(2)金刚石中,每个碳原子与多少个碳原子成键？碳原子采取什么杂化方式？

正四面体在金刚石晶体中每个碳原子与4个碳原子成键碳原子采取sp3杂化（3）每个碳原子可形成

个六元环,每个C-C键可以形成

个六元环。

６12（4）12g金刚石含有_____个C原子，含有_____个C-C键NA2NA最小环为六元环一、金刚石1、金刚石的组成正四面体①在晶体中每个C原子以4个共价单键与相邻的4个C原子相结合，形成正四面体，向空间伸展形成共价键三维骨架结构。②晶体中C原子采取了sp3杂化，C-C-C夹角为109°28'。构成粒子原子粒子间的作用力共价键2、金刚石的结构109º28´，三维骨架键长：154pm（很短）高熔点（＞35000C）（破环共价键需要的能量很高）不导电延展性差

高硬度结构决定性质3、物理性质键能：347.7kJ/mol（很大）一、金刚石二、共价晶体1、定义：所有原子通过共价键相互结合形成的晶体。整块晶体是一个三维的共价键骨架结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。2、物理性质：在共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，因此需要很高的能量。③一般不导电，但晶体硅、锗是半导体。①高熔点②高硬度④难溶于一般的溶剂。⑤延展性差。

感受﹒理解用Si代替C原子形成的是什么晶体？

如果Si原子间插入O原子呢？180º109º28´SiO共价键二氧化硅晶体结构示意图1、二氧化硅的结构二氧化硅①每个Si原子都采取sp3杂化和4个O原子形成4个共价键，形成硅氧四面体。②每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状晶体。③最小的环是由6个Si原子和6个O原子组成的12元环。④1molSiO2中含4molSi—O键。石英的左、右型晶体二氧化硅

二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃，有多种结构，最常见的是低温石英(α-­SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，被用做压电材料，如制作石英手表。2、晶体SiO2的用途制造：水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、光导纤维。(1)SiO2是二氧化硅晶体的分子式吗？二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，SiO2是其化学式，表示Si与O的最简个数比为1：2，不是分子式。(2)“具有共价键的晶体一定是共价晶体”这种说法对吗？为什么？

不对。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共价键，而它们都是分子晶体。所有原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是共价晶体。思考与讨论感受﹒理解用Si代替部分C原子形成的是什么晶体？

碳化硅又称金钢砂或耐火砂，英文名SiliconCarbide，化学式SiC。纯碳化硅是无色透明的晶体。3、常见的典型共价晶体(3)碳化硅(SiC)(1)碳、硅原子都采取sp3杂化,C—Si键角为109°28′。CSi109º28′(2)每个硅(碳)原子与周围紧邻的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个原子组成且不在同一平面内,其中包括3个C原子和3个Si原子。(4)每个SiC晶胞中含有4个C原子和4个Si原子。典型共价晶体类型物质种类实例某些非金属单质某些非金属化合物某些氧化物晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等二氧化硅(SiO2)、刚玉(ɑ-Al2O3)等共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0某些共价晶体的熔点和硬度观察比较下表中共价晶体熔点和硬度数据，它们有什么特点？熔点很高；硬度很大为什么共价晶体熔点很高？熔化破坏共价键，需要很高的能量。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。共价晶体的物理性质①熔点很高；②硬度很大；③一般不导电(晶体硅半导体)；④难溶于一般溶剂(2)熔点和硬度的比较规律(1)一般规律结构相似的共价晶体,原子半径越小,键长越

,键能越

,晶体的熔点越高,硬度越大。短大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三维骨架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化状态都不导电，部分溶于水导电分子晶体与共价晶体的比较稀有气体均由原子构成，为分子晶体

分子晶体和共价晶体的判断方法方法一：根据物质类别方法二：根据晶体的物理性质◆依据晶体的熔点判断。

共价晶体的熔点高,常在1000℃以上;而分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低。◆依据物质的状态判断一般常温常压，呈气态或液态的单质与化合物，在固态时属于分子晶体◆依据晶体的硬度与机械性能判断。

共价晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。◆依据导电性判断。

分子晶体为非导体,但部分溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、锗是半导体。方法三：依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断。

构成共价晶体的微粒是原子,微粒间的作用力是共价键;构成分子晶体的微粒是分子或原子(稀有气体),微粒间的作用力是分子间作用力。(5)常见共价晶体及物质类别③极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)，七氧化二锰(Mn2O7)、三氧化二铬(Cr2O3)等。①某些单质：以碳为中心，同主族向下：硅（Si）锗（Ge）和灰锡（Sn）金刚石等；同周期向左、向右：硼（B）高聚氮Si3N4材料的导弹天线罩制品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Al2O3有两种结构，其中一种结构属于共价晶体，俗称刚玉。晶体熔、沸点和硬度的比较方法◆先判断晶体类型

对于不同类型的晶体，一般来说，共价晶体的熔、沸点、硬度都大于分子晶体◆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。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。分子晶体、共价晶体的熔、沸点比较(1)不同类型的晶体：共价晶体>分子晶体。(2)同一类型的晶体分子晶体①分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；非金属氢化物分子间含有氢键的分子晶体，熔、沸点比同族元素的氢化物反常得高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③组成和结构不相似的物质（相对分子质量接近），分子的极性越大，其熔、沸点越高。如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分异构体的支链越多，熔、沸点越低。如⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子的增加，熔、沸点升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。共价晶体①晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。②若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C<Si，则键长：C-C<C-Si<Si-Si，故键能：C-C<C-Si<Si-Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。1.有下列几种晶体:A.水晶;B.冰醋酸;C.白磷;D.金刚石;E.晶体氩;F.干冰。(1)属于分子晶体的是

,直接由原子构成的分子晶体是

。

(2)属于共价晶体的化合物是

。

(3)直接由原子构成的晶体是

。

(4)受热熔化时,需克服共价键的是

。

BCEFEAADEAD(1).分子晶体中一定存在共价键。(

)(2).干冰升华的过程中破坏了共价键。(

)(3).二氧化硅和干冰虽然是同一主族元素形成的氧化物,但属于不同的晶体类型。(

)(4).分子晶体的熔、沸点比较低,共价晶体的熔、沸点比较高。(

)(5).含有共价键的晶体都是共价晶体。(

)(6).SiO2是二氧化硅的分子式。(

)2、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)√

√

××××3.下列有关晶体的说法正确的是(

)A.分子晶体中均存在共价键B.共价晶体中共价键越弱,熔点越低C.晶体在受热熔化过程中一定存在化学键的断裂D.共价晶体的原子间只存在共价键,而分子晶体内只存在范德华力B4、氮化硅(Si3N4)是一种新型的耐高温耐磨材料，在工业上有广泛的应用，它属于()A.共价晶体B.分子晶体C.金属晶体D.离子晶体A5.下列关于SiO2晶体空间结构的叙述正确的是（）A.最小的环上，有3个硅原子和3个氧原子B.最小的环上，硅原子数和氧原子数之比为1∶2C.最小的环上，有6个硅原子和6个氧原子D.存在四面体结构单元，O原子处于中心，Si原子处于4个顶角C6.碳化硅(SiC)是一种晶体，具有类似于金刚石的结构，其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三种晶体：①金刚石②晶体硅③碳化硅，它们的熔点从高到低的顺序是（）A.①③② B.②③①C.③①② D.②①③A②SiCl4和SiF4：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。①SiO2和SiCl4：_____________________________________________________________________________________________________________