第二節分子晶體與共價晶體第2課時

第三章晶體結構與性質1.能夠從化學鍵的特征，分析理解共價晶體的物理特性2.學會比較晶體的熔、沸點。3.能利用共價晶體的通性推斷常見的共價晶體,并能利用均攤法對晶胞進行分析。學習目標

情境引入

金剛石和石墨都是由碳元素構成的，為什么兩者的價格差別如此之大？情境引入

1.定義：一、共價晶體

相鄰原子之間以共價鍵相結合形成的具有空間網狀結構的晶體

注意：氣化或熔化時破壞的作用力：共價鍵構成粒子共價晶體原子粒子間的作用力共價鍵（無分子間作用力）2.典型的共價晶體一、共價晶體

硼(B)、硅(Si)、鍺(Ge)、金剛石(C)和灰錫(Sn)等

碳化硅(SiC)，二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)及氮化硅(Si3N4)等③極少數金屬氧化物：①某些單質：②某些非金屬化合物：如剛玉(ɑ-Al2O3)以碳為中心3.共價晶體的物理性質一、共價晶體

共價晶體金剛石氮化硼碳化硅石英硅鍺熔點/0C＞355030002700171014101211硬度109.59.576.56.0①熔點很高：②硬度很大：

③一般不導電，但晶體硅、鍺是半導體。④難溶于一般溶劑。共價晶體熔化要克服共價鍵，需要很高的能量。Si3N4用作航天耐高溫材料，SiC用作耐磨砂輪。對點訓練美國《科學》雜志曾報道：在40GPa的高壓下，用激光加熱到1800K，人們成功制得了共價晶體CO2，下列對該物質的推斷一定不正確的是（

）A．該共價晶體中含有極性鍵B．該共價晶體易汽化，可用作制冷材料C．該共價晶體有很高的熔沸點D．該共價晶體的硬度大，可用作耐磨材料B(1)怎樣從原子結構的角度理解金剛石，硅和鍺的熔點和硬度依次下降？

三者都是共價晶體，原子半徑：C<Si<Ge，則鍵長：C-C<Si-Si<Ge-Ge，故鍵能：C-C＞Si-Si＞Ge-Ge，熔點和硬度：金剛石>硅>鍺。小結：一般原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩定，晶體的熔、沸點越高，硬度越大。思考與討論

課本P82思考與討論

課本P82(2)“具有共價鍵的晶體一定是共價晶體”這種說法對嗎？為什么？

不對。如H2O、CO分子中都有共價鍵，而它們都是分子晶體。所有原子間以共價鍵相結合形成空間網狀結構的晶體才是共價晶體。(3)SiO2是二氧化硅晶體的分子式嗎？二氧化硅為共價晶體，晶體中不存在單個分子，SiO2是其化學式，表示Si與O的最簡個數比為1：2，不是分子式。4.共價晶體熔、沸點高低比較一、共價晶體

練習：比較SiO2、CO2、H2O的熔點，并總結比較物質的熔點的方法。熔點：SiO2＞H2O＞CO2判斷晶體的類型共價晶體分子晶體有氫鍵只有范德華力＞＞判

斷鍵能的大小鍵能越大，熔點越高判斷分

子間的作用力相對分子質量大小氫鍵的數目多少對點訓練碳化硅(SiC)是一種晶體,具有類似于金剛石的結構,其中C原子和Si原子的位置是交替排列的。有下列三種晶體:①金剛石②晶體硅③碳化硅,它們的熔點從高到低的順序是(

)A.①③② B.②③①

C.③①② D.②①③A*硬度是衡量固體軟硬程度的指標。硬度有不同的標度，最普通的硬度標度是畫痕硬度，即摩氏硬度，以固體互相刻畫時出現刻痕的固體的硬度較低。金剛石不能被任何天然礦物刻畫出刻痕，因而是最硬的。以金剛石的硬度為10，以另9種天然礦物為代表，可將摩氏硬度分為十度，即:硬度的代表物質金剛石剛玉黃玉石英正長石磷灰石螢石方解石石膏滑石摩氏硬度10987654321應當指出，硬度大的物質不一定經得起錘擊，如金剛石硬度最大，卻很容易經錘擊而破碎。物質經受錘擊的性質屬于延展性。由于共價晶體中的共價鍵具有方向性，當受到大的外力作用會發生原子錯位而斷裂。你要是有粒鉆石，切不要用錘子砸喲!資料卡片

課本P831.金剛石的結構特征二、典型的共價晶體

②每個碳原子都采取____雜化;sp3③所有的C—C鍵長相等，鍵角相等，鍵角為_________.109°28'④晶體中最小的碳環由___個碳組成，

且_____同一平面內；6不在①在金剛石晶體中每個碳原子周圍緊鄰的碳原子有

個4最小環為六元環109o28′難點突破⑥在金剛石晶胞中占有的碳原子數____

88×1/8+6×1/2+4=8→12g金剛石含有___個C原子，含有____個C-C鍵NA2NA⑤晶體中每個C參與了

條C—C鍵的形成，而在每條鍵中的貢獻只有

，故C原子與C—C鍵數之比為：

。1：2→即金剛石中，1molC平均擁有

mol

C—C鍵421/21.金剛石的結構特征二、典型的共價晶體

晶體硅的結構二氧化硅的結構2.二氧化硅的結構特征二、典型的共價晶體

2.二氧化硅的結構特征二、典型的共價晶體

①在SiO2晶體中，每個硅原子與

個氧原子結合；每個氧原子與

個硅原子結合；②每個硅原子都采取

雜化;

每個氧原子都采取

雜化。③硅原子個數與Si－O共價鍵個數之是

；④最小環為

元環。每硅原子可形成

個

元環。24sp3sp31：41212121.（2019·全國·高考真題）下列關于SiO2晶體網狀結構的敘述正確的是（

）A．存在四面體結構單元，O處于中心，Si處于4個頂角B．最小的環上，有3個Si原子和3個O原子C．最小的環上，Si和O原子數之比為1∶2D．最小的環上，有6個Si原子和6個O原子D對點訓練2.下列關于SiO2和金剛石的敘述正確的是（

）A．SiO2的晶體結構中，每個Si原子與2個O原子直接相連B．通常狀況下，1molSiO2晶體中含有的分子數為NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)C．金剛石的網狀結構中，由共價鍵形成的最小環上有6個碳原子D．1mol金剛石中含有4NA個C-C鍵(NA表示阿伏加德羅常數的值)C對點訓練

二氧化硅是自然界含量

的固態二元氧化物，有多種結構，最常見的是

。低溫石英的結構中由頂角相連的

形成螺旋上升的長鏈，沒有封閉的環狀結構，這一結構決定了它具有

，被廣泛應用在壓電材料，如制作石英手表石英的左、右型晶體低溫石英(α-SiO2)最高硅氧四面體手性3.二氧化硅的存在二、典型的共價晶體

光導纖維制造水泥、玻璃、人造紅寶石、單晶硅、硅光電池、芯片和光導纖維的原料。單晶硅制片硅太陽能電池單晶硅4.二氧化硅的用途二、典型的共價晶體

課堂小結結構性質應用共價晶體構成微粒微粒間的作用力物理特性典型晶體結構特征1．(2011·全國·高考真題)NA代表阿伏伽德羅常數的值，下列說法正確的是A．12g金剛石中含有化學鍵的數目為4NA2NA2．（2023·廣東·統考高考真題）科教興國，“可上九天攬月，可下五洋捉鱉”。下列說法正確的是D．“深地一號”為進軍萬米深度提供核心裝備，制造鉆頭用的金剛石為金屬晶體×課堂檢測課堂檢測3.設NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法中正確的是（

）A.28g晶體硅中含有Si—Si的個數為2NAB.124g白磷(P4)晶體中含有P—P的個數為4NAC.12g金剛石中含有C—C的個數為4NAD.SiO2晶體中1mol硅原子可與氧原子形成2NA個共價鍵(Si—O)A4.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合為一種空間網狀的無限伸展結構，下列對該晶體敘述錯誤的是（

）A．該晶體類型是原子晶體

B．晶體中碳原子數與C-O化學鍵數之比為1∶2C．該化合物中碳原子采取sp3雜化

D．該晶體中碳原子和氧原子的個數比為1∶2B課堂檢測5.SiCl4的分子結構與CCl4類似,對其作出的如下推斷正確的是(

)①SiCl4晶體是分子晶體②常溫、常壓下SiCl4是液體③SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子④SiCl4的熔點高于CCl4A.只有① B.只有①②C.只有②③ D.①②③④D課堂檢測課堂檢測6．氮化碳結構如圖，其中β--氮化碳硬度超過金剛石晶體，成為首屈一指的超硬新材料。下列有關氮化碳的說法不正確的是(

)A．氮化碳屬于共價晶體B．氮化碳中碳顯－4價，氮顯＋3價C．氮化碳的化學式為C3N