3.2.2共价晶体课件20242025年高二上学期人教版化学选择性必修2

第二节

分子晶体与共价晶体第三章晶体结构与性质人教版选择性必修2第2课时共价晶体

熔点/oC状态（室温）CO2-56.2气态SiO21723固态干冰SiO2碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2熔沸点为什么差距那么大？问题情景1、知道共价晶体的结构特点，认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构，能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。2、能结合具体实例，说出共价晶体的粒子间相互作用与其性质（熔点、硬度等）的关系。【学习目标】共价晶体的结构特点与性质之间的关系【重点难点】相邻原子以共价键相结合形成三维骨架结构的晶体叫共价晶体。共价晶体构成粒子原子粒子间的作用力共价键一、共价晶体1、概念2、构成粒子及作用力金刚石晶体结构模型注意：（1）不存在单个分子，无分子式。化学式表示原子最简整数比。

（2）气化或熔化时破坏的作用力：共价键

思考1：具有共价键的晶体叫做共价晶体，这种说法对吗？不对，大部分分子晶体中也含有共价键，如：干冰，冰思考2：只由原子形成的晶体一定是共价晶体吗？不一定。如稀有气体均由原子构成，为分子晶体下列有关共价晶体的叙述错误的是(

)A、共价晶体中，只存在共价键

B、共价晶体具有空间网状结构C、共价晶体中不存在独立的分子

D、共价晶体熔化时不破坏共价键D【课堂练习1】

①某些单质：以碳为中心，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)Si3N4晶体结构Si3N4材料的导弹天线罩制品3、类别

晶体键长/pm键能/(kJ·mol－1)熔点/℃硬度金刚石154348>350010碳化5晶体硅23422614106.5金刚石、碳化硅、晶体硅均具有相似的结构，下表列出了它们的键长、键能、熔点和硬度的数据。思考：共价晶体的熔点和硬度等物理性质与共价晶体中共价键的键长、键能之间存在什么关系？结构相似的共价晶体，其原子间形成共价键的键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高，硬度就越大。（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，但晶体硅是半导体（4）难溶于一般溶剂4、物理性质金刚石钻石碳化硅（SiC）砂轮氮化硅（Si3N4）航天耐高温材料归纳总结1晶体熔、沸点和硬度的比较方法——依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断判断晶体的类型共价晶体分子晶体＞判断键能的大小原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高判断分子间作用力的大小有氢键只有范德华力＞相对分子质量越大，熔点越高；分子极性氢键越多，熔点越高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，部分溶于水导电归纳总结2【课堂练习2】有下列物质：①水晶②冰醋酸③氧化钙④白磷⑤晶体氩⑥氢氧化钠⑦铝⑧金刚石⑨过氧化钠⑩碳化硅⑪干冰⑫过氧化氢，根据要求填空（填序号）。（1）属于共价晶体的是

。（2）不存在共价键的分子晶体是

。（3）由极性分子构成的晶体是

，属于分子晶体的单质是

。（4）在一定条件下，能导电且不发生化学变化的是

，受热熔化需克服共价键的是

。①⑧⑩⑤②⑫④⑤⑦①⑧⑩金刚石中，每个碳原子与多少个碳原子成键？1molC形成的共价键数目是多少？碳原子采取什么杂化方式？金刚石中，最小的碳环由几个碳原子组成？它们是否都能在一个平面上？

已知每个碳被12个六元环共用，那么一个碳环占有几个碳原子？一个金刚石晶胞中，有几个碳原子？①在晶体中每个碳原子以

个共价单键与

相邻的

个碳原子相结合，成为正四面体，C-C-C夹角为

，碳原子采取

杂化。

正四面体最小环为六元环②晶体中最小的碳环有

个碳原子，且不在同一平面，最多

个碳原子在同一平面。四4109°28'sp36412（1）金刚石③每个C形成4个C—C，每个C—C占有

个C，即C原子与C—C数目之比为

。1molC原子中含

molC-C共价键。25、典型的共价晶体的结构分析④每个碳原子被

个六元环共用，1个碳环占有的碳原子为

个。

21：20.5拓展：金刚石晶胞中的均摊问题

金刚石结构中最小的环状结构为六元环，以标记为O的碳原子为着眼点，通过该碳原子的bOc“V形”可以形成两个六元环；而通过O碳原子的“V形”共有6个(aOb、aOc、aOd、bOd、cOd)。金刚石中六元环结构与碳原子数目比为2:1因此通过O碳原子的六元环共6×2=12个，(即:一个O碳原子为12个六元环共用)一个六元环对环上任意一个碳原子的占有为1/12，一个六元环实际享有6×1/12═0.5个碳原子以标记为aO的C－C为着眼点，通过该C－C的“V形”共有3个(aOb、aOc、aOd)。因此通过aOC－C键的六元环共3×2=6个，(即:一根aOC－C键为6个六元环共用)一个六元环对环上任意一根C－C键的占有为1/6，一个六元环实际享有6×1/6═1根C－C键金刚石中六元环结构与C－C键数目比为1:1金刚石晶胞中：六元环结构:碳原子数目:C－C键数目=

2:1:2109º28´，三维骨架键能：347.7kJ/mol（很大）键长：154pm（很短）熔点很高：大于35000C

硬度最大：摩氏10度结构决定性质金刚石的性质已知：空间利用率=原子体积晶胞体积×100%（5）金刚石晶胞的空间利用率=？【课堂练习3】

金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。(1)一个金刚石晶胞中含有____个碳原子。(2)已知晶胞参数为apm，则金刚石的密度为______

_

g·cm－3。8(4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为____pm。拓展：金刚石模型的演变——等电子体原理(1)与碳同族单质(如Si、Ge)都具有与金刚石相似的结构；(2)第ⅣA族相邻元素间也可形成相似结构的晶体(如SiC)(3)与第ⅣA族同周期的元素间根据等电子体原理，如BN、GaAs等也可形成与金刚石结构相似的晶体。金刚石晶体硅SiCGaAs

石英的左、右型晶体①在SiO2晶体中，每个Si原子采取sp3杂化与4个氧原子结合，形成4个共价键；每个氧原子与2个硅原子结合；SiO2晶体中Si原子与O原子个数比为1∶2，无单个的SiO2分子存在。②在SiO2晶体中，最小环为12元环，由6个Si原子和6个O原子构成。

二氧化硅晶体结构模型（2）二氧化硅③每个十二元环中平均含有硅原子

每个十二元环中平均含有Si-O键

④1molSiO2中含有NA个Si原子，

含有2NA个O原子，

含有4NA个Si-O键。Si原子个数与Si-O共价键个数之比是

1：4

；O原子个数与Si-O共价键个数之比是1：2

。二氧化硅的用途制造水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料。光导纤维单晶硅制片硅太阳能电池单晶硅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)。二氧化硅的存在【课堂练习4】最近科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中，不正确的是（）A、该晶体中C、O原子个数比为1∶2B、该晶体中O—C—O的键角为180°C、该晶体的熔、沸点高，硬度大

D、该晶体中C、O原子最外层都满足