3.2.2共價(jià)晶體課件高二化學(xué)人教版選擇性必修23

人教版（2019）化學(xué)選擇性必修二第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第2課時(shí)共價(jià)晶體1.能辨識(shí)常見的共價(jià)晶體,并能從微觀角度分析共價(jià)晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用對(duì)共價(jià)晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用共價(jià)晶體的通性推斷常見的共價(jià)晶體,并能利用均攤法對(duì)晶胞進(jìn)行分析。鉆石的原身——金剛石天然的金剛石經(jīng)常呈現(xiàn)規(guī)則多面體的外形，這是金剛石微觀原子有序排列的宏觀表現(xiàn)。金剛石為何硬度很大？

共價(jià)晶體觀察金剛石晶胞結(jié)構(gòu)，思考下列問題。(1)一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？(2)金剛石中,每個(gè)碳原子與多少個(gè)碳原子成鍵？碳原子采取什么雜化方式？

正四面體在金剛石晶體中每個(gè)碳原子與4個(gè)碳原子成鍵碳原子采取sp3雜化（3）每個(gè)碳原子可形成

個(gè)六元環(huán),每個(gè)C-C鍵可以形成

個(gè)六元環(huán)。

６12（4）12g金剛石含有_____個(gè)C原子，含有_____個(gè)C-C鍵NA2NA最小環(huán)為六元環(huán)一、金剛石1、金剛石的組成正四面體①在晶體中每個(gè)C原子以4個(gè)共價(jià)單鍵與相鄰的4個(gè)C原子相結(jié)合，形成正四面體，向空間伸展形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。②晶體中C原子采取了sp3雜化，C-C-C夾角為109°28'。構(gòu)成粒子原子粒子間的作用力共價(jià)鍵2、金剛石的結(jié)構(gòu)109o28′，三維骨架鍵長(zhǎng)：154pm（很短）高熔點(diǎn)（＞35000C）（破環(huán)共價(jià)鍵需要的能量很高）不導(dǎo)電延展性差

高硬度結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)3、物理性質(zhì)鍵能：347.7kJ/mol（很大）一、金剛石二、共價(jià)晶體1、定義：所有原子通過共價(jià)鍵相互結(jié)合形成的晶體。整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵骨架結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)的小分子，是一個(gè)“巨分子”。2、物理性質(zhì)：在共價(jià)晶體中，原子間以較強(qiáng)的共價(jià)鍵相結(jié)合，要使物質(zhì)熔化就要克服共價(jià)鍵，因此需要很高的能量。③一般不導(dǎo)電，但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。①高熔點(diǎn)②高硬度④難溶于一般的溶劑。⑤延展性差。

感受﹒理解用Si代替C原子形成的是什么晶體？

如果Si原子間插入O原子呢？180o109o28′SiO共價(jià)鍵二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖1、二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅①每個(gè)Si原子都采取sp3雜化和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，形成硅氧四面體。②每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，每個(gè)O原子跟2個(gè)Si原子相結(jié)合。實(shí)際上，SiO2晶體是由Si原子和O原子按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀晶體。③最小的環(huán)是由6個(gè)Si原子和6個(gè)O原子組成的12元環(huán)。④1molSiO2中含4molSi—O鍵。石英的左、右型晶體二氧化硅

二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，熔點(diǎn)1713℃，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α--SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性，被用做壓電材料，如制作石英手表。2、晶體SiO2的用途制造：水泥、玻璃、人造寶石、單晶硅、硅光電池、芯片、光導(dǎo)纖維。(1)SiO2是二氧化硅晶體的分子式嗎？二氧化硅為共價(jià)晶體，晶體中不存在單個(gè)分子，SiO2是其化學(xué)式，表示Si與O的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比為1：2，不是分子式。(2)“具有共價(jià)鍵的晶體一定是共價(jià)晶體”這種說法對(duì)嗎？為什么？

不對(duì)。如HCl、H2O、CO2、CH3CH2OH分子中都有共價(jià)鍵，而它們都是分子晶體。所有原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體才是共價(jià)晶體。思考與討論感受﹒理解用Si代替部分C原子形成的是什么晶體？

碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂，英文名SiliconCarbide，化學(xué)式SiC。純碳化硅是無色透明的晶體。3、常見的典型共價(jià)晶體(3)碳化硅(SiC)(1)碳、硅原子都采取sp3雜化,C—Si鍵角為109°28′。CSi109o28′(2)每個(gè)硅(碳)原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳(硅)原子以共價(jià)鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu),向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)最小環(huán)由6個(gè)原子組成且不在同一平面內(nèi),其中包括3個(gè)C原子和3個(gè)Si原子。(4)每個(gè)SiC晶胞中含有4個(gè)C原子和4個(gè)Si原子。典型共價(jià)晶體類型物質(zhì)種類實(shí)例某些非金屬單質(zhì)某些非金屬化合物某些氧化物晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等二氧化硅(SiO2)、剛玉(ɑ-Al2O3)等共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度觀察比較下表中共價(jià)晶體熔點(diǎn)和硬度數(shù)據(jù)，它們有什么特點(diǎn)？熔點(diǎn)很高；硬度很大為什么共價(jià)晶體熔點(diǎn)很高？熔化破壞共價(jià)鍵，需要很高的能量。結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。共價(jià)晶體的物理性質(zhì)①熔點(diǎn)很高；②硬度很大；③一般不導(dǎo)電(晶體硅半導(dǎo)體)；④難溶于一般溶劑(2)熔點(diǎn)和硬度的比較規(guī)律(1)一般規(guī)律結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵長(zhǎng)越

,鍵能越

,晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。短大晶體類型共價(jià)晶體分子晶體概念組成微粒作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電性相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成三維骨架結(jié)構(gòu)分子間以分子間作用力結(jié)合原子分子共價(jià)鍵分子間作用力很大較小很大較小不溶于任何溶劑部分溶于水不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔化狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電分子晶體與共價(jià)晶體的比較稀有氣體均由原子構(gòu)成，為分子晶體

分子晶體和共價(jià)晶體的判斷方法方法一：根據(jù)物質(zhì)類別方法二：根據(jù)晶體的物理性質(zhì)◆依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷。

共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高,常在1000℃以上;而分子晶體熔點(diǎn)低,常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低。◆依據(jù)物質(zhì)的狀態(tài)判斷一般常溫常壓，呈氣態(tài)或液態(tài)的單質(zhì)與化合物，在固態(tài)時(shí)屬于分子晶體◆依據(jù)晶體的硬度與機(jī)械性能判斷。

共價(jià)晶體硬度大,分子晶體硬度小且較脆?！粢罁?jù)導(dǎo)電性判斷。

分子晶體為非導(dǎo)體,但部分溶于水后能導(dǎo)電;原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體,但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。方法三：依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷。

構(gòu)成共價(jià)晶體的微粒是原子,微粒間的作用力是共價(jià)鍵;構(gòu)成分子晶體的微粒是分子或原子(稀有氣體),微粒間的作用力是分子間作用力。(5)常見共價(jià)晶體及物質(zhì)類別③極少數(shù)金屬氧化物，如剛玉(Al2O3)，七氧化二錳(Mn2O7)、三氧化二鉻(Cr2O3)等。①某些單質(zhì)：以碳為中心，同主族向下：硅（Si）鍺（Ge）和灰錫（Sn）金剛石等；同周期向左、向右：硼（B）高聚氮Si3N4材料的導(dǎo)彈天線罩制品②某些非金屬化合物：如：碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等Al2O3有兩種結(jié)構(gòu)，其中一種結(jié)構(gòu)屬于共價(jià)晶體，俗稱剛玉。晶體熔、沸點(diǎn)和硬度的比較方法◆先判斷晶體類型

對(duì)于不同類型的晶體，一般來說，共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)、硬度都大于分子晶體◆對(duì)于同一類型的晶體①共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高低、硬度大小取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱。原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高。②分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于分子間作用力，分子間作用力與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，同時(shí)還要考慮分子極性及是否存在氫鍵。分子晶體、共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)比較(1)不同類型的晶體：共價(jià)晶體>分子晶體。(2)同一類型的晶體分子晶體①分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高；非金屬氫化物分子間含有氫鍵的分子晶體，熔、沸點(diǎn)比同族元素的氫化物反常得高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔、沸點(diǎn)越高。如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。③組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)（相對(duì)分子質(zhì)量接近），分子的極性越大，其熔、沸點(diǎn)越高。如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。④同分異構(gòu)體的支鏈越多，熔、沸點(diǎn)越低。如⑤烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸等有機(jī)物一般隨分子里碳原子的增加，熔、沸點(diǎn)升高。如C2H6>CH4，C2H5Cl>CH3Cl，CH3COOH>HCOOH。共價(jià)晶體①晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能。鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。②若沒有告知鍵長(zhǎng)或鍵能數(shù)據(jù)時(shí)，可比較原子半徑的大小。一般原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)就越高。如比較金剛石、碳化硅、晶體硅的熔點(diǎn)高低：原子半徑：C<Si，則鍵長(zhǎng)：C-C<C-Si<Si-Si，故鍵能：C-C<C-Si<Si-Si，熔點(diǎn)：金剛石>碳化硅>晶體硅。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(jià)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(shí),需克服共價(jià)鍵的是

。

BCEFEAADEAD(1).分子晶體中一定存在共價(jià)鍵。(

)(2).干冰升華的過程中破壞了共價(jià)鍵。(

)(3).二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素形成的氧化物,但屬于不同的晶體類型。(

)(4).分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較低,共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)比較高。(

)(5).含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體。(

)(6).SiO2是二氧化硅的分子式。(

)2、判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√

√

××××3.下列有關(guān)晶體的說法正確的是(

)A.分子晶體中均存在共價(jià)鍵B.共價(jià)晶體中共價(jià)鍵越弱,熔點(diǎn)越低C.晶體在受熱熔化過程中一定存在化學(xué)鍵的斷裂D.共價(jià)晶體的原子間只存在共價(jià)鍵,而分子晶體內(nèi)只存在范德華力B4、氮化硅(Si3N4)是一種新型的耐高溫耐磨材料，在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，它屬于()A.共價(jià)晶體B.分子晶體C.金屬晶體D.離子晶體A5.下列關(guān)于SiO2晶體空間結(jié)構(gòu)的敘述正確的是（）A.最小的環(huán)上，有3個(gè)硅原子和3個(gè)氧原子B.最小的環(huán)上，硅原子數(shù)和氧原子數(shù)之比為1∶2C.最小的環(huán)上，有6個(gè)硅原子和6個(gè)氧原子D.存在四面體結(jié)構(gòu)單元，O原子處于中心，Si原子處于4個(gè)頂角C6.碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三種晶體：①金剛石②晶體硅③碳化硅，它們的熔點(diǎn)從高到低的順序是（）A.①③② B.②③①C.③①② D.②①③A②SiCl4和SiF4：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。①SiO2和SiCl4：_____________________________________________________________________________________________________________