322分子晶体与共价晶体（第二课时）学案高二化学人教版选择性必修2

第三章晶体结构与性第二节分子晶体与共价晶体第2课时【学习目标】1.了解共价晶体的知识。2.了解两种典型共价晶体的组成和结构。预习（阅读教材，完成学案）二、合作探究深度学习三、聚焦展示学习目标一、共价晶体1．定义：所有原子都以相互结合形成结构的晶体叫共价晶体。2．构成微粒及微粒间的作用力 共价晶体eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(构成粒子：原子,粒子间作用力：共价键))3．共价晶体与物质的类别物质种类实例某些非金属单质晶体硼、晶体硅、晶体锗、金刚石等某些非金属化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)等【思考与讨论】怎样从原子结构角度理解金刚石、晶体硅和锗的熔点和硬度依次下降。〔提示〕碳、硅和锗为同族元素，核电荷数增大，电子层数增多，原子半径增大，C—C、Si—Si、Ge—Ge的键长依次增大，键长越短，共价键越牢固，键能越大，共价晶体熔化时破坏的是共价键，所以，金刚石、晶体硅和锗的熔点和硬度依次下降。【资料卡片】下表是某些共价晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是。共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃＞350030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①构成共价晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成共价晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成共价晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成共价晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大练习1．下列物质的晶体直接由原子构成的一组是()①CO2②SiO2③晶体Si④白磷⑤氨基乙酸⑥固态HeA．①②③④⑤⑥ B．②③④⑥C．②③⑥ D．①②⑤⑥练习2．美国《科学》杂志曾报道：在40GPa的高压下，用激光加热到1800K，人们成功制得了共价晶体CO2，下列对该物质的推断一定不正确的是()A．该共价晶体中含有极性键B．该共价晶体易气化，可用作制冷材料C．该共价晶体有很高的熔、沸点D．该共价晶体的硬度大，可用作耐磨材料学习目标二、两种典型的共价晶体（1）金刚石 金刚石的多面体外形晶体结构和晶胞示意图①每个碳原子均以4个共价键对称地与相邻的4个碳原子相结合；②金刚石中的碳采取sp3杂化轨道形成共价键三维骨架结构，C—C—C夹角为109°28′；③金刚石的熔点很高，硬度很大(天然存在的最硬的物质)，请解释原因。【深度思考】①晶体中碳原子个数与C—C的键数之比为；②晶体中最小碳环是元环，在上述晶体结构图中画出一个最小的碳环（相应的碳原子涂黑）；③一个金刚石晶胞中含有________个碳原子；④若晶胞的边长为apm，晶体中两个最近的碳原子之间的距离为______pm。（2）二氧化硅晶体①二氧化硅的结构：二氧化硅有多种结构。最常见的是低温石英(αSiO2)：低温石英的结构中有顶角相连的形成螺旋上升的长链，这一结构决定了它具有，如图所示。②二氧化硅的用途：是制造水泥、玻璃和下列高科技产品的重要原料，请根据图片写出产品的名称。硅光电池光导纤维芯片单晶硅练习3．利用反应CCl4+4Na=C(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。下列关于该反应的说法错误的是（

）A.

C(金刚石)属于共价晶体B.

该反应利用了Na的强还原性C.

晶体硅和金刚石中的Si、C的杂化方式相同D.

NaCl晶体中每个Cl周围与它最接近且距离相等的Na+有12个练习4.某石英结构如图，我们可以将此晶体结构想象为：在晶体硅的Si—Si键之间插入O原子。根据晶体结构图，下列说法不正确的是()A.石英晶体中每个Si原子通过Si—O极性键与4个O原子作用B.每个O原子通过Si—O极性键与2个Si原子作用C.1mol二氧化硅晶体中含有4mol硅氧键D.在晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2，故二氧化硅的分子式SiO2四、教师归纳总结五、课堂测评5.下列说法错误的是（

）A.

晶体硅和石英都是通过共价键形成的原子晶体B.

HCl和NaOH溶于水时破坏的化学键类型相同C.

H2O比H2S稳定是因为H－O键的键能大于H－S键的键能D.

硫单质和干冰均属于分子晶体6.下列叙述错误的是（

）A.

在干冰晶体中，每一个二氧化碳分子周围有12个二氧化碳分子紧密相邻B.

金刚石网状结构中，由共价键构成的碳原子环中，最小的环上有4个碳原子C.

熔点由高到低的顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅D.

在12g金刚石晶体中，含共价键为2NA7.科学家在20℃时，将水置于足够强的电场中，水分子瞬间凝固成“暖冰”。对“暖冰”与其它物质比较正确的是（

）A.

与Na2O晶体类型相同

B.

与SiO2C.

与CO2分子构型相同

D.

与CH4分子极性相同8．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)（1）凡是由原子构成的晶体都是共价晶体()（2）具有共价键的晶体叫共价晶体（）（3）共价晶体中含有共价键，原子间结合力强，故共价晶体硬度大、延展性强（）（4）1mol金刚石晶体中含有4mol碳碳键()（5）CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同()（6）由于共价键的键能远大于分子间作用力，故共价晶体的熔点比分子晶体高()（7）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，而没有封闭的环状结构。这一结构决定了它具有手性()9．金刚石和金刚砂(SiC)具有相似的晶体结构，在金刚砂的三维骨架结构中，碳原子、硅原子交替以单键相结合。试回答：(1)金刚砂属于________晶体。金刚砂熔点比金刚石熔点________。(2)在金刚砂的结构中，硅原子杂化类型为______，一个硅原子周围结合_______个碳原子，一个碳原子周围结合_______个硅原子，键角是________。(3)金刚砂的结构中含有由共价键形成的原子环，其中最小的环上有________个硅原子。322分子晶体与共价晶体答案与解析1．定义：所有原子都以共价键相互结合形成共价键三维骨架结构的晶体叫共价晶体。【资料卡片】②④。练习1【答案】C〔解析〕CO2、白磷、氨基乙酸、固态He是分子晶体，其晶体由分子构成，稀有气体He由单原子分子构成；SiO2、晶体Si属于共价晶体，其晶体直接由原子构成。练习2．【答案】B〔解析〕共价晶体具有高硬度，高熔、沸点等性质，不易气化，不可用作制冷材料，B项错误。【深度思考】1:2六8eq\f(\r(3),4)a〔解析〕①晶体中每个碳原子都参与了4条C—C的形成，在每条键中的贡献只有一半，故晶体中碳原子数目之比为1：2。②根据晶体结构，最小碳环由6个碳原子组成；③8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＋4＝8。④两个最近的碳原子之间的距离为晶胞内体对角线的eq\f(1,4)，即eq\f(\r(3),4)a。（2）硅氧四面体，手性练习3．【答案】D【解析】A．金刚石是由C原子通过共价键聚集而成的共价晶体，A不符合题意；B．该反应中Na元素的化合物升高，作还原剂，利用Na的强还原性将CCl4中的C还原为金刚石，B不符合题意；C．晶体硅中的Si原子、金刚石中的C原子均形成4个σ键，价层电子对数为4，为sp3杂化，C不符合题意；D．NaCl的晶胞结构如图所示，以体心Cl为例，晶体中每个Cl周围与它最接近且距离相等的Na+有6个，D符合题意；练习4.【答案】D〔解析〕SiO2的结构为每个硅原子周围有四个氧原子，而每个氧原子周围有两个硅原子，A、B正确；SiO2晶体中每个硅原子与周围4个氧原子形成4个Si—O（这条键没有和另一个Si共用），故1mol二氧化硅晶体中含有4mol硅氧键，C项正确；“SiO2”仅表示石英中Si、O原子个数比，没有单个的SiO2分子，D项错误。5答案为：B。【解析】A．晶体硅中Si原子之间以SiSi键结合形成立体网状结构，属于原子晶体；在石英中Si原子与O原子之间以SiO键结合形成立体网状晶体，也属于原子晶体，因此二者都是通过共价键形成的原子晶体，A不符合题意；B．HCl是由分子构成的物质，溶于水时破坏的化学键是共价键，而NaOH是离子化合物，溶于水时破坏的化学键是离子键，因此溶于水时破坏的化学键类型不相同，B符合题意；C．H2O比H2S稳定是因为O原子半径比S原子半径小，形成的化学键H－O键的键能大于H－S键的键能，断裂消耗更多能量，C不符合题意；D．硫单质和干冰都是由分子通过分子间作用力构成的晶体，因此都属于分子晶体，D不符合题意；6.答案为：B。【解析】A．采用X、Y、Z切割面的方法确定每个二氧化碳分子周围有多少个二氧化碳分子紧密相邻，每个切割面上有4个二氧化碳分子，所以与每个二氧化碳分子紧密相邻的二氧化碳分子个数=4×3=12，故A不符合题意；B．金刚石晶体中，最小的碳环上有6个碳原子，每个碳原子形成4个共价键，从而构成了空间网状结构，故B符合题意；C．共价键的键长越短，作用力越强，破坏之需要较高的能量；金刚石、碳化硅、晶体硅都是原子晶体，原子间键长大小顺序是硅硅键＞碳硅键＞碳碳键，所以这三种晶体熔点由高到低的顺序是：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故C不符合题意；D．每个碳原子占有2个共价键，12g金刚石含有的原子个数=12g12g·mol－1×N7.答案为：B。【解析】A．“暖冰”中H2O分子为分子晶体，Na2O是离子晶体，两者晶体类型不同，A选项不符合题意；B．“暖冰”中H2O分子中H原子和O原子之间形成极性共价键，SiO2中Si原子和O原子形成极性共价键，两者化学键类型相同，B选项符合题意；C．“暖冰”中H2O分子中O原子的价电子对数为2+6-1×22=4D．“暖冰”中H2O分子中O原子的价电子对数为2+6-1×22=48．×××××√√9．【答案】(1)共价低(2)sp344109