新教材高中化學(xué)晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第節(jié)分子晶體與共價晶體（第課時）課件新人教版選擇性必修

第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子晶體與共價晶體第2課時共價晶體學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．借助共價晶體模型認(rèn)識共價晶體的結(jié)構(gòu)特點。2．能夠從化學(xué)鍵的特征，分析理解共價晶體的物理特性。課堂素能探究名師博客呈現(xiàn)課堂達標(biāo)驗收課前素能奠基新課情境呈現(xiàn)新課情境呈現(xiàn)科學(xué)研究揭示，30億年前，在地殼下200km左右的地幔中處在高溫、高壓巖漿中的碳元素，逐漸形成了具有正四面體結(jié)構(gòu)的金剛石。火山爆發(fā)時，金剛石夾在巖漿中上升到接近地表時冷卻，形成含有少量金剛石的原生礦床。金剛石具有諸多不同凡響的優(yōu)良性質(zhì)：熔點高(3350℃)，不導(dǎo)電，硬度極高。這些性質(zhì)顯然是由金剛石的結(jié)構(gòu)決定的。那么，金剛石具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？水晶是一種古老的寶石，晶體完好時呈六棱柱鉆頭形。在水晶中，原子是怎樣排列的呢？課前素能奠基原子

新知預(yù)習(xí)共價鍵

網(wǎng)狀

物質(zhì)種類實例某些___________________晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些_____________________碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些______________二氧化硅(SiO2)等2.共價晶體與物質(zhì)的類別非金屬單質(zhì)

非金屬化合物

氧化物

3.共價晶體的熔、沸點(1)共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時必需破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有____________的熔點。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越__________，鍵長越__________，鍵能越__________，晶體的熔、沸點越__________。很高

小

短

大

高

微點撥：含有共價鍵的晶體都是共價晶體嗎？提示：共價晶體中都有共價鍵，但含有共價鍵的不一定是共價晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價鍵。二、典型的共價晶體1．金剛石(1)碳原子采取___________雜化，C—C—C夾角為________________。(2)每個碳原子與周圍緊鄰的4個碳原子以共價鍵結(jié)合成_______________結(jié)構(gòu)，向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)最小碳環(huán)由_________個碳原子組成，且最小環(huán)上有4個碳原子在同一平面內(nèi)；每個碳原子被12個六元環(huán)共用。sp3

109°28′

正四面體

6

2.二氧化硅晶體(1)二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅是自然界含量最高的固態(tài)二元氧化物，有多種結(jié)構(gòu)，最常見的是低溫石英(α－SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的__________________形成螺旋上升的長鏈，沒有封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)決定了它具有手性。硅氧四面體

①Si原子采取___________雜化，正四面體內(nèi)O—Si—O鍵角為_________________。②每個Si原子與_________個O原子形成_________個共價鍵，__________原子位于正四面體的中心，_________原子位于正四面體的頂點，同時每個O原子被_________個硅氧正四面體共用；每個O原子和_________個Si原子形成_________個共價鍵，晶體中Si原子與O原子個數(shù)比為____________。③最小環(huán)上有__________個原子，包括_________個O原子和_________個Si原子。sp3

109°28'

4

4

Si

O

2

2

2

1∶2

12

6

6

(2)二氧化硅的用途二氧化硅是制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅電池、芯片和光導(dǎo)纖維的原料。微點撥：SiO2是二氧化硅的分子式嗎？提示：二氧化硅為共價晶體，晶體中不存在單個分子，其化學(xué)式為Si與O的最簡個數(shù)比，而不是分子式。1．思考辨析：(1)但凡由原子構(gòu)成的晶體都是共價晶體。 ()(2)CO2和SiO2中化學(xué)鍵類型相同，晶體類型也相同。 ()(3)1molSiO2晶體中含4molSi—O鍵。 ()(4)SiO2是二氧化硅的分子式。 ()×

×

√

×

預(yù)習(xí)自測2．氮化鋁(AIN)是一種熔點很高、硬度大、不導(dǎo)電、難溶于水和其他溶劑的晶體。將以下各組物質(zhì)加熱熔化或氣化，所克服微粒間作用力與AIN相同的是 ()A．水晶、金剛石 B．食鹽、硫酸鉀C．碘、硫 D．硅、干冰解析：根據(jù)AIN熔點高、硬度大、不導(dǎo)電、難溶于水和其他溶劑可知，AIN晶體是共價晶體，熔化時共價鍵被破壞，A、B、C、D四個選項中屬于共價晶體的有水晶(SiO2)、金剛石和硅，故A項正確。A

3.以下關(guān)于共價晶體的說法不正確的選項是 ()A．共價晶體中的成鍵微粒是原子B．共價晶體中原子之間全部以共價鍵結(jié)合C．共價晶體均是化合物D．共價晶體的熔、沸點都比較高解析：共價晶體可能是單質(zhì)，如金剛石、晶體硅，也可能是化合物，如二氧化硅、碳化硅等。C

4．干冰和二氧化硅晶體同屬第ⅣA族元素的最高價氧化物，它們的熔、沸點差異很大的原因是 ()A．二氧化硅的相對分子質(zhì)量大于二氧化碳的相對分子質(zhì)量B．C—O鍵鍵能比Si—O鍵鍵能小C．干冰為分子晶體，二氧化硅為共價晶體D．干冰易升華，二氧化硅不能解析：干冰和SiO2所屬晶體類型不同，干冰為分子晶體，熔化時破壞分子間作用力；SiO2為共價晶體，熔化時破壞化學(xué)鍵，所以熔點較高。C

5．有以下物質(zhì)：①水晶、②冰醋酸、③氧化鈣、④白磷、⑤晶體氬、⑥氫氧化鈉、⑦鋁、⑧金剛石、⑨過氧化鈉、⑩碳化鈣、?碳化硅、?干冰、?過氧化氫。根據(jù)要求填空：(1)屬于共價晶體的化合物是____________(填序號，下同)。(2)直接由原子構(gòu)成的晶體是________________。(3)直接由原子構(gòu)成的分子晶體是__________。(4)由極性分子構(gòu)成的晶體是____________，屬于分子晶體的單質(zhì)是____________。①?

①⑤⑧?

⑤

②?

④⑤

解析：屬于共價晶體的是金剛石、碳化硅和水晶；屬于分子晶體的有晶體氬(無化學(xué)鍵)、白磷(非極性分子)、干冰(由極性鍵構(gòu)成的非極性分子)、過氧化氫和冰醋酸(由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的極性分子)。課堂素能探究問題探究：1．分子晶體和共價晶體的構(gòu)成粒子相同嗎？2．分子晶體和共價晶體受熱熔化時克服粒子間作用力相同嗎？探究提示：1.提示：不同。分子晶體的構(gòu)成粒子為分子，共價晶體的構(gòu)成粒子為原子。2．提示：不同，前者為分子間作用力，后者為共價鍵。知識點共價晶體與分子晶體的結(jié)構(gòu)特征及熔、沸點上下比較知識歸納總結(jié)：1.共價晶體與分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)共價晶體的結(jié)構(gòu)特征在共價晶體中，各原子均以共價鍵結(jié)合，因為共價鍵有方向性和飽和性，所以中心原子周圍的原子數(shù)目是有限的，原子不采取密堆積方式。(2)分子晶體的結(jié)構(gòu)特征①分子間不存在氫鍵的分子晶體，由于范德華力沒有方向性和飽和性，所以分子盡可能采取密堆積方式。②分子間存在氫鍵的分子晶體，由于氫鍵具有方向性和飽和性，所以分子不能采取密堆積方式。2.共價晶體與分子晶體熔、沸點上下的比較共價晶體＞分子晶體理由：共價晶體的熔、沸點與共價鍵有關(guān)，分子晶體的熔、沸點與分子間作用力有關(guān)。共價鍵的作用力遠(yuǎn)大于分子間作用力。 (1)如圖為CO2分子晶體結(jié)構(gòu)的一局部，觀察圖形。試說明每個CO2分子周圍有__________個與之緊鄰且等距的CO2分子；該結(jié)構(gòu)單元平均占有_________個CO2分子。典例12

4

(2)在40GPa高壓下，用激光器加熱到1800K時，人們成功制得共價晶體干冰，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與SiO2共價晶體相似，且比分子晶體干冰更穩(wěn)定，以下說法正確的選項是___________。A．共價晶體干冰易升華，可用作制冷劑B．共價晶體干冰有很高的熔點和沸點C．共價晶體干冰的硬度小，不能用作耐磨材料D．共價晶體干冰在一定條件下可與氫氧化鈉反響E．每摩爾共價晶體干冰中含有4molC—O鍵BDE

(3)由分子晶體干冰轉(zhuǎn)化為共價晶體干冰是____________(填“物理〞或“化學(xué)〞)變化，反響的ΔH____________(填“大于〞或“小于〞)0?；瘜W(xué)

小于

(2)該題應(yīng)從SiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)來判斷；(3)二者屬于不同物質(zhì)，所以轉(zhuǎn)化屬于化學(xué)變化。由于共價晶體干冰更穩(wěn)定，故該轉(zhuǎn)化為放熱反響，ΔH＜0。〔變式訓(xùn)練〕以下晶體性質(zhì)的比較中，正確的選項是 ()A．熔點：單質(zhì)硫>磷>晶體硅B．沸點：NH3>H2O>HFC．硬度：白磷>冰>二氧化硅D．熔點：SiI4>SiBr4>SiCl4D

解析：硫與磷是分子晶體，晶體硅是共價晶體，其中晶體硅的熔點遠(yuǎn)高于硫與磷的熔點，A項錯誤；氟化氫、水、氨都是分子晶體，其沸點上下與分子間作用力大小有關(guān)，因為這三種物質(zhì)之中都存在氫鍵，且水分子間氫鍵最強，氨分子間氫鍵最弱，故水的沸點最高，氨的最低，B項錯誤；二氧化硅是共價晶體，硬度大，白磷和冰都是分子晶體，硬度較小，C項錯誤；鹵化硅為分子晶體，它們的組成和結(jié)構(gòu)相似，分子間不存在氫鍵，故相對分子質(zhì)量越大，熔點越高，D項正確。名師博客呈現(xiàn)共價晶體與分子晶體的比較晶體類型共價晶體分子晶體概念相鄰原子間以共價鍵相結(jié)合而形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體組成微粒原子分子微粒間作用力共價鍵分子間作用力熔、沸點很高較低晶體類型共價晶體分子晶體硬度很大較小溶解性不溶于大部分溶劑部分溶于水導(dǎo)電性不導(dǎo)電，個別為半導(dǎo)體不導(dǎo)電，部分溶于水后導(dǎo)電熔化時破壞的作用力共價鍵分子間作用力實例金剛石干冰〔即時訓(xùn)練〕1．美國LawreceLiermore國家實驗室成功地在高壓下將CO2轉(zhuǎn)化為具有類似SiO2結(jié)構(gòu)的共價晶體，以下關(guān)于CO2的共價晶體說法，正確的選項是 ()A．CO2的共價晶體和分子晶體互為同分異構(gòu)體B．在一定條件下，CO2共價晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體是物理變化C．CO2的共價晶體CO2分子晶體具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)D．在CO2的共價晶體中，每一個C原子結(jié)合4個O原子，每一個O原子跟兩個C原子相結(jié)合D

解析：二氧化碳共價晶體中不含分子，故A錯誤；CO2共價晶體轉(zhuǎn)化為CO2分子晶體，結(jié)構(gòu)已發(fā)生改變，且二者的性質(zhì)也有較大差異，故二者是不同的物質(zhì)，所以二者的轉(zhuǎn)變是化學(xué)變化，故B錯誤；CO2共價晶體與CO2分子晶體，結(jié)構(gòu)不同，二者是不同的物質(zhì)，物理性質(zhì)不同，如CO2共價晶體硬度很大，CO2分子晶體硬度不大，其化學(xué)性質(zhì)也不同，故C錯誤；CO2共價晶體與SiO2結(jié)構(gòu)類似，每個碳原子與4個氧原子通過1對共用電子對連接，每個氧原子與2個碳原子通過1對共用電子對連接，故D正確。2．以下有關(guān)晶體的說法中正確的選項是 ()A．氯化鉀溶于水時離子鍵未被破壞B．分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定C．冰融化時分子中共價鍵發(fā)生斷裂D．共價晶體中共價鍵越強，熔點越高D

課堂達標(biāo)驗收1．碳化硅(SiC)是一種晶體，具有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，其中C原子和Si原子的位置是交替的。在以下三種晶體：①金剛石、②晶體硅、③碳化硅中，它們的熔點從高到低的順序是 ()A．①③② B．②③①C．③①② D．②①③解析：C與Si同為第ⅣA族元素，金剛石是共價晶體，晶體硅、碳化硅也是共價晶體。從碳到硅原子半徑逐漸增大，形成共價鍵的鍵能逐漸減弱?？赏茢嗵蓟璧娜埸c應(yīng)在Si與C之間，故正確答案為A。A

2．以下各組物質(zhì)的晶體中，化學(xué)鍵類型和晶體類型都相同的是 ()A．SO2和SiO2 B．CO2和H2OC．BN和HCl D．CCl4和KCl3．(2021·南寧高二檢測)X是核外電子數(shù)最少的元素，Y是地殼中含量最豐富的元素，Z在地殼中的含量僅次于Y，W可以形成自然界最硬的共價晶體。以下表達錯誤的選項是 ()A．WX4是沼氣的主要成分 B．固態(tài)X2Y是分子晶體C．ZW是共價晶體 D．ZY2的水溶液俗稱“水玻璃〞B

D

4．以下晶體熔化時，必須破壞非極性共價鍵的是 ()A．冰 B．晶體硅C．溴 D．二氧化硅解析：冰、溴為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，A、C項錯誤；晶體硅、二氧化硅為共價晶體，二氧化硅熔化時，破壞的是Si—O極性鍵，晶體硅熔化時，破壞的是Si—Si非極性鍵，B項正確，D項錯誤。B

5．金剛石晶體是立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其晶體模型如下圖。認(rèn)真觀察晶體模型并答復(fù)以下