高二化学（人教版）学案选择性必修二第三章第二节第2课时共价晶体

第2课时共价晶体新知探究(一)——典型共价晶体的结构特征1.共价晶体的构成(1)构成微粒及作用:(2)共价晶体结构:整个晶体形成共价键三维骨架结构。2.两种典型的共价晶体结构特征(1)金刚石的晶体结构特征①在晶体中,每个碳原子以4个共价单键对称地与相邻的4个碳原子结合,成为正四面体。②晶体中C—C—C夹角为109°28',碳原子采取sp3杂化。③最小环上有6个碳原子,每个C原子被12个六元环共用。④晶体中碳原子个数与C—C数之比为1∶4×12=1(2)二氧化硅的晶体结构特征①1个Si原子和4个O原子形成4个共价键,每个O原子和2个Si原子相结合。②1molSiO2中含4molSi—O。③最小环是由6个Si原子和6个O原子组成。④每个Si原子被12个12元环共用,每个O原子被6个12元环共用。应用化学1.下表中数据为二氧化碳(CO2)和二氧化硅(SiO2)的熔、沸点。晶体熔点/℃沸点/℃CO256.6(在527kPa下测得)78.5SiO217132230碳和硅元素位于元素周期表中同一主族,且二氧化碳和二氧化硅晶体均含有共价键,熔、沸点差距很大。请结合分子晶体的性质,判断SiO2固体是否属于分子晶体?并说明理由。2.天然的金刚石和水晶都呈现规则多面体的外形,如图,体现了晶体的什么性质?其微观本质是什么?[题点多维训练]1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体()(2)具有共价键的晶体叫做共价晶体()(3)SiO2表示二氧化硅分子()(4)同一主族的氧化物,晶体类型可能不同()2.下列有关金刚石晶体和二氧化硅晶体(如图所示)的叙述正确的是()A.金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体B.金刚石晶胞中含有6个碳原子C.60gSiO2晶体中所含共价键数目为6NA(NA是阿伏加德罗常数的值)D.金刚石晶体熔化时破坏共价键,二氧化硅晶体熔化时破坏分子间作用力3.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si—Si之间插入O原子。根据SiO2晶胞结构图,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原子也通过Si—O极性键与2个Si原子作用C.石英晶体中Si原子与O原子的原子个数比为1∶2,可用“SiO2”来表示石英的组成D.在晶体中存在石英分子,故石英的分子式为SiO24.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个碳原子。

(2)已知晶胞参数为apm,则金刚石的密度为g·cm3。

(3)晶体中两个最近的碳原子之间的距离为pm。

(4)碳原子的半径为r,则a、r之间关系式为。

新知探究(二)——共价晶体的性质特征及物质类别导学设计下表是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摩氏硬度109.59.576.56.01.为什么金刚石的熔点高、硬度大?2.影响共价晶体的熔点和硬度的因素有(填序号),如何影响共价晶体的熔点和硬度?

①构成共价晶体的原子种类数目;②构成共价晶体的原子间的共价键键能;③构成共价晶体的原子半径;④构成共价晶体的原子的相对原子质量。[系统融通知能]1.共价晶体的性质特征高硬度、高熔点是许多有共价键三维骨架结构的共价晶体的特征。一般难溶于常见溶剂,绝大部分共价晶体不导电。[微点拨]硬度大的物质不一定经得起锤击,如金刚石硬度最大,却很容易经锤击而破碎。物质经受锤击的性质属于延展性。2.共价晶体熔、沸点高低及硬度大小比较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、沸点越高,硬度越大。3.常见共价晶体及类别4.分子晶体与共价晶体的判断依据分子晶体共价晶体微粒种类分子原子微粒间的作用力分子间作用力共价键晶体的熔、沸点熔点低,常在数百摄氏度以下甚至更低熔点高,常在1000℃以上晶体的导电性晶体不导电,但部分溶于水后能导电绝大多数不导电,但晶体Si、Ge为半导体晶体的硬度、机械性能硬度小且较脆硬度大物质的分类部分非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅等)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、稀有气体、几乎所有的酸、绝大多数有机物(除有机盐外)金刚石、晶体硅、晶体硼等单质;碳化硅、二氧化硅等化合物[题点多维训练]1.根据下表中给出的有关数据,判断下列说法中错误的是()AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/℃190682300>35001410沸点/℃17857255048272355A.SiCl4是分子晶体B.晶体硼是共价晶体C.AlCl3是分子晶体,加热能升华D.金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si弱2.碳化硅的晶体有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的。它与晶体硅和金刚石相比较,正确的是()A.熔点从高到低的顺序:金刚石>碳化硅>晶体硅B.熔点从高到低的顺序:金刚石>晶体硅>碳化硅C.三种晶体中的结构单元都是三角锥结构D.三种晶体都是共价晶体且均为电的良导体3.下列晶体性质的比较中不正确的是()A.熔点:氮化硼>石英>锗B.沸点:NH3>PH3C.硬度:白磷>冰>二氧化硅D.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl44.据报道,某科学家用激光将置于铁室中石墨靶上的碳原子炸松,与此同时再用射频电火花喷射氮气,此时碳、氮原子结合成碳氮化合物薄膜。据称这种化合物可能比金刚石更坚硬,其原因可能是()A.碳、氮原子构成平面结构的晶体B.碳氮键比金刚石中的碳碳键键长更短C.氮原子电子数比碳原子电子数多D.碳、氮单质的化学性质均不活泼5.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,一个硅原子周围结合个碳原子,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。

|思维建模|分子晶体、共价晶体熔、沸点高低及硬度比较(1)先判断晶体类型:一般来说,共价晶体>分子晶体。(2)对于同一类型的晶体①共价晶体的熔点高低、硬度大小取决于共价键的强弱。原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越强,熔、沸点及硬度越高。②分子晶体的熔、沸点高低及硬度大小取决于分子间作用力。分子间作用力与是否存在氢键、相对分子质量大小及分子极性有关。课下请完成课时跟踪检测(十八)第2课时共价晶体新知探究(一)[应用化学]1.提示:分子晶体中分子间作用力小,晶体熔、沸点低,所以SiO2不是分子晶体,SiO2是共价晶体。2.提示:晶体呈现多面体外形体现了晶体的自范性,其微观本质是原子在三维空间里呈周期性有序排列。[题点多维训练]1.(1)×(2)×(3)×(4)√2.选A金刚石晶体和二氧化硅晶体均属于共价晶体,A项正确;金刚石的晶胞中含有碳原子数为8×18+6×12+4=8(个),B项错误;60gSiO2晶体的物质的量为1mol,1molSi原子与4molO原子形成4mol硅氧键,1molO原子与2molSi原子形成2mol硅氧键,故1molSiO2中含4mol硅氧键,即共价键数为4NA,C项错误;二氧化硅晶体属于共价晶体,熔化时破坏共价键3.选D由题图可知每个硅原子与四个氧原子相连,而每个氧原子与两个硅原子相连,在晶体中Si原子与O原子的个数比为1∶2,“SiO2”仅表示石英的组成,不存在单个的SiO2分子。4.(1)8×18+6×1(2)12×8NA(a×10−10)3(3)3新知探究(二)[导学设计]1.提示:金刚石晶体中C—C共价键的键能很大,很难破坏C—C共价键,因此,金刚石的熔点高、硬度大。2.提示:②③构成共价晶体的原子间的共价键键能越大、共价晶体的原子半径越小,则晶体的熔点越高、硬度越大。[题点多维训练]1.选DSiCl4、AlCl3的熔、沸点低,都属于分子晶体,AlCl3的沸点低于其熔点,即在未熔化的温度下它就能汽化,故AlCl3加热能升华,A、C正确;单质B的熔、沸点高,所以晶体硼是共价晶体,B正确;C原子的半径比Si原子的半径小,金刚石中C—C的键长比晶体硅中Si—Si的键长短,金刚石中C—C的键能比晶体硅中Si—Si的键能大,金刚石中的C—C比晶体硅中的Si—Si强,D错误。2.选A碳化硅的晶体有类似金刚石的结构,其中碳原子和硅原子的位置是交替的,这说明碳化硅形成的晶体是共价晶体。则形成共价晶体的原子半径越小,共价键键能越大,其熔、沸点越高,而原子半径:C<Si,则熔点从高到低的顺序:金刚石>碳化硅>晶体硅,A正确,B错误。三种晶体中的结构单元都是四面体结构,C错误。三种晶体都是共价晶体且都不是电的良导体,D错误。3.选C三种物质都是共价晶体,A项正确;因为NH3分子间存在氢键,所以NH3的沸点大于PH3的沸点,B项正确;二氧化硅是共价晶体,硬度很大,白磷和冰都是分子晶体,硬度较小,C项错误;四卤化硅为分子晶体,它们的组成和结构相似,分子间不存在氢键,故相对分子质量越大,熔点越高,D项正确。4.选B碳、氮原子结合成的碳氮化合物比金刚石更坚硬,说明该化合物为共价晶体,为立体结构,A错误;由于原子半径:N<C,原子半径越小,共价键的键长越短,则键能越大,所以碳氮化合物比金刚石更坚硬,B正确;共价晶体的熔、沸点和硬度,与共价键有关,与电子数的多少无关,C错误;碳、氮单质的化学性质均不活泼,与两种元素形成的化合物的性质无关,D错误。5.解析:(1)根据题意可知金刚砂属于共价晶体,由于Si—C的键长大于C—C