3.2.2共价晶体+课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章晶体结构与性质

第二节分子晶体与原子晶体

第2课时共价晶体11.能够从化学键的特征，分析理解共价晶体的物理特性，比较晶体的熔、沸点。2.能借助共价晶体模型，以金刚石、硅、二氧化硅为例掌握共价晶体的结构特点。学习目标问题导学

同为第四主族的元素的氧化物，两种晶体的熔沸点却相差很大，这是为什么？干冰（CO2）二氧化硅（SiO2）构成粒子粒子间的相互作用分子分子间作用力原子共价键分子晶体？1.定义：相邻原子间以共价键相结合形成的三维骨架结构（空间立体网状）的晶体(也称为原子晶体)一、共价晶体注意：共价晶体无分子式，化学式表示原子最简整数比。共价晶体粒子间作用力：共价键立体结构：整块晶体是一个三维骨架结构结构，不存在单个的小分子，是一个“巨分子”。构成粒子：原子点拨精讲思考与讨论

(1)“具有共价键的晶体一定是共价晶体”这种说法对吗？为什么？

不对。如H2O、CO分子中都有共价键，而它们都是分子晶体。所有原子间以共价键相结合形成空间网状结构的晶体才是共价晶体。(2)SiO2是二氧化硅晶体的分子式吗？二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，SiO2是其化学式，表示Si与O的最简个数比为1：2，不是分子式。2、常见的共价晶体（P82）

①某些单质：金刚石（C）、硅（Si）、锗（Ge）、灰锡（Sn）、硼（B）、高聚氮等②某些非金属化合物：如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等③极少数金属氧化物，如二氧化硅(SiO2)、刚玉(ɑ-Al2O3)、Mn2O7、Cr2O3硼刚玉碳化硅【课堂练习】C1.下列直接由原子构成的一组物质是()①CO2

②SiO2③晶体Si

④白磷⑤乙醇⑥Fe

⑦Na2O

⑧固态HeA.①②③④⑤⑧B.②③④⑥⑧C.②③⑧D.①②⑤⑦⑧2.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B对比分子晶体和共价晶体的数据，共价晶体有何物理特性？原因是什么？共价晶体熔化时破环共价键，共价键比分子间作用力强得多二、共价晶体的物理性质（由共价键强弱决定）①熔点很高（破坏共价键）

②硬度很大：金刚石是天然存在的最硬的物质

③不溶于一般溶剂

④一般不导电,晶体硅、锗是半导体。规律:结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高，硬度越大。共价晶体的熔、沸点高低取决于共价键的键长和键能。3.分子晶体与原子晶体的比较晶体类型共价晶体分子晶体组成微粒

粒子间作用力结构特点三维骨架结构分子密堆积或非密堆积物理性质导电性决定熔沸点高低的因素原子分子共价键分子间作用力熔点高，硬度大，不溶于多数溶剂

不导电个别为半导体固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电共价键的强弱分子间作用力（包括氢键）的强弱熔沸点低，硬度小，相似相溶规律1.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判断晶体的类型共价晶体分子晶体有氢键只有范德华力＞＞判断键能的大小键能越大，熔点越高判断分子间的作用力相对分子质量大小氢键的数目多少【课堂练习】天然的金刚石经常呈现规则多面体的外形，这是金刚石微观原子有序排列的宏观表现。金刚石的微观结构是怎样的？4、典型的共价晶体——金刚石金刚石的晶体结构

金刚石晶胞属于立方晶胞。该晶胞中含有几个C原子？1.金刚石的晶体结构和性质

在一个晶胞中，碳原子位于立方体的8个顶点、6个面心以及晶胞内部4个，该晶胞中实际含有的碳原子数为8。正四面体最小环为六元环①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有4个形成为正四面体。每个碳原子都采取sp3杂化，杂化轨道形成共价键三维骨架结构；②所有的C-C键长相等，键角相等，C—C—C键角为109°28'；③晶体中最小的碳环由6个碳构成，最多4个碳在同一平面内；④每个碳原子可以形成

个六元环，每个碳碳键可形成

个六元环。⑤晶体中每个C可以形成4个C-C键，每个C—C占有2个C，故C原子与C—C键数之比为：

。即1molC原子中含

molC—C共价键。12621：2【思考】根据金刚石的结构，试分析金刚石熔点高、硬度大的原因？C—C键键长(pm)键能(kJ/mol)熔点(℃)硬度154347.7＞3500天然最大

金刚石晶体中C-C键键长短，键能大，并且共价键的数目非常多，断键需要大量能量，因此金刚石的熔点很高，硬度很大。

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。4、典型的共价晶体——二氧化硅①每个Si原子周围结合

个O原子；同时，每个O原子跟

个Si原子相结合。硅原子和氧原子采取____杂化方式。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按的____比例所组成的立体网状的晶体。②最小的环是由

个Si原子和

个O原子组成的

元环，Si和O原子数之比为1∶1每个最小的环实际（平均）拥有的硅原子为6×1/12=1/2，氧原子数为6×1/6=1。426612sp34、典型的共价晶体——二氧化硅1：2109º28´4mol③SiO2晶胞中包含有

个Si原子

个O原子。816④1molSiO2中含有

Si—O键，含有

Si原子，含有

O原子4、典型的共价晶体——二氧化硅109º28´1mol2mol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二氧化硅晶体——重要用途课堂小结结构性质应用共价晶体构成微粒微粒间的作用力物理特性典型晶体结构特征【当堂检测】

1.(2024·山东卷)下列物质均为共价晶体且成键结构相似,其中熔点最低的是(

)A.金刚石(C)B.单晶硅(Si)C.金刚砂(SiC)D.氮化硼(BN,立方相)B2.金刚石具有硬度大、熔点高等特点，大量用于制造钻头、金属切割刀具等。下列判断正确的是()A.金刚石中C—C的键角均为109°28′，所以金刚石和CH4的晶体类型相同B.金刚石的熔点高与C—C的键能无关C.金刚石中碳原子个数与C—C数目之比为1∶2D.金刚石的熔点高，所以在打孔过程中不需要进行浇水冷却C3.（2019·全国·高考真题）下列关于SiO2晶体网状结构的叙述正确的是（

）A．存在四面体结构单元，O处于中心，Si处于4个顶角B．最小的环上，有3个Si原子和3个O原子C．最小的环上，Si和O原子数之比为1∶2D．最小的环上，有6个Si原子和6个O原子D4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是（

）A.28g晶体硅中含有Si—Si的个数为2NAB.124g白磷(P4)晶体中含有P—P的个数为4NAC.12g金刚石中含有C—C的个数为4NAD.SiO2晶体中1mol硅原子可与氧原子形成2NA个共价键(Si—O)AB6.金刚石晶胞结构如图所示，回答下列问题。(1)一个金刚石晶胞中含有________