【課件】共價(jià)晶體++課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版(2019)選擇性必修2

第二節(jié)

分子晶體與共價(jià)晶體

第2課時(shí)

共價(jià)晶體人教版（2019）化學(xué)選擇性必修二第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.能辨識(shí)常見(jiàn)的共價(jià)晶體,并能從微觀角度分析共價(jià)晶體中各構(gòu)成微粒之間的作用對(duì)共價(jià)晶體物理性質(zhì)的影響。2.能利用共價(jià)晶體的通性推斷常見(jiàn)的共價(jià)晶體,并能利用均攤法對(duì)晶胞進(jìn)行分析。CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示，通過(guò)比較試判斷SiO2晶體是否屬于分子晶體。

干冰SiO2物質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃CO2-56.2（在527kPa下測(cè)得）-78.5SiO217232230不是分子晶體是共價(jià)晶體常見(jiàn)的共價(jià)晶體金剛石單晶硅SiO2碳化硅鍺錫共價(jià)晶體1、定義相鄰原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合而形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。共價(jià)晶體構(gòu)成粒子原子粒子間的作用力共價(jià)鍵注意：共價(jià)晶體中都有共價(jià)鍵，但含有共價(jià)鍵的不一定是共價(jià)晶體。如CO2、H2O等分子晶體中也含有共價(jià)鍵。整塊晶體是一個(gè)三維的共價(jià)鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)的小分子，是一個(gè)“巨分子”。化學(xué)式表示原子個(gè)數(shù)比。2、典型共價(jià)晶體類型物質(zhì)種類實(shí)例某些非金屬單質(zhì)某些非金屬化合物某些氧化物晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等二氧化硅(SiO2)、剛玉(ɑ-Al2O3)等觀察金剛石晶胞結(jié)構(gòu)，思考下列問(wèn)題。(1)一個(gè)金剛石晶胞中，含有幾個(gè)碳原子？(2)金剛石中,每個(gè)碳原子與多少個(gè)碳原子成鍵？碳原子采取什么雜化方式？

正四面體在金剛石晶體中每個(gè)碳原子與4個(gè)碳原子成鍵碳原子采取sp3雜化最小環(huán)為六元環(huán)3、常見(jiàn)的典型共價(jià)晶體(1)金剛石①碳原子采取

雜化,C—C—C夾角為

。②每個(gè)碳原子與周圍緊鄰的

個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合,形成共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。③最小碳環(huán)由6個(gè)碳原子組成,且最小碳環(huán)上有4個(gè)碳原子在同一平面內(nèi);每個(gè)碳原子被12個(gè)六元環(huán)共用。sp3109°28′4④晶體中每個(gè)C參與了4條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻(xiàn)只有一半，故C原子與C—C鍵數(shù)之比為：

⑤每個(gè)碳原子可形成

個(gè)六元環(huán),每個(gè)C-C鍵可以形成

個(gè)六元環(huán)。

⑥在金剛石晶胞中占有的碳原子數(shù)_______。

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⑦12g金剛石含有_____個(gè)C原子，含有_____個(gè)C-C鍵NA2NA觀察SiO2晶胞和晶體結(jié)構(gòu)，與金剛石晶體結(jié)構(gòu)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？金剛石晶胞和晶體結(jié)構(gòu)圖SiO2晶胞和晶體結(jié)構(gòu)圖構(gòu)成原子種類和數(shù)目不同。原子雜化方式和空間結(jié)構(gòu)相同。3、常見(jiàn)的典型共價(jià)晶體(2)二氧化硅(SiO2)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(jiàn)的是低溫石英(α--SiO2)。低溫石英的結(jié)構(gòu)中有頂角相連的硅氧四面體形成螺旋上升的長(zhǎng)鏈，沒(méi)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。石英的左、右型晶體石英晶體中的硅氧四面體相連構(gòu)成的螺旋鏈①硅原子都采取sp3雜化，每個(gè)Si周圍有

個(gè)O，每個(gè)O周圍有

個(gè)Si，在SiO2晶體中硅原子與氧原子個(gè)數(shù)之比是

.硅氧構(gòu)成空間

形42正四面體180o109o28′1:2

晶體硅結(jié)構(gòu)二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)SiO2晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在晶體硅結(jié)構(gòu)中每2個(gè)Si原子中間插入1個(gè)O原子③參照金剛石晶胞模型,在SiO2晶胞中有8個(gè)Si原子位于立方晶胞的頂點(diǎn),有6個(gè)Si原子位于立方晶胞的面心,還有4個(gè)Si原子與16個(gè)O原子在晶胞內(nèi)構(gòu)成4個(gè)硅氧四面體,均勻排列于晶胞內(nèi)。每個(gè)SiO2晶胞中含有8個(gè)Si原子和16個(gè)O原子。3、常見(jiàn)的典型共價(jià)晶體(3)碳化硅(SiC)(1)碳、硅原子都采取sp3雜化,C—Si鍵角為109°28′。CSi109o28′(2)每個(gè)硅(碳)原子與周圍緊鄰的4個(gè)碳(硅)原子以共價(jià)鍵結(jié)合成正四面體結(jié)構(gòu),向空間伸展形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)最小環(huán)由6個(gè)原子組成且不在同一平面內(nèi),其中包括3個(gè)C原子和3個(gè)Si原子。(4)每個(gè)SiC晶胞中含有4個(gè)C原子和4個(gè)Si原子。共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度觀察比較下表中共價(jià)晶體熔點(diǎn)和硬度數(shù)據(jù)，它們有什么特點(diǎn)？熔點(diǎn)很高；硬度很大為什么共價(jià)晶體熔點(diǎn)很高？熔化破壞共價(jià)鍵，需要很高的能量。結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體，原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，晶體的熔點(diǎn)越高。4、共價(jià)晶體的物理性質(zhì)①熔點(diǎn)很高；②硬度很大；③一般不導(dǎo)電(晶體硅半導(dǎo)體)；④難溶于一般溶劑(2)熔點(diǎn)和硬度的比較規(guī)律(1)一般規(guī)律結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵長(zhǎng)越

,鍵能越

,晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。短大共價(jià)晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點(diǎn)/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0某些共價(jià)晶體的熔點(diǎn)和硬度下表為部分共價(jià)晶體的物理性質(zhì),結(jié)合前面學(xué)過(guò)的分子晶體的一些性質(zhì)思考問(wèn)題。問(wèn)題1:與分子晶體相比,共價(jià)晶體的熔點(diǎn)普遍較高,為什么?分子晶體中分子間是以較弱的分子間作用力(部分含氫鍵)相互作用的,而共價(jià)晶體中原子間是通過(guò)較強(qiáng)的共價(jià)鍵相互作用的,并且形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以熔點(diǎn)普遍較高。問(wèn)題2:由表中數(shù)據(jù)可知,金剛石、硅和鍺的熔點(diǎn)和硬度均依次降低,如何解釋?三者的組成元素為同一主族元素,形成的晶體結(jié)構(gòu)類似,結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)晶體,原子半徑越小,鍵長(zhǎng)越短,鍵能越大,晶體的熔點(diǎn)越高,硬度越大。問(wèn)題3:從哪些角度可以區(qū)分共價(jià)晶體與分子晶體?可以從構(gòu)成微粒、微粒間作用力強(qiáng)弱、熔沸點(diǎn)、硬度等角度區(qū)分。晶體類型共價(jià)晶體分子晶體組成微粒

作用力熔沸點(diǎn)硬度溶解性導(dǎo)電性原子分子共價(jià)鍵分子間作用力很大較小很大較小不溶于任何溶劑部分溶于水不導(dǎo)電，個(gè)別為半導(dǎo)體固體和熔融狀態(tài)都不導(dǎo)電，部分溶于水導(dǎo)電分子晶體和共價(jià)晶體的比較判斷共價(jià)晶體和分子晶體類型的方法(1)依據(jù)構(gòu)成晶體的微粒和微粒間的作用力判斷構(gòu)成共價(jià)晶體的微粒是原子,微粒間的作用力是共價(jià)鍵;構(gòu)成分子晶體的微粒是分子或原子(稀有氣體),微粒間的作用力是分子間作用力。(2)依據(jù)晶體的熔點(diǎn)判斷共價(jià)晶體的熔點(diǎn)高,常在1000℃以上;而分子晶體熔點(diǎn)低,常在數(shù)百攝氏度以下甚至更低。(3)依據(jù)晶體的硬度與機(jī)械性能判斷共價(jià)晶體硬度大,分子晶體硬度小且較脆。(4)依據(jù)導(dǎo)電性判斷分子晶體為非導(dǎo)體,但部分溶于水后能導(dǎo)電;原子晶體多數(shù)為非導(dǎo)體,但晶體硅、鍺是半導(dǎo)體。(1).分子晶體中一定存在共價(jià)鍵。(

)(2).干冰升華的過(guò)程中破壞了共價(jià)鍵。(

)(3).二氧化硅和干冰雖然是同一主族元素形成的氧化物,但屬于不同的晶體類型。(

)(4).分子晶體的熔、沸點(diǎn)比較低,共價(jià)晶體的熔、沸點(diǎn)比較高。(

)(5).含有共價(jià)鍵的晶體都是共價(jià)晶體。(

)(6).SiO2是二氧化硅的分子式。(

)1、判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)√

√

××××2.下列有關(guān)晶體的說(shuō)法正確的是(

)A.分子晶體中均存在共價(jià)鍵B.共價(jià)晶體中共價(jià)鍵越弱,熔點(diǎn)越低C.晶體在受熱熔