共價晶體+高二下學期化學人教版（2019）選擇性必修2

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

課時2共價晶體課堂導入課堂導入碳和硅元素同為第四主族的元素，從其形成的氧化物外形來看均為晶體，但兩種晶體的熔沸點卻相差很大，這是為什么呢？干冰熔點：-56.2℃沸點：-78.5℃二氧化硅熔點：1723℃沸點：2230℃分子晶體分子間作用力熔沸點低課堂學習既然干冰屬于分子晶體，分子間作用力較化學鍵來說較弱，導致干冰的熔沸點低，那二氧化硅的熔沸點如此之高，是否能夠說明二氧化硅并不屬于分子晶體，其結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢？共價晶體的概念及性質(zhì)共價晶體：晶體中相鄰原子間都以共價鍵結(jié)合，整個晶體是一個共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)，叫作共價晶體，也稱原子晶體。共價晶體構(gòu)成微粒原子微粒間作用力共價鍵物理性質(zhì)熔沸點高課堂學習共價晶體的概念及性質(zhì)硼剛玉碳化硅物質(zhì)類別實例某些非金屬單質(zhì)晶體硼、晶體硅、晶體鍺、金剛石等某些非金屬化合物碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)等某些氧化物二氧化硅(SiO2)、七氧化二錳(Mn2O7)、三氧化二鉻(Cr2O3)等課堂學習觀察表格中的數(shù)據(jù)，除了共價晶體熔沸點很高之外，你還能得到哪些信息或者規(guī)律？共價晶體的概念及性質(zhì)某些共價晶體的熔點和硬度共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/℃＞350030002700171014101211硬度*109.59.576.56.0(1)共價晶體由于原子間以較強的共價鍵相結(jié)合，熔化時必須破壞共價鍵，而破壞它們需要很高的溫度，所以共價晶體具有很高的熔沸點，同時硬度很大。(2)結(jié)構(gòu)相似的共價晶體，原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，晶體的熔點越高。課堂學習共價晶體的概念及性質(zhì)晶體的類型分子晶體共價晶體概念以分子間作用力結(jié)合相鄰原子間以共價鍵結(jié)合組成的粒子分子原子作用力分子間作用力共價鍵熔點較低較高硬度小大根據(jù)所學的相關知識，補充下面的表格，思考如何比較晶體之間的熔沸點大?。烤w的類型分子晶體共價晶體概念組成的粒子作用力熔點硬度課堂學習共價晶體的概念及性質(zhì)晶體熔、沸點和硬度的比較方法先判斷晶體類型

主要依據(jù)是構(gòu)成晶體的微粒及其微粒間的作用力，對于不同類型的晶體，一般來說，共價晶體的熔、沸點、硬度高于分子晶體。對于同一類型的晶體

①共價晶體的熔點高低、硬度大小取決于共價鍵的強弱。原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越強，熔點越高。

②分子晶體的熔、沸點高低取決于分子間作用力，分子間作用力與相對分子質(zhì)量有關，同時還要考慮分子極性及是否存在氫鍵。根據(jù)元素周期表，你能判斷金剛石、碳化硅、晶體硅的鍵長、鍵能、熔點和硬度的相對大小嗎？根據(jù)元素周期表，碳和硅為同一主族元素，原子半徑：C＜Si，因此鍵長大小順序為C—C＜C—Si＜Si—Si，鍵能大小順序為C—C＞C—Si＞Si—Si，熔點和硬度大小順序為金剛石>碳化硅>晶體硅。課堂鞏固正誤判斷1.由原子構(gòu)成的晶體一定是共價晶體。4.同族元素形成的單質(zhì)和氧化物晶體類型不一定相同。2.只含有共價鍵的晶體一定是共價晶體。3.共價晶體的鍵能很大，常溫下不與其他物質(zhì)反應?！痢痢痢?1)在金剛石晶體中，每個碳原子以四個共價單鍵對稱地與相鄰的4個碳原子結(jié)合，C－C－C夾角為109°28′，即金剛石中的碳采取sp3雜化軌道形成共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)。(2)晶體中最小的碳環(huán)由6個碳原子組成，且不在同一平面內(nèi)，最多有4個碳原子在同一平面。(3)每個C形成4個C－C，每個C-C占有2個C，即C原子與C-C數(shù)目之比為1：2。(4)每個C原子被12個六元環(huán)共用，1個碳環(huán)占有的碳原子為0.5個。課堂學習根據(jù)右圖中金剛石的結(jié)構(gòu)，你有什么發(fā)現(xiàn)？常見共價晶體的結(jié)構(gòu)注意：每個碳原子連接4個碳碳鍵，形成一個碳碳鍵需要2個碳原子，每個碳原子分攤的數(shù)目為0.5mol，1molC形成的共價鍵為2個碳原子共用，故共價鍵數(shù)目為2mol。課堂學習根據(jù)下圖中金剛石的結(jié)構(gòu)，應當如何選取其晶胞？你能計算出一個金剛石晶胞中有多少碳原子嗎？在一個晶胞中，碳原子位于立方體的8個頂點、6個面心，以及晶胞的內(nèi)部存在4個，故該晶胞中實際含有的碳原子數(shù)為8。常見共價晶體的結(jié)構(gòu)課堂學習你能根據(jù)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)推測硅單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)嗎，通過硅單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)又是否能推測出二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)？常見共價晶體的結(jié)構(gòu)①在SiO2晶體中，每個硅原子與4個氧原子結(jié)合，每個氧原子與2個硅原子結(jié)合；②每個硅原子都采取sp3雜化，每個氧原子都采取sp3雜化；③硅原子個數(shù)與Si－O共價鍵個數(shù)之是1：4；④最小環(huán)為12元環(huán)。每硅原子可形成12個12元環(huán)。通過右圖中二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)，你有什么發(fā)現(xiàn)？注意：每個硅原子連接4個氧原子，形成4個Si－O，因此1mol中含有Si－O的數(shù)目為4mol。課堂學習根據(jù)下圖中二氧化硅的晶胞，思考其與金剛石晶胞之間的異同，計算每個晶胞中含有氧原子和硅原子的數(shù)目，并解釋硅氧原子個數(shù)比與其化學式之間的關系。常見共價晶體的結(jié)構(gòu)二氧化硅晶胞相當于將金剛石晶胞中碳的位置替換為硅，且在每一個Si－Si鍵之間填充了一個氧原子。二氧化硅晶胞中硅的個數(shù)仍為8，氧原子全部處于晶胞內(nèi)部，因此個數(shù)為16，數(shù)量比與化學式中原子個數(shù)比一致。課堂學習常見共價晶體的結(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)中由頂角相連的硅氧四面體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(左型與右型)，被廣泛應用在壓電材料，如制作石英手表。課堂學習常見共價晶體的結(jié)構(gòu)制作水泥制作玻璃光導纖維單晶硅電池板作芯片二氧化硅具有許多重要的用途，例如制造水泥、玻璃、人造紅寶石，還是生產(chǎn)單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維的原料。課堂學習常見共價晶體的結(jié)構(gòu)課堂導入最近科學家成功制成了一種新型的碳氧化合物，該化合物晶體中每個碳原子均以四個共價單鍵與氧原子結(jié)合為一種空間網(wǎng)狀的無限伸展結(jié)構(gòu)，下列對該晶體敘述錯誤的是