共价晶体课件2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第二章

晶体结构与性质

第二节

分子晶体与共价晶体

课时2共价晶体选择性必修22.

掌握共价晶体的性质和判断共价晶体的方法。学习目标本节重点本节难点1.

了解共价晶体的概念；记忆常见的共价晶体；新课导入

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？干冰熔点：-56.2℃沸点：-78.5℃二氧化硅熔点：1723℃沸点：2230℃分子晶体分子间作用力熔沸点低教师点拨一、共价晶体的概念构成粒子及作用力

原子间以共价键相结合而形成的空间立体网状结构的晶体。【注意】共价晶体中不存在分子，没有分子式，其化学式表示各原子个数的最简整数比；共价晶体并不是含有共价键的晶体，很多分子晶体中也含有共价键。构成微粒：原子微粒之间的作用：共价键气化或熔化时破坏的作用：共价键概念教师点拨典型的共价晶体①

部分非金属单质金刚石、硼(B)、硅(Si)②

极少数金属单质锗(Ge)和灰锡(Sn)③

部分非金属化合物SiC、SiO2、BN、Si3N4④

极少数金属化合物刚玉(α-Al2O3)说明：Al2O3有α型和γ型两种常见结构，α-Al2O3属于共价晶体，俗称刚玉，γ-Al2O3属于离子晶体。以碳为中心教师点拨二、共价晶体的物理性质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熔点/℃＞3500300027001710硬度*109.59.57熔点：对于结构相似的共价晶体，其成键原子的半径越小，键长越短，共价键的键能越大，晶体的熔点越高硬度：共价晶体的硬度很大溶解性：共价晶体难溶于一般溶剂。导电性：共价晶体一般不导电(硅为半导体)，熔融后也不导电。教师点拨某些共价晶体的熔点和硬度共价晶体金刚石硅锗熔点/℃＞350014101211硬度*106.56.0

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。教师点拨三、典型共价晶体的分析金刚石是典型的共价晶体，天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形教师点拨最小环为六元环正四面体②

晶体中最小的碳环由6个碳组成，且不在同一平面内，最多有4个碳原子在平面内；①金刚石晶体中每个碳原子以4个共价单键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体；碳原子都采取sp3杂化；C-C键长相等，键角相等，键角为109°28'；(12g金刚石含有NA

个C原子，含有2NA个C-C键)③

晶体中每个C参与了4条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有1/2，故C原子与C-C键数之比为：1：2。教师点拨④

在金刚石晶胞中占有的碳原子数8。(8×1/8+6×1/2+4=8)金刚石里的C-C共价键的键长（154pm）很短，键能（347.7kJ/mol）很大，这一结构使金刚石在所有已知晶体中硬度最大，而且熔点（＞3500℃）也很高。高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特性。特性：⑤

在金刚石晶胞中含有8个碳原子，若晶胞边长为a，则碳原子的最近距离为_____。教师点拨二氧化硅晶体

SiO2是自然界含量最高的固态二元氧化物，熔点1713℃，有多种结构。①

在SiO2晶体中，每个硅原子采取sp3杂化，与4个氧原子结合；每个氧原子与2个硅原子结合；形成三维骨架结构（封闭的环状结构），硅原子与氧原子个数之比是1∶2，没有单个的SiO2分子存在。③

在SiO2晶体，每个硅原子形成4个共价键；每个氧原子形成2个共价键；1molSiO2中含有4

molSi-O键。②

在SiO2晶体中，最小环为12元环，由6个Si原子和6个O原子构成。教师点拨

碳化硅（SiC）俗称“金刚砂”，类似于金刚石的构造。已知SiC晶体中只存在“Si-C”共价键，根据SiC中Si元素和C元素的比例，请在金刚石晶体的结构基础上将C原子和Si原子标示出来。SiC或金刚石晶体SiC晶胞结构SiC晶胞结构碳化硅晶体教师点拨共价晶体

①

晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。键长越短，键能越大，共价键越稳定，物质的熔、沸点越高。

②

若没有告知键长或键能数据时，可比较原子半径的大小。一般原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔点就越高。如比较金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点高低：原子半径：C<Si，则键长：C-C<C-Si<Si-Si，故键能：C-C<C-Si<Si-Si，熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。教师点拨共价晶体硬度大，分子晶体硬度小且较脆分子晶体和共价晶体的判断方法①

依据物质类别判断②

依据晶体的熔点判断共价晶体：高，常在1000℃以上；

分子晶体：低，常在数百摄氏度以下③

依据晶体的硬度与机械性能判断④

依据导电性判断分