共价晶体+高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章

晶体结构与性质第二节

分子晶体与共价晶体

课时2共价晶体课堂导入课堂导入碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的氧化物外形来看均为晶体，但两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？干冰熔点：-56.2℃沸点：-78.5℃二氧化硅熔点：1723℃沸点：2230℃分子晶体分子间作用力熔沸点低课堂学习既然干冰属于分子晶体，分子间作用力较化学键来说较弱，导致干冰的熔沸点低，那二氧化硅的熔沸点如此之高，是否能够说明二氧化硅并不属于分子晶体，其结构又是怎样的呢？共价晶体的概念及性质共价晶体：晶体中相邻原子间都以共价键结合，整个晶体是一个共价键三维骨架结构，叫作共价晶体，也称原子晶体。共价晶体构成微粒原子微粒间作用力共价键物理性质熔沸点高课堂学习共价晶体的概念及性质硼刚玉碳化硅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)、七氧化二锰(Mn2O7)、三氧化二铬(Cr2O3)等课堂学习观察表格中的数据，除了共价晶体熔沸点很高之外，你还能得到哪些信息或者规律？共价晶体的概念及性质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/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0(1)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沸点，同时硬度很大。(2)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。课堂学习共价晶体的概念及性质晶体的类型分子晶体共价晶体概念以分子间作用力结合相邻原子间以共价键结合组成的粒子分子原子作用力分子间作用力共价键熔点较低较高硬度小大根据所学的相关知识，补充下面的表格，思考如何比较晶体之间的熔沸点大小？晶体的类型分子晶体共价晶体概念组成的粒子作用力熔点硬度课堂学习共价晶体的概念及性质晶体熔、沸点和硬度的比较方法先判断晶体类型

主要依据是构成晶体的微粒及其微粒间的作用力，对于不同类型的晶体，一般来说，共价晶体的熔、沸点、硬度高于分子晶体。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。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？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。课堂巩固正误判断1.由原子构成的晶体一定是共价晶体。4.同族元素形成的单质和氧化物晶体类型不一定相同。2.只含有共价键的晶体一定是共价晶体。3.共价晶体的键能很大，常温下不与其他物质反应。×××√(1)在金刚石晶体中，每个碳原子以四个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合，C－C－C夹角为109°28′，即金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构。(2)晶体中最小的碳环由6个碳原子组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在同一平面。(3)每个C形成4个C－C，每个C-C占有2个C，即C原子与C-C数目之比为1：2。(4)每个C原子被12个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为0.5个。课堂学习根据右图中金刚石的结构，你有什么发现？常见共价晶体的结构注意：每个碳原子连接4个碳碳键，形成一个碳碳键需要2个碳原子，每个碳原子分摊的数目为0.5mol，1molC形成的共价键为2个碳原子共用，故共价键数目为2mol。课堂学习根据下图中金刚石的结构，应当如何选取其晶胞？你能计算出一个金刚石晶胞中有多少碳原子吗？在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心，以及晶胞的内部存在4个，故该晶胞中实际含有的碳原子数为8。常见共价晶体的结构课堂学习你能根据金刚石的晶体结构推测硅单质的晶体结构吗，通过硅单质的晶体结构又是否能推测出二氧化硅的晶体结构？常见共价晶体的结构①在SiO2晶体中，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；②每个硅原子都采取sp3杂化，每个氧原子都采取sp3杂化；③硅原子个数与Si－O共价键个数之是1：4；④最小环为12元环。每硅原子可形成12个12元环。通过右图中二氧化硅的晶体结构，你有什么发现？注意：每个硅原子连接4个氧原子，形成4个Si－O，因此1mol中含有Si－O的数目为4mol。课堂学习根据下图中二氧化硅的晶胞，思考其与金刚石晶胞之间的异同，计算每个晶胞中含有氧原子和硅原子的数目，并解释硅氧原子个数比与其化学式之间的关系。常见共价晶体的结构二氧化硅晶胞相当于将金刚石晶胞中碳的位置替换为硅，且在每一个Si－Si键之间填充了一个氧原子。二氧化硅晶胞中硅的个数仍为8，氧原子全部处于晶胞内部，因此个数为16，数量比与化学式中原子个数比一致。课堂学习常见共价晶体的结构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(α­SiO2)。低温石英的结构中由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(左型与右型)，被广泛应用在压电材料，如制作石英手表。课堂学习常见共价晶体的结构制作水泥制作玻璃光导纤维单晶硅电池板作芯片二氧化硅具有许多重要的用途，例如制造水泥、玻璃、人造红宝石，还是生产单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。课堂学习常见共价晶体的结构课堂导入最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是