共價晶體課件【高效備課精研+知識精講提升】 下學(xué)期高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)分子晶體與共價晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二課時共價晶體1．能結(jié)合金剛石和晶體硅的晶體結(jié)構(gòu)描述晶體中微粒排列的周期性規(guī)律。2．借助金剛石和晶體硅等的模型認識晶體的結(jié)構(gòu)特點，并能說明晶體中的微粒及微粒間的相互作用。學(xué)習(xí)目標新課導(dǎo)入物質(zhì)熔點/℃沸點/℃CO2-56.2（在527kPa下測得）-78.5SiO217232230干冰SiO2CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過比較試判斷：SiO2是分子晶體嗎？為什么熔點SiO2遠高于CO2？

1．概念相鄰原子間以

相結(jié)合形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。整塊晶體是一個三維的共價鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個的小分子，是一個“巨分子”。知識梳理一、共價晶體的概念與性質(zhì)共價鍵1．概念相鄰原子間以

相結(jié)合形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體。知識梳理一、共價晶體的概念與性質(zhì)2．構(gòu)成微粒及作用力共價鍵氣化或熔化時破壞的作用力為共價鍵3.共價晶體的物理性質(zhì)①熔點很高共價晶體中，原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化就要克服共價鍵，需要很高的能量。結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。②硬度很大③一般不導(dǎo)電，但晶體硅是半導(dǎo)體④難溶于一般溶劑4．常見共價晶體及物質(zhì)類別(1)某些單質(zhì)：如

、

、鍺(Ge)、硼(B)和灰錫(Sn)等。(2)某些非金屬化合物：如

、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等。(3)極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(α--Al2O3)等。碳化硅(SiC)金剛石硅(Si)單晶硅金剛石SiO21．不同類型晶體熔、沸點的高低比較不同類型的晶體，熔、沸點的高低順序為共價晶體＞分子晶體，原因是共價晶體的熔、沸點與共價鍵的大小有關(guān)，而分子晶體的熔、沸點與分子間的作用力有關(guān)。2．共價晶體熔、沸點的高低比較(1)共價晶體的熔、沸點高低取決于共價鍵的鍵能。一般來說，鍵長越短、鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點越高。(2)若未告知鍵長和鍵能的數(shù)據(jù)時，可以通過比較原子半徑的大小來確定共價鍵的強弱。如比較金剛石(C—C)、晶體硅(Si—Si)、碳化硅(Si—C)，其中原子半徑：Si＞C，則熔點：金剛石＞碳化硅＞晶體硅。歸納總結(jié)(1)共價晶體中不存在單個的分子，因此共價晶體的化學(xué)式不表示其實際組成，只表示其組成的原子個數(shù)比。(2)共價晶體熔化時破壞的作用力是共價鍵。(3)共價晶體中只有共價鍵，但含有共價鍵的晶體不一定是共價晶體，如I2、S8等分子晶體中也含有共價鍵。(4)由原子構(gòu)成的晶體不一定是共價晶體，如由稀有氣體構(gòu)成的晶體屬于分子晶體，共價晶體中不存在范德華力。1．下列關(guān)于金剛石的說法中，錯誤的是(

)A．晶體中不存在獨立的分子B．碳原子間以共價鍵相結(jié)合C．是天然存在的硬度最大的物質(zhì)D．化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下也不與氧氣發(fā)生反應(yīng)【解析】金剛石是碳原子間以共價鍵結(jié)合形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共價晶體，不存在單個的分子。在天然存在的物質(zhì)中，金剛石的硬度最大。在高溫下金剛石可以與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳。鞏固練習(xí)D2．下列晶體屬于共價晶體的是(

)A．晶體碘 B．晶體硅C．干冰

D．冰B分子晶體分子晶體分子晶體共價晶體共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃＞350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①構(gòu)成共價晶體的原子種類越多，晶體的熔點越高②構(gòu)成共價晶體的原子間的共價鍵的鍵能越大，晶體的熔點越高③構(gòu)成共價晶體的原子半徑越大，晶體的硬度越大④構(gòu)成共價晶體的原子半徑越小，晶體的硬度越大A．①②

B．③④

C．①③

D．②④3．下表是某些共價晶體的熔點和硬度，分析表中的數(shù)據(jù)，判斷下列敘述正確的是(

)D歸納總結(jié)二、認識典型的共價晶體的晶胞結(jié)構(gòu)金剛石SiO2金剛石SiO2(1)每個碳與相鄰4個碳以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)鍵角均約為109°28′(3)最小碳環(huán)由6個C組成且六個碳原子不在同一平面內(nèi)(4)每個C參與4個C—C的形成，每個C—C被2個碳原子共用，故C原子數(shù)與C—C個數(shù)之比為1∶2(1)每個Si與4個O以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)(2)每個正四面體占有1個Si，4個“O”，n(Si)∶n(O)＝1∶2(3)最小環(huán)上有12個原子，即6個O，6個Si(4)1molSiO2中含有4molSi—O109o28′金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖金剛石的晶體結(jié)構(gòu)示意圖共價鍵

每個結(jié)構(gòu)單元中，每個C原子和

個C原子形成正四面體形結(jié)構(gòu)，最小的環(huán)是

元環(huán)。

每個晶胞中，平均含有

個C原子，與每個C距離最近且相等的C原子是

個。沒有單個分子存在。4864

在SiO2晶體中，每個Si原子和

個O原子形成

個共價鍵即每個Si原子周圍結(jié)合

個O原子；同時，每個O原子和

個Si原子相結(jié)合。

在SiO2晶體中，最小的環(huán)是

元環(huán)。

單個的SiO2分子存在。444212沒有二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖在金剛石晶體中碳原子采取何種雜化軌道成鍵？從結(jié)構(gòu)上解釋金剛石熔點高、硬度大的原因。鍵長短、鍵能大，形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。sp3雜化

(3)SiO2晶體的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于將金剛石中的C原子全都換為Si原子，同時在每兩個Si原子中心連線的中間添加一個O原子，在晶體中只存在Si—O，不存在Si—Si和O—O。(4)金剛石、晶體硅、碳化硅、二氧化硅等共價晶體中的成鍵數(shù)目：①金剛石(或晶體硅)中，1molC(或Si)形成2molC—C(或Si—Si)；②碳化硅晶體中，1mol碳或1mol硅均形成4molC—Si；③SiO2晶體中，1molSiO2晶體中有4molSi—O。1.金剛石晶體金剛石晶體中，每個碳原子均以4個

對稱地與相鄰的

個碳原子相結(jié)合，形成C—C—C夾角為

的

體結(jié)構(gòu)(即金剛石中的碳采取

雜化軌道形成共價鍵)，整塊金剛石晶體就是以共價鍵相連的三維骨架結(jié)構(gòu)。其中最小的環(huán)是

元環(huán)。二.常見共價晶體結(jié)構(gòu)分析共價單鍵4109°28′正四面sp3六2.二氧化硅晶體(1)二氧化硅晶體中，每個硅原子均以4個_______對稱地與相鄰的

個氧原子相結(jié)合，每個氧原子與

個硅原子相結(jié)合，向空間擴展，形成三維骨架結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)上有

個硅原子和

個氧原子，硅、氧原子個數(shù)比為

。共價鍵42(2)低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的

形成螺旋上升的長鏈，而沒有封閉的

。這一結(jié)構(gòu)決定了它具有

。661∶2硅氧四面體環(huán)狀結(jié)構(gòu)手性2.如圖為干冰的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(1)通過觀察分析，有____種取向不同的CO2分子。將CO2分子視作質(zhì)點，設(shè)晶胞邊長為apm，則緊鄰的兩個CO2分子的距離為______pm。(2)其密度ρ為___________________(1pm＝10－10cm)。41.金剛石晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，回答下列問題。(1)一個金剛石晶胞中含有_____個碳原子。8(2)已知晶胞參數(shù)為apm，則金剛石的密度為______________g·cm－3。(3)晶體中兩個最近的碳原子之間的距離為______pm。1．金剛石具有硬度大、熔點高等特點，大量用于制造鉆頭、金屬切割刀具等。其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列判斷正確的是(

)A．金剛石中C—C的鍵角均為109°28′，所以金剛石和CH4的晶體類型相同B．金剛石的熔點高與C—C的鍵能無關(guān)C．金剛石中碳原子個數(shù)與C—C鍵數(shù)之比為1∶2D．金剛石的熔點高，所以在打孔過程中不需要進行澆水冷卻鞏固練習(xí)C金剛石的熔點高，但在打孔過程中會產(chǎn)生很高的溫度，如不澆水冷卻鉆頭，會導(dǎo)致鉆頭熔化2．下列有關(guān)共價晶體的敘述不正確的是(

)A．金剛石和二氧化硅晶體的基本結(jié)構(gòu)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)B．含1molC的金剛石中C—C的數(shù)目是2NA，1molSiO2晶體中Si—O的數(shù)目也是2NAC．干冰在熔化時，晶體中的共價鍵不會斷裂D．SiO2晶體是共價晶體，所以晶體中不存在分子，SiO2不是它的分子式B(1)一看構(gòu)成微?；蜃饔昧︻愋途w的構(gòu)成微粒和微粒間作用力列表如下：晶體類型分子晶體共價晶體構(gòu)成微粒分子原子微粒間作用力分子間作用力共價鍵歸納總結(jié)“三看法”判斷共價晶體和分子晶體(2)二看物質(zhì)類別①單質(zhì)類大多數(shù)非金屬單質(zhì)(金剛石、石墨、晶體硅、晶體硼、灰錫等除外)屬于分子晶體。②化合物類共價化合物絕大多數(shù)為分子晶體，但SiO2、SiC、Si3N4、BN、AlN等為共價晶體。晶體類型分子晶體共價晶體熔、沸點較低高硬度較小大導(dǎo)電性固態(tài)不導(dǎo)電，某些溶于水后能導(dǎo)電一般不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體(3)三看物理性質(zhì)晶體的物理性質(zhì)對比如下：例1.有下列幾種晶體:A.水晶；B.冰醋酸；C.白磷；D.金剛石；E.晶體氬；F.干冰。(1)屬于分子晶體的是

,直接由原子構(gòu)成的分子晶體是

。

(2)屬于共價晶體的化合物是

。

(3)直接由原子構(gòu)成的晶體是

。

(4)受熱熔化時,需克服共價鍵的是

。

BCEFEAADEAD1．下列物質(zhì)中，屬于共價晶體的化合物是(

)A．無色水晶

B．晶體硅C．金剛石

D．干冰舉一反三A單質(zhì)單質(zhì)分子晶體2．下列各組晶體物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同的是(

)①SiO2和SO3

②晶體硼和HCl

③CO2和SO2

④晶體硅和金剛石⑤晶體氖和晶體氮⑥硫黃和碘A．①②③

B．④⑤⑥C．③④⑥

D．①③⑤【解析】屬于分子晶體的有SO3、HCl、CO2、SO2、晶體氖、晶體氮、硫黃和碘。屬于共價晶體的有SiO2、晶體硼、晶體硅和金剛石。但晶體氖是由稀有氣體分子組成的，稀有氣體為單原子分子，分子間不存在化學(xué)鍵。C3．回答下列問題：(1)氮化碳和氮化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，是新型的非金屬高溫陶瓷材料，它們的硬度大、熔點高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。氮化硅的硬度________(填“大于”或“小于”)氮化碳的硬度，原因是______________________________________________________________________________。(2)第ⅢA、ⅤA族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的新型半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與單晶硅相似。①在GaN晶體中，每個Ga原子與____個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為____________，GaN屬于________晶體。②三種新型半導(dǎo)體材料的熔點由高到低的順序為________________________。碳均為共價晶體，氮化硅中N—Si的鍵長比氮化碳中C—N的鍵長長，鍵能小小于4正四面體共價GaN＞GaP＞GaAs氮化硅和氮化【解析】(1)氮化硅和氮化碳均為共價晶體。氮化硅中N—Si的鍵長比氮化碳中C—N的鍵長長，鍵能小，所以氮化硅硬度比氮化碳小。(2)①GaN與單晶硅結(jié)構(gòu)相似，所以每個Ga原子與4個N原子形成共價鍵，每個N原子與4個Ga原子形成共價鍵。與同一個Ga原子相連的N原子構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，GaN與晶體硅都是共價晶體。②原子半徑越小，共價鍵越強，晶體的熔點越高。1．下列各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型相同、晶體類型也相同的是(

)A．SO2和SiO2

B．CO2和H2OC．BN和HCl

D．CCl4和KCl【解析】A中SO2和SiO2的化學(xué)鍵都是極性共價鍵，但晶體類型不同，SO2晶體屬于分子晶體，SiO2晶體屬于共價晶體；B中CO2和H2O的化學(xué)鍵都是極性共價鍵，且晶體都屬于分子晶體；C中BN和HCl的化學(xué)鍵都為極性共價鍵，但晶體類型不同，BN晶體屬于共價晶體，HCl晶體屬于分子晶體；D中CCl4的化學(xué)鍵為極性共價鍵，KCl的化學(xué)鍵為離子鍵，CCl4晶體屬于分子晶體，KCl晶體不屬于分子晶體。當(dāng)堂檢測B2．根據(jù)下表中給出的有關(guān)數(shù)據(jù)，判斷下列說法錯誤的是(

)

AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點/℃190－682573＞35001410沸點/℃18057282351002628A．SiCl4是分子晶體B．晶體硼是共價晶體C．AlCl3是分子晶體，加熱能升華D．金剛石中的C—C比晶體硅中的Si—Si弱D【解析】SiCl4、AlCl3的熔、沸點較低，都是分子晶體，AlCl3的沸點低于其熔點，故AlCl3加熱能升華，A、C項正確；晶體硼的熔、沸點較高，是共價晶體，B項正確；C的原子半徑比Si的原子半徑小，金剛石中的C—C的鍵長比晶體硅中的Si—Si的鍵長短，金剛石中的C—C的鍵能比晶體硅中的Si—Si的鍵能大，故金剛石中的C—C比晶體硅中的Si—Si強，D項錯誤。3．下列晶體性質(zhì)的比較中，正確的是(

)A．熔點：單質(zhì)硫>磷>晶體硅B．沸點：H2O>NH3＞HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點：SiI4>SiBr4>SiCl4【解析】硫與磷是分子晶體，晶體硅是共價晶體，其中晶體硅的熔點遠高于硫與磷的熔點，A項錯誤；氟化氫、冰、氨都是分子晶體，三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，水在常溫下是液體，氟化氫、氨常溫下是氣體，則水的沸點最高，氨的最低，B項錯誤；二氧化硅是共價晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項錯誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存