人教版高中化学选择性必修2第3章第2节第2课时共价晶体课件(22张)
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修2第3章第2节第2课时共价晶体课件(22张) |
|
|
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 6.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-14 00:00:00 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
共价晶体
第2课时
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
学习目标
LEARNING GOALS
1.能结合金刚石和晶体硅的晶体结构描述共价晶体中微粒排列的周期性规律。 2.借助金刚石和晶体硅等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
共价晶体的结构和性质
01
共价晶体的结构和性质
新知构建
熔点/oC 状态（室温）
CO2 -56.2 气态
SiO2 1723 固态
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？
共价晶体的结构和性质
新知构建
1.概念
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。
（1）构成晶体的微粒：
（2）微粒间作用力：
原子
共价键
熔化时破坏的作用力为共价键
仅有共价键
金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图
共价晶体的结构和性质
新知构建
2.常见的共价晶体
教材P82
（1）某些单质：如硼（B）、金刚石、晶体硅（Si）、锗（Ge）、灰锡（Sn）等
（2）某些非金属化合物：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，如刚玉(Al2O3)
思考：结合熔点和硬度数据，分析共价晶体有哪些物理特性？为什么
共价晶体的结构和性质
新知构建
（1） 熔点很高。
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，克服共价键需要很高的能量，故共价晶体的熔点很高，硬度很大。
思考：比较金刚石、硅和锗的熔点及硬度大小，并解释原因。
（3） 一般不导电，但晶体硅是半导体。
金刚石、硅和锗的熔点及硬度依次下降。原因：均是共价晶体，原子半径C＜Si＜Ge，键长C-C＜Si-Si＜Ge-Ge，键能减小，所以熔点及硬度依次下降。
（2） 硬度很大。
（4） 难溶于一般溶剂。
3.共价晶体的物理性质
金刚石 硅 锗
熔点(℃) >3500 1410 1211
摩氏硬度 10 6.5 6.0
共价晶体的结构和性质
新知构建
共价晶体的结构和性质
应用评价
(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。 （ ）
(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体。（ ）
(3)SiO2和干冰都是同一主族元素的氧化物，二者晶体类型相同。（ ）
(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时都不与其他物质反应。（ ）
由原子直接构成的晶体不一定是共价晶体，也可以是分子晶体。
可以是分子晶体。
SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体。
共价晶体常温时有些可以与其他物质反应如：SiO2与HF。
×
×
×
×
典型的共价晶体
02
典型的共价晶体
新知构建
在晶体中每个碳原子以4个共价单键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中C一C一C夹角为 ，碳原子采取
了 杂化。最小的环为 元环。每个最小的环实际拥有的C原子为 ，C-C键数为 。晶体中C原子个数与C-C键数之比为 。
109°28'
sp3
6
6×1/12=1/2
6×1/6=1
1:2
每个碳原子被12个六元环共用
周围4个原子任取2个：6种
金刚石的晶体结构分析
典型的共价晶体
新知构建
每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环为12元环。每个最小的环实际拥有的硅原子为 ，氧原子数为 。1mol SiO2晶体中含Si-O键数目为 ，在SiO2晶体中Si原子均采取 杂化。
6×1/12=1/2
6×1/6=1
4NA
sp3
二氧化硅晶体结构分析
典型的共价晶体
新知构建
-石英
(低温石英)
石英矿脉
共顶点连接
典型的共价晶体
新知构建
石英玻璃：石英加热至1873K时，熔化成粘稠状液体，内部结构变为无规则状态，冷却时由于粘度大不易再结晶，只是缓慢的硬化，成为玻璃状固体，其结构为无定形。
膨胀系数小
耐受高温剧变
石英比色皿
用于紫外和可见光的分析
石英玻璃纤维
（光导纤维）
多姿多彩的二氧化硅
典型的共价晶体
新知构建
科学·技术·社会——天然金刚石
钻石
金伯利岩
金刚石
典型的共价晶体
新知构建
科学·技术·社会——人工合成金刚石
1.高温高压合成
在制备过程中会混入大量的空气中的氮，以及催化剂，所以颜色呈黄色。同样的，有掺杂硼的，颜色呈蓝色。总体来说，高温高压金刚石是不纯的，必然有很多杂质，但制备简单，可以用于很多需要用到金刚石机械性质的领域。
典型的共价晶体
新知构建
2.低压合成（CVD）
可与天然钻石媲美的CVD宝石级钻石，则是由烷经（如CH4)在微波炉里以等离子体分解出的碳通过气相沉积（Chemical Vaper Depositon，简称CVD)得到的。
化学气相沉积得到的CVD金刚石，简单说来就是从原子层面，让碳原子像积木一样一层一层的往上堆叠形成。这种方法制备得到的金刚石非常纯净，而且利于控制，缺点是做不大，生长速率慢，一般说来，一小时20μm，即50h才能有1mm。
科学·技术·社会——人工合成金刚石
典型的共价晶体
应用评价
(1)金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的平面结构。（ ）
(2)金刚石晶体结构中碳原子的杂化类型是sp3。（ ）
(3)金刚石晶体中的C原子与C—C共价键数目之比为1∶4。（ ）
(4)二氧化硅晶体中的Si原子与Si—O共价键的数目之比为1∶4。（ ）
金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的立体结构
碳原子的个数与C—C键数目比为1∶2
×
×
√
√
课时小结
小结1：金刚石、石墨的比较
项目 金刚石 石墨
晶体形状
晶体中的键或作用力
由最少碳原子形成环的形状与个数
N(C):N(C-C)
正四面体空间网状
六边形平面层状
共价键
共价键与范德华力
６个原子不同面
６个原子同面
1:2
1:1.5
课时小结
小结2：分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型 原子晶体 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
很高
较低
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
随堂演练
1．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．共价晶体中可能存在非极性共价键
B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高
C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体
同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确
共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确
SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误
金刚砂(SiC)晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。
C
随堂演练
2．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是( )
A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰 D．碘和金刚砂
氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；
冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；
碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。
B
共价晶体
第2课时
第三章 晶体结构与性质
第二节 分子晶体与共价晶体
学习目标
LEARNING GOALS
1.能结合金刚石和晶体硅的晶体结构描述共价晶体中微粒排列的周期性规律。 2.借助金刚石和晶体硅等的模型认识共价晶体的结构特点，并能说明共价晶体中的微粒及微粒间的相互作用。
共价晶体的结构和性质
01
共价晶体的结构和性质
新知构建
熔点/oC 状态（室温）
CO2 -56.2 气态
SiO2 1723 固态
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？
共价晶体的结构和性质
新知构建
1.概念
所有原子都以共价键相互结合形成三维的立体网状结构的晶体叫共价晶体。
（1）构成晶体的微粒：
（2）微粒间作用力：
原子
共价键
熔化时破坏的作用力为共价键
仅有共价键
金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图
共价晶体的结构和性质
新知构建
2.常见的共价晶体
教材P82
（1）某些单质：如硼（B）、金刚石、晶体硅（Si）、锗（Ge）、灰锡（Sn）等
（2）某些非金属化合物：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，如刚玉(Al2O3)
思考：结合熔点和硬度数据，分析共价晶体有哪些物理特性？为什么
共价晶体的结构和性质
新知构建
（1） 熔点很高。
共价晶体中，原子间以较强的共价键相结合，克服共价键需要很高的能量，故共价晶体的熔点很高，硬度很大。
思考：比较金刚石、硅和锗的熔点及硬度大小，并解释原因。
（3） 一般不导电，但晶体硅是半导体。
金刚石、硅和锗的熔点及硬度依次下降。原因：均是共价晶体，原子半径C＜Si＜Ge，键长C-C＜Si-Si＜Ge-Ge，键能减小，所以熔点及硬度依次下降。
（2） 硬度很大。
（4） 难溶于一般溶剂。
3.共价晶体的物理性质
金刚石 硅 锗
熔点(℃) >3500 1410 1211
摩氏硬度 10 6.5 6.0
共价晶体的结构和性质
新知构建
共价晶体的结构和性质
应用评价
(1)由原子直接构成的晶体一定是共价晶体。 （ ）
(2)具有共价键的晶体一定是共价晶体。（ ）
(3)SiO2和干冰都是同一主族元素的氧化物，二者晶体类型相同。（ ）
(4)共价晶体由于硬度及熔、沸点都较高，故常温时都不与其他物质反应。（ ）
由原子直接构成的晶体不一定是共价晶体，也可以是分子晶体。
可以是分子晶体。
SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体。
共价晶体常温时有些可以与其他物质反应如：SiO2与HF。
×
×
×
×
典型的共价晶体
02
典型的共价晶体
新知构建
在晶体中每个碳原子以4个共价单键与相邻的4个碳原子相结合，成为正四面体。晶体中C一C一C夹角为 ，碳原子采取
了 杂化。最小的环为 元环。每个最小的环实际拥有的C原子为 ，C-C键数为 。晶体中C原子个数与C-C键数之比为 。
109°28'
sp3
6
6×1/12=1/2
6×1/6=1
1:2
每个碳原子被12个六元环共用
周围4个原子任取2个：6种
金刚石的晶体结构分析
典型的共价晶体
新知构建
每个硅原子与相邻的4个氧原子以共价键相结合构成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，4个氧原子在正四面体的4个顶点。每个Si原子与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键，最小的环为12元环。每个最小的环实际拥有的硅原子为 ，氧原子数为 。1mol SiO2晶体中含Si-O键数目为 ，在SiO2晶体中Si原子均采取 杂化。
6×1/12=1/2
6×1/6=1
4NA
sp3
二氧化硅晶体结构分析
典型的共价晶体
新知构建
-石英
(低温石英)
石英矿脉
共顶点连接
典型的共价晶体
新知构建
石英玻璃：石英加热至1873K时，熔化成粘稠状液体，内部结构变为无规则状态，冷却时由于粘度大不易再结晶，只是缓慢的硬化，成为玻璃状固体，其结构为无定形。
膨胀系数小
耐受高温剧变
石英比色皿
用于紫外和可见光的分析
石英玻璃纤维
（光导纤维）
多姿多彩的二氧化硅
典型的共价晶体
新知构建
科学·技术·社会——天然金刚石
钻石
金伯利岩
金刚石
典型的共价晶体
新知构建
科学·技术·社会——人工合成金刚石
1.高温高压合成
在制备过程中会混入大量的空气中的氮，以及催化剂，所以颜色呈黄色。同样的，有掺杂硼的，颜色呈蓝色。总体来说，高温高压金刚石是不纯的，必然有很多杂质，但制备简单，可以用于很多需要用到金刚石机械性质的领域。
典型的共价晶体
新知构建
2.低压合成（CVD）
可与天然钻石媲美的CVD宝石级钻石，则是由烷经（如CH4)在微波炉里以等离子体分解出的碳通过气相沉积（Chemical Vaper Depositon，简称CVD)得到的。
化学气相沉积得到的CVD金刚石，简单说来就是从原子层面，让碳原子像积木一样一层一层的往上堆叠形成。这种方法制备得到的金刚石非常纯净，而且利于控制，缺点是做不大，生长速率慢，一般说来，一小时20μm，即50h才能有1mm。
科学·技术·社会——人工合成金刚石
典型的共价晶体
应用评价
(1)金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的平面结构。（ ）
(2)金刚石晶体结构中碳原子的杂化类型是sp3。（ ）
(3)金刚石晶体中的C原子与C—C共价键数目之比为1∶4。（ ）
(4)二氧化硅晶体中的Si原子与Si—O共价键的数目之比为1∶4。（ ）
金刚石晶体中，每个碳原子与周围4个碳原子形成4个共价键的立体结构
碳原子的个数与C—C键数目比为1∶2
×
×
√
√
课时小结
小结1：金刚石、石墨的比较
项目 金刚石 石墨
晶体形状
晶体中的键或作用力
由最少碳原子形成环的形状与个数
N(C):N(C-C)
正四面体空间网状
六边形平面层状
共价键
共价键与范德华力
６个原子不同面
６个原子同面
1:2
1:1.5
课时小结
小结2：分子晶体与原子晶体的比较
晶体类型 原子晶体 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
很高
较低
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
随堂演练
1．下列有关共价晶体的叙述不正确的是( )
A．共价晶体中可能存在非极性共价键
B．共价晶体的硬度一般比分子晶体的高
C．在SiO2晶体中，1个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
D．金刚砂晶体是直接由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体
同种元素的原子构成的共价晶体中存在非极性键，如金刚石，A项正确
共价晶体的硬度一般比分子晶体的高，B项正确
SiO2晶体中1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，C项错误
金刚砂(SiC)晶体是由硅原子和碳原子通过共价键结合所形成的空间网状结构的晶体，即共价晶体，D项正确。
C
随堂演练
2．氮化硼是一种新合成的结构材料，它是超硬、耐磨、耐高温的物质，下列各组物质熔化时所克服的粒子间的作用力与氮化硼熔化时所克服的粒子间作用力相同的是( )
A．C60和金刚石 B．晶体硅和水晶
C．冰和干冰 D．碘和金刚砂
氮化硼是由两种非金属元素组成的化合物，根据该化合物的物理性质可知其为共价晶体，微粒间作用力为共价键。C60和金刚石熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，A项错误；
冰和干冰熔化时均克服的是分子间作用力，C项错误；
碘和金刚砂熔化时分别克服的是分子间作用力和共价键，D项错误。
B