2024-2025学年高二化学课件（人教版2019选择性必修2）第二节分子晶体与共价晶体第2课时

第二节分子晶体与共价晶体第2课时第三章晶体结构与性质常见共价晶体结构分析2共价晶体的概念及其性质1本节重点本节难点干冰熔点/℃-56.2(527kPa)沸点/℃-78.5二氧化硅熔点/℃1723沸点/℃2230碳和硅元素同为第四主族的元素，从其形成的化合物外形来看，均为晶体，而两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么呢？组成的粒子：原子粒子间的作用力：共价键性质：熔点高共价晶体组成的粒子：分子粒子间的作用力：范德华力性质：熔点低分子晶体共价晶体通过金刚石晶体的结构认识共价晶体结构组成共价晶体的粒子和粒子间的作用力是什么？探究一组成的粒子：_______粒子间的作用力：_______金刚石的多面体外形晶体结构晶胞示意图晶胞示意图原子共价键概念共价晶体共价晶体的结构特点及物理性质共价键原子共价键构成微粒微粒间作用判断方法构成微粒及微粒间作用

相邻原子间以_______相结合形成共价键三维骨架结构(空间立体网状)的晶体(也称为原子晶体)共价晶体硼刚玉碳化硅其他：硅(Si)、金刚石(C)、锗(Ge)等其他：七氧化二锰(Mn2O7)、三氧化二铬(Cr2O3)等常见的共价晶体某些单质极少数金属氧化物某些非金属化合物其他：二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等共价晶体认识金刚石的晶体结构和性质：一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？探究二顶点顶点：8×＝181共价晶体认识金刚石的晶体结构和性质：一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？探究二面心面心：6×＝321共价晶体认识金刚石的晶体结构和性质：一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？探究二体内：4体内共价晶体认识金刚石的晶体结构和性质：一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？探究二体内：4顶点：8×＝181面心：6×＝321共计：1＋3＋4＝8共价晶体金刚石中，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？探究三每个碳原子与4个碳原子成键109°28´碳原子采取sp3杂化方式共价晶体金刚石中，1molC形成的共价键数目是多少？探究四1molC形成的共价键为2个碳原子共用，故共价键数目为___mol2每个碳原子连接4个碳碳键，形成一个碳碳键需要2个碳原子，每个碳原子分摊的数目为0.5mol共价晶体金刚石中，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？探究五C-C键参数键长154pm键能347.7kJ·mol-1共价键数目金刚石熔点＞3500℃(高)，硬度大(很短)(很高)(很多)sp3二氧化硅晶体共价晶体二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个__________对称地与相邻的___个氧原子相结合，每个氧原子与_____个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构，晶体中，硅、氧原子个数比为_________晶体结构中最小的环上有_____个硅原子和______个氧原子，硅、氧原子个数比为_________。共价键42661∶2SiO1∶1共价晶体在低温石英的结构中，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(左、右型)，被广泛用作压电材料，如制作石英手表。二氧化硅晶体——低温石英石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链石英的左、右型晶体石英手表二氧化硅晶体——重要用途共价晶体水泥单晶硅玻璃单晶硅制的芯片硅太阳能电池二氧化硅光导纤维共价晶体根据表中数据，归纳共价晶体的性质特点，并从结构角度解释原因？探究六某些共价晶体的熔点和硬度共价晶体金刚石氮化硼碳化硅石英硅锗熔点/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0共价晶体的结构特点非密堆积原子通过共价键形成空间网状结构共价晶体的性质特点熔点高(＞1000℃)硬度大晶体的类型分子晶体共价晶体概念以分子间作用力结合相邻原子间以共价键结合组成的粒子分子原子作用力分子间作用力共价键熔点较低较高硬度小大分子晶体和共价晶体对比共价晶体三种物质中，每个原子均以sp3杂化形式与相邻的四个原子形成σ键，整体上形成三维骨架结构，同属于共价晶体，熔点都比较高。熔点的相对高低与共价键的强弱有关，共价键越强，熔点越高。金刚石、硅和锗的结构差别在于碳、硅、锗原子半径依次递增。C-C键、Si-Si键、Ge-Ge键的键长依次递增，键长越长，键能越小，所以熔点和硬度依次下降。共价晶体金刚石硅锗熔点/℃＞350014101211硬度*106.56.0根据所学内容，思考并回答：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？比较物质的熔点的方法共价晶体共价晶体分子晶体有氢键只有范德华力方法依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断依据性质判断判断晶体的类型键能越大熔点越高氢键的数目多少相对分子质量大小判断键能的大小判断分子间的作用力锗Ge硅Si主要应用：低压、低频、中功率晶体管、光电探测器，取代了笨重的电子管，导致了集成电路的可能性砷化镓GaAs磷化铟InP主要应用：毫米波器件、发光器件、卫星通讯、移动通讯、光通讯、GPS导航等，较好的电子迁移率、带隙等材料特性，资源稀缺，有毒性，污染环境碳化硅Sic、氮化铝AlN、氮化镓GaN、氧化锌ZnO、金刚石C主要应用：高温、高频、抗辐射、大功率器件；蓝、绿、紫光二极管、半导体激光器，更优的电子迁移率、带隙、击穿电压、高频、高温特性第一代半导体第二代半导体第三代半导体第三代半导体：中国半导体的希望！1．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是A．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子B．最小的环上，Si和O原子数之比为1﹕2C．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角【答案】C【详解】根据SiO2的晶体空间结构模型可判断每个硅原子与4个氧原子结合形成4个共价键，每个氧原子与2个硅原子结合形成2个共价键，其空间网状结构中存在四面体结构单元，硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的4个顶角；金刚石的最小环上有6个碳原子，SiO2的晶体结构可将金刚石晶体结构中的碳原子用硅原子代替，每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，所以其最小环上有6个硅原子和6个氧原子，Si、O原子个数比为1∶1，因此选项ABD均是错误的，C正确；答案选C。2．金刚石和石墨的物理性质存在着较大差异，原因是()A．它们是由不同种元素构成的 B．他们各自的原子排列方式不同C．它们具有不同的几何外形 D．石墨能导电而金刚石不能【答案】B【详解】物质的组成和结构决定了物质的性质，金刚石和石墨均由C元素构成，但由于结构中碳原子的排列方式不同，所以物理性质存在较大差异，故答案为B。3．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．该共价晶体易汽化，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【答案】B【详解】A、CO2固态时由分子晶体变为共价晶体，其成键情况也发生了变化，由原来的C=O变为C-O，但化学键依然为极性共价键，A项正确;B、CO2由分子晶体变成共价晶体，熔沸点高，不易汽化，不适合作制冷材料，B不正确;C、CO2由分子晶体变成共价晶体，共价晶体有很高的熔沸点，故C正确;D、CO2由分子晶体变成共价晶体，共价晶体具有硬度大耐磨等特点，D项正确;答案选Ｂ。4．下面关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是A．1molSiO2晶体中Si-O键为2molB．二氧化硅晶体的分子式是SiO2C．晶体中Si、O原子最外电子层都满足8电子结构D．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子【答案】C【详解】A．每个Si原子形成四个共价键，则1molSiO2晶体中含4molSi-O键，故A错误；B．由二氧化硅晶体结构图可知，每个硅原子周围连有四个氧原子，每个氧原子周围连有2个硅原子，则Si、O原子个数比为1：2，不存在分子，故B错误；C．在晶体中硅原子周围有4对共用电子对，氧原子有2对共用电子对，而氧原子最外层就是6个电子，这样两种原子都满足8电子结构，故C正确；D．由二氧化硅晶体结构图可知，晶体中最小环上含有6个硅原子和6个氧原子，故D错误。故选：C。5．最近科学家成功制成了一种新型的碳氧化合物，该化合物晶体中每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，下列对该晶体叙述错误的是A．该晶体类型是原子晶体

B．晶体中碳原子数与C-O化学键数之比为1∶2C．该化合物中碳原子采取sp3杂化

D．该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2【答案】B【详解】A．该晶体中，每个碳原子均以四个共价单键与氧原子结合为一种空间网状的无限伸展结构，则此晶体类型是原子晶体，A正确；B．晶体中，每个碳原子与周围的4个氧原子以共价单键相连，则碳原子数与C-O化学键数之