3.2课时2共价晶体课件高二化学人教版选择性必修2

第三章晶体的结构与性质第二节

分子晶体与共价晶体

课时21.知道共价晶体的结构特点，认识金刚石晶体中碳原子的三维骨架结构；2.能借助共价晶体模型说明共价晶体中粒子间的相互作用。干冰SiO2物质熔点/℃沸点/℃CO2-56.2-78.5SiO217232230CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示，通过比较试判断：SiO2是分子晶体吗？为什么熔点SiO2远高于CO2？一、共价晶体1.概念：所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体。原子共价键共价晶体构成微粒微粒间作用力2.常见的共价晶体（1）硼（B）、金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）和灰锡（Sn）等（2）碳化硅（SiC）、氮化硅（Si3N4）、二氧化硅（SiO2）和刚玉（Al2O3）等非密堆积Ⅱ.“具有共价键的晶体叫做共价晶体”，这种说法对吗？为什么？不一定。晶体He、Ne、Ar、Kr等是分子晶体。不正确。分子晶体如干冰CO2、冰等分子内可能含有共价键。Ⅰ.只由原子形成的晶体一定是共价晶体吗？思考与讨论共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃＞350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0Ⅲ.对比分子晶体和共价晶体的数据，共价晶体有何物理特性？为什么？分子晶体氧气氮气水硫化氢甲烷乙酸熔点/℃-218.3-210.10-85.6-18216.6和分子晶体相比，共价晶体熔沸点高、硬度大。3.共价晶体的物理性质（1）熔点很高共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，要使物质熔化就要克服共价键，需要很高的能量。结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点越高。怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？提示：金刚石、硅和锗均为共价晶体。键长：碳碳键＜硅硅键＜锗锗键思考与讨论Si3N4航天耐高温材料（2）硬度很大单晶硅金刚石SiO2刚玉（4）难溶于一般溶剂（3）一般不导电，但晶体硅是半导体碳化硅（SiC）砂轮二、典型共价晶体1．金刚石图3-21金刚石的多面体外形、晶体结构示意图109°28´[思考]金刚石中,每个碳原子与多少个碳原子成键？

碳原子采取什么杂化方式？每个碳原子都采取sp3杂化，以共价键跟4个碳原子结合，形成正四面体。二、典型共价晶体1．金刚石图3-21金刚石的多面体外形、晶体结构示意图109°28´[思考]最小的碳环由几个碳组成？最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内。二、典型共价晶体1．金刚石金刚石的多面体外形、晶体结构示意图109°28´[思考]1mol金刚石中含有多少mol碳碳键？每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键数之比为：1:（4×½）=1:2，故1mol金刚石中含有2mol碳碳键。[思考]一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？顶点：8×＝1面心：6×＝381211＋3＋4＝8体内：4金刚石的晶胞示意图顶点体内面心[思考]二氧化硅晶体结构与金刚石晶体结构有什么相同点和不同点？2．二氧化硅

把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。（1）每个Si原子都采取

杂化，正四面体内O—Si—O键角为

。（2）最小的碳环是由

个Si原子和

个O原子组成的

元环。（3）1molSiO2中含

Si—O键2．二氧化硅[思考]SiO2是二氧化硅的分子式吗？二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式为Si与O的最简个数比，而不是分子式。sp3109°28′66124mol石英的左、右型晶体二氧化硅晶体中硅氧四面体螺旋结构石英表

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(α­SiO2)。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。制造：水泥、玻璃、人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、光导纤维晶体类型共价晶体分子晶体组成微粒

作用力熔沸点硬度溶解性导电性原子分子共价键分子间作用力很大较小很大较小不溶于任何溶剂部分溶于水不导电，个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电三、共价晶体和分子晶体的比较[思考]比较SiO2、CO2、H2O的熔点，并总结比较物质的熔点的方法。熔点：SiO2＞H2O＞CO2[练一练]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D2.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.②①③A解析:C与Si同为第ⅣA族元素,三种晶体的相似性表现在金刚石是共价晶体,晶体硅、碳化硅也是共价晶体。根据硅的原子半径比碳大,可知Si—Si键的键能比C—C键小,而C—Si键键能应在二者之间,三种共价晶体空间结构相似,熔点取决于它们的键长与键能大小,故熔点从高到低分别是金刚石、碳化硅、晶体硅,正确答案为A。3．有下列物质：①水晶②冰醋酸③氧化钙④白磷⑤晶体氩⑥氢氧化钠⑦铝⑧金刚石⑨过氧化钠⑩碳化钙⑪碳化硅⑫干冰⑬过氧化氢。根据要求填空：(1)属于共价晶体的化合物是________(填序号，下同）。(2)直接由原子构成的晶体是________。(3)直接由原子构成的分子晶体是________。(4)由极性分子构成的晶体是________，属于分子晶体的单质是________。①⑪①⑤⑧⑪②⑬⑤④⑤4.硅是一种重要的非金属单质,硅及其化合物的用途非常广泛。根据所学知识回答硅及其化合物的相关问题。(1)基态硅原子的核外电子排布式为

。

(2)晶体硅的微观结构与金刚石相似,晶体硅中Si—Si键之间的夹角大小为

。

1s22s22p63s23p2109°28'(3)根据下表中三种物质(晶体)的熔点，简要解释熔点产生差异的原因:①SiO2

SiCl4:

。

②SiCl4

SiF4:

。

物质SiO2SiCl4SiF4熔点/℃1710-70.4-90.2SiO2