共价晶体课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章晶体结构与性质第二节分子晶体与共价晶体

第3课时导入新课思考与交流

比较CO2和金刚石的一些物理性质和结构化学式状态(室温)熔点/℃CO2气态−78.5金刚石固态＞3500干冰晶胞金刚石晶体结构和晶胞示意图二、共价晶体1、概念：相邻原子间以共价键相结合而形成的具有空间立体网状结构的晶体。共价晶体构成微粒微粒间作用力原子共价键练、关于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二、共价晶体2、共价晶体的类别思考与交流

除了金刚石，还有哪些物质属于共价晶体呢？(1)某些单质：以碳为中心

硅(Si)、锗(Ge)、灰锡(Sn)等

硼(B)(2)某些非金属化合物：

二氧化硅(SiO2)、

金刚砂(SiC)、氮化硅(Si3N4)等(3)极少数金属氧化物，如刚玉(Al2O3)Al2O3有两种结构，其中一种结构属于共价晶体，俗称刚玉。3.物理性质①熔点很高②硬度很大③一般不导电，但晶体硅是半导体④难溶于一般溶剂二、共价晶体二、共价晶体4、共价晶体的结构——金刚石的晶体结构二、共价晶体4、共价晶体的结构——金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构(1)每个碳与相邻____个碳以______键结合，形成_________结构；键角为_______，碳原子采取了____杂化形成共价键三维骨架结构。(2)最小碳环由__个C组成且不在同一平面内，每个C被___个最小环共用，每个环平均拥有___个C，平均拥有_____个C−C键。(3)1mol金刚石中含有C−C共价键数

____mol。4共价正四面体109o28′sp36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)。结论：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率为1/12，一个六元环实际享有6×1/12═0.5个碳原子二、共价晶体4、共价晶体的结构——金刚石的晶体结构金刚石的晶体结构(1)每个碳与相邻____个碳以______键结合，形成_________结构；键角为_______，碳原子采取了____杂化。(2)最小碳环由__个C组成且不在同一平面内，每个C被___个最小环共用；每个环平均拥有_____个C，每个环平均拥有____个C−C键。(3)1mol金刚石中含有C−C共价键数

____mol。4共价正四面体109o28′sp36121/21

2

二、共价晶体金刚石晶胞俯视图2.O为原点建立空间直角坐标系，写出晶胞内部4个碳原子的原子坐标。1.每个金刚石晶胞中含有

个碳原子？8O109º28´，三维骨架键能：347.7kJ/mol（很大）键长：154pm（很短）熔点很高：大于35000C

硬度最大结构决定性质金刚石二、共价晶体晶体硅把金刚石中的碳原子换成硅原子，得到晶体硅的结构。不同的是

键长：Si-SiC-C＞金刚石模型的衍生(方石英SiO2)晶体硅的晶胞中，在Si−Si键之间插入O原子，即得到方石英的晶胞(最常见的SiO2晶胞)。二、共价晶体4、共价晶体的结构——二氧化硅的晶体结构(1)晶体中每个硅原子与____个氧原子以共价键结合，形成________结构；每个正四面体占有____个Si，___个O。故该晶体中硅、氧原子个数比为______。(2)最小环上有___个原子(__个Si和__个O)

1molSiO2晶体中含____molSi−O键4正四面体121:212664二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(­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。石英的左、右型晶体【思考与讨论】教材p82【拓展】石墨及其结构一种结晶形碳,灰黑色，成叶片状、鳞片状和致密块状。质软,具滑腻感，能导电。化学性质不活泼，耐腐蚀，在空气或氧气中强热可以燃烧生成CO2。石墨可用作润滑剂，可用于制造坩埚、电极、铅笔芯等。铅笔石墨电极石墨坩埚【拓展】石墨及其结构（混合型晶体）→石墨晶体为片层堆叠结构。【拓展】石墨及其结构→石墨是共价晶体、金属晶体和分子晶体的一种混合型晶体。③层与层间以范德华力结合力，各层可以滑动，所以石墨质软。②在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成离域π键，电子在晶格中能自由移动，所以石墨能导电。

①同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外3个碳原子相联，形成正六边形的环，伸展形成片层结构。18【思考】石墨晶体的层状结构中:(1)石墨层内C－C之间夹角为____。(2)每一个最小的碳环完全拥有碳原子数为____个。(3)1mol石墨(C)有____molC－C键。120o21.5【拓展】石墨及其结构（混合型晶体）二、共价晶体练、下列说法正确的是(

)A．1molP4含有的P−P键的个数为6NA

B．1mol

石墨中含有的C−C键的个数为2NAC．1mol

金刚石中含有的C−C键的个数为1.5NAD．1molSiO2中含Si−O键的个数为2NAA高考真题中的晶体沸点问题[2021浙江卷]已知3种共价晶体的熔点数据如下表：金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是

。金刚石碳化硅晶体硅熔点/℃＞355026001415二者均为共价晶体，金刚石的C−C键长短，键能大分子晶体和共价晶体的判断方法1、依据构成晶体的微粒和微粒间的作用力判断晶体构成粒子粒子间作用力分子晶体共价晶体分子(稀有气体为原子)原子分子间作用力共价键2、依据物理性质判断分子晶体共价晶体熔、沸点挥发性硬度低(常在几百摄氏度以下)部分有高(一般高于1000℃)无小而脆大分子晶体和共价晶体的判断方法3、依据物质的分类判断分子晶体共价晶体所有非金属氢化物部分非金属单质部分非金属氧化物几乎所有的酸绝大多数有机物B、Si、Ge、金刚石等单质SiC、SiO2、BN、

AlN、Si3N4等化合物导思1.正误判断(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体(

)(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体(

)(3)共价晶体在固态或熔化时均不导电(

)(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时不与其他物质反应(

)××××(5)金刚石晶体中最小碳环是六元环，且6个碳原子在同一平面内(

)(6)金刚石晶体中每个碳原子被12个碳原子环所共有，每个C—C被6个六元环共用(

)(7)1mol金刚石晶体中含有4mol碳碳键(

)(8)1mol二氧化硅晶体中含有4mol硅氧键(

)×√×√导练1.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.共价晶体具有三维骨架结构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D2.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。(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______pm。8(4)碳原子的半径为r，则a、r有什么关系？导练导练1.氮化铝属类金刚石氮化物、六方晶系，最高可稳定到2200℃，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（）A.AlN是共价晶体B.Al的配位数为4C.AlN属于离子化合物D.与每个铝原子距离相等且最近的铝原子共有12个C2.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C导练123自我测试41.下列晶体中①SiO2

②CO2

③P4

④晶体硅

⑤H2SO4

⑥P2O5

⑦SO3

⑧SiC

⑨冰醋酸

⑩金刚石，属于共价晶体的一组是（）A.①③④⑤⑥⑩ B.①④⑧⑩C.③④⑧⑨⑩ D.全部B自我测试122.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.②①③A34自我测试33.最近科学家成功研制了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的三维骨架结构。下列对该晶体的叙述错误的是（）A.该晶体是共价晶体B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2C.该晶体中碳原子数与C—O数之比为1∶2D.该晶体中最小的环由12个原子构成C412自我测试②SiCl4和SiF4：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。①SiO2和SiCl4：_____________________________________________________________________________________________________________。(4)