2024-2025學(xué)年高二化學(xué)人教版同步課件 第三章 第二節(jié) 分子晶體與共價(jià)晶體

第二節(jié)分子晶體與共價(jià)晶體高中化學(xué)選擇性必修2第二章1.了解分子晶體、共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。2.了解共價(jià)晶體的特征，能描述金剛石、二氧化硅等共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3.了解氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、分子晶體1.分子晶體的定義分子間通過分子間作用力結(jié)合形成的晶體稱為分子晶體。非金屬單質(zhì)、非金屬的氧化物和氫化物等無機(jī)物以及有機(jī)化合物形成的晶體，大都屬于分子晶體。2.分子晶體的物理性質(zhì)（1）分子晶體在熔化時(shí)，破壞的只是分子間作用力，所以只需要外界提供較少的能量。因此，分子晶體的熔點(diǎn)通常較低，硬度也較小，有較強(qiáng)的揮發(fā)性。（2）對(duì)組成和結(jié)構(gòu)相似，晶體中又不含氫鍵的物質(zhì)來說，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)升高。3.常見分子晶體的結(jié)構(gòu)（1）碘晶體如下圖所示，碘晶體的晶胞是一個(gè)長(zhǎng)方體，在它的每個(gè)頂點(diǎn)上有1個(gè)I2分子，每個(gè)面上有1個(gè)I2分子，每個(gè)晶胞從碘晶體中分享到4個(gè)I2分子。

（2）干冰晶體如上圖所示，干冰晶體是一種面心立方結(jié)構(gòu)，在它的每個(gè)頂點(diǎn)和面心上各有1個(gè)CO2分子，每個(gè)晶胞中有4個(gè)CO2分子。干冰晶體中每個(gè)CO2分子周圍，離該分子最近且距離相等的CO2分子有12個(gè)。（3）

冰晶體如下圖所示，冰晶體主要是水分子依靠氫鍵而形成的。由于氫鍵具有一定的方向性，中央的水分子與周圍四個(gè)水分子結(jié)合，邊緣的四個(gè)水分子也按照同樣的規(guī)律再與其他水分子結(jié)合，每個(gè)氧原子周圍都有四個(gè)氫原子。這種排列類似于蜂巢結(jié)構(gòu)，比較松散，因此水由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)，密度變小。例1

氯化硼的熔點(diǎn)為-107℃，沸點(diǎn)為12.5℃，在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120°，它能水解。有關(guān)敘述正確的是 （）A.氯化硼晶體是分子晶體B.氯化硼液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電而固態(tài)時(shí)不能導(dǎo)電C.氯化硼分子的中心原子采取sp3雜化D.氯化硼分子屬于極性分子，分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形解析：A對(duì)，BCl3的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)均較低，說明BCl3晶體是分子晶體。B錯(cuò)，BCl3晶體是分子晶體，在固態(tài)和熔融態(tài)時(shí)均不能發(fā)生電離，故均不能導(dǎo)電。C錯(cuò)，BCl3分子中B原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3+

×（3-3×1）=3，B原子采取sp2雜化。D錯(cuò)，BCl3分子為平面三角形，正、負(fù)電荷中心重合，則BCl3為非極性分子。A例2已知干冰晶胞屬于面心立方晶胞（如圖），晶胞中最近的兩個(gè)相鄰CO2分子間距為apm，阿伏加德羅常數(shù)為NA，下列說法正確的是 （）A.晶胞中一個(gè)CO2分子的配位數(shù)是8B.晶胞的密度表達(dá)式是

g·cm-3C.一個(gè)晶胞中平均含6個(gè)CO2分子D.CO2分子的空間結(jié)構(gòu)是直線形，中心C原子的雜化類型是sp3雜化解析：A錯(cuò)，以頂角CO2分子為研究對(duì)象，可得晶胞中一個(gè)CO2分子的配位數(shù)為12。B對(duì)，該晶胞中最近的兩個(gè)相鄰CO2分子間距為apm，即晶胞面心上的CO2分子和其同一面上頂角的CO2之間的距離為apm，則晶胞棱長(zhǎng)=

apm=

a×10-10cm，晶胞體積=（

a×10-10cm）3，該晶胞中CO2分子個(gè)數(shù)=8×

+6×

=4，晶胞密度=

=

g·cm-3=

g·cm-3。C錯(cuò)，該晶胞中二氧化碳的分子個(gè)數(shù)=8×

+6×

=4。D錯(cuò)，CO2分子中C原子采取sp雜化。B二、共價(jià)晶體1.共價(jià)晶體（1）共價(jià)晶體的定義相鄰原子間以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的具有三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體稱為共價(jià)晶體。（2）常見的共價(jià)晶體①某些單質(zhì)：如金剛石（C）、晶體硼（B）、晶體硅（Si）、晶體鍺（Ge）等。②某些化合物：如碳化硅晶體（SiC）、二氧化硅晶體（SiO2）、氮化硼晶體（BN）、氮化鋁（AlN）等。（3）共價(jià)晶體的物理性質(zhì)共價(jià)晶體的熔點(diǎn)很高，硬度很大。對(duì)結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體來說，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)就越高。例3

已知C3N4晶體具有比金剛石還大的硬度，且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于C3N4晶體的說法不正確的是 （）A.該晶體屬于共價(jià)晶體B.該晶體熔化時(shí)破壞分子間作用力C.該晶體中C—N鍵的鍵能比金剛石中C—C鍵的鍵能大D.該晶體中每個(gè)氮原子連接3個(gè)碳原子，每個(gè)碳原子連接4個(gè)氮原子

B金剛石（1）每個(gè)碳與相鄰4個(gè)碳以共價(jià)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(gè)C組成且六個(gè)碳原子不在同一平面內(nèi)（4）每個(gè)C參與4個(gè)C—C鍵的形成，每個(gè)C—C鍵被2個(gè)碳原子共用，故C原子數(shù)與C—C鍵個(gè)數(shù)之比為1∶2SiO2（1）每個(gè)Si與4個(gè)O以共價(jià)鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)（2）每個(gè)正四面體占有1個(gè)Si，4個(gè)“

O”，n（Si）∶n（O）=1∶2（3）最小環(huán)上有12個(gè)原子，即6個(gè)O，6個(gè)Si（4）1molSiO2中含有4molSi—O鍵{2}金剛石和二氧化硅結(jié)構(gòu)例4

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)單元都是正四面體結(jié)構(gòu)B.含1molC的金剛石中C—C鍵數(shù)目是2NA，1molSiO2晶體中Si—O鍵數(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不是它的分子式解析：A對(duì)，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，均為正四面體結(jié)構(gòu)。B對(duì)，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(duì)每個(gè)單鍵的貢獻(xiàn)只有

，所以1molC原子形成的