3.2.2共价晶体课件2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共17张PPT)
新课导入
物质 熔点/℃ 沸点/℃
CO2 -56.2 （在527 kPa下测得） -78.5
SiO2 1 723 2 230
二氧化硅的熔沸点远高于二氧化碳的熔沸点，说明什么？
说明形成二氧化硅晶体的作用力是远强于分子间作用力的力。
　第2节　分子晶体与共价晶体
　第三章　晶体结构与性质
　第2课时　共价晶体
单晶硅
金刚石
学习目标
1.借助共价晶体模型认识共价晶体的结构特点
2.能够从化学键的特征，分子理解共价晶体的物理特性
预习检测
1.什么是共价晶体？
2.共价晶体有哪些结构特点？
相邻原子间以共价键结合而形成具有空间立体网状结构的晶体。
1.由于共价键的方向性和饱和性，使每个中心原子周围排列的原子数目是固定的。
2.由于所有原子间均以共价键相结合，因此晶体中不存在单个分子。
2.典型的共价晶体有哪些？有什么特点？
金刚石和二氧化硅。
在金刚石晶体中，碳原子以sp3杂化轨道与周围4个碳原子以共价键相结合，C-C键间的夹角109°28′
在二氧化硅晶体中，每个硅原子周围结合4个氧原子，每个氧原子周围结合2个硅原子。
共价晶体的结构与性质
金刚石的晶胞
构成粒子
共价晶体
原子
粒子间的作用力
共价键
如硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）等
如碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)及氮化硅(Si3N4)等
③极少数金属氧化物，
①某些单质
②某些非金属氧化物
如刚玉(ɑ-Al2O3)
思考与讨论
1.分子晶体和共价晶体受热熔化时客服的粒子间作用力相同吗？
不同，前者为分子间作用力，后者为共价键。
2.怎样从原子结构的角度理解金刚石、硅和锗的熔点和硬度依次下降？
共价晶体 金刚石 硅 锗
熔点/℃ >3500 1410 1211
硬度 10 6.5 6.0
在金刚石、硅和锗中，每个原子均以sp3杂化轨道与相邻的4个原子形成σ键，整体上形成三维骨架结构，同属于共价晶体，熔点和硬度都较高。但金刚石、硅和锗的结构差别在于C、Si、Ge原子半径依次递增，C-C、Si-Si、Ge-Ge的键长依次递增，键长越大，键能越小，所以熔点和硬度依次降低。
1.下列有关共价晶体的叙述错误的是（ ）
A.共价晶体中存在共价键
B.共价晶体具有空间网状结构
C.共价晶体中不存在独立的分子
D.共价晶体熔化时不破坏共价键
2.分析下列各物质的物理性质，判断其固态属于共价晶体的是（ ）
A.碳化铝，黄色晶体，熔点2200℃，熔融态不导电
B.溴化铝，无色晶体，熔点98℃，熔融态不导电
C.五氧化二钒，无色晶体，熔点19.5℃，易溶于乙醇、氯仿、丙酮中
D.溴化钾，无色晶体，熔融时或溶于水中都能导电
课堂练习
A
D
认识金刚石的结构和性质
2.金刚石中,每个碳原子与多少个碳原子成键？碳原子采取什么杂化方式？
1.一个金刚石晶胞中，含有几个碳原子？
8×1/8+6×1/2+4=8
在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有4个
sp3杂化
3.根据金刚石的结构特点，你能分析其硬度大的原因是什么吗？
在金刚石晶体内部，每个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构，破坏这种三维结构中的C-C共价键需要很高的能量，所以金刚石的硬度很大。
正四面体
最小环为六元环
认识金刚石的结构和性质
1.所有C-C键键长相等，键角相等，键角为109.28°
2.晶体中最小的碳环由6个碳原子构成，且不再同一个平面上。
3.每个碳原子可以形成12个六元环，每个碳碳键可形成6个六元环。
4.晶体中每个C参与了4条C-C键的形成，而每条键中的贡献只有一半。
故C原子与C-C键数之比为：
1 ：（ ）= 1：2
思考：12g 金刚石含有___个C原子含有__ 个C-C键。
NA
2NA
思考与讨论
1.根据金刚石的结构特点，你能分析其硬度大的原因是什么？
在金刚石晶体内部，每个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构，破坏这种三维结构中的C-C共价键需要很高的能量，所以金刚石的硬度很大。
2.以金刚石为例，说明共价晶体的微观结构与分子晶体有哪些不同？
①构成粒子不同，共价晶体中只存在原子，没有小分子。
②相互作用不同，共价晶体中的微粒间的作用力是共价键。
认识SiO2的结构和性质
二氧化硅晶体结构与金刚石晶体结构有什么相同点和不同点？
认识SiO2的结构和性质
109 28
Si
O
共价键
1.相同点：
①键角109.28°
②形成四面体结构
2.不同点：
①共价键键能不同
②金刚石是向空间伸展形成空间网状结构，而二氧化硅形成螺旋上升的长链
③原子之间以共价键结合
③最小环不同
认识SiO2的结构和性质
二氧化硅的结构二氧化硅是自然界含量最高的固态二元氧化物，有多种结构，最常见的是低温石英(α SiO2)。低温石英的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性。
1个Si原子和4个O原子形成4个共价键，每个Si原子周围结合4个O原子；同时，每个O原子跟2个Si原子相结合。实际上，SiO2晶体是由Si原子和O原子按1：2的比例所组成的立体网状的晶体。
最小环是由6个Si原子和6个O原子组成，有12个原子。每个最小的环实际拥有的硅原子为6×1/12=1/2，氧原子数为6×1/6=1。
1mol SiO2中含4mol Si—O键，在SiO2晶体中Si、O原子均采取sp3杂化。
正四面体内O—Si—O键角为109°28′。
思考与讨论
1.SiO2是二氧化硅的分子式吗？
二氧化硅为共价晶体，晶体中不存在单个分子，其化学式SiO2为Si与O的最简个数比，而不是分子式。
2.分析金刚石、二氧化硅的晶体结构模型，判断共价晶体的化学式是否可以代表其分子式。
不能，因为共价晶体是一个三维的网状结构，无小分子存在。
3.分析二氧化硅的晶体结构模型，判断晶体中最小的环有
多少个原子，1molSiO2中含有多少摩尔Si-O键。
SiO2晶体中最小环上有12个原子，1molSiO2中含有4molSi-O键。
1.我们可以将SiO2的晶体结构想象为在晶体硅的Si-Si键之间插入O原子。根据SiO2晶体结构图，下列说法不正确的是（ ）
A.SiO2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原子通过Si-O极性键与2个Si原子作用
C.SiO2晶体中Si原子与O原子的原子个数之比为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SiO2能叫分子式
2.有以下几种晶体:A.干冰 B.冰 C.水晶 D.金刚石
(1) 属于共价晶体的是　　　　　（填序号，下同）。
(2) 属于分子晶体的是　　　　　　。
(3) 含化学键且受热熔化时化学键不发生变化的晶体是　　　　　　,受热熔化时需克服共价键的晶体是　　　　　　。
(4) 晶体中存在氢键的是　　　　　　。
D
当堂训练
A、B
C、D
A、B
C、D
B
拓展延伸
耐高温 强度高 耐雨蚀 透波性好
导弹天线罩材料要求
Si3N4晶体结构
Si3N4材料的导弹天线罩制品
小结
晶体类型 共价晶体 分子晶体
组成微粒
作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电性
原子
分子
共价键
分子间作用力
很大
较小
很大
较小
不溶于任何溶剂
部分溶于水
不导电，个别为半导体
固体和熔化状态都不导电，部分溶于水导电