化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.2共价晶体（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 3.2.2共价晶体（共25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-31 17:21:22 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与原子晶体
（第2课时 共价晶体）
思考： 在金刚石晶体中，有独立存在的分子吗？形成晶体的微粒是什么？微粒间作用力是什么？
1.定义：原子间以共价键相结合形成的空间网状结构的晶体
①构成微粒是：原子
②粒子间作用力：共价键（无分子间作用力）
③结构特点：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”
一、共价晶体
1.某些非金属单质
如：硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等 。
2.某些非金属化合物
如：金刚砂（SiC）、二氧化硅（SiO2）、氮化硼(BN)、AlN(氮化铝）、 Si3N4（氮化硅）、C3N4（氮化碳）
3.极少数金属氧化物，刚玉（Al2O3）等
2.共价晶体的类别
金刚石磨头
金刚石钻石
109 28
共价键
1.金刚石的立体网状结构
三、两种典型共价晶体的结构与组成特点
①在金刚石晶胞中含有 个C，每个碳与 个相邻碳以__________ 结合，形成___________结构。
8
4
共价键
正四面体
②键角为_______，碳原子采取了______杂
③最小碳环由 个C组成且不在同一平面内， 每个C被 个最小环共用，每个环平均拥有 个C，平均拥有____个C-C键
④1mol金刚石中含有的C-C共价键数____mol
109°28′
sp3
6
12
1/12
2
2
2.二氧化硅晶体
把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。
【课堂练习】 1.正误判断 ①凡是由原子构成的晶体都是原子晶体( ) ②原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他的化学键( ) ③CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同( ) ④1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键( ) ⑤互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同( ) ⑥由于共价键的键能远大于分子间作用力，故原子晶体的熔点比分子晶体高( )
√
√
×
×
×
×
2.最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是（ ） A.该晶体是原子晶体
B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 C.该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2
D.该晶体中最小的环由12个原子构成
C
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。
石英的左、右型晶体
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链
①在晶体中，每个Si与____个O以共价键结合，形成 结构，每个正四面体占有___个Si， 个O，故SiO2晶体中Si与O之为 ，向空间扩展，形成空间网状结构②最小环上有 个原子（ 个Si和 个O）1molSiO2晶体中含___molSi-O键。 单个的SiO2分子存在。
4
正四面体
1
2
1：2
12
6
6
4
无
晶体SiO2的多种重要用途
制造： 水泥、玻璃、 人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维
①原子晶体中不存在单个的分子，其化学式不是分子式，仅表示该物质中原子个数比
②由原子构成的晶体不一定是原子晶体，如稀有气体分子构成的晶体属于分子晶体
③原子晶体中一定存在共价键，而物质中存在共价键的晶体不一定是原子晶体，如干冰中碳原子与氧原子之间存在共价键，但干冰是分子晶体
【反思小结】
对比分子晶体和共价晶体的数据，共价晶体有何物理特性？原因是什么？
共价晶体熔化时破环共价键，共价键比分子间作用力强得多
三、共价晶体的物理性质
1.物理性质 ①熔点很高
②硬度很大：金刚石是天然存在的最硬的物质 ③不溶于一般溶剂
④延展性差，一般不导电，但晶体硅是半导体
2.共价晶体熔点和硬度的比较规律
结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔沸点、硬度越大。
【课堂练习】1.下表是某些原子晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是( )
原子晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
①构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成原子晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成原子晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A.①② B.③④ C.①③ D.②④
C
2.下列晶体性质的比较中不正确的是( ) A.熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅
B.沸点：NH3>PH3 C.硬度：白磷>冰>二氧化硅
D.熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
C
【方法点拨】比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路
小结：分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概 念
组成微粒
粒子间作用力
结构特点 空间网状结构 分子密堆积或非密堆积
物理性质
导电性
熔化时破坏的作用力
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构
分子间以分子间作用力结合
原子
分子
共价键
分子间作用力
熔点高，硬度大，
不溶于一般溶剂
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
破坏共价键
一定破坏分子间作用力（有时还破坏氢键，S8熔化还破坏共价键）
熔沸点低，硬度小，相似相溶规律
【注意】
区分分子晶体和共价晶体的关键是看晶胞中是否存在独立的分子，分子晶体中能找到独立的分子，如干冰晶体中有二氧化碳分子；共价晶体中没有独立存在的分子，只有原子，如水晶中只存在独立的Si和O原子。
【课堂练习3】
小结
材料王——石墨烯
科学前沿
碳原子的杂化方式？
sp2杂化
石墨的晶体结构图（混合型晶体）
（1）石墨为层状结构，同一层内每个C原子采用sp2杂化，每个C原子与3个C原子以共价键相连形成平面正六边形的平面网状结构，层与层之间以范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。
（2）晶体中最小的环为6个C原子形成的平面环。每个C原子同时为3个环所共用，每个C-C键同时为2个环共用，每个环上占有的C原子为2个，占有C-C键3个。即1mol石墨中含1.5molC-C键,石墨中C原子与C-C键的个数比为2：3。
石墨的熔沸点高于金刚石
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与原子晶体
（第2课时 共价晶体）
思考： 在金刚石晶体中，有独立存在的分子吗？形成晶体的微粒是什么？微粒间作用力是什么？
1.定义：原子间以共价键相结合形成的空间网状结构的晶体
①构成微粒是：原子
②粒子间作用力：共价键（无分子间作用力）
③结构特点：整块晶体是一个三维的共价键网状结构，是一个“巨分子”
一、共价晶体
1.某些非金属单质
如：硼（B）、硅（Si）、锗（Ge）、金刚石（C）等 。
2.某些非金属化合物
如：金刚砂（SiC）、二氧化硅（SiO2）、氮化硼(BN)、AlN(氮化铝）、 Si3N4（氮化硅）、C3N4（氮化碳）
3.极少数金属氧化物，刚玉（Al2O3）等
2.共价晶体的类别
金刚石磨头
金刚石钻石
109 28
共价键
1.金刚石的立体网状结构
三、两种典型共价晶体的结构与组成特点
①在金刚石晶胞中含有 个C，每个碳与 个相邻碳以__________ 结合，形成___________结构。
8
4
共价键
正四面体
②键角为_______，碳原子采取了______杂
③最小碳环由 个C组成且不在同一平面内， 每个C被 个最小环共用，每个环平均拥有 个C，平均拥有____个C-C键
④1mol金刚石中含有的C-C共价键数____mol
109°28′
sp3
6
12
1/12
2
2
2.二氧化硅晶体
把金刚石晶体中的碳原子换为硅原子,每两个硅原子之间增加一个氧原子,即形成SiO2的晶体结构。
【课堂练习】 1.正误判断 ①凡是由原子构成的晶体都是原子晶体( ) ②原子晶体中只存在极性共价键，不可能存在其他的化学键( ) ③CO2和SiO2中化学键类型相同，晶体类型也相同( ) ④1 mol SiO2晶体中含4 mol Si—O键( ) ⑤互为同素异形体的单质的晶体类型一定相同( ) ⑥由于共价键的键能远大于分子间作用力，故原子晶体的熔点比分子晶体高( )
√
√
×
×
×
×
2.最近科学家成功研制成了一种新型的碳氧化物，该化合物晶体与SiO2的晶体的结构相似，晶体中每个碳原子均以4个共价单键与氧原子结合，形成一种无限伸展的空间网状结构。下列对该晶体的叙述错误的是（ ） A.该晶体是原子晶体
B.该晶体中碳原子和氧原子的个数比为1∶2 C.该晶体中碳原子数与C—O键数之比为1∶2
D.该晶体中最小的环由12个原子构成
C
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。
石英的左、右型晶体
石英晶体中的硅氧四面体相连构成的螺旋链
①在晶体中，每个Si与____个O以共价键结合，形成 结构，每个正四面体占有___个Si， 个O，故SiO2晶体中Si与O之为 ，向空间扩展，形成空间网状结构②最小环上有 个原子（ 个Si和 个O）1molSiO2晶体中含___molSi-O键。 单个的SiO2分子存在。
4
正四面体
1
2
1：2
12
6
6
4
无
晶体SiO2的多种重要用途
制造： 水泥、玻璃、 人造宝石、单晶硅、硅光电池、芯片、 光导纤维
①原子晶体中不存在单个的分子，其化学式不是分子式，仅表示该物质中原子个数比
②由原子构成的晶体不一定是原子晶体，如稀有气体分子构成的晶体属于分子晶体
③原子晶体中一定存在共价键，而物质中存在共价键的晶体不一定是原子晶体，如干冰中碳原子与氧原子之间存在共价键，但干冰是分子晶体
【反思小结】
对比分子晶体和共价晶体的数据，共价晶体有何物理特性？原因是什么？
共价晶体熔化时破环共价键，共价键比分子间作用力强得多
三、共价晶体的物理性质
1.物理性质 ①熔点很高
②硬度很大：金刚石是天然存在的最硬的物质 ③不溶于一般溶剂
④延展性差，一般不导电，但晶体硅是半导体
2.共价晶体熔点和硬度的比较规律
结构相似的原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，对应共价晶体的熔沸点、硬度越大。
【课堂练习】1.下表是某些原子晶体的熔点和硬度，分析表中的数据，判断下列叙述正确的是( )
原子晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/℃ 3 900 3 000 2 700 1 710 1 410 1 211
硬度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
①构成原子晶体的原子种类越多，晶体的熔点越高②构成原子晶体的原子间的共价键的键能越大，晶体的熔点越高③构成原子晶体的原子半径越大，晶体的硬度越大④构成原子晶体的原子半径越小，晶体的硬度越大 A.①② B.③④ C.①③ D.②④
C
2.下列晶体性质的比较中不正确的是( ) A.熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅
B.沸点：NH3>PH3 C.硬度：白磷>冰>二氧化硅
D.熔点：SiI4>SiBr4>SiCl4
C
【方法点拨】比较共价晶体和分子晶体熔点高低的基本思路
小结：分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概 念
组成微粒
粒子间作用力
结构特点 空间网状结构 分子密堆积或非密堆积
物理性质
导电性
熔化时破坏的作用力
相邻原子间以共价键相结合而形成空间网状结构
分子间以分子间作用力结合
原子
分子
共价键
分子间作用力
熔点高，硬度大，
不溶于一般溶剂
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
破坏共价键
一定破坏分子间作用力（有时还破坏氢键，S8熔化还破坏共价键）
熔沸点低，硬度小，相似相溶规律
【注意】
区分分子晶体和共价晶体的关键是看晶胞中是否存在独立的分子，分子晶体中能找到独立的分子，如干冰晶体中有二氧化碳分子；共价晶体中没有独立存在的分子，只有原子，如水晶中只存在独立的Si和O原子。
【课堂练习3】
小结
材料王——石墨烯
科学前沿
碳原子的杂化方式？
sp2杂化
石墨的晶体结构图（混合型晶体）
（1）石墨为层状结构，同一层内每个C原子采用sp2杂化，每个C原子与3个C原子以共价键相连形成平面正六边形的平面网状结构，层与层之间以范德华力结合，容易滑动，所以石墨很软。
（2）晶体中最小的环为6个C原子形成的平面环。每个C原子同时为3个环所共用，每个C-C键同时为2个环共用，每个环上占有的C原子为2个，占有C-C键3个。即1mol石墨中含1.5molC-C键,石墨中C原子与C-C键的个数比为2：3。
石墨的熔沸点高于金刚石