高中化學(xué)人教版 選擇性必修2 《共價(jià)晶體（二）》

1、共價(jià)晶體（二）主講人：盧君學(xué) 校：深圳科學(xué)高中人教版 選擇性必修2知識(shí)回顧共價(jià)晶體：由共價(jià)鍵構(gòu)成的具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體金剛石晶體結(jié)構(gòu)除了金剛石、晶體硅以外，還有這些常見共價(jià)晶體 二氧化硅 （SiO2） 碳化硅 （SiC） 氮化硼 （BN) 氮化硅 （Si3N4）等思考討論知識(shí)拓展自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，熔點(diǎn)1713有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英（-SiO2）海灘河岸邊的黃沙、石英礦脈、花崗石中的白色晶體以及透明的水晶都是低溫石英。 應(yīng)用廣泛的高科技產(chǎn)品原料-二氧化硅（SiO2) 資料卡片二氧化硅（SiO2)晶體硅結(jié)構(gòu)已知SiO2晶體骨架結(jié)構(gòu)與晶體硅相似，根據(jù)SiO2中Si元素和O

2、元素的比例，你能否在晶體硅的骨架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將O原子合理地填充進(jìn)去以形成SiO2 骨架結(jié)構(gòu)？思考討論SiOSiO2SiO4二氧化硅（SiO2)晶體硅結(jié)構(gòu)二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)二氧化硅（SiO2)（注意：以“O”為中心的“Si-O”鍵的夾角不是180度）知識(shí)遷移正四面體結(jié)構(gòu)晶體硅中硅原子采取sp3雜化二氧化硅晶體中硅原子采取sp3雜化二氧化硅（SiO2)1mol二氧化硅晶體中含有的“Si-O”鍵數(shù)目為？4NA思考討論二氧化硅（SiO2)晶體硅結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)為6元環(huán)二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)為12元環(huán)知識(shí)遷移二氧化硅（SiO2)查資料得，晶體硅的熔點(diǎn)為1415，二氧化硅晶體的熔點(diǎn)為1713。怎么理解二氧化

3、硅晶體的熔點(diǎn)比晶體硅的熔點(diǎn)高？熔點(diǎn)：二氧化硅晶體晶體硅“Si-O”鍵能“Si-Si”鍵能“Si-O”鍵長“Si-Si”鍵長原子半徑：Si O思考討論二氧化硅（SiO2)C和Si屬于同一主族，為何二氧化硅晶體屬于共價(jià)晶體，而干冰晶體屬于分子晶體？知識(shí)拓展C是第二周期元素，原子半徑較小，周圍容納不下4個(gè)O原子，電子云易于重疊形成雙鍵，所以當(dāng)C與O結(jié)合時(shí)，形成了雙鍵，CO2以單個(gè)小分子就可以穩(wěn)定存在，屬于分子晶體。Si是第三周期元素，原子半徑較大，周圍可以容納4個(gè)O原子，不易形成雙鍵，因此SiO2中，Si以單鍵結(jié)合了4個(gè)O，形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于共價(jià)晶體。干冰晶胞結(jié)構(gòu)二氧化硅晶胞結(jié)構(gòu)二氧化硅（Si

4、O2)有關(guān)資料報(bào)道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，高熔點(diǎn)、高硬度的二氧化碳晶體。請(qǐng)思考以下問題（一）該二氧化碳晶體屬于分子晶體還是共價(jià)晶體？該二氧化碳晶體與二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，且具備高熔點(diǎn)、高硬度特征，屬于典型的共價(jià)晶體思考討論二氧化硅（SiO2)（二）1mol該二氧化碳晶體中含有的“C-O”鍵數(shù)目為？有關(guān)資料報(bào)道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)相似，高熔點(diǎn)、高硬度的二氧化碳晶體。請(qǐng)思考以下問題4NA思考討論二氧化硅（SiO2)有關(guān)資料報(bào)道：在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K，制得了與二氧化硅晶體

5、結(jié)構(gòu)相似，高熔點(diǎn)、高硬度的二氧化碳晶體。請(qǐng)思考以下問題（三）該二氧化碳晶體的熔點(diǎn)、硬度與二氧化硅晶體相比如何？“C-O”鍵長 “Si-O”鍵長“C-O”鍵能 “Si-O”鍵能熔點(diǎn)、硬度：該二氧化碳晶體二氧化硅晶體 原子半徑： C Si思考討論二氧化硅（SiO2)二氧化硅的用途單晶硅 硅芯片 硅太陽能電池 二氧化硅光導(dǎo)纖維（以SiO2為原料制造的高科技產(chǎn)品）資料卡片二氧化硅（SiO2)SiC器件的主要用途是車載設(shè)備。SiC器件可以使純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車的電機(jī)控制系統(tǒng)損失的功率降低到1/10，實(shí)現(xiàn)低功耗化；同時(shí)，能將新能源汽車的效率提高10%，使用SiC工藝生產(chǎn)的功率器件的導(dǎo)通電阻更低、芯片尺寸

6、更小、工作頻率更高，并可耐受更高的環(huán)境溫度SiC 的球棍模型新能源汽車中的明星材料-碳化硅（SiC)資料卡片碳化硅（SiC)碳化硅（SiC)SiC 的球棍模型SiC俗稱“金剛砂”，類似于金剛石的構(gòu)造。已知SiC晶體中只存在“Si-C”共價(jià)鍵，根據(jù)SiC中Si元素和C元素的比例，你能否在金剛石晶體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將C原子和Si原子標(biāo)示出來？SiC或金剛石晶體思考討論SiC晶胞結(jié)構(gòu)碳化硅（SiC)碳化硅（SiC) 原子半徑： C Si “C-C” 鍵長“Si-C”鍵長“Si-Si”鍵長硬度、熔點(diǎn)：金剛石晶體碳化硅晶體晶體硅 “C-C” 鍵能“Si-C”鍵能“Si-Si”鍵能立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相

7、似，它有可能在哪些領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景？熔點(diǎn)高硬度大產(chǎn)品堅(jiān)硬，可制成高速切削刀具、地質(zhì)勘探、石油鉆頭可以制造高溫構(gòu)件、火箭燃燒室內(nèi)襯、宇宙飛船的熱屏蔽等性能優(yōu)異的陶瓷材料氮化硼（BN）（一）立方氮化硼氮化硼（BN）立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，已知BN晶體中只存在“B-N”共價(jià)鍵，根據(jù)BN中B元素和N元素的比例，你能否在金剛石晶胞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上畫出BN的晶胞結(jié)構(gòu)示意圖？金剛石晶胞結(jié)構(gòu)BN晶胞結(jié)構(gòu)思考討論氮化硼（BN）（二）六方氮化硼六方氮化硼的晶體為平面六元并環(huán)的層狀結(jié)構(gòu)氮化硼（BN）知識(shí)拓展1.六方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)中B、N原子采取哪種類型的軌道雜化方式？因六方氮化硼晶體為平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，故

8、B、N原子均采用sp2雜化方式思考討論氮化硼（BN）3. 六方氮化硼的晶體的層狀結(jié)構(gòu)之間并不存在化學(xué)鍵的作用，那它屬于共價(jià)晶體嗎？不屬于。層與層之間沒有共價(jià)鍵作用，即構(gòu)成不了空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故不屬于共價(jià)晶體思考討論氮化硼（BN）六方氮化硼用途（一）絕緣性廣泛應(yīng)用于高壓高頻電及等離子弧的絕緣體以及各種加熱器的絕緣子，加熱管套管和高溫、高頻、高壓絕緣散熱部件，高頻應(yīng)用電爐的材料（二）熱導(dǎo)性用作制備砷化鎵、磷化鎵、磷化銦的坩鍋，半導(dǎo)體封裝散熱底板、移相器的散熱棒，行波管收集極的散熱管，半導(dǎo)體和集成電極的p型擴(kuò)散源和微波窗口（后期在學(xué)習(xí)“混合型晶體”中石墨部分知識(shí)時(shí)可進(jìn)行對(duì)比分析）資料卡片氮化硼（B

9、N）課堂小結(jié)二氧化硅晶胞結(jié)構(gòu)碳化硅晶胞結(jié)構(gòu)氮化硼晶胞結(jié)構(gòu)每個(gè)Si周圍有4個(gè)O Si的雜化軌類型是sp3Si原子與Si-O鍵之比為1:4最小環(huán)為12元環(huán)?！敖饎偵啊?，它具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)中碳原子和硅原子相間排列，化學(xué)式為 SiC。 立方氮化硼晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似硬度大 熔點(diǎn)高六方氮化硼的晶體為平面六元并環(huán)的層狀結(jié)構(gòu)B、N原子均采用sp2雜化方式不屬于共價(jià)晶體 1.下列說法中，錯(cuò)誤的是（ ） A. 只含分子的晶體一定是分子晶體 B. 碘晶體升華時(shí)破壞了共價(jià)鍵 C. 幾乎所有的酸都屬于分子晶體 D. 稀有氣體分子中只含原子，但稀有氣體的晶體屬于分子晶體課堂練習(xí)2.下列說法中，正確

10、的是（ ）A. 分子晶體一定存在分子間作用力和共價(jià)鍵B. 分子晶體的熔點(diǎn)一般比共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高C. 稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體D. CO2 晶體是分子晶體，可推測 SiO2 晶體也是分子晶體課堂練習(xí)3.下列說法中，正確的是（ ）冰融化時(shí)，分子中 HO 鍵發(fā)生斷裂 共價(jià)晶體中，共價(jià)鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)越高C. 分子晶體中，共價(jià)鍵鍵能越大，該分子晶體的熔沸點(diǎn)一定越高D. 分子晶體中，分子間作用力越大，對(duì)應(yīng)的物質(zhì)越穩(wěn)定課堂練習(xí)4.下列事實(shí)能說明剛玉（Al2O3）是共價(jià)晶體的是（ ） Al2O3 是兩性氧化物；硬度很大；它的熔點(diǎn)是 2045 ；自然界中的剛玉有紅寶石和藍(lán)寶石A. B. C. D. 課堂練習(xí)5.以下晶體是共價(jià)晶體還是分子晶體？金剛石 干冰