2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2课件+3-2-2共价晶体 课件（22张PPT）

(共22张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
第2课时 共价晶体
想
想
一
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2熔沸点为什么差距那么大？
分子式 室温下状态 熔点/℃ 沸点/℃
CO2 气 态 －78.5 －56.6
SiO2 固 态 1723 2230
干冰
SiO2
碳元素和硅元素处于元素周期表中同一主族，CO2和SiO2熔沸点为什么差距那么大？
干冰
SiO2
CO2 SiO2
构成粒子
粒子间 作用力
分子
范德华力
原子
共价键
强度：范德华力__共价键
<
熔沸点：CO2__SiO2
<
共价晶体
二、共价晶体
1、概念：
相邻原子间以共价键相结合形成三维骨架结构的晶体。
注意：共价晶体中不存在单个分子，无分子式。
化学式表示原子最简整数比！
具有共价键的晶体叫做共价晶体，这种说法对吗？
不对，如干冰，冰等分子晶体也含有共价键。
2、典型的共价晶体
(1)某些单质：金刚石、硼(B)、硅(Si)、锗(Ge)和灰锡(Sn)等
(2)某些非金属化合物：
碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等
(3)极少数金属氧化物：刚玉(Al2O3)
Al2O3有α型和γ型两种结构，α-Al2O3属于共价晶体，俗称刚玉。
1、结合表格和已有知识，分析共价晶体有哪些物理特性？
某些共价晶体的熔点和硬度
原子晶体 金刚石 氮化硼 碳化硅 石英 硅 锗
熔点/0C ＞3550 3000 2700 1710 1410 1211
硬 度 10 9.5 9.5 7 6.5 6.0
熔点很高、硬度很大
2、怎样从原子结构角度理解金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降？
从碳到硅，原子半径增大，C—C、C—Si、Si—Si的键长依次增大，键能依次减小，共价晶体熔化时破坏的是共价键，所以，金刚石、碳化硅、晶体硅的熔点和硬度依次下降。
3、共价晶体的物理性质
(1)熔点很高
结构相似的共价晶体，原子半径越小，键长越短，共价键键能越大，晶体的熔点越高。
(2)硬度很大
(3)一般不导电，但晶体硅是半导体
(4)难溶于一般溶剂
分子晶体与共价晶体的比较
晶体类型 共价晶体 分子晶体
概念
组成微粒
作用力
熔沸点
硬度
溶解性
导电性
相邻原子间以共价键相结合而形成三维骨架结构
只含分子的晶体
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
1、有下列几种晶体:
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　　　。
(5) 晶体堆积方式密堆积的是　　　　。
A、B
C、D
A、B
C、D
B
A
共价键具有方向性和饱和性，
共价晶体属于非密堆积。
——依据组成晶体的粒子和粒子间的作用力判断
归纳总结
比较晶体的熔、沸点和硬度
判断
晶体的类型
共价晶体
分子晶体
＞
判断
键能的大小
原子半径越小，键长越短，键能越大，熔点越高
判断
分子间作用力
的大小
有氢键
只有
范德华力
＞
相对分子质量越大，熔点越高
氢键越多，熔点越高
2、下列晶体性质的比较中错误的是(　　)
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
4、根据下表中三种物质(晶体)的熔点，简要解释熔点产生差异的原因：
物质 SiO2 SiCl4 SiF4
熔点/℃ 1710 －70 －90.2
(2)SiCl4和SiF4：_______________________________
______________________________________________。
(1)SiO2和SiCl4：____________________________
_____________________________________________。
SiO2是共价晶体，微粒间作用力为共价键；
SiCl4是分子晶体，分子间作用力为范德华力，故SiO2熔点高于SiCl4
SiCl4和SiF4均为分子晶体，分子间作用力均为范德华力，根据分子结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，可知SiCl4熔点高于SiF4
4、典型的共价晶体结构特征
(1)金刚石
②每个碳原子都采取_______;
sp3杂化
③所有的C—C键长相等，键角相等，键角为_________；
109°28'
①在金刚石晶体中每个碳原子周围紧邻的碳原子有_____个；
4
正四面体
4、典型的共价晶体结构特征
(1)金刚石
④晶体中最小的碳环由___个碳组成，且_____同一平面内；最多有___个碳原子在同一平面。
6
不在
⑤每个C-C键可以形成___个六元环,
每个碳原子可形成___个六元环。
12
6
4
4、典型的共价晶体结构特征
(1)金刚石
⑥1mol金刚石中含有___mol C－C键。
2
晶体中每个C参与了4条C—C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子与C—C键之比为____
1:( )= 1:2
4、典型的共价晶体结构特征
(1)金刚石
金刚石晶胞
⑦在金刚石晶胞中含有___个碳原子。　
8
4、典型的共价晶体结构特征
(2)SiO2晶体
Si
O
①在SiO2晶体中，每个硅原子采取____杂化与___个氧原子结合；每个氧原子与___个硅原子结合；在SiO2晶体中硅原子与氧原子个数之比是_____。_____单个的SiO2分子存在。
sp3
2
1:2
没有
4
正四面体
4、典型的共价晶体结构特征
(2)SiO2晶体
②在SiO2晶体中，每个硅原子形成___个共价键；每个氧原子形成___个共价键；
4
2
③ 在SiO2晶体中，最小环为 元环，由 个Si原子和 个O原子构成。
12
6
6
1mol SiO2晶体中含有__mol Si－O键。
4
SiO2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。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
SiC晶体
SiC(碳化硅，俗称金刚砂)的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中C原子和Si原子的位置是交相间排列的。金刚砂的结构中，一个硅原子周围结合______个碳原子，含有共价键形成的原子环，其中最小的环上有____个硅原子。
4
3
1、正误判断
(1)金刚石晶体中最小碳环是六元环，且6个碳原子在同一平面内( )
(2)金刚石晶体中每个碳原子被12个碳原子环所共有，每个C—C被6个六元环共用( )
×
√
(3)1 mol金刚石晶体中含有4 mol碳碳键( )
(4)1 mol二氧化硅晶体中含有4 mol硅氧键( )
×
√
2、最近科学家在实验室里成功地将CO2在高压下转化为类似SiO2的共价晶体。下列关于该CO2晶体的叙述中，不正确的是（ ）
A.该晶体中C、O原子个数比为1∶2
B.该晶体中O—C—O的键角为180°
C.该晶体的熔、沸点高，硬度大
D.该晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
B