2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第2節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第2課時(shí)共價(jià)晶體課件新人教版選擇性必修2

第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體第二課時(shí)共價(jià)晶體素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.能辨識常見的共價(jià)晶體,能從微觀角度分析共價(jià)晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用力及對共價(jià)晶體物理性質(zhì)的影響,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.借助金剛石、二氧化硅等模型認(rèn)識共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì),形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。成鍵微粒:原子。一種結(jié)構(gòu):空間網(wǎng)狀。兩種典型模型:金剛石、二氧化硅。一種關(guān)系:熔、沸點(diǎn)的大小與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱的關(guān)系。知識點(diǎn)一共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識全過關(guān)知識點(diǎn)一共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

原子共價(jià)鍵網(wǎng)狀2.與物質(zhì)的類別的關(guān)系

物質(zhì)種類實(shí)例某些

金剛石(C)、

某些

二氧化硅(

)、碳化硅(

)、氮化硅(

)等

3.物理性質(zhì)(1)特點(diǎn):共價(jià)晶體具有

的熔點(diǎn)。原因:共價(jià)晶體熔化時(shí)必須破壞

,而破壞它們需要

的溫度。

(2)影響因素:結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,原子半徑越

,鍵長越

,鍵能越

,晶體的熔點(diǎn)越

。

非金屬單質(zhì)硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、灰錫(Sn)等非金屬化合物SiO2SiCSi3N4很高共價(jià)鍵很高小短大高深度思考怎樣從原子結(jié)構(gòu)角度理解金剛石、晶體硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降?提示

碳、硅和鍺為同主族元素,核電荷數(shù)依次增大,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,C—C、Si—Si、Ge—Ge的鍵長依次增大,鍵長越短,共價(jià)鍵越牢固,鍵能越大,共價(jià)晶體熔化時(shí)破壞的是共價(jià)鍵,所以,金剛石、晶體硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度依次下降。正誤判斷(1)含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體。(

)提示

冰晶體中H2O的分子內(nèi)都含有共價(jià)鍵,但屬于分子晶體。(2)SiO2是二氧化硅的分子式。(

)提示

二氧化硅為共價(jià)晶體,晶體中不存在單個(gè)分子,其化學(xué)式為Si與O的最簡個(gè)數(shù)比,而不是分子式。(3)凡是由原子構(gòu)成的晶體都是共價(jià)晶體。(

)提示

稀有氣體形成的晶體由原子直接構(gòu)成,但屬于分子晶體?！痢痢?4)由于共價(jià)鍵的鍵能遠(yuǎn)大于分子間作用力,故共價(jià)晶體的熔點(diǎn)比分子晶體高。(

)提示

共價(jià)晶體的熔點(diǎn)比分子晶體高,原因是共價(jià)鍵的鍵能遠(yuǎn)大于分子間作用力。(5)共價(jià)晶體中的相鄰原子間只存在非極性共價(jià)鍵。(

)提示

共價(jià)晶體中相鄰原子間也可能是極性共價(jià)鍵,如SiC?！獭林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

共價(jià)晶體的特點(diǎn)例1下列有關(guān)共價(jià)晶體的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.共價(jià)晶體中,只存在共價(jià)鍵B.共價(jià)晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C.共價(jià)晶體中不存在獨(dú)立的分子D.共價(jià)晶體熔化時(shí)不破壞共價(jià)鍵D解析

A項(xiàng),共價(jià)晶體中原子之間通過共價(jià)鍵相連;B項(xiàng),共價(jià)晶體是相鄰原子之間通過共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);C項(xiàng),共價(jià)晶體是由原子以共價(jià)鍵相結(jié)合形成的,不存在獨(dú)立的分子;D項(xiàng),共價(jià)晶體中原子是通過共價(jià)鍵連接的,熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵。思維建模共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

[對點(diǎn)訓(xùn)練1]氮化硼是一種新合成的材料,它是超硬、耐磨、耐高溫的物質(zhì),下列各組物質(zhì)熔化時(shí)所克服的粒子間的作用力與氮化硼熔化時(shí)所克服的粒子間作用力相同的是(

)A.C60和金剛石 B.晶體硅和水晶C.冰和干冰

D.碘和金剛砂B解析

氮化硼是由兩種非金屬元素形成的化合物,根據(jù)該化合物的性質(zhì)可知其晶體為共價(jià)晶體,粒子間作用力為共價(jià)鍵。C60和金剛石熔化時(shí)分別克服的是分子間作用力和共價(jià)鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;冰和干冰熔化時(shí)均克服的是分子間作用力,C項(xiàng)錯(cuò)誤;碘和金剛砂熔化時(shí)分別克服的是分子間作用力和共價(jià)鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究角度2

共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)的比較例2下列晶體性質(zhì)的比較中不正確的是(

)A.沸點(diǎn):NH3>PH3 B.熔點(diǎn):SiI4>SiBr4>SiCl4C.硬度:白磷>冰>二氧化硅 D.硬度:金剛石>碳化硅>晶體硅C解析

A項(xiàng)中注意NH3分子間存在氫鍵,故沸點(diǎn)NH3>PH3,正確;B項(xiàng)中三種物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)相似,且均為分子晶體,熔點(diǎn)隨相對分子質(zhì)量的增大而升高,正確;C項(xiàng)中白磷和冰都是分子晶體,硬度小,而二氧化硅是共價(jià)晶體,硬度大,錯(cuò)誤;D項(xiàng)中的三種物質(zhì)都是共價(jià)晶體,由于原子半徑C<Si,所以鍵長C—C<C—Si<Si—Si,故鍵能C—C>C—Si>Si—Si,而鍵能越大,共價(jià)晶體的硬度越大,正確。思維建模解答有關(guān)晶體熔、沸點(diǎn)比較問題的思維流程

[對點(diǎn)訓(xùn)練2]下表是某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度,分析表中的數(shù)據(jù),判斷下列敘述正確的是(

)共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①構(gòu)成共價(jià)晶體的原子種類越多,晶體的熔點(diǎn)越高②構(gòu)成共價(jià)晶體的原子間的共價(jià)鍵的鍵能越大,晶體的熔點(diǎn)越高③構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越大,晶體的硬度越大④構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小,晶體的硬度越大A.①②

B.③④

C.①③

D.②④D解析

共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)和硬度等物理性質(zhì)取決于晶體內(nèi)的共價(jià)鍵,構(gòu)成共價(jià)晶體的原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,對應(yīng)共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識全過關(guān)知識點(diǎn)二常見的共價(jià)晶體1.金剛石

晶胞結(jié)構(gòu)分析

(1)每個(gè)碳與相鄰

個(gè)碳以共價(jià)鍵結(jié)合,形成

結(jié)構(gòu),雜化方式為sp3雜化。

(2)鍵角均為

。

(3)最小碳環(huán)由

個(gè)C原子組成且不在同一平面內(nèi)。

(4)每個(gè)C參與4條C—C的形成,C原子數(shù)與C—C數(shù)之比為

。(5)每個(gè)C原子被12個(gè)六元環(huán)共用。(6)每個(gè)C—C鍵被6個(gè)六元環(huán)共用4正四面體109°28'61∶2知識點(diǎn)二常見的共價(jià)晶體2.二氧化硅

結(jié)構(gòu)用途二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物,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

形成螺旋上升的長鏈,這一結(jié)構(gòu)決定了它具有

二氧化硅是制造水泥、玻璃、

、

、芯片和

的原料

硅氧四面體手性單晶硅硅光電池光導(dǎo)纖維深度思考下圖為二氧化硅的晶胞1.每個(gè)二氧化硅晶胞中含有多少個(gè)硅原子與氧原子?提示

每個(gè)SiO2晶胞中含有8個(gè)Si原子和16個(gè)O原子。

2.二氧化硅晶體中最小環(huán)上有幾個(gè)O?幾個(gè)Si?3.1

mol

SiO2晶體中含有硅氧四面體結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目是多少?提示

6

6提示

二氧化硅晶體中每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子形成4個(gè)硅氧鍵,每個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子成鍵,則二氧化硅晶體可看成由硅氧四面體結(jié)構(gòu)構(gòu)成,1

mol二氧化硅晶體中含1

mol硅氧四面體結(jié)構(gòu),數(shù)目為NA。重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)例1下列有關(guān)共價(jià)晶體的敘述不正確的是(

)A.金剛石和二氧化硅晶體的最小結(jié)構(gòu)單元都是正四面體B.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,含1molC的金剛石中C—C數(shù)目是2NA,1molSiO2晶體中Si—O數(shù)目是4NAC.水晶和干冰在熔化時(shí),晶體中的共價(jià)鍵都會(huì)斷裂D.SiO2晶體是共價(jià)晶體,所以晶體中不存在分子,SiO2不是它的分子式C解析

金剛石是1個(gè)中心碳原子連接4個(gè)碳原子,二氧化硅是1個(gè)中心硅原子連接4個(gè)氧原子,均為正四面體,A項(xiàng)正確;金剛石中,1個(gè)C原子與另外4個(gè)C原子形成4個(gè)C—C鍵,這個(gè)C原子對每個(gè)單鍵的貢獻(xiàn)只有

,所以1

mol

C原子形成的C—C鍵為4

mol×=2

mol,而二氧化硅晶體中1個(gè)Si原子分別與4個(gè)O原子形成4個(gè)Si—O鍵,則1

mol

SiO2晶體中Si—O鍵為4

mol,B項(xiàng)正確;干冰熔化時(shí)只破壞分子間作用力,共價(jià)鍵不會(huì)斷裂,C項(xiàng)錯(cuò)誤;共價(jià)晶體的構(gòu)成微粒是原子,不是分子,D項(xiàng)正確。圖解要點(diǎn)金剛石結(jié)構(gòu)圖解

[對點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·四川德陽高二期末)碳化硅俗稱金剛砂,與金剛石結(jié)構(gòu)相似,其晶胞如圖所示。下列說法正確的是(

)A.碳化硅的熔點(diǎn)比金剛石高B.該晶體熔化時(shí)需破壞范德華力C.與碳原子緊鄰等距的碳原子數(shù)目為4D.該晶體中由共價(jià)鍵形成的最小環(huán)上有6個(gè)原子D解析

共價(jià)鍵的鍵長越短,鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高,C—C鍵長比C—Si短,金剛石的熔點(diǎn)要高于碳化硅,A錯(cuò)誤;碳化硅晶體中的原子是通過共價(jià)鍵結(jié)合的,所以熔化時(shí)需要破壞共價(jià)鍵而不是范德華力,B錯(cuò)誤;在碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,每個(gè)碳原子都與4個(gè)硅原子和4個(gè)碳原子相鄰,所以與碳原子緊鄰等距的碳原子數(shù)目應(yīng)該是12,C錯(cuò)誤;在碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)中,最小的環(huán)是由6個(gè)原子組成的,其中3個(gè)是碳原子,3個(gè)是硅原子,D正確。探究角度2

分子晶體和共價(jià)晶體的比較例2根據(jù)下表中給出的有關(guān)數(shù)據(jù),判斷下列說法錯(cuò)誤的是(

)物質(zhì)AlCl3SiCl4晶體硼金剛石晶體硅熔點(diǎn)/℃190-60230035501410沸點(diǎn)/℃18357255048272355A.SiCl4是分子晶體B.晶體硼是共價(jià)晶體C.AlCl3是分子晶體,加熱能升華D.金剛石中的C—C鍵比晶體硅中的Si—Si鍵弱D解析

由表中數(shù)據(jù)可知,SiCl4的熔、沸點(diǎn)較低,屬于分子晶體,故A正確;晶體硼的熔、沸點(diǎn)很高,所以晶體硼是共價(jià)晶體,故B正確;由表中數(shù)據(jù)可知AlCl3的熔點(diǎn)比沸點(diǎn)高,所以AlCl3加熱能升華,故C正確;C原子半徑小于Si原子半徑,金剛石中的C—C鍵長比晶體硅中的Si—Si鍵長短,鍵能也大,故C—C鍵比Si—Si鍵強(qiáng),故D錯(cuò)誤。歸納總結(jié)分子晶體與共價(jià)晶體的比較

晶體類型共價(jià)晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體只含分子的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價(jià)鍵分子間作用力熔、沸點(diǎn)很高較低硬度很大較小溶解性一般不溶于各種溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電,個(gè)別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電,部分水溶液導(dǎo)電熔化時(shí)破壞的作用力共價(jià)鍵分子間作用力易錯(cuò)提醒對分子晶體和共價(jià)晶體的認(rèn)識誤區(qū)(1)共價(jià)晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),是一個(gè)“巨分子”,沒有小分子存在;而分子晶體中存在真實(shí)的分子。(2)共價(jià)晶體的化學(xué)式不表示實(shí)際組成,只表示組成原子的個(gè)數(shù)比,如SiO2只是表示晶體中Si與O的原子個(gè)數(shù)比為1∶2。而分子晶體的化學(xué)式表示真實(shí)的組成。(3)由原子構(gòu)成的晶體不一定是共價(jià)晶體,如稀有氣體組成的晶體屬于分子晶體。[對點(diǎn)訓(xùn)練2]下列關(guān)于共價(jià)晶體、分子晶體的敘述正確的是(

)A.金剛石為共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu),晶體中的最小環(huán)上有6個(gè)碳原子B.分子晶體中一定存在共價(jià)鍵C.HI的相對分子質(zhì)量大于HF,所以HI的沸點(diǎn)高于HFD.在SiO2晶體中,1個(gè)硅原子和2個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵A解析

金剛石屬于共價(jià)晶體,其中的碳采取sp3雜化,與周圍的4個(gè)碳原子形成正四面體結(jié)構(gòu),以共價(jià)鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),晶體中最小環(huán)上有6個(gè)碳原子,A項(xiàng)正確;分子晶體中不一定存在共價(jià)鍵,如稀有氣體形成的晶體為分子晶體,稀有氣體是單原子分子,原子間沒有共價(jià)鍵,B項(xiàng)錯(cuò)誤;HF分子間存在氫鍵,HI分子間不存在氫鍵,故HI的沸點(diǎn)低于HF,C項(xiàng)錯(cuò)誤;SiO2屬于共價(jià)晶體,在SiO2晶體中1個(gè)Si原子和4個(gè)O原子形成4個(gè)共價(jià)鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)123456題組1共價(jià)晶體的判斷1.下列物質(zhì)中,屬于共價(jià)晶體的化合物是(

)A.無色水晶

B.晶體硅C.金剛石

D.干冰A解析

A項(xiàng),無色水晶是共價(jià)晶體,屬于化合物;B項(xiàng),晶體硅是單質(zhì);C項(xiàng),金剛石是單質(zhì);D項(xiàng),干冰屬于化合物,但它是分子晶體。1234562.“天問”系列探測器計(jì)劃采用我國自主研制的高性能碳化硅材料。碳化硅也叫金剛砂,與金剛石具有相似的晶體結(jié)構(gòu),硬度為9.5,熔點(diǎn)為2700℃,結(jié)構(gòu)如圖,下列敘述不正確的是(

)A.碳化硅中只含有極性鍵B.碳化硅為共價(jià)晶體C.金剛石的熔點(diǎn)低于2700℃D.SiC晶體中碳原子和硅原子均采用sp3雜化C123456解析

由圖可知,碳化硅中只含有碳硅極性鍵,故A正確;由于碳化硅也叫金剛砂,硬度大,熔點(diǎn)高,可得碳化硅為共價(jià)晶體,故B正確;共價(jià)鍵的鍵長越短,鍵能越大,熔、沸點(diǎn)越高,C—C鍵鍵長比C—Si鍵鍵長短,則金剛石熔點(diǎn)高于碳化硅,即金剛石的熔點(diǎn)高于2

700

℃,故C錯(cuò)誤;SiC晶體中碳原子周圍最近有4個(gè)硅原子,硅原子周圍最近有4個(gè)碳原子,均采用sp3雜化,故D正確。123456題組2共價(jià)晶體的性質(zhì)3.根據(jù)下列性質(zhì)判斷,屬于共價(jià)晶體的物質(zhì)是(

)A.熔點(diǎn)2700℃,導(dǎo)電性好,延展性強(qiáng)B.無色晶體,熔點(diǎn)3550℃,不導(dǎo)電,質(zhì)硬,難溶于水和有機(jī)溶劑C.無色晶體,能溶于水,質(zhì)硬而脆,熔點(diǎn)為800℃,熔化時(shí)能導(dǎo)電D.熔點(diǎn)-56.6℃,微溶于水,硬度小,固態(tài)或液態(tài)時(shí)不導(dǎo)電B解析

A項(xiàng)中延展性好,不是共價(jià)晶體的特征,因?yàn)楣矁r(jià)晶體中原子與原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,而共價(jià)鍵有一定的方向性,使共價(jià)晶體質(zhì)硬而脆,A項(xiàng)不符合,B項(xiàng)符合共價(jià)晶體的特征;C項(xiàng)不符合共價(jià)晶體的特征;D項(xiàng)符合分子晶體的特征。1234564.《科學(xué)》雜志曾報(bào)道:在40GPa的高壓下,用激光加熱到1800K,人們成功制得了共價(jià)晶體CO2,下列對該物質(zhì)的推斷一定不正確的是(

)A.該共價(jià)晶體中含有極性鍵B.該共價(jià)晶體易汽化,可用作制冷材料C.該共價(jià)晶體有很高的熔、沸點(diǎn)D.該共價(jià)晶體的硬度大,可用作耐磨材料B123456解析

CO2固態(tài)時(shí)由分子晶體變?yōu)楣矁r(jià)晶體,其成鍵情況也發(fā)生了變化,由原來的C═O變?yōu)镃—O,但化學(xué)鍵依然為極性共價(jià)鍵,A項(xiàng)正確;CO2由分子晶體變成共價(jià)晶體,熔、沸點(diǎn)升高,不易汽化,不適合作制冷材料,B項(xiàng)不正確;CO2由分子晶體變成共價(jià)晶體,共價(jià)晶體有很高的熔、沸點(diǎn),C項(xiàng)正確;CO2由分